高中生物第1輪總復(fù)習(xí) 第5講 胚胎工程課件 湘教版選修3（湖南專(zhuān)版）

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1、 一、精子和卵子的發(fā)生及早期胚胎發(fā)育過(guò)程 1.比較精子和卵子的發(fā)生精子卵子場(chǎng)所精巢(或睪丸)的曲細(xì)精管卵巢分裂時(shí)間初情期后開(kāi)始分裂，減數(shù)第一次分裂和第二次分裂是連續(xù)的性別分化后雌性胎兒卵巢內(nèi)即開(kāi)始有絲分裂，形成卵泡；性成熟排卵前完成減數(shù)第一次分裂；受精后完成減數(shù)第二次分裂減數(shù)分裂區(qū)別細(xì)胞質(zhì)均等分裂、一個(gè)精原細(xì)胞產(chǎn)生4個(gè)精細(xì)胞，需變形形成精子細(xì)胞質(zhì)不均等分裂、一個(gè)卵原細(xì)胞只產(chǎn)生一個(gè)卵細(xì)胞續(xù)表精子卵子細(xì)胞特點(diǎn)失去大多數(shù)細(xì)胞質(zhì)，保留細(xì)胞核，線粒體聚集成線粒體鞘、高爾基體形成頂體保留大部分細(xì)胞質(zhì)，為受精卵發(fā)育提供更多營(yíng)養(yǎng)數(shù)量精巢中可以產(chǎn)生大量的精子，動(dòng)物一次排出數(shù)億的精子卵巢中總共只有數(shù)百個(gè)卵泡能發(fā)育

2、成熟，一次只排出數(shù)個(gè)卵 2.受精作用的過(guò)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(lái)并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細(xì)胞；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。雄原核形成和雌原核形成。 第四步：配子結(jié)合。雌雄原核融合形成合子(受精卵)。 3胚胎發(fā)育過(guò)程 【友情提醒】卵子是否受精的標(biāo)志是第二

3、極體的形成(即在透明帶和卵黃膜間隙觀察到兩個(gè)極體)，而受精完成的標(biāo)志是雌雄原核融合成含二倍染色體的合子 【例1】下列關(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 【解析】精子釋放頂體酶先穿過(guò)放射冠再進(jìn)入透明帶。A 【例2】下列說(shuō)法正確的是() A卵裂期細(xì)胞經(jīng)過(guò)了細(xì)胞分裂，不再分化 B原腸胚細(xì)胞屬于全能細(xì)胞 C囊胚腔先于原腸腔出現(xiàn) D桑椹胚開(kāi)始進(jìn)行分化 【解析】早期胚胎發(fā)育階段順序是：卵裂期形成早期胚胎，桑椹胚、囊胚、原腸胚，桑椹胚

4、及之前的細(xì)胞屬于全能細(xì)胞，囊胚期細(xì)胞分化，出現(xiàn)囊胚腔，進(jìn)一步發(fā)育而分化，分化后形成原腸胚，出現(xiàn)原腸腔。因此只有C項(xiàng)正確。C 二、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植 1胚胎工程中胚胎的早期培養(yǎng) (1)精子與卵子在體外受精后，移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。 2胚胎移植 (1)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(lái)的優(yōu)良特性。 (2)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)與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而

5、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(lái)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(guò)程中不受任何影響。 【友情提醒】胚胎移植的供體和受體必須是同種生物，同一物種的動(dòng)物才有可能具有相同的生理特征。 作為受體的雌性動(dòng)物應(yīng)為常見(jiàn)或存量大的品種，供體則為優(yōu)良的品種。 胚胎移植的意義：大大縮短了供體本身的繁殖周期，充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力。 3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

6、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。 【例3】下列有關(guān)動(dòng)物胚胎移植的敘述中，錯(cuò)誤的是() A受孕母畜體內(nèi)的受精卵或胚胎均能移植 B受體母畜必須處于與供體母畜同步發(fā)情的狀態(tài) C超數(shù)排卵技術(shù)要使用一定的激素 D試管嬰兒只是受精及早期卵裂過(guò)程在試管中進(jìn)行A 【解析】胚胎移植其操作的對(duì)象是早期胚胎而不是受精卵；其生理基礎(chǔ)是供、受體排卵后產(chǎn)生相同的生理變化，為移植提供相同的生理環(huán)境；超數(shù)排卵要對(duì)供體用促性腺激素進(jìn)行處理；試管嬰兒實(shí)質(zhì)是“體外受精”和“胚胎移植”的共同產(chǎn)物。掌握胚胎移植的大體過(guò)程和需要條件，是解決該類(lèi)題型的關(guān)鍵。 三

