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第3讲胚胎工程及生物技术的伦理问题-2-1.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)。-3-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结体内受精与早期胚胎发育1.精子和卵子的发生精子的发生卵子的发生场所睾丸的曲细精管卵巢(MⅠ)、输卵管(MⅡ)时间从初情期开始,直到生殖机能衰退①卵泡的形成和在卵巢内的储备:出生前。②排卵:初情期后-4-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结精子的发生卵子的发生过程-5-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结精子的发生卵子的发生过程特点①MⅠ和MⅡ是连续的,进行变形②两次分裂细胞质都是均等分配①MⅠ和MⅡ是不连续的,不进行变形②只有MⅡ中的第一极体分裂为第二极体时细胞质均等分配,其余细胞质都是不均等分配结果形成4个精子形成1个卵细胞和3个极体相同点①原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂②原始生殖细胞产生成熟生殖细胞为减数分裂;减数分裂过程中染色体复制一次,细胞分裂两次,子细胞中染色体数目减半-6-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.体内受精(1)场所:雌性动物的输卵管内。(2)受精前的准备阶段①精子获能:刚刚排出的精子不能立即与卵子受精,必须在雌性动物生殖道中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,到减Ⅱ中期时,才具备与精子受精的能力。(3)受精过程:获能的精子穿过放射冠和透明带(与顶体反应有关)→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→雌、雄原核的形成与融合。(4)防止多精入卵的机制:第一道屏障是透明带反应;第二道屏障是卵细胞膜反应。-7-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结教材深挖受精的标志和受精完成的标志是一回事吗?提示:受精的标志不等于受精完成的标志。受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体;而受精完成的标志是雌、雄原核融合。-8-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结3.早期胚胎发育受精卵-胚胎发育的起点卵裂期-①细胞分裂方式为有丝分裂②细胞数量增加,胚胎总体积不增加或略有缩小桑椹胚-①细胞数目为32个左右②所有细胞都具有全能性-9-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结囊胚-①内细胞团:发育成胎儿的各种组织②滋养层:发育成胎膜和胎盘原肠胚-①外胚层:由内细胞团表层的细胞形成②内胚层:由内细胞团下方的细胞形成-10-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(1)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。(×)(2)排卵是指卵泡从卵巢中排出。(×)(3)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。(√)(4)卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加。(×)(5)在胚胎发育过程中,细胞的分化出现在桑椹胚期。(×)(6)内细胞团将来发育成胎膜和胎盘。(×)-11-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结1.精子的形成完全是在精巢中完成的,卵子的形成是否也完全在卵巢中进行?提示:不是,在卵子的形成过程中,减数第一次分裂和减数第二次分裂是不连续的,其中减数第二次分裂是在受精过程中进行的,场所是输卵管。2.受精过程中是如何避免多个精子入卵受精的?提示:通过两道屏障防止多精入卵:一是透明带反应;二是卵细胞膜反应。3.早期胚胎的发育过程中,卵裂时细胞的体积和所有的细胞体积之和有何变化?提示:卵裂过程中,细胞只分裂而不生长,所以每个细胞的体积越来越小,总的体积基本不变或略有缩小。-12-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向1配子的发生1.图A为精细胞的结构示意图(部分),图B为变形后的精子结构示意图,请据图回答问题。(1)写出上图中各部分的名称:[1],[2],[3],[4],[5],[6],[7],[8]。(2)精细胞变形为精子的过程中,细胞中的很多结构会消失,而细胞核和线粒体都保留下来,为什么?。(3)为什么精子中的线粒体集中在尾的基部?。-13-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结答案:(1)高尔基体线粒体细胞核中心体顶体头线粒体鞘尾(2)细胞核是精子遗传物质储存的场所,也是精子遗传特性和代谢活动的控制中心;线粒体是精子进行有氧呼吸分解有机物产生能量的场所(3)线粒体为精子维持生存和运动提供能量解析:图中[1]是高尔基体,将形成精子头部的顶体[5];[2]是线粒体,将聚集形成图B中的[7]线粒体鞘;[3]是细胞核,将形成图B中的[6]精子头的主要部分;[4]是中心体,将形成图B中的[8]尾。-14-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向2体内受精及早期胚胎发育过程2.下图表示哺乳动物发育过程的几个阶段,请据图回答下列问题。(1)写出各个阶段的名称:A.,B.,C.。(2)写出图中各标号的名称:[1],[2],[3],[4],[5],[7],[8]。-15-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(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。(4)[1]将来发育成;[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、。答案:(1)桑椹胚囊胚原肠胚(2)滋养层内细胞团透明带囊胚腔外胚层原肠腔内胚层(3)全能细胞分化胚层分化(4)胎膜和胎盘胎儿的各种组织(5)透明带反应卵细胞膜反应-16-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结解析:(1)图中A是桑椹胚,B是囊胚,C是原肠胚。(2)图B中[1]是滋养层,[2]是内细胞团,[3]是透明带,[4]是囊胚腔;图C中[5]是外胚层,[6]是滋养层,[7]是原肠腔,[8]是内胚层。(3)桑椹胚时期的细胞具有全能性;囊胚开始出现细胞分化,分化为滋养层细胞和内细胞团;原肠胚已有胚层分化,分化为外胚层、内胚层,在内、外胚层之间将形成中胚层。(4)滋养层将发育为胎儿的胎膜和胎盘,内细胞团将发育为胎儿的各种组织。(5)受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。-17-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结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)受精的标志不等于受精完成的标志。