【公开课】高三一轮复习生物课件胚胎工程.pptx

一轮复习 胚胎工程哺乳动物自身繁殖率低畜牧业上需要快速大量繁殖良种家畜体外受精早期胚胎培养胚胎分割胚胎移植短内时间内可产生大量后代胚胎工程胚胎工程:是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。操作对象技术种类工程实质理论基础动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞体外受精、胚胎移植、胚胎分割在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律考点一、胚胎工程的理论基础指精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。1.概念：3.过程:2.场所:受精前的准备阶段受精阶段受 精输卵管准备阶段1：精子获能准备阶段2：卵子的准备准备阶段1：精子获能 刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在_ 发生_后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能”。雌性动物的生殖道相应的生理变化精子获能的方法：直接利用雌性动物生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能；获能液的成分因动物种类不同而有所差异,常见有效成分有肝素、Ca2+载体等。知识点回顾：精子的发生场所：在雄性动物的 内完成。睾丸曲细精管附睾输精管精子的形成过程精原细胞（1个，间期）染色体复制初级精母细胞（1个，减数分裂）有同源染色体（2N）次级精母细胞（2个，减数分裂）无同源染色体（N）精细胞（4个）精子（4个，2种）变形尾的发育精子头出现细胞质浓缩顶体的发生成熟精子的结构头颈线粒体鞘尾巴成熟精子含有的细胞质很少细胞核（主要部分）高尔基体（顶体）中心体（为精子提供能量)细胞内其他物质原生质滴(球状,最后脱落)（1）外形似蝌蚪，分头、颈、尾三大部分。（2）不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体形大小无关。知识点回顾：卵细胞的形成过程卵原细胞MI初级卵母细胞联会细胞质不均等分裂卵细胞的形成过程MII次级卵母细胞第二极体卵细胞第一极体均等分裂不均等分裂卵细胞获得较多的细胞质,可为受精后形成的受精卵和早期胚胎发育提供足够的物质和能量准备阶段2：卵子的准备卵巢性别分化原始卵泡成熟卵泡黄体次级卵母细胞(1)场所：在雌性动物的 内完成。(2)时期：动物的胚胎在 以后。正常情况下，一个卵巢中有多个卵泡，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。排卵是指卵子从卵泡中排出卵子一般在排出 后才能被精子穿入。2-3h不同动物排出的卵子成熟程度不同卵原细胞初级卵母细胞次级卵母细胞马、犬等少数哺乳动物排出的卵子是初级卵母细胞猪、羊等多数哺乳动物排出的卵子是次级卵母细胞马、犬排卵猪、羊排卵准备阶段2：卵子的准备卵子的成熟卵原细胞初级卵母细胞次级卵母细胞马、犬排卵猪、羊排卵M期卵母细胞发育 排出的卵子要在输卵管内发育到M期时，才具备与精子受精的能力。卵子的成熟M期卵母细胞透明带卵细胞膜核（纺锤体染色体复合物）第一极体成熟卵母细胞第1步：精子穿越卵细胞膜外结构获能后的精子与卵子在输卵管相遇释放多种酶（顶体酶）溶解卵细胞膜外的一些结构（如透明带）借助精子自身运动精子接触卵细胞膜受精阶段第2步：透明带发生生理反应在精子触及卵细胞膜的瞬间阻止多精入卵的第一道屏障透明带会迅速发生生理反应阻止后来的精子进入透明带第3步：精子入卵精子入卵后阻止多精入卵的第二道屏障第4步：卵细胞膜发生生理反应精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。为什么要防止多精入卵？维持各种生物前后代体细胞染色体数目的恒定卵细胞膜会立即发生生理反应拒绝其他精子再进入卵内第5步：雌雄原核的形成雄原核的形成：精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。雌原核的形成：精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂，排出第二极体，形成雌原核。