《胚胎工程》导学提纲新人教版选修3.docx

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《胚胎工程》导学提纲新人教版选修3

专题三胚胎工程

【课前导学】

胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如体外受精

胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。

经过处理后获得的胚胎，还需移植到

雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。

3.1体内受精和早期胚胎发育

一、精子和卵子的发生

（一）精子的发生

场所：

_睾丸的曲细精管　_______。

时间：

__初情期至生殖机能衰退___。

第一阶段：

位于_曲细精管管壁的精原细胞____进行数次_有丝__分裂，产生大量_精原细胞__，其中的一部分经过DNA复制和蛋白质合成，进一步形成初级精母细胞。

第二阶段：

_初级精母细胞_连续进行两次分裂（即__减数分裂___）：

MⅠ产生两个_次级精母细胞__，MⅡ共产生_4__个含_单倍染色体__的__精子__细胞。

第三阶段：

精子细胞经过变形，_细胞核_变为__精子头部__的主要部分，_高尔基体发育为头部的_顶体_，_中心体演变为_精子的尾__，_线粒体__聚集在_尾___的基部形成线粒体鞘。

同时，其它物质浓缩为球状，叫__原生质滴___。

讨论：

1、哺乳动物成熟的精子分为哪几部分？

与动物体型大小有没有关系？

答：

哺乳动物成熟的精子分为头、颈、尾三大部分，与动物体型无关。

2、精子细胞变成精子过程中，细胞核和线粒体都保留，如何理解此现象？

为何精子中的线粒体集中在尾的基部？

答：

细胞核是遗传物质复制和储存的场所，是细胞的控制中心，线粒体为精子的游动提供能量。

【例题1】有关精子的发生，错误的是（）

A.经过减数分裂，产生初级精母细胞

B.初级精母细胞经过减数第一次分裂产生两个次级精母细胞

C.两个次级精母细胞经过减数第二次分裂产生两个精子细胞

D.产生的精子细胞经过变形，形成精子

【例题2】以下对精子形成过程的说法，不正确的是（）

A.精子细胞中的细胞核变为精子头的主要部分

B.高尔基体发育为头部的顶体

C.线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘膜

D.细胞内的其它物质浓缩为球体，叫做原生质滴。

原生质滴中存在中心体

（二）卵子的发生

（1）场所___卵巢_______________。

（2）时间：

从性别分化时期开始（胎儿时期完成了卵泡的形成和在卵巢内的储备）

（3）过程

①卵原细胞→初级卵母细胞（　胎儿期完成）

注：

初级卵母细胞＋　卵泡细胞　　　＝　卵泡　　　。

②1个初级卵母细胞→1个次级卵母细胞＋第一极体（　排卵前后　　　　完成）

排卵前完成减数分裂的生物举例:

猪、羊、牛

排卵后完成减数分裂的生物举例：

马、犬

③1个次级卵母细胞→1个卵子＋第二极体（受精过程中完成）

【例3】哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在哪个时期完成的（）

A.出生前

B.出生后至性成熟

C.性成熟时期

D.性成熟以后

【例4】排卵时，细胞处于的时期是（）

A．卵原细胞

B．初级卵母细胞

C．成熟卵细胞

D．初级卵母细胞或次级卵母细胞

（5）精子与卵子发生的区别

精子发生

卵子发生

场所

睾丸曲细精管

卵巢、输卵管

时间

初情期至生殖机能衰退

＿胎儿期＿（初级卵母细胞形成

）、＿＿初情期后＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

过程特点

MⅠ、MⅡ＿是＿（是或否）连续；＿需要＿＿变形；细胞质＿均等＿＿分配

MⅠ、MⅡ＿否（是或否）连续；＿不需要变形；细胞质＿不均等＿＿＿分配

结果

形成＿＿4＿＿个精子细胞

形成＿＿1＿个卵细胞

相同点

原始生殖细胞的增殖为有丝＿分裂；生殖细胞的成熟为＿减数＿＿分裂；成熟过程均经＿1＿次染色体复制和＿2＿＿次分裂，子细胞中的染色体数目＿减半＿＿＿

（三）受精

（1）受精是_精子和卵子结合形成合子__（即_受精卵__）的过程。

它包括受精前的准备阶段__和_受精阶段___。

（2）准备阶段1－_精子获能___。

刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在_雌性动物生殖道____发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。

准备阶段2―_卵子的准备__，动物排出的可能是_初级卵母细胞_也可能是_次级卵母细胞，都要在_输卵管__内进一步成熟，达到__减数第二次分裂中期_时，才具备与精子受精的能力。

