1、,一、体内受精和早期胚胎发育,1.精子和卵子的发生过程比较,2.受精作用,准备阶段,受精阶段,3.早期胚胎发育,(1)过程:受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚,(2)图示:,(1)精细胞经变形后,高尔基体发育形成精子的顶体,顶体内含有的 能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。,(2)某动物排卵时,减数第一次分裂尚未完成,此时卵子处于 卵母细胞阶段,当该细胞发育至减数第二次分裂 期时,才具 备受精能力。若在卵黄膜和透明带之间看到两个极体,则表明 过程已完成。,(3)动物的早期胚胎移植到同种且 与供体相同的动物体内, 使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早期 胚胎,常用 激素对供体进
2、行处理,其目的是获得更多的 ,经人工授精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为 活细胞时,发现活胚胎细胞不能被染色,其原因是活细胞膜 。,(4)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体,可对发 育到桑椹期或囊胚期阶段的早期胚胎进行 处理,再植入到受 体内。若要对早期胚胎进行长期保存,应将其置于 条件下。,解析:(1)顶体内含有的顶体酶能水解卵母细胞的放射冠和透明带。,(2)动物排卵时处于减数第一次分裂的细胞称为初级卵母细胞,减数 第二次分裂中期的细胞才具备受精能力,受精作用完成的标志是在卵 黄膜和透明带之间看到两个极体。,(3)胚胎移植时受体的生理状态要和供体一致,才能保证胚胎成
3、活。 为了获得更多的早期胚胎,常用促性腺激素对供体进行处理,其目的 是获得更多的卵母细胞。细胞膜具有选择透过性,活胚胎细胞不能被,解析,染色,原因是细胞对染料的吸收具有选择性。死细胞会被染色,因为 细胞膜失去选择透过性。,(4)通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体,常用的方法 是胚胎分割,要注意胚胎一定要分割均匀。生物学中常采用液氮冷冻 的方法保存早期胚胎和生殖细胞。,答案:(1)顶体酶,(2)初级 中 受精,(3)生理状态 促性腺 卵母细胞 对物质的吸收具有选择透过性,(4)胚胎分割 冷冻(或液氮),二、胚胎工程,1.体外受精和早期胚胎培养,2.胚胎移植,(1)生理基础,动物发情排卵
4、后,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同 的。,早期胚胎处于游离状态。,受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。,供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受任何影响。,(2)流程,对供、受体母牛进行选择,并用,雌性激素进行同期发情处理,用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理,超数排卵的母牛与优秀的,公牛进行配种或人工授精,胚胎的收集(冲卵),对胚胎进行质量检查。这时的胚胎处于桑椹,胚或囊胚阶段,并培养或保存,胚胎的移植,对受体母牛进行是否妊娠的检查,受体母牛产下胚胎移植的犊牛,3.胚胎分割,(1)材料:发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。,(2)实质:胚胎分割可增加动物后代数量,其实质是动