雄原核雌原核第一极体放出的第二极体第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成雌、雄原核充分发育相向移动，彼此靠近核膜消失，形成含有两个染色体组的合子，受精卵形成雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即将开始受精的标志放出的第二极体第一极体多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂雄原核雌原核观察到两个极体或者雌、雄原核。受精完成的标志：雌雄原核形成合子受精阶段精子穿越卵细胞膜外的结构（如透明带等）精子接触卵细胞膜精子入卵后形成雄原核；卵子完成减数分裂，释放第二极体，形成雌原核雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即将开始释放多种酶，溶解雌雄原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失。这个含有两个染色体组的合子就是受精卵。受精过程结束后，受精卵的发育也就开始了。精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核。这个含有两个染色体组的合子就是受精卵。注意：受精卵的核基因是精子和卵子各占一半；受精卵的质基因几乎全部来自卵子。(1)写出图中字母表示的结构名称。a.,b.,c.。下图为哺乳动物受精过程示意图,请据图回答下列问题。(2)该过程发生的场所是,能体现受精作用实质的是图中的过程。透明带雄原核雌原核输卵管(3)在精卵相遇之前,精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化,具有了受精能力,这个过程叫 。卵子一般排出后都要在中进一步成熟,当达到 时,才具备与精子受精的能力。精子获能输卵管减数分裂中期(或M期)胚胎早期发育场所：过程：输卵管、子宫分裂方式：有丝分裂次级卵母细胞受精2细胞期4细胞期8细胞期桑葚胚囊胚 细胞分裂方式是_ 细胞数目_ 胚胎总体积_ 每个细胞的体积_ 胚胎总有机物_ 胚胎总DNA数_ 每个细胞内的DNA总量_有丝分裂增加不增加或略有减小减小减小增加不变胚胎发育早期，有一段时间在透明带内进行，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。卵裂：原肠胚受精卵2细胞4细胞8细胞桑葚胚囊胚卵裂(细胞未分化)胚胎早期发育阶段桑葚胚 当卵裂产生的子细胞数目达到32个，逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。桑葚胚桑葚每个细胞具有全能性，属于全能性细胞。囊胚1.内细胞团细胞具有全能性,可以作为胚胎干细胞的来源。2.滋养层细胞已经分化内细胞团滋养层囊胚腔透明带发育胎盘和胎膜发育胎儿的各种组织细胞开始出现分化孵化内细胞团滋养层囊胚腔透明带囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。原肠胚结构外胚层：内胚层：中胚层：表面的细胞层向内迁移的细胞内外两个胚层之间 囊胚孵化后，内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，出现由内胚层包围的空腔叫做原肠腔。原肠腔中胚层内胚层外胚层由原肠胚的三个胚层进一步发育为不同的组织、器官、系统小结全能细胞细胞分化幼体继续继续分化分化出生出生发育发育性成熟个体孵化卵裂期胚胎发育胚后发育个体发育内细胞团滋养层细胞囊胚腔外胚层中胚层内胚层（原肠腔）特别提醒：1.胚胎发育中的细胞分裂均为有丝分裂，原肠胚阶段是个体发育中分化限度最大的阶段，但细胞分化贯穿于生物体整个生命历程中。2.桑椹胚及以前的细胞均未分化，细胞全能性高，是胚胎分割的最佳时期。3.桑椹胚到囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。