7、、胚胎工程的三個(gè)操作流程 1試管動(dòng)物的生產(chǎn)流程 2克隆動(dòng)物的培育流程 3胚胎移植的培育流程 以牛胚胎移植為例： (1)選擇的對(duì)象包括良種公牛、母牛和普通母牛，處理是指對(duì)良種母牛和普通母牛做同期發(fā)情處理，以使其生殖器官的生理變化相同，同時(shí)要對(duì)良種母牛做超數(shù)排卵處理，以促其多產(chǎn)生卵子。 (2)沖卵是指將早期胚胎從良種母牛子宮內(nèi)沖洗出來(lái)，而不是沖洗出卵子。 (3)良種牛后代的遺傳特性是由供體公牛和母牛決定的，受體母牛只是提供了胚胎發(fā)育的場(chǎng)所，不影響后代的遺傳特性。 【例4】下列過(guò)程在胚胎移植中沒(méi)有必要進(jìn)行的是() A對(duì)供體、受體要進(jìn)行選擇 B要用激素對(duì)供體進(jìn)行超數(shù)排卵處理 C供體和受體要進(jìn)行免疫檢查

8、，防止發(fā)生免疫排斥反應(yīng) D胚胎移植常采用手術(shù)法和非手術(shù)法兩種方法C 【解析】胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)之一表現(xiàn)在：供體與受體具有相同的生理環(huán)境。因此，在進(jìn)行胚胎移植時(shí)沒(méi)有必要進(jìn)行免疫檢查。在胚胎移植時(shí)應(yīng)選擇有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的個(gè)體作為受體，選擇遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個(gè)體作為供體。在用激素對(duì)供、受體進(jìn)行同期發(fā)情處理的基礎(chǔ)上，還要對(duì)供體用促性腺激素進(jìn)行超數(shù)排卵處理，以得到更多的卵子。胚胎的移植方法有手術(shù)法和非手術(shù)法兩種。 四、胚胎干細(xì)胞 1干細(xì)胞分類(lèi) 干細(xì)胞分為三類(lèi)：全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞、專(zhuān)能干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞為全能干細(xì)胞。 2胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用前景 ES細(xì)胞的分離和培養(yǎng)成功是胚胎工程中的重大

9、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(lèi)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。 【友情提醒】胚胎干細(xì)胞是由早期胚胎或原始性腺中分離出來(lái)的一類(lèi)細(xì)胞，包括人類(lèi)早期胚胎的囊胚的內(nèi)細(xì)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和無(wú)限增殖的能力，在體外培養(yǎng)時(shí)仍能維持正常和穩(wěn)

10、定的染色體組型，在特定的環(huán)境誘導(dǎo)下，能分化成各類(lèi)細(xì)胞系。因此，它是細(xì)胞的源頭，是惟一不死的全能或多能細(xì)胞，并能夠無(wú)限分化，它能制造機(jī)體需要的全部細(xì)胞。 【例5】利用胚胎干細(xì)胞治療肝衰竭，實(shí)現(xiàn)此過(guò)程的最重要原因是() A細(xì)胞分裂 B細(xì)胞特化 C細(xì)胞分化 D細(xì)胞增殖 【解析】ES細(xì)胞具有發(fā)育的全能性，可被誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞，移植ES細(xì)胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能，因此治療肝衰竭主要是利用這一特性而實(shí)現(xiàn)的。理解干細(xì)胞的特點(diǎn)，掌握干細(xì)胞研究的意義，能運(yùn)用干細(xì)胞的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。C1卵子是否受精的標(biāo)志是第二極體的形成(即在透明帶和卵黃膜間隙觀察到兩個(gè)極體)，而受精完成的標(biāo)志是雌雄

11、原核融合成含二倍染色體的合子。2桑椹胚至囊胚的發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞開(kāi)始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，要將內(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。3促進(jìn)超數(shù)排卵往往用促性腺激素處理，同期發(fā)情處理往往使用性激素。4精子穿越透明帶，接觸卵黃膜時(shí)立即發(fā)生透明帶反應(yīng)；精子與卵黃膜接觸，立即被微絨毛抱合，精子外膜和卵黃膜相互融合；精子入卵，立即發(fā)生卵黃膜封閉作用。1.(2010江蘇)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 C利用胚胎分割技術(shù)

12、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【解析】本題考查了胚胎工程及考生理解問(wèn)題的能力。進(jìn)行胚胎分割要用囊胚或桑椹胚期的胚胎。B2.(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) B【解析】受精卵發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段就可進(jìn)行移植。3.(2011浙江)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( )AA甲過(guò)程中可

