届高考生物第一轮复习教案选修三13胚胎工程Word格式.docx

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获能的精子和培养成熟的卵子结合形成合子。

2．早期胚胎培养

（1）培养液成分：

无机盐、有机盐（两盐），维生素、⑰________（两素），氨基酸、核苷酸（两酸），水，⑱________

（2）胚胎去向：

向受体移植或冷冻保存备用。

知识点三　胚胎工程的应用及前景

1．胚胎移植

（1）胚胎转基因、核移植、体外受精、体内受精

（2）实质：

产生胚胎的⑲________和孕育胚胎的⑳________共同繁育后代的过程

（3）地位：

胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。

（4）意义：

充分发挥

________。

（5）生理

基础

2．胚胎分割

（1）概念：

采用机械方法将早期胚胎分割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术

（2）材料：

发育良好、形态正常的

________

（3）注意事项：

________

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．胚胎干细胞（ES或EK细胞）

（1）早期胚胎或

（2）特点

自我校对：

①曲细精管　②初情期　③卵巢　④性别分化（胚胎时期）　⑤雌性动物的生殖道　⑥减数第二次分裂中期　⑦顶体　⑧放射冠内的卵丘细胞　⑨透明带　⑩卵黄膜封闭　⑪雄原核形成和雌原核形成　⑫合子（受精卵）　⑬两个极体　⑭囊胚　⑮电刺激法　⑯化学诱导法　⑰激素　⑱血清　⑲供体　⑳受体　

雌性优良个体的繁殖潜能　

游离　

免疫排斥反应　

桑椹胚或囊胚　

将内细胞团均等分割　

原始性腺　

体积小、核大　

全能性

体内（外）受精与早期胚胎发育

一、体内受精与胚胎发育

1．精子与卵子的发生

2．受精作用的过程

（1）受精前的准备阶段

①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。

②卵子的准备：

在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期，才具备与精子受精的能力。

（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之间的物质；

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。

雄原核和雌原核形成。

第四步：

配子结合。

雌、雄原核融合形成合子（受精卵）。

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：

二、体外受精与胚胎的早期培养

1．体外受精的原理

人工模拟体内环境（包括营养、温度、pH等），使初级卵母细胞成熟和精子获能，最终完成受精和胚胎保存。

2．体外受精主要操作步骤

（1）卵母细胞的采集

方法一：

对小型动物一般采用促性腺激素处理，排卵后直接从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。

方法二：

对大型动物一般从活体的卵巢中吸取卵母细胞，经体外人工培养成熟后与获能的精子在体外受精。

（2）精子的采集和获能

①采集方法：

假阴道法、手握法和电刺激法等。

②获能方法：

主要有培养法（啮齿动物、家兔、猪等）和化学诱导法（牛、羊等家畜的精子常采用化学法，即将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能）。