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、雄原核融合。2.卵裂期胚胎中的物质和体积变化的规律(1)有机物:卵裂期胚胎没有和母体建立联系,不从母体获取有机物,而一直通过呼吸等代谢过程消耗,有机物总量减少。(2)细胞体积:胚胎总体积不变或略有缩小,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。-18-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用1.体外受精采集和培养超数排卵法:用促性腺激素处理后,从输卵管中冲取卵子直接采集法: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(2)精子的采集和获能采集方法:假阴道法、手握法、电刺激法获能方法:培养法、化学诱导法-19-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(3)受精:获能的精子和培养成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用。教材深挖精子获能处理前为什么要进行离心处理?提示:精液由精子和精清(精浆)两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质,因此在一般情况下,精液中的精子无法获能。精子获能处理前需进行离心处理,目的是除去精清以利于精子获能。-20-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结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)培养液成分两“盐”:无机盐和有机盐两“素”:维生素和激素两“酸”:氨基酸和核苷酸水和血清等(3)胚胎处理:向受体移植或冷冻保存。-21-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结3.胚胎工程的应用及前景(1)胚胎移植①地位:是胚胎工程及其他技术的最后一道“工序”。②过程-22-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结③优势:充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(2)胚胎分割①方法:采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等。②目的:获得同卵双胎或多胎。③定位:动物无性繁殖或克隆的方法之一。④材料:发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。⑤要求:将内细胞团均等分割。-23-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结4.胚胎干细胞(1)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。(2)特点形态:体积小、细胞核大、核仁明显功能:具有发育的全能性体外培养:可增殖而不发生分化(3)应用治疗人类的某些顽症培育人造组织器官作为研究体外细胞分化的理想材料-24-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(1)在胚胎移植中,对供体母畜要进行超数排卵处理,对供体和受体要进行同期发情处理。(√)(2)受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植。(×)(3)囊胚的滋养层细胞具有发育全能性。(×)(4)胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚。(×)(5)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割。(×)(6)胚胎干细胞在体外培养条件下具有可以增殖而不发生分化的特点。(√)-25-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结1.进行胚胎移植时,供体和受体的选择标准是什么?提示:供体应选择遗传性能和生产性能优秀的个体,受体应选择健康、有繁殖能力的个体。2.胚胎移植过程中,对供体牛和受体牛要进行怎样的处理?提示:对供体牛进行超数排卵处理;对供体和受体进行同期发情处理。3.胚胎移植过程中,用于移植的早期胚胎应是发育到哪些阶段的胚胎?提示:桑椹胚或囊胚。4.排卵和冲卵有什么区别?提示: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。-26-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结5.对囊胚阶段的胚胎进行分割时,为什么要将内细胞团均等分割?提示:内细胞团一般到囊胚阶段才出现,它是发育为胚胎各种组织的基础细胞。若分割时不能将内细胞团均等分割,会出现含内细胞团多的部分正常发育,含内细胞团少的部分发育受阻或发育不良,甚至不能发育等问题。-27-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向1体外受精过程和早期胚胎培养1.培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。据图回答下列问题。(1)甲过程为,该过程中可通过给母山羊注射使其超数排卵。(2)乙过程的操作之一是处理。(3)乙过程与丙过程中采用的培养液成分不同,乙过程的培养液为或专用的受精溶液,丙过程的培养液为。(4)丁过程是,是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的代孕母羊子宫内。-28-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结答案:(1)卵母细胞的采集促性腺激素(2)对精子进行获能(3)获能溶液发育培养液(4)胚胎移植解析: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。丁过程为胚胎移植,是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同(而不是性状相同)的其他雌性动物子宫内使之继续发育为新个体。-29-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向2胚胎移植、胚胎分割的条件和过程2.(2019山西联考)2018年世界上最后一头雄性北方白犀牛“苏丹”离世,至此世界上仅剩下两头雌性北方白犀牛。科学家欲通过胚胎移植等方法拯救该物种,利用此前冷冻的北方白犀牛精子等进行了以下研究。请回答下列问题。(1)该研究的主要过程如下:①分别用雌性北方白犀牛和南方白犀牛作为供、受体,需对它们进行处理。②用处理北方白犀牛使其超数排卵,然后取出卵子,在中与获能的北方白犀牛精子完成受精过程。-30-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结③将获得的受精卵在含无机盐、有机盐、维生素、氨基酸、核苷酸、激素和等的培养液中培养至桑椹胚或囊胚阶段进行胚胎移植,欲获得更多的胚胎可进行操作。(2)胚胎移植能成功的生理学基础为(答出三点)。(3)若北方白犀牛的精液已经无法获得,请从理论上提供一种新的拯救方法: