學(xué)案41 胚胎工程

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1、2014屆高三生物一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案 專題三 胚胎工程 基礎(chǔ)自查 一． 胚胎工程的概念： 二、體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育 1.精子和卵子的發(fā)生 （1）精子的發(fā)生：精原細(xì)胞先進(jìn)行 后進(jìn)行 ； 變形過(guò)程： （2）卵子的發(fā)生：在胎兒時(shí)期， ，減一分裂在 完成，形成 進(jìn)入 ；減二分裂是在 中完成的。 （3）受精： a．準(zhǔn)備階段：包括________和__

2、__________。 b．受精階段：(1)精子與卵子相遇時(shí)，首先發(fā)生________，以形成精子穿越放射冠的通路。(2)防止多精子入卵受精的兩道屏障是____________和____________作用。 判斷卵子是否受精的標(biāo)志是在卵黃膜和透明帶的間隙可觀察到什么結(jié)構(gòu)？ 2、動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程 （1）受精場(chǎng)所： （2）卵裂期特點(diǎn) （3） 桑椹胚：這一階段的細(xì)胞都屬于________。 （4） 囊胚 (5)原腸胚：具有______、中胚層和______三個(gè)胚層，以及由內(nèi)胚層包圍的______。 三、體外受精和胚胎的早期培養(yǎng) （一） 體外受精 a卵母細(xì)胞的采集和

3、培養(yǎng)： 主要方法： b精子的采集和獲能處理： c 受精： （二） 胚胎的早期培養(yǎng)： (1)培養(yǎng)液成分包括無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及________等物質(zhì)。 (2)牛、羊一般培養(yǎng)到________或囊胚階段；人的試管胚胎一般要培養(yǎng)到________________階段。 四、胚胎工程的應(yīng)用及前景 1.胚胎移植 (1)概念：將雌性動(dòng)物的早期胚胎，或者通過(guò)體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到____________________的其他雌性動(dòng)物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。 (2)理論基礎(chǔ)：①排卵后，供、受體________的生理變化是相同的

4、。②早期胚胎形成后，在一定時(shí)間內(nèi)處于______，未與母體子宮建立組織上的聯(lián)系。③受體對(duì)外來(lái)胚胎基本上不發(fā)生________反應(yīng)。④供體胚胎可與受體子宮建立正常的____________聯(lián)系，而________不受影響。 (3)基本程序：①對(duì)供受體的____________。②配種或進(jìn)行________。③對(duì)胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存。④對(duì)胚胎進(jìn)行________。⑤移植后的檢查。 (4)胚胎移植的意義： 2.胚胎分割 (1)概念：概念：采用機(jī)械方法將________切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得________或________的技術(shù)。

5、 (2) 操作過(guò)程： (3) 材料：應(yīng)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的________或________。 (4) 意義： 3.胚胎干細(xì)胞 （1）來(lái)源：哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞簡(jiǎn)稱ES或EK細(xì)胞，是由________或________中分離出來(lái)的一類細(xì)胞。 （2）特點(diǎn) （3）胚胎干細(xì)胞的主要用途是： 課堂深化探究 一　體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育 1．卵細(xì)胞只允許同種單個(gè)精子完成受精的保障 (1)同種生物精卵結(jié)合的保障卵細(xì)胞透明帶上存在精子的特異識(shí)別 ，只允許同種生物的精子與卵細(xì)胞結(jié)合。 (2)防止多精入卵的保障： 2. 卵子受精完成的標(biāo)志是在透明帶和

6、 之間觀察到 個(gè)極體。 3. 比較精子和卵子的發(fā)生，完成表格填空。 項(xiàng)目 精子 卵子 不 同 點(diǎn) 場(chǎng)所 睪丸的 ____(MⅠ)、________(MⅡ) 時(shí)間 從______開(kāi)始，直到____________ MⅠ在________完成，MⅡ在________過(guò)程中完成 過(guò)程 特點(diǎn) MⅠ和MⅡ是連續(xù)的，需變形；細(xì)胞質(zhì)均等分配 MⅠ和MⅡ是不連續(xù)的，不需要變形，細(xì)胞質(zhì)______分配 結(jié)果 形成____精子 形成____卵細(xì)胞和3個(gè)極體 相同點(diǎn) 原始生殖細(xì)胞的增殖為_(kāi)_______，生殖細(xì)胞的成熟

7、為減數(shù)分裂， 成熟過(guò)程均經(jīng)過(guò)____復(fù)制和____分裂，子細(xì)胞染色體數(shù)目____ 4.(1)個(gè)體發(fā)育起點(diǎn)是 ，終點(diǎn)是性成熟的 。 (2)發(fā)育中的細(xì)胞分裂均為 分裂，產(chǎn)生的是體細(xì)胞；原腸胚階段是個(gè)體發(fā)育中分化程度最高的階段，但應(yīng)注意細(xì)胞分化貫穿于整個(gè)個(gè)體發(fā)育過(guò)程中。 (3)受精卵是新生命的第一個(gè)細(xì)胞，其全能性最 。細(xì)胞全能性隨發(fā)育的深化而 。 特別提醒： 1．成熟的精子并不代表具有受精能力，必須 后才具備受精能力。動(dòng)物排出的卵子并未成熟且成熟程度因動(dòng)物種類不同而異，但只有達(dá)到 期時(shí)，才具備與精子受精的能力

8、。 2. 受精卵的遺傳物質(zhì)中，核物質(zhì)(染色體上的DNA)一半來(lái)自 ，一半來(lái)自 ，細(xì)胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)幾乎全來(lái)自 3.動(dòng)物精子的大小與動(dòng)物的體型大小無(wú)關(guān)。 【典例1】關(guān)于受精過(guò)程的敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．獲能后的精子與卵子相遇后，釋放頂體酶穿過(guò)透明帶進(jìn)入放射冠 B．透明帶反應(yīng)是防止多精入卵的第一道屏障 C．精子與卵黃膜相互融合，精子入卵 D．雄原核形成的同時(shí)，卵子完成減數(shù)第二次分裂 【變式訓(xùn)練1】下列不是精子、卵細(xì)胞發(fā)生的區(qū)別是(　　) A．初級(jí)精母細(xì)胞、初級(jí)卵母細(xì)胞的形成時(shí)間 B．減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂的時(shí)間連續(xù)性 C．成熟生殖細(xì)胞是

9、否經(jīng)過(guò)變形 D．成熟生殖細(xì)胞中染色體的數(shù)量 【變式訓(xùn)練2】下面是以小鼠為對(duì)象進(jìn)行的研究工作，請(qǐng)分析回答問(wèn)題。 (1)進(jìn)行小鼠胚胎工程操作時(shí)，首先在光控周期下(光照14 h，黑暗10 h)飼養(yǎng)成年雌鼠，并注射促性腺激素，目的是____________________。然后從雌鼠輸卵管中取出卵子，在一定條件下培養(yǎng)成熟；并從雄鼠附睪中取出精子，在一定條件下培養(yǎng)一段時(shí)間，目的是________________________________________________________________________。 再在37℃、5%CO2條件下，精卵共同作用4 h，沖洗后繼續(xù)培養(yǎng)。定

10、時(shí)在顯微鏡下觀察胚胎的變化，第5天可以看到胚胎發(fā)生收縮，細(xì)胞間隙擴(kuò)大，接著胚胎內(nèi)部出現(xiàn)裂隙，這是胚胎____________期開(kāi)始的標(biāo)志。 (2)如果體外受精后，在精核與卵核融合之前，用微型吸管吸除雄核，再用細(xì)胞松弛素B處理(作用類似于用秋水仙素處理植物細(xì)胞)，處理后的受精卵可發(fā)育成小鼠。這種方法在動(dòng)物新品種選育中的顯著優(yōu)點(diǎn)是____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)如果將

11、小鼠甲的體細(xì)胞核移入小鼠乙的去核卵細(xì)胞中，由重組細(xì)胞發(fā)育成小鼠丙，則小鼠丙的基因來(lái)源于 ________________________________________________________________________。 (4)如果將外源基因?qū)胄∈笫芫眩瑒t外源基因可能隨機(jī)插入到小鼠受精卵DNA中。這種受精卵有的可發(fā)育成轉(zhuǎn)基因小鼠，有的卻死亡。請(qǐng)分析因外源基因插入導(dǎo)致受精卵死亡的最可能的原因。______________________________________________________________ ____________________________

12、____________________________________________。 二　體外受精和早期胚胎培養(yǎng) 1．完成哺乳動(dòng)物體外受精過(guò)程示意圖： 2．完成胚胎的早期培養(yǎng)填空： (1)培養(yǎng)液的成分：無(wú)機(jī)鹽、______、______、激素、氨基酸、 等營(yíng)養(yǎng)成分和____等物質(zhì)。 (2)當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的階段時(shí)，可將其取出向________或____保存。 思維拓展 1．早期胚胎一般指可用于移植的胚胎，在原腸胚之前的 、 甚至更早的階段。 2．牛的體外受精技術(shù)水平最高。 3．胚胎早期培養(yǎng)液成分與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液成分基本相同，除無(wú)機(jī)鹽

13、、營(yíng)養(yǎng)成分和調(diào)節(jié)物質(zhì)外，還需要血清，兩者都是 體培養(yǎng)基，但植物組織培養(yǎng)為 體培養(yǎng)基，其中加入 ，所需植物激素主要是 和 兩大類。 【典例2】采集的卵母細(xì)胞，都要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。以下原因不正確的是(　　) A．卵子從輸卵管中沖出也要經(jīng)歷類似精子獲能的過(guò)程 B．動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同 C．體外人工培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期時(shí)，才算成熟 D．沖出的卵子還需要培養(yǎng)一段時(shí)間由小變大 【變式訓(xùn)練3】如圖是通過(guò)體外受精培育小鼠的過(guò)程圖，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題: (1)①所用的方法是用 　　　　　 處

14、理，從 　　　 采集卵子。 (2)②是 　　 過(guò)程，因此小鼠的生殖方式是 　　　　　 。其常見(jiàn)的可遺傳的變異類型有 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 (3)③過(guò)程是 　　　　　　 ，其培養(yǎng)液成分與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液的成分相似，但前者含有的是后者不含有的，則前者含有_________________________________________ ______________________________________________________。 (4)④過(guò)程是 　　　　　 ，移植的胚胎是在 　　　　　　　　

15、階段之前。 三　胚胎工程的應(yīng)用及前景 1．完成胚胎移植基本程序(以牛胚胎移植為例)。 2．完成胚胎分割基本程序。（見(jiàn)上右圖） 3．簡(jiǎn)述胚胎干細(xì)胞的特征與應(yīng)用前景。 　 4．胚胎的來(lái)源與生殖類型 (1) 體外（內(nèi)）受精→受精卵→胚胎 (2) 細(xì)胞核移植→重組細(xì)胞→胚胎 (3)胚胎分割 。 5．胚胎移植(最終工序)： 是胚胎工程技術(shù)的最終環(huán)節(jié)，任何一項(xiàng)胚胎工程技術(shù)，都離不開(kāi)此工序。 特別提醒： 1．與胚胎移植

16、有關(guān)的幾條規(guī)律 (1)該過(guò)程中兩次使用激素，第一次對(duì)受、供體進(jìn)行 處理；第二次用于供體的 。 (2)該過(guò)程中的兩次檢查：第一次對(duì)收集的胚胎進(jìn)行檢查；第二次對(duì)受體母牛是否妊娠進(jìn)行檢查。 (3沖卵的含義是從子宮中沖出 ，而非沖出 。 【典例3】　(2010·南京二調(diào))世界衛(wèi)生組織解釋克隆為“遺傳上同一機(jī)體或細(xì)胞系(株)的無(wú)性繁殖”。相對(duì)于植物克隆而言，動(dòng)物尤其是高等動(dòng)物的克隆比較困難，下圖表示哺乳動(dòng)物克隆的幾種方法的主要步驟，據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)方法2獲得的小牛的細(xì)胞核遺傳物質(zhì)來(lái)源于____________________。方法3中①

17、和②發(fā)育成的小牛的遺傳 物質(zhì)________(相同/不同)。 (2)細(xì)胞B取自囊胚的________，具有全能性，稱為_(kāi)_______細(xì)胞。囊胚_(dá)_______(已經(jīng)/尚未)出現(xiàn)分化。 (3)應(yīng)用圖示方法________得到的小牛與供體1遺傳物質(zhì)最相似。 (4)克隆也可以理解為復(fù)制、拷貝，結(jié)合世界衛(wèi)生組織的定義，你認(rèn)為還有哪些現(xiàn)代生物技術(shù)也屬于克?。縚_____________。 (5)2009年3月9日，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬簽署行政令，決定解除對(duì)使用聯(lián)邦政府資金支持胚胎干細(xì)胞研究的限制。對(duì)此，各界反應(yīng)不一，你的態(tài)度及理由是________________________ _____

18、___________________________________________________________________。 【變式訓(xùn)練4】下圖是“萬(wàn)能細(xì)胞”的誕生過(guò)程，圖中OCT4、SOX2、NANOG和LIN28是在胚胎干細(xì)胞中能高度表達(dá)并決定其“全能性”的四個(gè)基因，將改造后的萬(wàn)能細(xì)胞”植入小鼠身體上，植入的細(xì)胞長(zhǎng)成了“腫瘤”，“腫瘤”中出現(xiàn)了神經(jīng)、骨骼、肌肉等多種類型的細(xì)胞。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)胚胎干細(xì)胞又稱ES細(xì)胞，是從______________中分離出來(lái)的一類細(xì)胞，如果胚胎發(fā)育到了囊胚期，這時(shí)的___________細(xì)胞就是ES細(xì)