获能精子和成熟卵子在共同培养一段时间后便可受精。

3．胚胎的早期培养

（1）培养的目的：

检测受精状况和受精卵的发育能力。

（2）培养液的成分：

水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等。

（3）胚胎去向：

冷冻保存、移植到受体动物子宫内培养。

①体外受精时，精子与卵子在体外结合前，需要对精子进行获能处理，并将卵母细胞培养成熟至减数第二次分裂中期。

②胚胎发育的起点是受精卵，发育过程中的细胞分裂均为有丝分裂。

③桑椹胚细胞仍具有全能性，是胚胎分割的最佳时期。

④囊胚是开始分化的阶段，分化为滋养层细胞——发育成胎膜和胎盘等结构和内细胞团细胞——发育成胎儿，该阶段还可进行胚胎分割。

⑤孵化——囊胚后期，透明带破裂，胚胎伸展出来；

原肠胚早期还保留缩小的囊胚腔，最后消失。

理综命题多侧重体内、体外受精过程及早期胚胎发育，单独命题少，多综合在胚胎工程的其他实例中。

【典例1】

（2012·

浙江理综，2）下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是（　　）。

A．绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性

B．卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大

C．囊胚的滋养层细胞具有发育全能性

D．原肠胚发育分化形成内外两个胚层

解析　此题考查受精作用与胚胎发育的相关知识。

精卵细胞的识别具有物种特异性，卵细胞受精时，一般只能接受同种生物的精子，A正确；

受精卵开始的几次卵裂，由于没有接受外来营养物质，细胞数目虽在增加，但卵裂球细胞总体积并没有增大，甚至略有减小，B错误；

囊胚由滋养层和内细胞团组成，滋养层细胞没有发育全能性，将来发育成胚胎的附属结构，内细胞团细胞才具有发育全能性，C错误；

原肠胚已有外、中、内三个胚层的分化，D错误。

答案　A

【典例2】

江苏三校联考）

如图是牛囊胚示意图，下列有关该图的叙述错误的是（　　）。

A．透明带是初级卵母细胞在减数第一次分裂时形成的

B．囊胚腔是一个充满液体的腔

C．内细胞团将来分化成内胚层

D．滋养层将来发育成胎膜和胎盘

解析　内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。

答案　C

胚胎工程的应用及前景

一、胚胎移植及胚胎分割移植

1．胚胎移植的基本程序（以牛胚胎移植为例）

2．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，因此各种性状能保持其原来的优良特性。

3．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。

4．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。

①胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。

②移植胚胎来源及生殖方式

核移植

无性繁殖

体外受精

有性生殖

体内受精―→冲卵―→移植―→有性生殖

③促性腺激素两次使用：

a.同期发情处理；

b.超数排卵。

④两次检查：

a.收集胚胎检查；

b.移植后是否妊娠检查。

⑤冲卵含义：

冲出早期胚胎，不是冲出卵子。

⑥对囊胚进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

二、试管动物、克隆动物生产过程比较

1．试管动物生产流程

2．克隆动物的培育流程

①试管动物生殖实质是正常的有性生殖，只不过受精、早期胚胎发育在试管中（体外）进行。

②克隆动物生殖的实质是无性生殖，依赖动物细胞核（高度分化的体细胞的细胞核）具有全能性；

特有的操作程序是核移植！

三、胚胎干细胞（ES细胞）的应用前景

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（ES细胞）为全能干细胞。

2．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。

（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。

胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，包括人类囊胚的内细胞团，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，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。

因此，它是细胞的源头，是全能细胞，并能够制造机体需要的全部细胞。

胚胎分割及胚胎干细胞培养技术与“基因工程”“细胞工程”等现代科技专题有着密切联系。

知识的考查主要分在胚胎干细胞的利用，新课标地区主要以非选择题的形式进行考查。

【典例3】

山东理综，35）毛角蛋白Ⅱ型中间丝（KIFⅡ）基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。

获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。

（1）过程①中最常用的运载工具是________，所需要的酶是限制酶和________。

（2）在过程②中，用________处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。

在培养过程中，将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是________。

（3）在过程③中，用________处理以获取更多的卵（母）细胞。

成熟卵（母）细胞在核移植前需要进行________处理。

（4）从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是________。

在胚胎移植前，通过________技术可获得较多胚胎。

解析　此题综合考查基因工程、细胞工程、胚胎工程等知识。

（1）构建基因表达载体时，一般需用同一种限制酶切割目的基因和载体，以产生相同黏性末端，并用DNA连接酶连接成重组表达载体。

常用的载体是质粒。

（2）利用胰蛋白酶或胶原蛋白酶可将动物组织分散成单个细胞。

动物细胞培养时，需将细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是维持培养液的pH。

（3）运用超数排卵法可获得更多的卵母细胞，常用的激素是促性腺激素或促滤泡素。

成熟卵细胞在核移植前要进行去核处理。

（4）核移植时获得的重组细胞经过早期胚胎培养，可以获得早期胚胎。

为获得更多胚胎，可以使用胚胎分割法。

答案　

（1）质粒　DNA连接酶　

（2）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）　维持培养基（液）的pH　（3）促性腺激素（或促滤泡素，孕马血清）　去核　（4）（早期）胚胎培养　胚胎分割