受精阶段：

受精过程主要包括_精子穿越放射冠和透明带_、_进入卵黄膜__、_原核形成和配子结合___。

精子与卵子相遇，首先发生__顶体反应__，精子穿入__放射冠__，然后接触_透明带__，穿过_透明带__，接触_卵黄膜__。

多精入卵受精的第一道屏障是透明带反应___，第二道屏障是_卵黄膜的封闭作用__。

精子入卵后其尾部脱离，原有的__核膜_破裂并形成_雄原_核，受精后被激活的卵子完成减数第__二___次分裂，形成__雌原____核。

最后它们的两组_核染色体_合为一组，形成_一个含二倍染色体的合子__也就是_受精卵_。

【注意】

1、受精标志：

卵黄膜和透明带之间有两个极体的形成；受精完成标志是雌雄原核融合成合子。

2、防止多精入卵受精的两道屏障。

3、受精作用的结果：

使单倍体的精子和卵子结合形成二倍体的受精卵，染色体数目恢复到

体细胞中的数目，其中一半染色体来自精子，另一半来自卵细胞。

4、减数分裂和受精作用的意义：

对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目恒定，对于

生物的遗传和变异，都是十分重要的。

（四）胚胎发育

（1）场所：

输卵管和子宫。

（2）过程：

受精卵→　卵裂期→　桑椹胚　→　囊胚　→　原肠胚→胎儿→幼体

（2）卵裂期：

特点：

细胞进行　有丝分裂　分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积　　并不增加，或略有缩小　　　　。

（3）桑椹胚：

特点：

胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。

这一阶段及之前的细胞是　全能　细胞。

（4）囊胚：

特点：

细胞开始出现　分化　（该时期细胞的　全能仍比较高）。

聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为　内细胞团，将来发育　胎儿的各种组织。

延透明带内壁扩展和排列的，个体较小的细胞，称为　滋养层细胞，将来发育成　胎膜和胎盘　　。

中间的空腔称为　囊胚腔　。

（5）原肠胚：

特点：

有了　三个胚层的分化，内细包团表层的细胞形成　外胚层　　　，下方的形成　内胚层，内胚层包围的囊腔叫做　原肠腔。

滋养层则发育为胎儿的　胎膜和　胎盘　　。

　　含有全能细胞的时期：

＿囊胚期之前＿＿；开始出现分化的时期是囊胚期；孵化发生的时期：

＿囊胚期＿；内细胞团发育成＿胎儿的各种组织＿；滋养层细胞发育成＿胎膜和胎盘。

5．试管动物属于＿＿＿＿＿生殖；克隆动物属于＿＿＿＿＿生殖。

试管动物涉及到的生物技术有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

6．哺乳动物的体外受精主要包括＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿和

＿＿＿＿等几个主要步骤。

3.2体外受精和早期胚胎培养

试管动物技术是指通过______________________________________________

并通过________________________________________________________。

一、从试管牛说起

讨论：

体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义

二、体外受精

1、卵母细胞的采集和培养

（1）主要方法是：

___________处理，_____________________，然后，从______________________，直接与________________________________。

（2）第二种方法：

从刚__________________________；第三种方法是直接从________________________________。

需借助____________________________。

采集的___________，都要在体外经___________后，才能与___________受精。

2、精子的采集和获能

（1）A：

___________，采用________的方法，模仿____________________________设计的装置，它能够满足_________________________________的要求，同时配有相适应的_____________________。

B：

_________，只适用于猪和犬等体型较小，易于控制的家畜。

C：

___________，这种方法多用于野生或经济动物。

（2）在体外受精前，要对精子进行获能处理。

对于啮齿动物、家兔和猪等动物的精子，一般采用___________，即将取自附睾的精子，放入__________________中，培养一段时间后，精子就可获能；对于牛、羊等家畜的精子常采用___________，即将精子放在_______________________________________。

3、受精

仔细阅读P72图3-14，思考受精过程，简单绘制“哺乳动物体外受精示意图”。

易错警示

1．卵子受精的标志：

在卵黄膜和透明带之间的间隙观察到两个极体。

2．受精完成的标志：

雌、雄原核融合。

三、胚胎的早期培养

1、精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入___________中继续培养，以检查__________________的发育能力。

培养液成分较复杂，除__________和___________外，还需添加______________________等营养成分，以及___________等物质。

当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向_____移植或___________。

不同动物胚胎移植的时间不同。

2、绘制流程图：

牛体外受精胚胎工厂化生产流程图

3.3　胚胎工程的应用及前景

一、胚胎移植

胚胎工程技术目前在生产中应用较多的是家畜的________、___________和_____________。

胚胎移植是指将________________________________，或者通过__________________________，移植到_______、__________________________________，使之继续发育为______________________________。

