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第43講 胚胎工程及倫理問題,,第十二單元 現(xiàn)代生物科技專題,[考綱考頻] 1．動物胚胎發(fā)育的基本過程與胚胎工程的理論基礎 Ⅰ(3年5考) 2.胚胎干細胞的移植 Ⅰ(3年4考) 3.胚胎工程的應 用 Ⅱ(3年8考) 4.生物技術中的倫理問題 Ⅰ(3年1考),,第十二單元 現(xiàn)代生物科技專題,一、體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育 1．精子與卵子的發(fā)生,睪丸曲細精管,從初情期開始,需變形,卵巢,從胚胎出現(xiàn)性別分化后,不均等分裂,2.受精 (1)精子獲能：剛排出的精子，不能立即與卵子受精，必須在_____________________內(nèi)發(fā)生相應的生理變化后，才能獲得受精能力。 (2)卵子的準備：卵子要在輸卵管內(nèi)進一步成熟，到_______________時，才具備與精子受精的能力。 (3)受精過程：獲能的精子穿過__________________→精卵通過細胞表面的糖蛋白相互識別→精子遺傳物質(zhì)進入卵細胞。,雌性動物生殖道,減Ⅱ中期,放射冠和透明帶,3．胚胎發(fā)育過程：受精卵→卵裂→桑椹胚→囊胚→原腸胚→組織器官分化→幼體。 (1)哺乳動物的早期胚胎發(fā)育是在______________中進行的，一般到桑椹胚期進入子宮，囊胚期著床。 (2)卵裂：細胞分裂方式是_______________。 (3)囊胚：由滋養(yǎng)層細胞和內(nèi)細胞團構成，______________細胞具有發(fā)育全能性，能分化出幼體動物的所有組織器官。 (4)原腸胚：出現(xiàn)了_________個胚層和原腸腔。,輸卵管,有絲分裂,內(nèi)細胞團,三,二、體外受精、胚胎移植、胚胎分割與胚胎干細胞 1．體外受精 (1)精子的采集與獲能：采集方法有__________法、手握法和電刺激法等；獲能方法有__________法和化學誘導法。 (2)卵母細胞的采集和培養(yǎng)：給哺乳動物注射____________激素，使其超數(shù)排卵，然后從_____________中沖出；也可從廢棄的卵巢或活體卵巢中采集，但需要培養(yǎng)到______________時，才可受精。 (3)體外受精：獲能的精子和成熟的卵子在獲能溶液或專用的受精溶液中完成受精。,假陰道,培養(yǎng),促性腺,輸卵管,減Ⅱ中期,2．早期胚胎培養(yǎng) (1)培養(yǎng)液成分：無機鹽、有機鹽(兩鹽)；______________ (兩素)；_________________ (兩酸)，另外還有水、血清等。 (2)胚胎去向：____________移植或冷凍保存。 3．胚胎移植 (1)地位：胚胎工程其他技術的最后一道工序。 (2)過程：,維生素、激素,氨基酸、核苷酸,向受體,同期發(fā)情,超數(shù),(3)意義：充分發(fā)揮___________________________。,雌性優(yōu)良個體的繁殖潛能,4．胚胎分割 (1)材料：發(fā)育良好，形態(tài)正常的__________________。 (2)實質(zhì)：胚胎分割可增加動物后代，其實質(zhì)是___________________________。 (3)注意：對囊胚分割時，注意將______________均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。 5．胚胎干細胞 (1)來源：__________________。 (2)特點：形態(tài)上，體積小、核大、核仁明顯；功能上具有_______________；體外培養(yǎng)條件下可以_______________。,桑椹胚或囊胚,動物的無性繁殖或克隆,內(nèi)細胞團,早期胚胎或原始性腺,發(fā)育的全能性,增殖而不分化,(3)培養(yǎng)過程,內(nèi)細胞團,胚胎干細胞,三、關注生物技術的倫理問題,生殖性,治療性,染色體,造血干細胞,基因檢測,基因歧視,1．下列關于胚胎工程的敘述，錯誤的是( ) A．體外受精是指獲能的精子和成熟的卵子在相應溶液中受精 B．受精卵發(fā)育到原腸胚階段才能進行胚胎移植 C．早期胚胎培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)液通常都需加入血清 D．