5、物的无性繁殖或 克隆。,(3)注意:对囊胚阶段的胚胎分割时,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。,4.胚胎干细胞,(1)来源:早期胚胎或原始性腺。,(2)特点:形态上,体积小、核大、核仁明显;功能上具有发育的全能性; 体外培养条件下可以增殖而不发生分化。,长期以来,优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶 颈,近年来发展起来的细胞工程和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁 殖带来了无限生机,请据图完成下列问题。,(1)在试管牛和克隆羊的培育过程中都必须用到的生物技术有 (至少写出两项)。,(2)超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射 ;冲卵实质 上是用特定装置,将
6、供体母牛子宫内的 冲洗出来。,(3)从A到F中,适宜于牛的胚胎移植时期有 ;图中标号3为 ,它将来可发育为胎膜和胎盘。,(4)动物的早期胚胎移植到同种且 与供体相同的动物体内, 使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。用某染料鉴定胚胎细 胞是否为活细胞时,发现活胚胎细胞不能被染色,其原因是活细胞膜 。,(5)克隆羊多利的性状和 最接近,原因是,。,解析:在试管牛和克隆羊的培育过程中都必须用到的生物技术就是动 物细胞培养、胚胎移植等。促性腺激素在胚胎移植中有非常重要的,作用,包括超数排卵和同期发情处理。从A到F中,分别是受精卵、二 细胞胚胎、四细胞胚胎、八细胞胚胎、桑椹胚和囊胚,适宜于牛的胚 胎
7、移植时期有桑椹胚和囊胚。动物的早期胚胎移植到同种且生理状 态与供体相同的动物体内,使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移 植。生理状态相同更有利于胚胎的存活。因为活细胞具有选择透过 性,所以不能被染色。,答案:(1)动物细胞培养、胚胎移植,(2)促性腺激素 (早期)胚胎,(3)D、E 滋养层细胞,(4)生理状态 对物质的吸收具有选择透过性,(5)白面绵羊 克隆羊多利的细胞核来自于白面绵羊,生物体的性状 主要是由细胞核基因控制的,三、生物技术的安全性及伦理问题,1.转基因生物的安全性,(1)转基因生物存在安全性的原因,目前对基因的结构、基因间的相互作用、基因的调控机制等都了 解得相当有限。,目的基
8、因往往是异种生物的基因。,外源基因插入宿主基因组的部位是随机的。,(2)转基因生物安全性的讨论:主要在食物安全 、生物安全、环境安 全三个方面存在激烈的争论。,(3)转基因生物的优缺点分析,2.克隆人,(1)过程,(2)分类,(3)克隆人技术中的伦理问题,反对的观点:主要认为克隆人违反了人类伦理道德,是克隆技术的 滥用;克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德 观念;克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。 另外,克隆技术尚不成熟,可能孕育出有基因缺陷的孩子。,中国政府的态度,禁止生殖性克隆人,但不反对治疗性克隆。,3.试管婴儿与设计试管婴儿,(1)概念:利用生物技
9、术,把每个人的致病基因和易感基因都检测出来, 并记录在磁卡上,就是个人基因身份证。,(2)争论焦点,5.生物武器,(1)种类,4.基因身份证,(2)特点,传染性强。,污染面广,危害时间长。直接喷洒的生物气溶胶,可随风飘到较远 的地区,杀伤范围可达数百至数千平方千米。在适宜条件下,生物武 器存活时间较长,不易被发现。,难以防治。,具有一定的潜伏期。,受自然条件影响大。,(3)局限性,生物武器主要指病原微生物,所以它们的生存、繁殖、死亡易受环 境条件的影响。,受地形、风向等多种条件影响。,生物武器使用不易控制,使用不当可危害本方安全。,多年来,每天的食品中含60%80%的转基因成分,许多美国人竟
10、一无所知。,(1)一向挑剔、苛刻的美国人对转基因食品的这种漠视态度,反映了 转基因食品在安全性方面是 。,(2)科学家对转基因食品可能带给人类健康和环境方面的风险表示关,注和担忧,可能原因是什么?,。,(3)生物武器是一种大规模的杀伤性武器,它与常规武器相比有许多 特点: , , 。,(4)1998年6月27日,中美两国元首在关于禁止生物武器公约议定 书的联合声明中,重申在任何情况下 、 、 生物武器。,解析:转基因作物及其产品是新生事物,转基因生物存在的潜在风险 是生物入侵、破坏原来的生态平衡、引起过敏反应、疾病流行等,因 此人们对它的安全性还存在着质疑。,解析,答案:(1)相对安全的,(2