19、胞。 (2)胚胎干細(xì)胞在功能上具有發(fā)育的______________。 (3)圖中逆轉(zhuǎn)錄病毒的作用是___________________________，過(guò)程③利用了逆轉(zhuǎn)錄病毒的_______________特性。 (4)請(qǐng)說(shuō)出一種胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用_________________________________。 【變式訓(xùn)練5】隨著人們生活水平的提高，乳制品需求越來(lái)越大，為了擴(kuò)大生產(chǎn)，提高產(chǎn)崽率，要進(jìn)行良種牛的培育。下圖為胚胎移植的基本程序及早期胚胎發(fā)育過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖回答： (1)用 　　 激素處理使供、受體母牛同期發(fā)情。 (2)沖卵實(shí)質(zhì)上是用特定裝置將供體母牛子宮

20、內(nèi)的 　　 沖洗出來(lái)。 (3)從A到E中，適宜于牛的胚胎移植時(shí)期有 　 。 (4)圖中標(biāo)號(hào)3為 　 ，它將來(lái)發(fā)育為胎膜和胎盤。 (5)若一次給受體母牛移入多個(gè)胚胎，產(chǎn)生的多個(gè)后代基因型相同嗎？為什么？ _______________________________________________________________________________ (6)若對(duì)A細(xì)胞利用基因工程技術(shù)加以改造，將人的血清白蛋白基因?qū)?，在成體的雌牛的乳汁中提取出人血清白蛋白。該基因工程操作的基本步驟是： __________________________

21、____________________________________________________。 (7)對(duì)于植物來(lái)說(shuō)，導(dǎo)入外源基因，容易引起基因污染，科學(xué)家就將外源基因?qū)肴~綠體或線粒體內(nèi)，原因是: ________________________________________________________。 高考真題體驗(yàn) 1. (2010·江蘇卷，16)下列關(guān)于利用胚胎工程技術(shù)繁殖優(yōu)質(zhì)奶羊的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．對(duì)受體母羊與供體母羊進(jìn)行同期發(fā)情處理 B．人工授精后的一定時(shí)間內(nèi)，收集供體原腸胚用于胚胎分割

22、C．利用胚胎分割技術(shù)可以獲得兩個(gè)基因型完全相同的胚胎 D．一次給受體母羊植入多個(gè)胚胎，可增加雙胞胎和多胞胎的比例 2.（2012天津）下列有關(guān)干細(xì)胞的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A.自體干細(xì)胞移植通常不會(huì)引起免疫排斥反應(yīng) B.胚胎干細(xì)胞在體外培養(yǎng)能增殖但不能被誘導(dǎo)分化 C.組織的細(xì)胞更新包括細(xì)胞凋亡和干細(xì)胞增殖分化等過(guò)程 D.造血干細(xì)胞具有分化出多種血細(xì)胞的能力，可用于治療白血病 3.（2012浙江）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)的增加而不斷增大 C. 囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞具有

23、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 4.（2012江蘇）通過(guò)胚胎移植技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)良種牛的快速繁殖。下列相關(guān)敘述正確的是（ ） A. 對(duì)供體和受體母牛都要進(jìn)行相同激素處理 B. 受精和胚胎的早期培養(yǎng)都需要在體外進(jìn)行 C. 對(duì)沖卵獲得的原腸胚檢查合格后方可移植 D. 胚胎分割移植實(shí)現(xiàn)同卵多胎的成功率較低 5. (2011·浙江卷，2)培育“試管山羊”的基本過(guò)程如下圖所示。若要培育成功，下列敘述正確的是(　　) A．甲過(guò)程中可通過(guò)給母山羊注射有關(guān)激素使其超數(shù)排卵 B．乙過(guò)程的目的之一是促進(jìn)卵母細(xì)胞和精子的成熟 C．丙過(guò)程與乙過(guò)程中應(yīng)采用相同成分的培養(yǎng)液 D．丁

24、過(guò)程中早期胚胎須移植到供體性狀相同的代孕母羊子宮內(nèi) 6.（2011江蘇）下列關(guān)于胚胎工程的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A． 體外受精是指獲能的精子和成熟的卵子在相應(yīng)溶液中受精 B．受精卵發(fā)育到原腸胚階段才能進(jìn)行胚胎移植 C．早期胚胎培養(yǎng)與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)液通常都需加入血清 D．試管嬰兒技術(shù)主要包括體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植技術(shù) 7.（2011廣東）華南虎是國(guó)家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物，可采用試管動(dòng)物技術(shù)進(jìn)行人工繁殖，該技術(shù)包括的環(huán)節(jié)有(　　) ①轉(zhuǎn)基因 ②核移植 ③體外受精 ④體細(xì)胞克隆 ⑤胚胎移植 A．①③ B．①④ C．②⑤ D．③⑤ 8 2014-2-22 選修三 專題三 胚胎工程