胚胎工程復(fù)習(xí)提綱

1、 有 思 教 育高中生物選修三（第49期） 第8講 胚胎工程【重點(diǎn)知識(shí)梳理】一、體內(nèi)(外)受精與早期胚胎發(fā)育（一）體內(nèi)受精與胚胎發(fā)育1精子與卵子的發(fā)生2受精作用的過程(1)受精前的準(zhǔn)備階段精子獲能：精子必須在雌性動(dòng)物的生殖道中發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力的生理現(xiàn)象。卵子的準(zhǔn)備：在輸卵管中發(fā)育到減數(shù)第二次分裂的中期，才具備與精子受精的能力。(2)受精階段 第一步：精子穿越放射冠和透明帶。頂體反應(yīng)使頂體內(nèi)的酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì)；透明帶反應(yīng)是防止多精入卵受精的第一道屏障。第二步：精子進(jìn)入卵黃膜。卵黃膜封閉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

2、雌原核形成。第四步：配子結(jié)合。雌、雄原核融合形成合子(受精卵)。3早期胚胎發(fā)育(1)過程：受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原腸胚。(2)圖示：（二）體外受精與胚胎的早期培養(yǎng)1體外受精的原理人工模擬體內(nèi)環(huán)境(包括營(yíng)養(yǎng)、溫度、pH等)，使初級(jí)卵母細(xì)胞成熟和精子獲能，最終完成受精和胚胎保存。2體外受精主要操作步驟(1)卵母細(xì)胞的采集方法一：對(duì)小型動(dòng)物一般采用促性腺激素處理，排卵后直接從輸卵管中沖取卵子，直接與獲能的精子在體外受精。方法二：對(duì)大型動(dòng)物一般從活體的卵巢中吸取卵母細(xì)胞，經(jīng)體外人工培養(yǎng)成熟后與獲能的精子在體外受精。(2)精子的采集和獲能采集方法：假陰道法、手握法和電刺激法等。獲能方法：主要有培養(yǎng)法(嚙

3、齒動(dòng)物、家兔、豬等)和化學(xué)誘導(dǎo)法(牛、羊等家畜的精子常采用化學(xué)法，即將精子放在一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中，用化學(xué)藥物誘導(dǎo)精子獲能)。(3)受精：獲能精子和成熟卵子在共同培養(yǎng)一段時(shí)間后便可受精。3胚胎的早期培養(yǎng)(1)培養(yǎng)的目的：檢測(cè)受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。(2)培養(yǎng)液的成分：水、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及動(dòng)物血清等。(3)胚胎去向：冷凍保存、移植到受體動(dòng)物子宮內(nèi)培養(yǎng)?！咎貏e提醒】 體外受精時(shí)，精子與卵子在體外結(jié)合前，需要對(duì)精子進(jìn)行獲能處理，并將卵母細(xì)胞培養(yǎng)成熟至減數(shù)第二次分裂中期。胚胎發(fā)育的起點(diǎn)是受精卵，發(fā)育過程中的細(xì)胞分裂均為有絲分裂。桑椹胚細(xì)胞仍具

4、有全能性，是胚胎分割的最佳時(shí)期。囊胚是開始分化的階段，分化為滋養(yǎng)層細(xì)胞發(fā)育成胎膜和胎盤等結(jié)構(gòu)和內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞發(fā)育成胎兒，該階段還可進(jìn)行胚胎分割。孵化囊胚后期，透明帶破裂，胚胎伸展出來；原腸胚早期還保留縮小的囊胚腔，最后消失。二、胚胎工程的應(yīng)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(以牛胚胎移植為例)2胚胎移植的實(shí)質(zhì)胚胎移植實(shí)質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移，而胚胎本身的遺傳物質(zhì)并不發(fā)生改變，因此各種性狀能保持其原來的優(yōu)良特性。3胚胎移植成功的保障(生理學(xué)基礎(chǔ))第一，供、受體生殖器官的生理變化是相同的。第二，哺乳動(dòng)物的早期胚胎形成后，在一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)與母體子宮建立組

5、織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài)，這就為胚胎的收集提供了可能。第三，受體對(duì)移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，這為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。第四，供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但移入受體的供體胚胎的遺傳特性，在孕育過程中不受任何影響。4胚胎分割(1)材料選擇：發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。(2)囊胚期分割要求：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，以免影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。(3)意義：加快繁殖速度，是動(dòng)物無(wú)性繁殖或克隆的方法之一，其他克隆方法還有核移植?！咎貏e提醒】胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必須在原腸胚之前，不能直接移植受精卵。移植胚胎來源及生殖方式核移植