試管嬰兒技術主要包括體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植技術 解析：胚胎工程中，受精卵一般發(fā)育到囊胚或桑椹胚階段進行胚胎移植。,B,2．(2014·高考江蘇卷)杜泊羊以其生長速度快、肉質(zhì)好等優(yōu) 點，被稱為“鉆石級”肉用綿羊?？蒲泄ぷ髡咄ㄟ^胚胎工程 快速繁殖杜泊羊的流程如下圖所示，相關敘述正確的是 ( ),D,A．為了獲得更多的卵母細胞，需用雌激素對雌性杜泊羊進行處理 B．從卵巢中采集的卵母細胞可直接與獲能的精子進行體外受精 C．為避免代孕綿羊對植入胚胎產(chǎn)生排斥反應，應注射免疫抑制劑 D．為了進一步擴大繁殖規(guī)模，可通過胚胎分割技術獲得同卵雙胎,解析：為了獲得更多的卵母細胞，需用促性腺激素對雌羊進行處理，A錯誤；從卵巢中采集的卵母細胞，都需要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后才能與獲能的精子受精，B錯誤；代孕綿羊與供體綿羊為同種動物，所以代孕綿羊對移入子宮的同種外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應，C錯誤；胚胎分割技術可提高胚胎的利用率，擴大繁殖規(guī)模，D正確。,3．華南虎是國家一級保護動物，可采用試管動物技術進行人工繁殖，該技術包括的環(huán)節(jié)有( ) ①轉基因 ②核移植 ③體外受精 ④體細胞克隆 ⑤胚胎移植 A．①③ B．①④ C．②⑤ D．③⑤,D,解析：試管動物技術是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術，該技術包括的環(huán)節(jié)有體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植，不包括轉基因、核移植和體細胞克隆，故D項正確。,4．如圖是胚胎干細胞分離途徑示意圖。下列說法正確的是 ( ) A．圖中A所示細胞將來能夠發(fā)育成胎膜和胎盤 B．胚胎干細胞的體積和細胞核都較小 C．胚胎干細胞可以增殖而不發(fā)生分化 D．利用胚胎干細胞培育的人造器官正在大規(guī)模應用,C,解析：圖中A是內(nèi)細胞團細胞，將來能夠發(fā)育成除胎膜和胎 盤外的其他組織和器官。胚胎干細胞的體積較小，細胞核較 大。在體外培養(yǎng)情況下，可以只增殖而不發(fā)生分化。利用胚 胎干細胞可以誘導形成器官，但目前并沒有大規(guī)模應用。,考點一 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育,考點二 體外受精和早期胚胎培養(yǎng),考點三 胚胎移植和胚胎分割移植,考點四 胚胎干細胞及生物技術中的倫理問題,1．受精作用 (1)受精前的準備 ①精子獲能：成熟的精子必須在__________________中經(jīng)歷一段時間，發(fā)生相應的生理變化后，才能獲得受精能力，此過程叫獲能。 ②卵子的準備：卵子都要在____________中進一步成熟，到_______________________時，才具備受精能力。,考點一 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育,雌性動物的生殖道,輸卵管,減數(shù)第二次分裂中期,(2)受精四步曲 第一步：精子穿越放射冠和透明帶。頂體反應使頂體內(nèi)的 酶釋放出來并溶解卵丘細胞間的物質(zhì)，_______________是防止多精入卵受精的第一道屏障。 第二步：精子進入卵細胞膜。_______________是防止多精入卵受精的第二道屏障。 第三步：原核形成。__________________形成。 第四步：_______________融合形成合子(受精卵)。,透明帶反應,卵細胞膜反應,雄原核和雌原核,雌雄原核,2．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：,有絲分裂,不斷增加,不增加,深度思考 1．精子獲能是指精子獲取受精的能量嗎？其含義是什么？ ___________________________ 2．排卵是指卵泡從卵巢中排出嗎？ ___________________________ 3．受精的標志和受精完成的標志是一回事嗎？ ___________________________ 4．