1、考 纲 下 载 1. 动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础 2. 胚胎干细胞的移植 3. 胚胎工程的应用,专题三 胚胎工程,热 点 提 示 1. 胚胎发育的基本过程与胚胎移植的时机 2. 胚胎干细胞的特点及其实践应用 3. 胚胎移植的生理基础及基本程序,答案: 曲细精管 初情期 卵巢 始于性别分化后(胚胎时期),答案: 透明带反应 卵黄膜封闭作用 胎膜和胎盘,看一看：体外受精常用的采卵方法有哪些？ 答案:用促性腺激素处理，从输卵管冲取卵子。从活体动物卵巢吸取卵母细胞。 思一思：为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础？请结合本节内容举例说明。 答案:胚胎工程的
2、许多技术都是在了解哺乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。本节涉及的哺乳动物体内受精和胚胎发育都是在自然条件下的特点和规律，人们正是在认识了这些自然规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟；精子能在体外完成获能；获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精；体外卵裂能在人工培养条件下继续发育等，这些都有赖于体内自然条件下的基础研究成果。,答案: 培养法 化学诱导法 无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等,答案:“试管牛”工厂化生产的 技术流程图(如右图),答案:用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半
3、胚移植给受体。,答案: 相同的 游离状态 免疫排斥反应 不受任何影响,答案: 桑椹胚或囊胚 具有发育的全能性,1精子与卵子发生的比较,2. 受精作用的过程(1)受精前的准备阶段：精子获能：精子必须在雌性动物的生殖道中发生相应的生理变化后，才能获得受精能力的生理现象。卵子的准备：在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期，才具有与精子受精的能力。,(2)受精阶段： 第一步：精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞；透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障。 第二步：精子进入卵黄膜。卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障。 第三步：原核形成。雄原核形成和雌原核形
4、成。 第四步：配子结合。雌雄原核融合形成合子(卵裂)。,3胚胎发育过程,特别提醒:卵子是否受精的标志是第二极体的形成，(即在透明带和卵黄膜间隙观察到两个极体)，而受精完成的标志是雌雄原核融合成含二倍染色体的合子。,1关于受精过程的叙述错误的是( )A获能后的精子与卵子相遇后，释放顶体酶穿过透明带进入 放射冠B透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障C精子与卵黄膜相互融合，精子入卵D雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂,解析：受精时精子依次穿越放射冠和透明带；阻止多精入卵的屏障依次是透明带反应和卵黄膜封闭作用，卵子完成减数第二次分裂是在雄原核形成时进行的。 答案：A,2下列说法正确的是( )A卵
5、裂期细胞经过了细胞分裂，不再分化B原肠胚细胞属于全能细胞C囊胚腔先于原肠腔出现D桑椹胚开始进行分化,解析：早期胚胎发育阶段顺序是：卵裂期形成早期胚胎，桑椹胚、囊胚、原肠胚，桑椹胚前的细胞属于全能细胞，囊胚期细胞分化，出现囊胚腔，进一步发育而分化，分化后形成原肠胚，出现原肠腔。因此只有C项正确。正确记忆胚胎发育各阶段的先后顺序和特点。 答案：C,1胚胎工程中胚胎的早期培养(1)精子与卵细胞在体外受精后，移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和卵裂的发育能力。,2胚胎移植(1)胚胎移植的实质胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性状
6、能保持其原来的优良特性。(2)胚胎移植成功的保障(生理学基础)第一，供、受体生殖器官的生理变化是相同的。,第二，哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这就为胚胎的收集提供了可能。 第三，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。 第四，供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。,特别提醒:胚胎移植的供体和受体必须是同种生物，同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。 作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种，供体则为优良的品种。 胚胎移植的意
7、义：大大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。,3. 胚胎分割(1)材料选择：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。(2)囊胚期分割要求：内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。(3)意义：加快繁殖速度，是动物无性繁殖或克隆的方法之一，其他克隆方法还有核移植。,3(2010济宁期末)胚胎分割要将内细胞团均等分割的原因是( )A以免影响胚胎的恢复和进一步发育B保证遗传物质的平均分配C确保胚胎发育后期营养物质的供应D防止分割而来的两个体性状差异大解析：在胚胎分割中要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。答案：A,4下列有关动物胚胎移植的叙述