6、無(wú)性繁殖體外受精有性生殖體內(nèi)受精沖卵移植有性生殖促性腺激素兩次使用：a.同期發(fā)情處理；b.超數(shù)排卵。兩次檢查：a.收集胚胎檢查；b.移植后是否妊娠檢查。沖卵含義：沖出早期胚胎，不是沖出卵子。對(duì)囊胚進(jìn)行分割時(shí)，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。（二）試管動(dòng)物、克隆動(dòng)物生產(chǎn)過程比較1試管動(dòng)物生產(chǎn)流程2克隆動(dòng)物的培育流程【特別提醒】 試管動(dòng)物生殖實(shí)質(zhì)是正常的有性生殖，只不過受精、早期胚胎發(fā)育在試管中(體外)進(jìn)行?？寺?dòng)物生殖的實(shí)質(zhì)是無(wú)性生殖，依賴動(dòng)物細(xì)胞核(高度分化的體細(xì)胞的細(xì)胞核)具有全能性；特有的操作程序是核移植?。ㄈ┡咛ジ杉?xì)胞(ES細(xì)胞)的應(yīng)用前景1干細(xì)胞分類

7、干細(xì)胞分為三類：全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞、專能干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)為全能干細(xì)胞。2ES細(xì)胞的分離和培養(yǎng)成功是胚胎工程中的重大成就之一，在基礎(chǔ)生物學(xué)、畜牧學(xué)和醫(yī)學(xué)上都具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。(1)ES細(xì)胞可用于治療人類的某些頑癥。利用ES細(xì)胞可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞的特性，移植ES細(xì)胞可以使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。(2)培育成組織器官，用于器官移植。(3)對(duì)ES細(xì)胞的培養(yǎng)和誘導(dǎo)，為揭示細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡的機(jī)理提供了有效手段。(4)ES細(xì)胞可用于對(duì)哺乳動(dòng)物個(gè)體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律的研究。 【特別提醒】 胚胎干細(xì)胞是從早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞，包括人類囊胚的內(nèi)細(xì)

8、胞團(tuán)，具有胚胎細(xì)胞的特性。它能長(zhǎng)期維持未分化狀態(tài)，又有全能分化的潛能，在體外培養(yǎng)時(shí)仍能維持正常和穩(wěn)定的染色體組型，在特定的環(huán)境誘導(dǎo)下，能分化成各類細(xì)胞。因此，它是細(xì)胞的源頭，是全能細(xì)胞，并能夠制造機(jī)體需要的全部細(xì)胞。【高頻考點(diǎn)突破】考點(diǎn)一、體內(nèi)(外)受精與早期胚胎發(fā)育例1、(2012·浙江理綜，2)下列關(guān)于高等哺乳動(dòng)物受精與胚胎發(fā)育的敘述，正確的是()。A絕大多數(shù)精卵細(xì)胞的識(shí)別具有物種特異性B卵裂球細(xì)胞的體積隨分裂次數(shù)增加而不斷增大C囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞具有發(fā)育全能性D原腸胚發(fā)育分化形成內(nèi)外兩個(gè)胚層【變式探究】如圖是牛囊胚示意圖，下列有關(guān)該圖的敘述錯(cuò)誤的是()。A透明帶是初級(jí)卵母細(xì)胞在減

9、數(shù)第一次分裂時(shí)形成的B囊胚腔是一個(gè)充滿液體的腔C內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來分化成內(nèi)胚層D滋養(yǎng)層將來發(fā)育成胎膜和胎盤解析內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來發(fā)育成胎兒的各種組織。答案C考點(diǎn)二、胚胎工程的應(yīng)用及前景例2、(2012·山東理綜，35)毛角蛋白型中間絲(KIF )基因與絨山羊的羊絨質(zhì)量密切相關(guān)。獲得轉(zhuǎn)KIF 基因的高絨質(zhì)絨山羊的簡(jiǎn)單流程如圖。(1)過程中最常用的運(yùn)載工具是_，所需要的酶是限制酶和_。(2)在過程中，用_處理將皮膚組織塊分散成單個(gè)成纖維細(xì)胞。在培養(yǎng)過程中，將成纖維細(xì)胞置于5% CO2的氣體環(huán)境中，CO2的作用是_。(3)在過程中，用_處理以獲取更多的卵(母)細(xì)胞。成熟卵(母)細(xì)胞在核移植前需要進(jìn)行_

