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1第34讲胚胎工程考点胚胎工程一、胚胎发育1.受精作用(1)受精作用的过程：精卵识别、精子附着于卵膜、精卵质膜融合、精细胞核与卵细胞核融合等几个阶段。其中核融合是实质阶段。(2)精卵细胞表面有特异性相互识别的糖蛋白是同种动物精卵受精发生的原因之一。2.胚胎早期发育的过程二、胚胎工程1.胚胎工程(1)含义：在胚胎发育过程中进行的胚胎操作技术。(2)技术：主要包括体外受精，胚胎体外培养、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。(3)研究对象：主要限定于高等脊椎动物，特别是哺乳动物。2.体外受精和胚胎体外培养23.胚胎移植4.胚胎分割5.胚胎干细胞(1)来源：囊胚内细胞团中分离。(2)培养：1.(2012·浙江高考)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同种动物的精卵细胞的表面有特异性相互识别的蛋白，这是同种动物的精卵能结合的原因之一，A正确；受精卵不断进行细胞分裂即卵裂，卵裂产生的细胞团称卵裂球，随着卵裂次数的增多，细胞逐渐变小，B错误；滋养层细胞只发育成哺乳动物胚胎外结构，不具有发育的全能性，即不能分化出成体动物的所有组织和器官，C错误；原肠胚已分化出外、中、3内三个胚层，D错误。答案A2.(2011·浙江高考)培育“试管山羊”的基本过程如图所示，若要培育成功，下列叙述正确的是()良种母山羊――→甲卵母细胞良种公山羊――→采集精子――→乙受精卵――→丙早期胚胎――→丁代孕母羊――→繁育试管山羊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.丁过程中早期胚胎需移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内解析甲为获取卵母细胞，可以用促性腺激素使其超数排卵，A正确；乙过程的目的是促进卵母细胞成熟，使精子获能而不是成熟，并且使精子与卵细胞完成受精作用，B错误；丙过程为培养早期胚胎，需要使用一系列不同成分的培养液，与乙过程中使用的培养液成分不同，C错误；丁过程中早期胚胎需移植到与供体生理状态相同而不是性状相同的代孕母羊子宫内，D错误。答案A本题组对应选修三P41～P52胚胎工程1.受精大体包括精卵识别、精子附着于卵膜、精卵质膜融合等几个过程。同种动物精子、卵细胞表面有特异性相互识别的蛋白，这是同种动物精卵才能结合的原因之一。2.受精卵是动物个体发育的起点。受精卵经卵裂形成卵裂球，随着卵裂球细胞数目增加，细胞逐渐变小。当卵裂球含2～8个细胞时，其中的每个细胞都具有全能性，即均可以发育成完整个体。卵裂球继续分裂分化，形成的中空的细胞团，称为囊胚或胚泡，其外表是一层滋养层，胚胎的附属结构或胚外结构就由滋养层发育形成的。其内部的细胞团就是胚胎干细胞。囊胚进一步发育，逐渐形成一个圆盘状结构，分为内胚层和外胚层。外胚层细胞在胚盘正中线处形成一条增殖区，该区细胞增殖分裂，形成中胚层，这就是原肠胚。3.获取卵母细胞的方法：卵巢经超数排卵处理后，使用超声监视器确定卵泡的位置，插入穿刺针吸取卵泡液，取出卵母细胞。通常经体外培养的早期胚胎发育到8细胞以上胚胎，最适4宜用于胚胎移植。4.胚胎移植的过程：供体发情排卵并经配种后，在一定时间内从其输卵管和子宫角中取出早期胚胎，然后把它们分别移植到另一头与供体同时发情排卵、但未经配种的母畜(受体)的相应部位。5.胚胎干细胞是一种未分化细胞，具有发育全能性和二倍体核型，能分化出成体动物的所有组织和器官，其细胞体积小，核大，核仁明显。在培养胚胎干细胞时，首先在培养皿底部制备一层细胞，称为饲养层，然后将胚胎干细胞接种在饲养层上。胚胎干细胞核移植是指把胚胎干细胞核移植到去核的卵母细胞中，经胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术，可培养出与细胞核供体极为相似的“复制品”。