【训练】

南京二模）如图所示是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。

下列叙述正确的是（　　）。

A．A所表示的细胞不一定是受精卵

B．图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段

C．应把③移植到处于发情状态的母牛的输卵管中

D．图示过程使用了细胞培养、胚胎分割、核移植等生物技术

解析　受精卵和经过核移植的重组卵母细胞都能发育形成囊胚，包括卵裂、桑椹胚等阶段，A正确、B错误；

③应移植到处于发情状态的母牛的子宫内进行发育，C错误；

图中涉及的生物技术有动物细胞培养、胚胎分割技术、胚胎移植技术，D错误。

胚胎工程及其应用

1.（2012·

江苏单科，9）通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。

下列相关叙述正确的是（　　）。

A．对供体和受体母牛都要进行相同激素处理

B．受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行

C．对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植

D．胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低

解析　本题主要考查胚胎移植的有关问题。

常用孕激素对受体母牛进行同期发情处理，对供体母牛还要注射促性腺激素做超数排卵处理，故A错；

受精和早期胚胎培养可在雌性动物体内完成，也可以在体外完成，故B错；

对冲卵获得的桑椹胚或囊胚检查合格后方可移植，故C错；

胚胎分割移植最常见的是同卵双胎，而同卵多胎的成功率很小，故D对。

答案　D

2．（2011·

广东理综，3）华南虎是国家一级保护动物，可采用试管动物技术进行人工繁殖，该技术包括的环节有（　　）。

①转基因　②核移植　③体外受精　④体细胞克隆

⑤胚胎移植

A．①③B．①④C．②⑤D．③⑤

解析　试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术，该技术包括的环节有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植，不包括转基因、核移植和体细胞克隆，故D正确。

3．（2011·

浙江理综，2）培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。

若要培育成功，下列叙述正确的是（　　）。

乙,

丙,

繁育,

A．甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵

B．乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟

C．丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液

D．丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内

解析　分析图示可知，甲过程为卵母细胞的采集，一般用促性腺激素处理良种母山羊，使其超数排卵。

乙过程为精子获能以及受精，获能的精子和成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精。

丙过程为早期胚胎培养，在发育培养液中进行。

丁过程是胚胎移植，是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物子宫内使之继续发育。

故A项正确。

考查胚胎干细胞及其应用前景

4.（宁夏理综，41）下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图，请回答下列问题。

（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。

解析　

（1）胚胎干细胞是从早期胚胎或胎儿原始性腺中分离出来的一类细胞，囊胚阶段细胞开始分化为内细胞团和滋养层细胞。

（2）图中分化程度最低的干细胞是胚胎干细胞，全能性最高，在体外培养条件下，要想将该种干细胞诱导分化形成不同类型的组织细胞，须向培养液中加入分化诱导因子。

（3）细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果。

（4）骨髓是人体的造血组织，存在造血干细胞，骨髓移植的实质是将造血干细胞移植到患者体内。

（5）克隆某种哺乳动物需要供体提供细胞核，而成熟的红细胞没有细胞核，所以不能作为供体。

（6）细胞周期包括分裂间期和分裂期，分裂间期完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。

（7）制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，经筛选最终得到能分泌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

（时间：

45分钟）

A级　基础演练

1．分析下面图解判断以下哪一项不是精子、卵细胞发生的区别（　　）。

A．初级精母细胞、初级卵母细胞的形成时间

B．MⅠ和MⅡ的时间连续性

C．成熟生殖细胞是否经过变形

D．成熟生殖细胞中染色体的数量

解析　初级精母细胞是雄性动物初情期开始后，才由精原细胞分裂形成的，而初级卵母细胞是在胎儿期性别分化后形成的。

精子的产生过程中，MⅠ和MⅡ是连续的，而卵细胞产生通过MⅠ形成次级卵母细胞，在精子与卵子的结合过程中才完成MⅡ。

精子细胞形成后变形为蝌蚪状，卵细胞不需要变形。

成熟的精子和卵细胞经过减数分裂形成，都含有相当于亲本体细胞一半的染色体数目。

2．（2012·

杭州名校模考）爱德华兹以他在体外受精技术领域做出的开创性贡献而获得2010年诺贝尔生理学或医学奖。

关于体外受精技术叙述正确的是（　　）。

A．获取的精子经获能后才能进行体外受精

B．采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液中才能形成受精卵

C．精子和卵细胞受精形成受精卵后即可移入母体子宫

D．精子与卵子相遇后，会发生顶体反应，防止多精入卵

解析　B错误，卵子必须处于减数第二次分裂中期才能进行受精，采集的卵母细胞都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精；