10、處理。(4)從重組細(xì)胞到早期胚胎過程中所用的胚胎工程技術(shù)是_。在胚胎移植前，通過_技術(shù)可獲得較多胚胎。解析此題綜合考查基因工程、細(xì)胞工程、胚胎工程等知識(shí)。(1) 構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，一般需用同(2) 【變式探究】如圖所示是利用胚胎工程技術(shù)培育優(yōu)質(zhì)奶牛的主要步驟。下列敘述正確的是()AA所表示的細(xì)胞不一定是受精卵B圖中a過程包括卵裂、囊胚和原腸胚等階段C應(yīng)把移植到處于發(fā)情狀態(tài)的母牛的輸卵管中D圖示過程使用了細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎分割、核移植等生物技術(shù)【經(jīng)典考題精析】33生物現(xiàn)代生物科技專題（2013·福建卷）克隆豬成功率較低，與早期胚胎細(xì)胞的異常凋亡有關(guān)。Bcl2基因是細(xì)胞凋亡抑制基因，用PC

11、R技術(shù)可以檢測(cè)該基因轉(zhuǎn)錄水平，進(jìn)而了解該基因與不同胚胎時(shí)期細(xì)胞凋亡的關(guān)系?？寺∝i的培育及該基因轉(zhuǎn)錄水平檢測(cè)流程如圖所示。請(qǐng)回答：(1)圖中重組細(xì)胞的細(xì)胞核來自_細(xì)胞，早期胚胎移入受體子宮后繼續(xù)發(fā)育，經(jīng)桑椹胚、囊胚和_胚最終發(fā)育為克隆豬。(2)在PCR過程中可檢測(cè)出cDNA中Bcl2 cDNA的分子數(shù)，進(jìn)而計(jì)算總mRNA中Bcl2 mRNA的分子數(shù)，從而反映出Bcl2基因的轉(zhuǎn)錄水平。圖中X表示_過程。從基因組數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢Bcl2 mRNA的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列設(shè)計(jì)合成_用于PCR擴(kuò)增，PCR過程第一輪循環(huán)的模板是_。（2013·新課標(biāo)全國(guó)卷） 生物選修3：現(xiàn)代生物科技專題閱讀如

12、下資料： 資料甲：科學(xué)家將牛生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫芫阎?，得到了體型巨大的“超級(jí)小鼠”；科學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出轉(zhuǎn)基因煙草。資料乙：T4溶菌酶在溫度較高時(shí)易失去活性?？茖W(xué)家對(duì)編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行了改造，使其表達(dá)的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個(gè)二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性。資料丙：兔甲和兔乙是同一物種的兩個(gè)雌性個(gè)體，科學(xué)家將兔甲受精卵發(fā)育成的胚胎移植到兔乙體內(nèi)，成功產(chǎn)出兔甲的后代，證實(shí)了同一物種的胚胎可在不同個(gè)體的體內(nèi)發(fā)育。回答下列問題：(1)資料甲屬于基因工程的范疇。將基因表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用_法。構(gòu)建基因表達(dá)載體常

13、用的工具酶是_和_。在培育有些轉(zhuǎn)基因植物時(shí)，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，農(nóng)桿菌的作用是_。(2)資料乙中的技術(shù)屬于_工程的范疇，該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)_進(jìn)行改造，或制造一種_的技術(shù)。在該實(shí)例中，引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的_序列發(fā)生了改變。(3)資料丙屬于胚胎工程的范疇。胚胎移植是指將獲得的早期胚胎移植到_種的、生理狀態(tài)相同的另一個(gè)雌性動(dòng)物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育成新個(gè)體的技術(shù)。在資料丙的實(shí)例中，兔甲稱為_體，兔乙稱為_體。35.生物現(xiàn)代生物科技專題（2013·山東卷）科學(xué)家通過誘導(dǎo)黑鼠體細(xì)胞去分化獲得誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(iPS)，繼而利用iPS 細(xì)胞培育出與黑鼠遺傳特性相同的克隆鼠。流程如下：(1)從黑鼠體內(nèi)獲得體細(xì)胞后，對(duì)其進(jìn)行的初次培養(yǎng)稱為_，