角度胚胎工程1.(原创题)转基因小鼠常用来作为人类疾病的研究模型，在医学研究领域有广泛用途，下图是转基因小鼠培育的途径之一，据此请回答：(1)获得ES细胞：从母鼠体内分离得到的受精卵经____________获得囊胚，囊胚又叫________，其内部的细胞团细胞就是胚胎干细胞，即ES细胞。剥离囊胚外的__________可得到ES细胞，然后接种到__________上，既满足其生长同时又抑制其分化，经培养可获得大量ES细胞。(2)导入外源基因：用______________向体外培养的ES细胞中导入外源基因，然后将转基因ES细胞注入正常的小鼠囊胚中，得到嵌合囊胚。嵌合囊胚的内细胞团中有一部分是转基因ES细胞。(3)胚胎移植：将嵌合囊胚植入代孕母鼠的______________，为移植成功，需对代孕母鼠提前进行______________处理，以保证嵌合囊胚成功着床，顺利产下嵌合体小鼠。嵌合体小鼠的生殖系统可能整合上外源基因，通过近亲交配繁育可得到具有纯合目的基因的个体，即转5基因小鼠。解析(1)分离得到的受精卵在体外通过胚胎体外培养可以获得早期胚胎，如囊胚(又叫胚泡)。囊胚外层是滋养层细胞，内部有一个空腔是囊胚腔，其中有一团细胞是内细胞团，就是胚胎干细胞，也叫ES细胞，所以剥离囊胚外的滋养层可得到ES细胞。ES细胞的体外培养既要满足其生长同时又抑制其分化，因此通常采用饲养层培养，即将ES细胞接种在饲养层上培养。(2)可采用显微注射法向体外培养的ES细胞中导入外源基因。(3)胚胎移植时，需先对代孕母鼠进行同期发情处理，提高移植成功率，移植时要将胚胎植入代孕母鼠的输卵管或子宫角中。答案(1)胚胎体外培养胚泡滋养层饲养层(2)显微注射法(3)输卵管或子宫角同期发情2.(2017·温州八校期末节选)下图为利用生物技术将苏云金芽孢杆菌Bt蛋白的基因和人组织纤溶酶原激活物(htPA)基因分别导入棉花和牛的受体细胞中获得抗虫棉和转基因牛的过程(图中数字表示过程或技术，字母表示物质或结构)，据图回答：(1)上图中牛的受体细胞通常为________，④代表________技术。若培养E中的ES细胞，一般在培养皿底部制备一层胚胎成纤维细胞，目的是________。为了在牛乳中获得htPA，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行________。为了提高已有胚胎的利用率，可采用________技术。(2)胚胎体外培养和植物组织培养有所区别，下列说法中，正确的是________A.都需要用CO2培养箱B.都需要在无菌条件下进行C.都需要添加蔗糖D.都需用液体培养基解析(1)在转基因牛培育中通常用受精卵作为受体细胞。导入目的基因的受精卵经过胚胎体外培养技术形成早期胚胎。若培养胚胎干细胞(ES细胞)需要制备一层胚胎成纤维细胞，从而促进胚胎干细胞生长抑制其分化。为了在牛乳中获得htPA，需要培育母牛，所以对移植胚胎进行性别鉴定。采用胚胎分割可以获得多个相同胚胎，提高已有胚胎的利用率。(2)6胚胎体外培养和植物组织培养有所区别，但是两者都需要在无菌条件下进行。答案(1)受精卵胚胎体外培养促进生长抑制分化性别鉴定胚胎分割(2)B1.精子与卵子的发生2.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：3.概念辨析(1)滋养细胞：指先期培养的细胞，用于支持细胞克隆生长的细胞，如经射线照射本身失去增殖力的小鼠成纤维细胞。(2)滋养层：属于动物囊胚外表的一层扁平细胞，这些细胞将发育成胚胎附属结构或胚外结构如胚盘。(3)饲养层细胞：一般是指胚胎成纤维细胞，该细胞可以分泌一些能抑制细胞分化的物质，满足促进干细胞生长的同时抑制干细胞分化的条件。7课后限时训练(时间：40分钟分数：100分)1.科学家利用鸡尾酒诱导小鼠胚胎干细胞分化成卵母细胞，体外受精后，将胚胎移植到代孕小鼠体内，能产生正常后代。有关叙述不正确的是()A.胚胎干细胞能诱导分化成卵母细胞，说明其具有全能性B.