11、)转基因生物存在的潜在风险:如生物入侵、破坏原来的生态平衡 、引起过敏反应、疾病流行等,(3)传染性强 污染面广 难以防治,(4)不发展 不生产 不储存,1.(2001福建理综)一对表现型正常的夫妇,生了一个镰刀型细胞贫血 症(常染色体隐性遗传病)患儿。在他们欲生育第二胎时,发现妻子的 双侧输卵管完全堵塞,不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外,受精和产前基因诊断,过程如图。,请回答:,(1)过程是指在体外进行的 处理,从而使精子与卵子结合 形成受精卵;过程称为 。,(2)在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时,要先从羊水 中的胎儿细胞提取物质 进行PCR扩增,然后用Mst对扩 增产物
12、进行切割,产生多个片段的酶切产物。据此判断,Mst是一种 酶。,(3)不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同,形成不同的电泳 条带。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如,据 此判断该胎儿为 (填“正常”“患者”或“携带者”)。,解析:分析题中过程图可发现:过程指的是精子获能处理,则代表 胚胎移植;在产前基因诊断时,要先从羊水中的胎儿细胞提取DNA进,解析,同长度的酶切产物(基因);分析电泳带谱可判断,胎儿不含致病基因, 表现正常。,答案:(1)精子获能 胚胎移植,(2)DNA 限制性核酸内切,(3)正常,行PCR扩增,然后用限制性核酸内切酶Mst进行切割,以得到多种不,2.克隆技
13、术是人类医学科学史上的一个里程碑,其为人类认识自身奥 秘和纷繁复杂的生物界提供锐利武器并展示广阔前景。“治疗性克 隆”指把患者体细胞移植到去核卵母细胞中形成重组胚,把重组胚体 外培养到囊胚,然后从囊胚内分离出ES细胞,获得的ES细胞使之定向 分化为所需的特定细胞类型(如神经细胞、肌肉细胞和血细胞),用于,替代疗法。下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程,请据图回答 问题。,(1)过程A表示 ,是目前实现体细胞克隆的关键技术,该技术 的主要操作是应用患者的体细胞作为核供体,由细胞提供 ,进行人工重组。,(2)经过程B得到的结构中,是未分化的细胞,因而这些细胞被认为 是胚胎干细胞。在体外培养条件下
14、,胚胎干细胞具有增殖能力并保持 状态。,(3)在进行C过程时,通常在合成培养基中加入适量血清,其原因是 。细胞培养应在含5% CO2的恒温培养箱中 进行,CO2的作用是 。,(4)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的核仍然具有 。相同的胚胎干细胞,“克隆”的结果各种各样,如有的是神经 细胞,有的是血细胞,有的是肌肉细胞,究其本质原因是 的结果。,解析:(1)识题图知A为核移植过程,受体为去核卵母细胞。(2)胚胎干 细胞在体外培养处于未分化状态。(3)定向诱导在合成培养基中加入 血清,可以补充合成培养基中缺乏的营养物质,CO2的作用是维持培养 液中pH。(4)“治疗性克隆”的结果说明高度分
15、化的体细胞的细胞 核仍然具有全能性,相同的胚胎干细胞,“克隆”的结果各种各样,根 本原因是基因的选择性表达。,答案:(1)细胞核移植 细胞质,(2)未分化,(3)血清可以补充合成培养基中缺乏的营养物质 维持培养液的pH,(4)全能性 基因选择性表达,3.中新社2010年10月25日报道,中科院昆明动物研究所季维智研究员 领导的研究小组,日前成功培育出中国首例转基因猕猴。这一研究成 果标志着中国科学家在非人灵长类转基因动物研究方面达到世界领 先水平,为未来人类重大疾病的非人灵长类动物模型的深入研究奠定 了坚实的基础。下图是转基因猕猴培育过程示意图,请据图回答问题。,(1)过程中常用 的方法将目的