8、中，错误的是( )A受孕母畜体内的卵裂或胚胎均能移植B受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态C超数排卵技术要使用一定的激素D试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行,解析：胚胎移植其操作的对象是早期胚胎而不是卵裂；其生理基础是供、受体排卵后产生相同的生理变化，为移植提供相同的生理环境；超数排卵要对供体用促性腺激素进行处理；试管婴儿实质是“体外受精”和“胚胎移植”的共同产物。掌握胚胎移植的大体过程和需要条件，是解决该类题型的关键。 答案：A,1试管动物生产流程,2克隆动物的培育流程,3胚胎移植的培育流程以牛胚胎移植为例：,(1)选择的对象包括良种公牛、母牛和普通母牛，处理是指对良种母牛和普通
9、母牛做同期发情处理，以使其生殖器官的生理变化相同，同时要对良种母牛做超数排卵处理，以促其多产生卵子； (2)冲卵是指将早期胚胎从良种母牛子宫内冲洗出来，而不是冲洗出卵子。 (3)良种牛后代的遗传特性是由供体公牛和母牛决定的，受体母牛只是提供了胚胎发育的场所，不影响后代的遗传特性。 (4)胚胎移植培育流程中有两次使用促性腺激素，第一次是对供、受体进行同期发情处理；第二次用于供体的超数排卵。,5下列过程在胚胎移植中没有必要进行的是( )A对供体、受体要进行选择B要用激素对供体进行超数排卵处理C供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应D胚胎移植常采用手术法和非手术法两种方法,解析：胚胎移植的生
10、理学基础之一表现在：供体与受体具有相同的生理环境。因此，在进行胚胎移植时没有必要进行免疫检查。在胚胎移植时应选择有健康的体质和正常繁殖能力的个体作为受体，选择遗传性能和生产性能优秀的个体作为供体。在用激素对供、受体进行同期发情处理的基础上，还要对供体用促性腺激素进行超数排卵处理，以得到更多的卵子。胚胎的移植方法有手术法和非手术法两种。 答案：C,6供体的胚胎移植到受体后，游离的胚胎在发育过程中形成胎盘与受体相连，并通过胎盘与受体的血液进行物质交换。以下说法正确的是( )A受体为供体胚胎提供发育的条件B受体与胚胎血型应相同，否则会发生免疫排斥反应C受体与胚胎血液混融在一起D胚胎心肺功能都能正常运
11、转,解析：受体是为供体胚胎提供发育的条件。但受体与胚胎血液并不混合，血型也不一定相同。胚胎心脏可正常运转，但肺不能正常进行运转，其氧气的供应和二氧化碳的排出靠母体的血液循环来完成。 答案：A,1干细胞分类干细胞分为三类：全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞。胚胎干细胞为全能干细胞。 2胚胎干细胞的应用前景ES细胞的分离和培养成功是胚胎工程中的重大成就之一，在基础生物学、畜牧学和医学上都具有十分重要的应用价值。(1)ES细胞可用于治疗人类的某些顽症。,利用ES细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可以使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。 (2)培育成组织器官，用于器官移植。
12、(3)对ES细胞的培养和诱导，为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效手段。 (4)ES细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。,特别提醒:胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，包括人类早期胚胎的囊胚的内细胞团，具有胚胎细胞的特性。它能长期维持未分化状态，又有全能分化的潜能和无限增殖的能力，在体外培养时仍能维持正常和稳定的染色体组型，在特定的环境诱导下，能分化成各类细胞系。因此，它是细胞的源头，是唯一不死的全能或多能细胞，并能够无限分化，它能制造机体需要的全部细胞。,7利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过程的最重要原因是( ) A细胞分裂 B细胞特化C细胞分化 D细胞增殖解
13、析：ES细胞具有发育的全能性，可被诱导分化形成新的组织细胞，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能，因此治疗肝衰竭主要是利用这一特性而实现的。理解干细胞的特点，掌握干细胞研究的意义，能运用干细胞的知识解决实际问题。答案：C,8下列对“人类胚胎干细胞”这一概念的理解，正确的是( )A人类胚胎干细胞是指人类胚胎发育早期囊胚外表的扁平细胞 和囊胚腔内侧的内细胞群B人类胚胎干细胞是指人类胚胎发育早期囊胚腔内侧的内细胞 团细胞C人类胚胎干细胞是人类囊胚中可发育成胎盘、肝、肺、骨 骼、皮肤等的全能性细胞D人类胚胎干细胞不仅指人类囊胚中未分化的细胞，也指成人 身上的成年干细胞答案：B,【例1
14、】(2009江苏卷，8)下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是( )A卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加B胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割C胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点D胚胎干细胞是一类未分化细胞，可从早期胚胎中分离获取,思路点拨：本题主要考查动物胚胎发育过程中营养物质变化、胚胎干细胞的来源和特点等。动物胚胎发育过程中，细胞不断分裂，胚胎中细胞总数增加，细胞中的有机物会因细胞呼吸等生理过程消耗而减少。胚胎分割处理的一般是桑椹胚或囊胚，对于不同发育时期的胚胎，分割的具体操作不完全相同，在对囊胚进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后