下列关于高等动物受精作用的叙述，错误的是下列关于高等动物受精作用的叙述，错误的是()A在卵细胞膜和透明带之间出现两个极体表明卵子已经受精在卵细胞膜和透明带之间出现两个极体表明卵子已经受精B在精子和卵子结合的过程中，卵子完成减数分裂在精子和卵子结合的过程中，卵子完成减数分裂C精子细胞膜与卵子细胞膜的融合体现了细胞膜的结构特点精子细胞膜与卵子细胞膜的融合体现了细胞膜的结构特点D精子与卵子相遇后，释放出多种酶，防止多精入卵精子与卵子相遇后，释放出多种酶，防止多精入卵解解析析精精子子与与卵卵子子相相遇遇后后，释释放放出出多多种种酶酶，以以溶溶解解卵卵细细胞胞膜膜外外的的一一些些结构，结构，D错误。错误。2下图表示哺乳动物胚胎早期发育过程的两个阶段。请据图回答问题：下图表示哺乳动物胚胎早期发育过程的两个阶段。请据图回答问题：(1)写出各个阶段的名称：写出各个阶段的名称：A：_，B：_。(2)写出图中各标号的名称：写出图中各标号的名称：1_，2_，3_，4_。(3)A时期的细胞具有发育上的时期的细胞具有发育上的_性，性，B时期开始出现时期开始出现_。桑葚胚桑葚胚囊胚囊胚滋养层滋养层内细胞团内细胞团透明带透明带囊胚腔囊胚腔全能全能细胞分化细胞分化(4)2将来发育成将来发育成_。(5)由由受受精精卵卵到到B阶阶段段透透明明带带破破裂裂之之前前这这一一过过程程中中，细细胞胞数数目目_，胚胎总体积胚胎总体积_。胎儿的各种组织胎儿的各种组织增多增多并不增加并不增加考点二 胚胎工程技术及其应用胚胎工程技术及其应用应用较多的胚胎工程技术1.体外受精2.胚胎移植3.胚胎分割进一步挖掘动物的繁殖潜力1.体外受精卵母细胞成熟培养成熟卵母细胞精子获能处理获能的精子体外受精受精卵雌性哺乳动物雄性哺乳动物卵母细胞的采集精子的获取体外受精技术主要包括：a.卵母细胞的采集b.精子的获取c.(体外)受精卵巢1.卵母细胞的采集与培养M期卵母细胞采集并培养体外受精技术过程2.精子的获取与获能处理新鲜或解冻的精液精子离心处理获能精子精子精子离心离心处理理的目的的目的精液由精子和精清两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般情况下，精液中的精子无法获能。精子获能前进行离心处理，目的是除去精清以利于精子获能。取沉淀进行获能处理3.体外受精体外受精受精卵培养获能精子M期卵母细胞卵巢M期卵母细胞获能精子精子离心处理新鲜或解冻的精液体外受精受精卵培养哺乳动物体外受精过程示意图体外受精技术的意义a.提高动物繁殖能力b.为胚胎移植提供可用的胚胎卵巢M期卵母细胞新鲜或解冻的精液精子离心处理获能精子体外受精受精卵培养早期胚胎产生很多胚胎胚胎移植提高繁殖力基于体外受精技术的步骤,完成填写:(1)过程A为_,从卵巢中获取后需要培养到_ _期才能具有受精的能力。(2)精子的获取过程中,采集的精液先进行_处理,然后再进行B_后才具有受精的能力。(3)获能的精子和成熟的卵子置于适当的_ _ _中共同培养,进行过程C_。(4)意义:提高动物_的有效措施。为胚胎移植提供可用的_。卵母细胞的采集M离心精子获能培养液体外受精繁殖能力胚胎供体受体移植条件实质地位胚胎移植(embryo transfer)是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。供体与受体为同种且生理状态相同早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移提供胚胎的个体接受胚胎的个体胚胎工程的最后一道“工序”2.胚胎移植过程优良供体母牛受体母牛受体发情同期发情处理超数排卵处理发情配种或人工受精胚胎移植收集胚胎并检查对受体进行妊娠检查具有优良性状的后代正常繁殖或两三个月后进行另一次移植优良公牛供体、受体的选择和处理配种或进行人工授精胚胎的收集胚胎的检查培养或保存胚胎的移植移植后的检查 供体、受体的选择和处理选择遗传性状优良，生产能力强的个体用激素对供体母牛和受体用激素对供体母牛和受体母牛进行同期发情处理母牛进行同期发情处理优良供体母牛受体母牛选择有健康的体质和正常繁殖能力的个体对供体母牛进行对供体母牛进行超数排卵处理超数排卵处理同期发情处理优良供体母牛受体母牛思考：什么是同期发情处理？利用某些激素人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程，使之在预定时间内集中发情。同期发情处理优良供体母牛受体母牛思考：思考：同期发情处理的目的是什么？使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。