胚胎移植时胚胎的遗传特性一般不会受到受体的影响而改变C.获能的精子和成熟的卵细胞一般需要经过共同培养一段时间才能受精D.胚胎体外培养必须配制一系列含有不同成分的培养液，以培养不同发育时期的胚胎解析细胞全能性是指高度分化的细胞仍具有发育成为完整个体的潜能，胚胎干细胞诱导分化成为卵母细胞，不能说明其具有全能性，A错误；胚胎移植的受体不会对供体胚胎的遗传特性造成影响，B正确；获能的精子和成熟的卵细胞一般需要经过共同培养一段时间才能受精，C正确；不同发育时期的胚胎对营养的需求不同，胚胎体外培养必须配制一系列含有不同成分的培养液以满足不同时期胚胎的营养需求，D正确。答案A2.第三代试管婴儿技术包括胚胎植入前遗传学诊断。在胚胎移植前，取胚胎细胞的遗传物质进行分析，筛选出健康胚胎进行移植。下列有关说法错误的是()A.精子和卵子一般要放在培养液中共同培养一段时间才能受精B.胚胎植入前遗传学诊断过程需要进行羊膜腔穿刺取羊水细胞C.胚胎移植的生理学基础之一是母体子宫对植入胚胎基本无免疫排斥反应D.一般将囊胚期胚胎二等分后移植到受体的子宫角解析精子和卵子一般要放在专用的受精溶液共同培养一段时间才能受精，A正确；胚胎植入前遗传学诊断过程不需要进行羊膜腔穿刺取羊水细胞，因为此时胚胎细胞就在体外，不需要从母体中获取，B错误；母体子宫对植入胚胎基本无免疫排斥反应，保证胚胎正常发育，C正确；胚胎分割一般要对囊胚期及其之前的胚胎进行分割，二等分后进行胚胎移植，植入受体的子宫角内，D正确。答案B3.下图表示我国首例绿色荧光蛋白转基因克隆猪的具体培育过程。8请据图回答下列问题：(1)上述过程涉及的现代生物工程技术，属于分子水平的是________，其核心步骤是________。(2)若要获得单个的成纤维细胞进行培养，需用________处理猪胚胎的部分组织。(3)E过程中若要获得大量的卵母细胞需用________激素处理成年母猪。(4)H过程的名称是________，所选择的胚胎一般处于________期较合适。(5)经过培养得到早期胚胎后可以用________技术以获得更多基因型相同的转基因克隆猪胚胎，且在进行H过程之前，需要对代孕母猪进行________处理。解析(1)上述过程涉及的现代生物工程技术有基因工程、核移植、动物细胞培养、胚胎移植等，其中属于分子水平的是基因工程。基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。(2)若要获得单个的成纤维细胞进行培养，需用胰蛋白酶处理猪胚胎的部分组织。(3)若要获得大量的卵母细胞需用促性腺激素处理成年母猪。(4)H过程是胚胎移植，进行胚胎移植的胚胎应处于桑椹胚或囊胚阶段。(5)要获得多个基因型相同的转基因克隆猪胚胎，应采用胚胎分割技术。胚胎移植前应对代孕母猪进行同期发情处理。答案(1)基因工程基因表达载体的构建(重组DNA分子的形成)(2)胰蛋白酶(3)促性腺(4)胚胎移植桑椹胚或囊胚(5)胚胎分割同期发情4.阅读下列材料，结合所学知识回答问题：2012年诺贝尔生理学或医学奖授予英国和日本两位科学家。他们所做的细胞核重编程就是将成年体细胞重新诱导回早期干细胞状态，用于形成各种类型的细胞，创造了诊断和治疗疾病的新方法。请回答下列问题：(1)在胚胎工程中，胚胎干细胞可来自于囊胚的________，它能被诱导分化为多种细胞、组织，说明它具有________的特性。(2)培养胚胎干细胞的关键是要有一种既能促进细胞分裂又可抑制________的培养体系，一般我们在培养胚胎干细胞时可以采用________作为饲养层来实现。9(3)若上图为运用胚胎干细胞核移植技术进行高等动物克隆的模型图，则C→D一定包含________和________技术。解析(1)胚胎干细胞可来自囊胚的内细胞团，它具有发育的全能性，能被诱导分化为多种细胞、组织。(2)胚胎干细胞培养的关键是要有一种既能促进细胞分裂又可抑制细胞分化的培养体系，一般用胚胎成纤维细胞作为饲养层来实现。(3)运用胚胎干细胞核移植技术进行高等动物克隆中，C→D过程一定包括胚胎体外培养(动物细胞