15、胚胎的恢复和进一步发育。细胞中的核仁与核糖体形成有关，因此在蛋白质合成旺盛的细胞中核仁发达；胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。 答案：D,命题探究：动物胚胎工程是以研究动物的受精作用和早期胚胎发育规律为理论基础的，主要涉及体外受精技术、早期胚胎培养技术、胚胎分割技术、胚胎移植技术和胚胎干细胞培养技术等。对这部分知识的考查主要集中在简单了解相应技术的应用、原理和方法等方面，因此多与基因工程相结合考查转基因动物培育过程中涉及的技术。,【例2】(2008江苏高考)下面是以小鼠为对象进行的研究工作，请分析回答问题。(1)进行小鼠胚胎工程操作时，首先在光控周期下(光照14 h，黑暗1
16、0 h)饲养成年雌鼠，并注射促性腺激素，目的是 _。然后从雌鼠输卵管中取出卵子，在一定条件下培养成熟；并从雄鼠附睾中取出精子，在一定条件下培养一段时间，目的是_。,再在37、5%CO2条件下，精卵共同作用4 h，冲洗后继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的变化，第5天可以看到胚胎发生收缩，细胞间隙扩大，接着胚胎内部出现裂隙，这是胚胎_期开始的标志。 (2)如果体外受精后，在精核与卵核融合之前，用微型吸管吸除雄核，再用细胞松弛素B处理(作用类似于用秋水仙素处理植物细胞)，处理后的卵裂可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是_。,(3)如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵细胞中，由重组
17、细胞发育成小鼠丙，则小鼠丙的基因来源于_。 (4)如果将外源基因导入小鼠卵裂，则外源基因可能随机插入到小鼠卵裂DNA中。这种卵裂有的可发育成转基因小鼠，有的却死亡。请分析因外源基因插入导致卵裂死亡的最可能原因。_。,思路点拨：(1)在胚胎工程中，使用促性腺激素处理雌鼠，使其排出更多的卵子。在体外受精前，采用培养法和化学诱导法处理精子，使其获能。卵裂不断进行有丝分裂，细胞数目逐渐增多。随着胚胎的进一步发育，胚胎内部出现裂隙，这就是早期的囊胚腔，标志着囊胚期的开始。 (2)细胞松弛素B处理去掉雄核的细胞，细胞再进行分裂，染色体能正常复制，但纺锤体不能形成，着丝点断裂后子染色体不能移向细胞两极，细胞
18、不能分裂为两个子细胞，使细胞中染色体数目增加一倍，形成纯合子。这种育种方法叫做单倍体育种，其优点是明显缩短育种年限。,(3)在核移植技术中，重组细胞细胞质中的基因来自于卵细胞，细胞核中的基因来自于核供体细胞。 (4)在动物基因工程中，由于外源基因是随机插入到小鼠卵裂DNA中，当外源基因插入到卵裂内生命活动必需的某些基因上时，这些必需基因不能正常表达，导致卵裂死亡。,答案：(1)促进排卵(或超数排卵) 使精子获能 囊胚 (2)容易获得纯合子并缩短育种时间 (3)小鼠甲(体细胞)的核基因和小鼠乙(卵细胞)的细胞质基因 (4)外源基因的插入使卵裂内生命活动必需的某些基因不能正常表达,【例3】(200
19、9宁夏卷，41)如图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答：,(1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至_期的内细胞团或胎儿的_中分离得到的一类细胞。,(2)图中分化程度最低的干细胞是_。在体外培养条件下，培养液中加入_因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。 (3)在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因_的结果。 (4)某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的。骨髓移植的实质是将上图中的_细胞移植到患者体内。 (5)若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细胞、白细胞、皮肤细胞、神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的_，其原因是_。,(6)若某药物可
20、抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留于细胞周期的_期。 (7)在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用_细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选最终得到能分泌_的杂交瘤细胞。,思路点拨：这是一道以胚胎诱导干细胞分化为线索的组合式题目，试题难度不大。胚胎干细胞一般取自于囊胚的内细胞团细胞或胎儿原始性腺细胞。胚胎干细胞没有分化；胚胎干细胞具有全能性，在含有分化诱导因子的培养液中可能被诱导分化成各种组织细胞。在个体发育过程中，不同类型的干细胞分化形成不同的组织细胞，其实质是细胞中基因的选择性表达。根据图示可知，骨髓移植的目的是向患者体内注射造血干细胞，造血干细胞在体内可以分裂、分化形成白细胞等血细胞。,哺乳动物成熟红细胞中没有细胞核，因此不能提供克隆所需的细胞核。细胞分裂过程中DNA复制发生在有丝分裂或减数第一次分裂的间期；单克隆抗体制备过程中首先应将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合形成杂交瘤细胞，再经筛选获得能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。 答案：(1)囊胚 原始性腺细胞 (2)胚胎干细胞 分化诱导 (3)选择性表达 (4)造血干 (5)红细胞 细胞中无细胞核 (6)间 (7)B淋巴 特异性抗体,点击此处进入 作业手册,点击此处进入 随堂双基演练,