人的胚胎發(fā)育過程如下： 受精卵→桑椹胚→囊胚→原腸胚 分析存在胚胎干細胞的是哪個(些)? ___________________________,提示：1.不是。指精子獲取受精能力。 2．不是。指卵子從卵泡中排出。 3．不是。受精的標志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體；而受精完成的標志是雌、雄原核的融合。 4．桑椹胚，桑椹胚細胞沒有發(fā)生細胞分化，每個細胞都是胚胎干細胞。囊胚，囊胚的內(nèi)細胞團細胞是胚胎干細胞。,1．(2015·蘇州模擬)下圖表示哺乳動物胚胎發(fā)育過程的幾個階段。請據(jù)圖回答問題： (1)寫出各個階段的名稱： A：________B：________C：________。,桑椹胚,囊胚,原腸胚,(2)寫出圖中各標號的名稱： [2]____________，[4]___________，[5]___________，[7]__________，[8]___________。 (3)A時期的細胞具有發(fā)育上的_________性，B時期開始出現(xiàn)_____________，C時期開始出現(xiàn)___________。 (4)[2]將來發(fā)育成____________________________________________。,內(nèi)細胞團,囊胚腔,外胚層,原腸腔,內(nèi)胚層,全能,細胞分化,胚層分化,胎兒的各種組織S,(5)動物胚胎是由合子經(jīng)有絲分裂形成的，合子只由一個精子和卵子結合，防止多精入卵的兩道屏障分別是________________、________________。 (6)由受精卵到B階段透明帶破裂之前這一過程中，細胞數(shù)目________，胚胎總體積________________________________________________。,透明帶反應,卵細胞膜反應,增多,基本不變,1．原腸胚不屬于早期胚胎 早期胚胎是指可用于移植的胚胎，包括原腸胚之前的_______________、______________，甚至更早的階段。 2．胚胎早期培養(yǎng)液成分與動物細胞培養(yǎng)液成分不完全相同 胚胎早期培養(yǎng)液成分與動物細胞培養(yǎng)液成分基本相同，除 無機鹽、營養(yǎng)成分和調(diào)節(jié)物質(zhì)外，還需要_______________、抗生素等。,考點二 體外受精和早期胚胎培養(yǎng),囊胚,桑椹胚,血清,深度思考 結合下圖思考： (1)試管山羊的繁育屬于無性生殖嗎？ ___________________________ (2)甲過程代表什么？完成乙過程的前提是怎樣的？ ___________________________ (3)乙和丙兩過程采用的培養(yǎng)液成分相同嗎？ ___________________________,(4)胚胎發(fā)育過程中，細胞的全能性完全相同嗎？ ___________________________ 提示：(1)不屬于無性生殖，而屬于有性生殖。 (2)卵母細胞的采集。需要對精子進行獲能處理，并將卵母細胞培養(yǎng)成熟至減數(shù)第二次分裂中期。 (3)不同，乙為獲能溶液，丙為發(fā)育培養(yǎng)液。 (4)不完全相同，細胞的全能性會逐漸降低。,2．毛角蛋白Ⅱ型中間絲(KIFⅡ)基因與絨山羊的羊絨質(zhì) 量密切相關。獲得轉KIFⅡ基因的高絨質(zhì)絨山羊的簡單 流程如圖。,(1)過程①中最常用的運載工具是________，所需要的酶是限制酶和________________。 (2)在過程②中，用________________________處理將皮膚組織塊分散成單個成纖維細胞。在培養(yǎng)過程中，將成纖維細胞置于5%CO2的氣體環(huán)境中，CO2的作用是_______________________________________________。 (3)在過程③中，用________________________處理以獲取更多的卵(母)細胞。成熟卵(母)細胞在核移植前需要進行__________處理。 (4)從重組細胞到早期胚胎過程中所用的胚胎工程技術是____________________。,質(zhì)粒,DNA連接酶,胰蛋白酶(或膠原蛋白酶),維持培養(yǎng)基(液)的pH,促性腺激素(或促濾泡素),去核,(早期)胚胎培養(yǎng),解析：此題綜合考查基因工程、細胞工程、胚胎工程等知 識。