其中提供胚胎的个体称为________，接受胚胎的个体称为________。

地位：

如_______、________，或________等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过_______技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。

1、胚胎移植的现状和意义

（1）以奶牛为例，一头良种母牛一年生下的后代可达数十头，远远超过在_________________所得的后代数量。

近十年来，牛、羊的胚胎移植在我国部分地区已进入______________。

（2）供体的主要职能变为____________________________________________，繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由______取代，大大缩短了_________本身的繁殖周期。

超数排卵：

是指将______________________，使其发情，并能排出数量较多的____________，经合理的____________，可以获得数量较多的______________________。

2、胚胎移植的生理学基础

（1）四点内容：

第一，哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，____________、_______________________，这就为______________提供了相同的生理环境。

第二，哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与____________________的联系，而是处于______________，这就为______________提供了可能。

第三，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生________________________，这为胚胎在受体内的存活______________。

第四，_________________可与________________________建立正常的生理和组织联系，但移入受体的______________________，在孕育过程中不受任何影响。

（2）应对供体和受体母畜进行______________，使它们的生理条件达到______________，这样才能使供体的胚胎移入受体后有_________________________，这是胚胎移植成功与否的关键。

因此，必须做到供、受体母畜的______________。

同时还要做到移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置______________，移入胚胎一侧的受体子宫角对应的卵巢必须有____________存在。

（3）胚胎移植成功率的高低与供、受体生理环境条件一致性密切相关。

只有供、受体生理环境_____

_________，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。

所以我们可以把胚胎移植简单概括为___________

______________________________。

3、胚胎移植的基本程序

以家畜的胚胎移植为例，认真阅读P77，图3-19，思考讨论：

胚胎移植的基本程序包括哪些？

每一步技术操作的作用如何？

二、胚胎分割

1、胚胎分割是指采用___________将早期胚胎切割成_________、_______或______等，经移植获得___________________的技术。

来自同一胚胎的后代具有____________________，因此，胚胎分割可以看做动物_________________的方法之一。

目前以___________和___________最高。

2、内细胞团一般到_______阶段才出现，它是发育为胚胎本身的_________，将来发育成胎儿的各种组织。

进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的_______或_______，将其移入盛有_______的培养皿中，然后，用_______或_______进行分割。

具体操作程序：

用____________________切开，吸出其中的_______，注入_______________________中，或直接将____________________________。

对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将__________________，否则会影响分割后___________________________。

3、牛胚胎的分割如图3－23所示。

到目前为止，最常见的是经分割产生的__________，而__________成功的比例都很小。

三、胚胎干细胞

1、哺乳动物的胚胎干细胞简称_____或______细胞，来源于_________或从__________中分离出来。

2、ES细胞具有_________的特性，在形态上表现为_________小，_________大，_________明显；在功能上，具有_____________，可分化为______________体内任何一种_________。

另外，在体外培养的条件下，可以__________________，可进行________保存，也可进行__________________。

3、胚胎干细胞的主要用途是：

①可用于研究哺乳动物__________________；

②是在体外条件下研究____________的理想材料，在培养液中加入_____________，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导_________向__________________，这为揭示_________和_________的机理提供了有效的手段；

③可以用于治疗__________________，如_________、_________等；

④利用可以被诱导分化形成________________的特性，移植_________可使坏死或退化的部位得以__________________；

⑤随着__________________的发展，通过体外诱导分化，定向培育_________________，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后__________________的问题。

【总结归纳】

1．精子和卵子在发生上的区别

2．同种生物精卵结合的保障

卵子透明带上存在精子特异性识别的受体，只允许同种生物的精子与卵子结合。

3．防止多个精子入卵受精的保障

（1）透明带反应：

精子穿过放射冠和透明带，在接触卵黄膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，这是防止多精入卵受精的第一道屏障。

（2）卵黄膜封闭作用：

精子与卵黄膜接触，精子外膜和卵黄膜融合，精子人卵后，卵黄膜立即发生拒绝其他精子再进入卵内的生理反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。

4．胚胎移植的时间及要求

（1）牛、羊一般培养到桑椹胚或囊胚，若进行胚胎分割，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。

对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割。

（2）人的试管胚胎可在4个细胞阶段移植。

5．转基因动物、克隆动物和试管动物的比较

6．几种特殊的生殖方式

【典题反馈】

题型1考查精子和卵细胞形成的知识

典题1如图表示高等动物卵子的发生过程，请据图回答有关问题。

（1）图中A是___________，B是___________，E（过程）是指___________，阶段C是指个体发育的___________（时期），阶段D是指个体发育的___________（时期）。