C错误，成熟的卵细胞与收集来的精子相遇形成受精卵，需培养到一定阶段才可移植；

D错误，防止多精入卵主要通过透明带反应和卵黄膜封闭作用两道屏障。

3．如图是胚胎干细胞分离途径示意图。

下列说法正确的是（　　）。

A．图中A所示细胞将来能够发育成胎膜和胎盘

B．胚胎干细胞的体积和细胞核都较小

C．胚胎干细胞可以增殖而不发生分化

D．利用胚胎干细胞培育的人造器官正在大规模应用

解析　图中A是内细胞团细胞，将来能够发育成除胎膜和胎盘外的其他组织和器官。

胚胎干细胞的体积较小，细胞核较大。

在体外培养情况下，可以只增殖而不发生分化。

利用胚胎干细胞可以诱导形成器官，但目前并没有大规模应用。

4．（2012·

浙江四校调研）下列有关试管动物技术的叙述不正确的是（　　）。

A．体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精

B．胚胎移植之前需检查精卵细胞的受精状况和受精卵的发育能力

C．早期胚胎发育的过程为：

受精卵―→桑椹胚―→卵裂―→囊胚―→原肠胚

D．移植入受体的供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响

解析　早期胚胎发育的过程为：

受精卵―→卵裂―→桑椹胚―→囊胚―→原肠胚。

5．（2012·

广东四校联考）动物细胞培养是动物细胞工程的基础，如图所示，a、b、c表示现代生物工程技术，①②③表示其结果，下列说法不正确的是（　　）。

A．若a是核移植技术，后代不发生基因重组和变异

B．若b是体外受精技术，②的设计产生可能有伦理争议

C．若c是胚胎分割技术，③中个体的产生实质上就是克隆

D．图中所示的三项技术属于动物细胞工程和胚胎工程

解析　如果a是核移植技术，则后代实现了亲本细胞核和细胞质基因的重组，因此也存在变异，A项错误；

如果b为体外受精技术，则②可为设计试管婴儿，其设计产生会引发社会伦理问题，B项正确；

如果c为胚胎分割技术，则形成的③为多个基因型完全相同的个体，故其实质为克隆，C项正确；

核移植技术属于动物细胞工程，体外受精和胚胎分割技术属于胚胎工程，D项正确。

6．请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题。

（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________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，可对发育到桑椹胚或囊胚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　本题考查精子、卵子的发生及受精作用的有关知识。

熟记相关知识是正确解答该题的关键。

（1）顶体内含有的顶体酶能协助精子穿过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，处于减数第二次分裂中期的细胞才具备受精能力，受精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的一致，才能保证胚胎成活。

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，活胚胎细胞不能被染色的原因是细胞膜对染料的吸收具有选择性。

死细胞会被染色，是因为细胞膜失去选择透过性。

（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，常用的方法是胚胎分割，注意胚胎分割一定要均匀。

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性　（4）胚胎分割　冷冻（或液氮）

7．（2013·

江苏淮安第三次调研，32）从1978年7月25日世界上第一位“试管婴儿”诞生，至今全球试管婴儿数量已达到400万。

1996年7月5日克隆羊“多利”诞生，至今已成功克隆了多种动物。

请分析回答试管婴儿与克隆技术的有关问题。

（1）试管婴儿和克隆动物的培育过程中均会用到的生物技术有________、________。

（2）试管婴儿和克隆动物的生殖方式分别属于________和________。

（3）培育试管婴儿时，可通过给母体注射________增加排卵数量，从父亲体内获得的精子需要进行________处理，才能完成受精作用。

（4）克隆动物时，将甲个体的细胞核移入乙个体去核的卵细胞中，由重组细胞培育成个体丙，则个体丙的基因来源于____________________________________________________________