(1)構建基因表達載體時，一般需用同一種限制酶切割目 的基因和載體，以產(chǎn)生相同黏性末端，并用DNA連接酶連接 成重組表達載體。常用的載體是質(zhì)粒。(2)利用胰蛋白酶或膠 原蛋白酶可將動物組織分散成單個細胞。動物細胞培養(yǎng)時， 需將細胞置于5%CO2的氣體環(huán)境中，CO2的作用是維持培養(yǎng) 液的pH。(3)運用超數(shù)排卵法可獲得更多的卵母細胞，常用 的激素是促性腺激素或促濾泡素。成熟卵細胞在核移植前要 進行去核處理。(4)核移植時獲得的重組細胞經(jīng)過早期胚胎培 養(yǎng)，可以獲得早期胚胎。,考點三 胚胎移植和胚胎分割移植,無性,有性,有性,2．胚胎移植過程要經(jīng)過兩次檢查，分別是： (1)沖卵后，對胚胎進行___________檢查； (2)移植后，對受體進行是否____________的檢查。,質(zhì)量,妊娠,深度思考 1．胚胎移植時，受體母牛的作用是什么？ ___________________________ 2．同期發(fā)情和超數(shù)排卵所使用的激素一樣嗎？ ___________________________ 3．胚胎移植時，沖卵過程是獲取卵子嗎？ ___________________________ 4．試管動物和克隆動物的性狀相同嗎？ ___________________________,提示：1.進行漫長的妊娠過程。 2．不一樣，同期發(fā)情處理一般用孕激素等雌性激素，超數(shù)排卵處理用促性腺激素。 3．不是，獲取早期胚胎。 4．不同，前者由父本和母本共同決定，后者一般與核供體相同。,3．(2015·山東青島二模)如圖為牛胚胎移植過程示意圖，請回答下列問題。,(1)①階段常用________激素對供體母牛進行處理，其目的是獲得更多的卵子。 (2)沖卵的生理基礎是__________________________________________________。 (3)③階段對胚胎進行質(zhì)量檢查，這時的胚胎應發(fā)育到___________ 或___________階段。 (4)若要通過④獲得遺傳物質(zhì)完全相同的多個新個體，可對③階段檢查合格的胚胎進行______________技術處理，該過程中應注意對______________進行均等分割。,促性腺,早期胚胎形成后處于游離狀態(tài)，未與母體子宮建立聯(lián)系,囊胚,桑椹胚,胚胎分割,內(nèi)細胞團,(5)ES或EK細胞的形態(tài)特征是_________________________________，在培養(yǎng)液中加入________________________________________________， 可誘導其向不同類型的組織細胞分化。,體積小、細胞核大、核仁明顯,分化誘導因子,解析：(1)胚胎工程中常用促性腺激素對供體母牛進行處理， 其目的是獲得更多的卵子。(2)早期胚胎形成后處于游離狀 態(tài)，未與母體子宮建立聯(lián)系，這是沖卵的生理基礎。(3)胚胎 移植前對胚胎進行質(zhì)量檢查，這時的胚胎應發(fā)育到囊胚或桑 椹胚階段。(4)應用胚胎分割技術可以獲得遺傳物質(zhì)完全相同 的多個新個體，胚胎分割時注意對內(nèi)細胞團進行均等分割。 (5)胚胎干細胞具有體積小、細胞核大、核仁明顯等形態(tài)特 征，胚胎干細胞在培養(yǎng)時加入分化誘導因子，可誘導其向不 同類型的組織細胞分化。,1．胚胎干細胞的分離和應用 (1)分離途徑,考點四 胚胎干細胞及生物技術中的倫理問題,內(nèi)細胞團,生殖腺,(2)應用 ①ES細胞可用于治療人類的某些____________；利用ES細胞可以被誘導分化形成新的組織細胞的特性，移植ES細胞可使壞死或退化的部位得以修復并恢復正常功能。 ②用于______________：通過ES細胞體外誘導分化，可以培育出人造組織器官，用于器官移植，解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。,頑癥,器官移植,2．圖解法展示克隆人的培育過程,細胞核,去核卵母細胞,早期胚胎,3．探究治療性克隆和生殖性克隆的區(qū)別和聯(lián)系,無性,相同,4.探究試管嬰兒和設計試管嬰兒的異同點 下圖為設計試管嬰兒的過程，據(jù)圖回答。 (1)設計試管嬰兒比試管嬰兒多出的過程是_________(用標號表示)。 (2)試管嬰兒主要是解決_______________問題，設 計 試管嬰兒用于________________________的治療。 (3)兩者都是________受精，并進行體外早期胚胎培養(yǎng)，都要經(jīng)過________移植，都是________生殖。,④,不孕夫婦的生育,白血病、貧血癥等疾病,體外,胚胎,有性,深度思考 1．設計試管嬰兒和基因檢測在應用方面共同之處是什么？ ___________________________ 2．治療性克隆與克隆人在操作技術上的區(qū)別是什么？ ___________________________ 3．生殖性克隆所用的技術手段主要有哪些？ ___________________________,提示：1.兩者都可用于避免遺傳病患兒的出生，從而降低人的遺傳病發(fā)病率。 2．克隆人形成過程是將早期胚胎培育成個體，而治療性克隆是將早期胚胎定向分化成特定的組織器官。 3．體細胞核移植、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。,4．(2015·合肥模擬)供體器官的短缺和排斥反應是制約器官移植的兩個重要問題。而治療性克隆能最終解決這些問題。下面是治療性克隆的過程圖解。,(1)“治療性克隆”的結果說明高度分化的體細胞的核仍然具有________。相同的胚胎干細胞，“克隆”的結果各種各樣，如有的是胰島細胞，有的是血細胞，有的是心肌細胞，其本質(zhì)原因是基因的________________。 (2)重組的新細胞經(jīng)過發(fā)育，要想獲得基因型完全相同的兩個胚胎，可采用___________技術。 (3)若將上述技術用于白血病病人的骨髓移植，圖中患 者是O型血，提供卵細胞的女性是AB型血，則骨髓移植成功后患者的血型是________型。,全能性,選擇性表達,胚胎分割,O,(4)科學家為何要將患者的體細胞的核植入去核的卵細胞，而不直接用體細胞進行細胞培養(yǎng)？____________________________________________________ ____________________________________________________ __________________________________________________。 (5)按上述方法克隆器官在器官移植方面的主要優(yōu)點是 _________________________________________________。,卵細胞體積大，含養(yǎng)分多，并含有控制細胞核基因程序性表達的物質(zhì)；而體細胞是高度分化的細胞，不再具有分裂分化能力,解決臨床上供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題,易錯點1 早期胚胎培養(yǎng)易出現(xiàn)的錯誤 [點撥] (1)卵裂階段的細胞分裂方式——有絲分裂。 (2)受卵膜制約，從受精卵到囊胚階段總體積不變或略有減小，所以每個細胞體積減小。 (3)伴隨細胞分裂，細胞數(shù)目增多，總DNA含量增多，但每個細胞中DNA含量保持相對穩(wěn)定。 (4)該過程中有機物總量減少，因為一直呼吸消耗但不從外界吸收。,易錯點2 胚胎移植中易出現(xiàn)的錯誤 [點撥] (1)滋養(yǎng)層≠飼養(yǎng)層。 ①滋養(yǎng)層：囊胚時期沿透明帶內(nèi)壁排列的個體較小的細胞，滋養(yǎng)層最終發(fā)育成胎膜和胎盤。 ②飼養(yǎng)層：飼養(yǎng)層細胞一般為輸卵管上皮細胞，在干細胞培養(yǎng)時，可作為提供干細胞分裂、增殖的營養(yǎng)細胞。 (2)不同動物胚胎移植的時間不同。 ①牛、羊要培養(yǎng)到桑椹胚或囊胚階段。 ②小鼠、家兔在桑椹胚前。 ③幾乎所有動物都不能到原腸胚階段移植，因為此時分化程度高，移植成功率很低。,1．成熟的精子并不具有受精能力，必須獲能后才具備受精能力。( ) 2．(2015·華東師大附中期末T28C)排卵是指卵泡從卵巢中排出。 ( ) 3．精子和卵子的發(fā)生都是從初情期開始的。 ( ) 4．卵子形成過程中，減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂是連續(xù)的。( ),√,×,×,×,5．卵裂球細胞的體積隨分裂次數(shù)增加而不斷增大。 ( ) 6．在對囊胚進行分割時，要將滋養(yǎng)層細胞均等分割。 ( ) 7．囊胚的滋養(yǎng)層細胞具有發(fā)育的全能性。( ) 8．采集的卵母細胞不可直接與精子受精。 ( ),×,×,×,√,