（2）当观察到第二极体时，可以表明__________________________________________。

（3）能发生染色体的着丝点分裂的阶段是___________（填序号）。

（4）①阶段存在的变异方式是____________________________________________。

题型2胚胎工程的基本操作

反馈1自然情况下，牛的生育率很低，通过现代科技手段，可以实现良种牛的快速繁殖。

请按照提示，回答下列问题。

（1）现有一头良种雄性黄牛，请你提供一种简便的方法，使这头公牛在一年内繁殖数千头自己的后代。

______________。

（2）现有一头良种雌性黄牛，采用胚胎移植的方法，可使这头良种牛一年生下数十头自己的后代。

简述操作步骤（至少写出其中的4个重要步骤）：

________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

（3）采用什么方法可以使普通黄牛产下奶牛、良种肉牛等多品种小牛。

______________________________________________________________________。

反馈2胚胎移植的基本程序如下图（以胚胎移植为例）,请据图回答:

选择供体母牛受体母牛

　　　┄┄┄┄┄┄┄┄　同期发情处理　┄┄┄┄┄┄┄┄┄　

　　　　　　　　↓

超数排卵

　　　　　　　　↓

　供体公牛→配种

　　　　　　　　↓

　　　　　　　冲卵

↓

质量检查、培养→胚胎移植

↓

妊娠检查

↓

分娩（胚胎移植的犊牛）

（1）对供体母牛、供体公牛的要求是_。

受体母牛必须和供体牛。

（2）同期发情处理的方法是___,它可以促进__的分泌和________的生成.

（3）一次给受体移入多胚胎,产生的多个后代,其基因型都相同吗?

___为什么?

。

题型3胚胎工程的应用

反馈3一个婴儿出生后，医院为他保留了脐带血，在他生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病，就可以通过血液中的干细胞来为其治病，关于这个实例说法正确的是（）

A．用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，需要激发细胞的所有全能性

B．用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病

C．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术

D．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，应该要长期给他使用免疫抑制药物

题型4考查生物工程的安全性问题

典题4《时代》杂志评出的2007年十大科学发现中指出，美国及日本两个研究团队的报告中证实皮肤细胞经过“基因直接重组后，可以转化成为具有胚胎干细胞特性的细胞”。

这项发现一方面解决了利用胚胎进行干细胞研究的道德争议，另一方面也使得干细胞研究的材料来源更不受限。

请回答下面有关胚胎工程的若干问题。

（1）在胚胎发育中，根据胚胎形态的变化，可将早期发育的胚胎分为_____________、_____________、_____________三个阶段。

（2）胚胎工程中的胚胎移植实际上是生产胚胎的_____________和孕育胚胎的_____________共同繁殖后代的过程。

其生理学基础主要有那些?

_______________________

____________________________________________________。

（至少答出两点）

（3）哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由______________________分离出来的一类细胞。

美日科学家的研究过程是利用病毒分别将四个基因送入皮肤细胞，促使普通的皮肤细胞产生变化，最后成为带有胚胎干细胞性质的细胞，称为诱导式多能性干细胞（iPS）。

在基因工程中，这四个基因称为______________________，所利用的病毒称为__________________，在基因工程中常用的工具酶有__________________________。

与借助胚胎提取胚胎干细胞比较，这样获得干细胞的研究，其最大突破就是在不破坏胚胎的前提下提取可以复制成器官或组织的细胞，不仅避开了长期以来有关生物技术的_____________方面的争议，也使胚胎干细胞来源更加广泛。

（4）通过体细胞核移植技术，从患者身上取出体细胞，将其细胞核植入去核的卵母细胞内，经培养获得早期人类胚胎，然后再从中培育“患者自身的”胚胎干细胞供医学临床使用的技术叫做_____________。

这一技术也可以用来研究“克隆人”，中国政府对生殖性克隆人研究所持态度的“四不原则”是：

_____________、_____________、_____________、不接受任何生殖性克隆人的实验。

【课堂反馈】

1．下列关于动物胚胎移植的叙述中，错误的是（）

A．受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植

B．受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态

C．超数排卵技术要使用一定的激素

D．试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行

2．高等哺乳动物受精后不久，受精卵开始进行细胞分裂。

经桑椹胚、囊胚、原肠胚和组织器官的分化，最后发育成一个完整的幼体，完成胚胎发育的全过程，下列有关叙述错误的是