16、基因导入受精卵。,(2)在体外培养受精卵时,除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外,还 需要提供CO2气体以维持 。,(3)图中过程称为 ,为使代孕雌猴与供体雌猴生殖器官的 生理变化相同,此前需对代孕雌猴作 处理。,(4)若要同时获得多只与此转基因猕猴相同的小猴,可对早期胚胎进 行 ,操作时选择发育到桑椹胚或囊胚期的胚胎。若选用囊胚 期的胚胎,操作过程中需要特别注意的问题是 。,解析:(1)将目的基因导入动物受精卵中,常用的方法是显微注射法。 (2)在动物细胞培养中,培养箱中5%CO2的作用是维持培养液的pH。 (3)过程称为胚胎移植,代孕雌猴需作同期发情处理,以保证它与供 体雌猴生殖器官的生理
17、变化相同。(4)若选用囊胚期的胚胎进行胚胎 分割,操作过程需要特别注意对囊胚的内细胞团进行均等分割,否则 会影响胚胎的成活与发育。,答案:(1)显微注射,(2)培养液的pH,(3)胚胎移植 同期发情,(4)胚胎分割 对囊胚的内细胞团进行均等分割,4.控制哺乳动物性别对于畜牧生产具有重要意义。目前,通过分离精 子技术选择含不同性染色体的精子进行受精是控制哺乳动物性别的 有效方法。含X染色体的牛精子中DNA含量比含Y染色体精子高4% 左右,人们现在能够利用这一差异把牛含X染色体的精子与含Y染色 体的精子分离。,请结合图解回答问题。,(1)受精卵在体外培养时,培养液中除加入必需的葡萄糖、氨基酸、 无
18、机盐离子、维生素、激素等外,还要加入少量的 及通 入一定浓度的CO2,通入CO2的主要目的是 。,(2)如果想利用牛乳腺反应器生产人的干扰素,应选择上图中的 为受体细胞,将重组载体导入受体细胞的常用方法是,;要最终确定目的基因是否表达,需要对牛的 进行检测,若 说明目的基因成功表达,否则说明目 的基因没有表达。,解析:(1)体外培养的培养基天然成分有动物血清或血浆,培养条件是 无菌、无毒、氧气充足,以及必需的营养、适宜的温度和pH。(2)想 制成牛乳腺反应器,则需要得到的牛是雌性的,受精卵应该是由含X染 色体的精子与卵细胞受精后形成的,受精卵导入受体的方法常用显微 注射法;检测目的基因是否导入
19、的方法就是检测能否获得基因产品,(3)该受体细胞培养至一定时期可通过,的方法,从而一次得到多个转基因牛个体。,解析,即乳汁中是否含有人的干扰素。(3)由一个受精卵获得多个个体应采 用胚胎分割移植或胚胎细胞核移植。,答案:(1)动物血清 调节pH,(2)受精卵甲 显微注射法 乳汁 牛乳中含有人的干扰素,(3)胚胎分割移植(或胚胎细胞核移植),5.2010年10月4日英国剑桥大学的罗伯特爱德华兹教授荣获该年度 的诺贝尔生理医学奖,授予理由是“他使试管受精技术用于治疗不孕 症成为可能,为占总人口比例超过10%的不孕夫妇带来了福音”。胚 胎工程等生物工程技术正在改变着人类的生活。请回答下面相关问 题:
20、,(1)试管婴儿的奥秘,通俗地说就是改变精子和卵子的相遇方式及场 所,通过诱发 与 在体外培养皿中完成受精作用。,(2)用来培养受精卵的营养液除水和无机盐以外,还需添加 等物质。,(3)体外受精及培养过程需在 条件下及无菌环境中进行。 母体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生 ,这为胚胎在母体 内存活提供了可能。,(4)为了确保受孕成功常根据母体年龄及健康状态移植 。现在大多数人反对设计婴儿性别,原因是,。,解析:精子只有获能后才具有受精能力;动物细胞培养液中需要有特 殊成分动物血清;整个体外培养过程需要在与母体内温度相同的 无菌环境中进行。为保证胚胎在母体内的成活率,通常移植23个胚 胎。,解析,答案:(1)超数排卵 获能的精子,(2)维生素、激素、氨基酸、葡萄糖、血清,(3)37 免疫排斥反应,(4)23个胚胎 可能破坏人类正常性别比例,
