第39讲胚胎工程与生物技术

第39讲胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题考点一体内受精和早期胚胎发育考点二体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用考点三生物技术的安全性和伦理问题构建知识网络强记答题语句探究高考明确考向练出高分目录1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础(Ⅰ)。2.胚胎干细胞的移植(Ⅰ)。3.胚胎工程的应用(Ⅱ)。4.转基因生物的安全性(Ⅰ)。5.生物武器对人类的威胁(Ⅰ)。6.生物技术中的伦理问题(Ⅰ)。[考纲要求]解题探究知识梳理考点一体内受精和早期胚胎发育1.精子和卵子的发生的比较知识梳理项目精子的发生卵子的发生场所____________________时间___________________________________变形________不需变形分裂均等分裂_____________结果形成4个精子____________________睾丸的曲细精管从初情期开始需变形卵巢从胚胎出现性别分化后不均等分裂形成1个卵子和3个极体A.顶体的发生B.尾的发育C.精子头出现D.细胞质浓缩E.精子的形成原生质滴尾线粒体鞘顶体精细胞变形成精子的过程头发育为演变为形成浓缩成变为精子头的主要部分头部的顶体精子的尾线粒体鞘膜（尾基部）原生质滴（球状，最后脱落）细胞核高尔基体中心体线粒体细胞内其他物质精细胞变形的主要变化精子的形态：外形似蝌蚪，分__、__、__、三大部分。不同种动物精子的形态____，大小略有____，与动物的体型大小____。精子在睾丸内形成的时间为个月左右。头颈尾相似不同无关22.受精(1)精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。(2)卵子的准备：卵子要在输卵管内进一步成熟，到______期时，才具备与精子受精的能力。(3)受精过程：获能的精子穿过→精卵通过细胞表面的糖蛋白相互识别→精子遗传物质进入卵细胞→原核形成和融合。雌性动物生殖道减Ⅱ中放射冠和透明带精卵相遇，发生顶体反应，精子穿入放射冠精子接触并穿过透明带，并接触卵黄膜精子头部膨胀，同时卵子完成第二次成熟分裂，释放第二极体雌雄原核形成核膜消失，两个原核融合第一次卵裂即将开始透明带反应卵细胞膜反应释放顶体酶，溶解卵丘细胞之间物质雄原核雌原核(4)防止多精子入卵的机制：第一道屏障：反应；第二道屏障：反应。(5)受精标志和受精完成的标志：受精的标志是在_________________之间观察到两个极体；而受精过程完成的标志是。透明带卵细胞膜透明带和卵细胞膜雌、雄原核的融合3.胚胎发育过程受精卵→卵裂→桑椹胚→→→组织器官分化→幼体。(1)哺乳动物的早期胚胎发育是在中进行的，一般到桑椹胚期进入子宫，囊胚期着床。(2)卵裂：细胞分裂方式是。囊胚原肠胚输卵管有丝分裂透明带内进行细胞分裂方式为_______细胞数目____胚胎总体积______或略有____每个细胞体积_____DNA数目_____有机物总量_____有机物种类_____减少卵裂期的特点有丝分裂增加不增加缩小减小增加增加3.胚胎发育过程受精卵→卵裂→桑椹胚→→→组织器官分化→幼体。(1)哺乳动物的早期胚胎发育是在中进行的，一般到桑椹胚期进入子宫，囊胚期着床。(2)卵裂：细胞分裂方式是。(3)囊胚：由滋养层细胞和内细胞团构成，细胞具有发育全能性，能分化出幼体动物的所有组织器官。(4)原肠胚：出现了个胚层和原肠腔。囊胚原肠胚输卵管有丝分裂内细胞团三(3)囊胚：由滋养层细胞和内细胞团构成，细胞具有发育全能性，能分化出幼体动物的所有组织器官。(4)原肠胚：出现了个胚层和原肠腔。内细胞团三囊胚腔；开始出现分化；孵化二细胞期四细胞期八细胞期桑椹胚原肠胚受精卵思维诊断(1)从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精(2014·江苏，16B)()(2)成熟的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力()(3)排卵是指卵泡从卵巢中排出()×√×(4)精子和卵子的发生都是从初情期开始的()(5)卵子形成过程中，减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的()(6)卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大(2012·浙江，2B)()×××题组一图析配子的发生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()解题探究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目D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。答案D2.下图表示卵子的发生过程。与此相关的叙述中，不合理的是()A.图中A是第一极体，B是合子，E是指受精，阶段C是指胎儿期，阶段D是指初情期后B.当观察到第二极体时，可以表明卵子已经完成了受精C.能发生染色体着丝点分裂的阶段是①④D.①阶段存在的变异方式有基因突变、基因重组和染色体变异有丝分裂减数第一次分裂减数第二次分裂D解析图中①为有丝分裂，可增加卵原细胞的数量，卵原细胞进一步演变为初级卵母细胞；③为减数第一次分裂，只有在受精后，次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂，因此E是受精，B是合子；卵泡的形成是在胎儿期，减数分裂是从初情期开始的，因此阶段C为胎儿期，阶段D为初情期后。当观察到两个第二极体时，表明卵子已完成了受精作用。着丝点分裂可发生在有丝分裂中，也可发生在减数第二次分裂中，因此①④均能发生着丝点分裂。有丝分裂中的变异类型只有基因突变、染色体变异，没有基因重组。答案D归纳提升图解精子和卵子的产生过程题组二体内受精及早期胚胎发育过程分析3.关于体内受精的顺序，正确的是()①第一次卵裂开始②释放第二极体③顶体反应④穿越透明带⑤雌、雄原核的形成⑥核膜消失A.①②③④⑤⑥B.③②④⑤⑥①C.④⑤②①③⑥D.③④②⑤⑥①D解析受精过程包括精、卵相遇，发生顶体反应，精子穿越放射冠；精子接触透明带；精子穿越透明带，接触卵细胞膜；精子头膨胀，同时卵子完成减数第二次分裂，释放第二极体；雌、雄原核形成，核膜消失，两个原核融合；第一次卵裂即将开始。答案D4.