13、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丁過(guò)程中早期胚胎須移植到與供體性狀相同的代孕母羊子宮內(nèi)【解析】注射促性腺激素可以促進(jìn)超數(shù)排卵，選項(xiàng)A正確。乙過(guò)程是受精作用，選項(xiàng)B錯(cuò)。丙過(guò)程是早期胚胎發(fā)育，在發(fā)育培養(yǎng)液中完成；而乙過(guò)程受精作用在獲能溶液或?qū)ｉT(mén)的受精溶液中完成，選項(xiàng)C錯(cuò)。胚胎移植時(shí)要保證受體和供體的生理狀態(tài)相同，而不是性狀相同，選項(xiàng)D錯(cuò)。4.(2011杭州質(zhì)檢)下列關(guān)于哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育和胚胎工程的敘述，正確的是( )A體外受精完成后即可進(jìn)行胚胎移植操作B胚胎干細(xì)胞具有發(fā)育全能性，它可發(fā)育成新個(gè)體C卵裂期胚胎中

14、細(xì)胞數(shù)目在不斷增加，而有機(jī)物的總量卻在不斷減少D通過(guò)胚胎移植產(chǎn)生多個(gè)后代的繁殖方式都屬于有性生殖C【解析】體外受精完成后，受精卵發(fā)育到一定階段才能進(jìn)行胚胎移植操作。胚胎干細(xì)胞具有發(fā)育全能性，可誘導(dǎo)發(fā)育為器官，但不能發(fā)育成新個(gè)體。胚胎分割后進(jìn)行移植，得到動(dòng)物的方式屬于無(wú)性繁殖。5.(2011廣州質(zhì)檢)現(xiàn)在有一個(gè)嬰兒在出生后醫(yī)院為他保留了臍帶血，在以后他生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中如果出現(xiàn)了某種難治療的疾病，就可以通過(guò)血液中的干細(xì)胞來(lái)為其治病，關(guān)于這個(gè)實(shí)例，說(shuō)法正確的是( )CA用干細(xì)胞培育出人體需要的器官用來(lái)移植治病，需要激發(fā)細(xì)胞的所有全能性B用臍帶血中的干細(xì)胞能夠治療這個(gè)孩子所有的疾病C如果要移植用他的干細(xì)

15、胞培育出的器官，需要用到細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)D如果要移植用他的干細(xì)胞培育出的器官，應(yīng)該要長(zhǎng)期給他使用免疫抑制藥物【解析】用干細(xì)胞培育出人體需要的器官用來(lái)移植治病，不需要激發(fā)細(xì)胞的所有全能性。用臍帶血中的干細(xì)胞只能培育出人體的許多器官，可用來(lái)移植，但不是所有疾病都能治療(如流行性疾病)。如果要移植用他的干細(xì)胞培育出的器官，需要用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，然后發(fā)育成器官；由于器官是自身的細(xì)胞培育成的，沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)，所以不用長(zhǎng)期給他使用免疫抑制藥物。 6.(2011江蘇鹽城模擬)下列有關(guān)哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育和胚胎工程的敘述，正確的是( )A移植用的胚胎一般取桑椹胚或囊胚B滋養(yǎng)層細(xì)胞發(fā)育成胎膜和胎盤(pán)在囊胚期C分割囊胚階段

16、的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)不要求均等D卵裂期胚胎中細(xì)胞數(shù)目和有機(jī)物總量在不斷增加A【解析】因桑椹胚或囊胚時(shí)期的細(xì)胞分化程度小，所以移植的胚胎一般取桑椹胚或囊胚；滋養(yǎng)層細(xì)胞發(fā)育成胎膜和胎盤(pán)是在原腸胚期；對(duì)囊胚階段的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的分割要求均等；卵裂期胚胎中細(xì)胞數(shù)目增加，但有機(jī)物總量在不斷減少。 7.下列不是精子、卵細(xì)胞發(fā)生的區(qū)別的是( )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)胞是否經(jīng)過(guò)變形D成熟生殖細(xì)胞中染色體的數(shù)量D【解析】初級(jí)精母細(xì)胞是雄性動(dòng)物初情期開(kāi)始后，才由精原細(xì)胞分裂形成的，而初級(jí)卵母細(xì)胞是在胎兒期形成的；精子的產(chǎn)生在減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂是連續(xù)的，而卵細(xì)胞產(chǎn)生通過(guò)減數(shù)第一次分裂形成次級(jí)卵母細(xì)胞，在精子和卵子的結(jié)合過(guò)程中才完成減數(shù)第二次分裂；精子細(xì)胞形成后變形為蝌蚪狀，卵細(xì)胞不需變形；成熟的精子和卵細(xì)胞經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂形成，都含有親本細(xì)胞一半的染色體數(shù)目。