如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段，请据图回答问题：(1)写出各个阶段的名称：A：____________B：____________C：____________桑椹胚囊胚原肠胚(2)写出图中各标号的名称：[2]__________，[4]__________，[5]____________，[7]__________，[8]____________。内细胞团囊胚腔外胚层原肠腔内胚层(3)A时期的细胞具有发育上的__________性，B时期开始出现________，C时期开始出现____________。胚层分化全能细胞分化(4)[2]将来发育成__________________。(5)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只由一个精子和卵子结合，防止多精入卵受精的两道屏障分别是____________________、____________________。胎儿的各种组织透明带反应卵细胞膜反应易错警示1.受精过程的三个易混点(1)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。(3)受精的标志≠受精完成的标志：受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。2.卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律(1)有机物：胚胎没有和母体建立联系，没有从母体获取有机物，而一直呼吸消耗，有机物总量减少。(2)细胞体积：胚胎总体积不变或略有减小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小。(3)细胞中DNA含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。解题探究知识梳理考点二体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用知识梳理超数排卵法：用处理后冲卵直接采集法：从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集或直接从活体动物的卵巢中吸取1.体外受精(1)卵母细胞的采集和培养促性腺激素小型实验动物如小鼠、兔，以及家畜猪、羊促性腺激素不可以口服；直接与获能的精子在体外受精大家畜或大型动物，如牛从屠宰场得到的牛卵巢中采集卵母细胞关键是：注意卵巢的保湿和防止细菌污染。思考：从屠宰后的母畜卵巢中采集卵母细胞成功的关键是？大家畜或大型动物，如牛，采集法：（2）可以借助、或、等工具确定卵泡位置，直接从活体动物的中吸取卵母细胞，在体外进行人工培养，使其成熟后，才能与获能的精子受精。超声波探测仪内窥镜腹腔镜卵巢活体采卵：发挥优良母畜的繁殖潜力(2)精子的采集和获能采集：、手握法、_________获能：、化学诱导法(3)受精：和培养成熟的卵子在或专用的受精溶液中完成受精作用。假阴道法电刺激法培养法获能的精子获能溶液精子放入人工配制的获能液中培养精子放入一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导受精卵母细胞培养液培养法和化学诱导法获能溶液或专用的受精溶液注意：一般需共同培养一段时间才能完成受精2.胚胎的早期培养(1)目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。(2)培养液成分巧记两“盐”：两“素”：两“酸”：另有水和等无机盐和有机盐维生素和激素氨基酸和核苷酸血清(3)胚胎处理：向或冷冻保存。受体移植发育培养液桑椹胚或囊胚-196℃液氮3.胚胎移植(1)图中供体牛和受体牛分别是哪些？选择标准是什么？供体牛：良种公、母牛；受体牛：一般受体奶牛和一般受体肉牛。选择标准：受体是健康、有繁殖能力的个体。标准：供体是遗传性能和生产性能优秀的个体。胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”(2)对供体牛和受体牛要进行怎样的处理？(3)用于移植的早期胚胎应是发育到哪些阶段的胚胎？(4)排卵和冲卵有什么区别？供体牛超数排卵（促性腺激素）处理；同种生物、生理状态相同桑椹胚或囊胚排卵是指卵子从卵泡中排出；冲卵是把供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来。对供受体进行同期发情（孕激素）处理。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。你认为这样的概括正确吗？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换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性状均能保持其原来的优良特性。正确选择供体母牛受体母牛……同期发情处理……（供体）超数排卵供体公牛配种冲卵（胚胎）质量检查、培养胚胎移植妊娠检查分娩（胚胎移植犊牛）小结：胚胎移植的基本程序处理配种或人工授精胚胎检查、培养或保存胚胎移植胚胎工程的最后一道“工序”胚胎移植属于有性生殖4.胚胎分割(1)概念①方法：机械方法。②分割份数：将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等。③目的：获得。(2)定位：动物的方法之一。(3)材料：发育良好、形态正常的。(4)要求：将均等分割。同卵双胎或多胎无性繁殖或克隆桑椹胚或囊胚内细胞团实体显微镜和显微操作仪胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低。5.胚胎干细胞(1)来源：。(2)特点①形态：体积、细胞核、明显②功能：具有发育的_______③体外培养：可增殖而不__________早期胚胎或原始性腺小大核仁全能性发生分化ES或EKES细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。牛黄酸、丁酰环腺苷酸等分化诱导因子：诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化；揭示细胞分化和细胞凋亡的机理。培育出人造组织器官，用于器官移植随着组织工程技术的发展，通过ES细胞体外诱导分化，还可以培育出人造组织器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。胚胎工程专题小结精子卵子受精受精卵卵裂桑椹胚囊胚原肠胚组织器官系统幼体(胎儿)体内受精和早期胚胎发育精子采集及获能卵子采集及培养早期胚胎培养体外受精胚胎移植胚胎