供体、受体的选择和处理对供体母牛进行超数排卵处理优良供体母牛思考：思考：超数排卵的目的是什么？使一头母畜一次排出比自然情况下多许多的成熟卵子，用于配种或者人工授精，可获得多枚胚胎，经胚胎移植可得到多个后代。思考：思考：如何进行超数排卵？用外源促性腺激素处理供体母牛，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。配种或进行人工授精超数排卵的母牛发情后，选择同种优良的公牛进行配种或人工授精。体内受精人工授精配种(自然受精)人工授精胚胎的检查、培养或保存冲卵后，对胚胎进行质量检查。这时的胚胎应该发育到桑椹胚或囊胚阶段桑椹胚或囊胚阶段。若没有发育到适合移植的阶段，还要进行胚胎的培养。将收集的胚胎直接向受体移植或放入-196的液氮中保存。胚胎冷冻保存(-196,液氮中）对供体、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理对供体母畜进行超数排卵配种或人工受精收集胚胎对胚胎检查、培养或保存胚胎移植对受体母畜进行妊娠检查产生具有优良性状的后代胚胎移植过程意义充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，大大缩短了供体本身的繁殖周期，增加供体一生繁殖后代的数量。a.缩短了供体本身的繁殖周期，同时通过超数排卵和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代b.可在短期内大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良。3.胚胎分割理论依据早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性。概念指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。特点：后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。主要仪器设备：实体显微镜和显微操作仪胚胎分割操作程序1.选择发育良好、形态正常的桑葚桑葚胚胚或囊胚囊胚，移入盛有操操作液作液的培养皿中。2.在显微镜下用分割针或分割刀片对胚胎进行分割3.分割后的胚胎可直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体。对囊胚阶段胚胎进行分割时一定要均分内细胞团。还可用分割针分割滋养层滋养层，做DNA分析，鉴定性别。做DNA分析鉴定性别胚胎分割的意义1.提高胚胎利用率，促进优良动物品种的繁殖。2.产生遗传性状相同的后代，作为遗传学研究的宝贵材料3.胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查，对于人工控制动物性别，繁育健康动物后代具有重要意义。下列有关试管婴儿及试管动物和体外受精的叙述，正确的是下列有关试管婴儿及试管动物和体外受精的叙述，正确的是()A通过试管婴儿繁育后代的过程属于有性生殖通过试管婴儿繁育后代的过程属于有性生殖B试管牛所采用的技术中包含克隆技术和体外受精等试管牛所采用的技术中包含克隆技术和体外受精等C试管婴儿能使不能产生精子或卵子的夫妇得到自己的孩子试管婴儿能使不能产生精子或卵子的夫妇得到自己的孩子D从从雌雌性性体体内内采采集集的的卵卵子子或或卵卵母母细细胞胞均均需需体体外外培培养养后后，才才能能与与获获能能的精子受精的精子受精本本草草纲纲目目提提到到：“羊羊乳乳甘甘温温无无毒毒，润润心心肺肺，补补肺肺肾肾气气”中中医医一一直直把把羊羊奶奶看看作作对对肺肺和和气气管管特特别别有有益益的的食食物物。如如图图表表示示研研究究人人员员利利用用胚胚胎胎工工程程繁育优质高产奶羊的过程，下列说法不正确的是繁育优质高产奶羊的过程，下列说法不正确的是()A通过通过繁育高产奶羊的过程与克隆羊的原理不同繁育高产奶羊的过程与克隆羊的原理不同B过程过程是否成功与供体和受体生理状态的一致性密切相关是否成功与供体和受体生理状态的一致性密切相关C进行胚胎性别鉴定时，要选择滋养层细胞进行进行胚胎性别鉴定时，要选择滋养层细胞进行DNA分析分析D不不同同生生物物进进行行过过程程的的时时期期不不同同，但但移移植植胚胚胎胎都都不不能能晚晚于于桑桑葚葚胚胚期期以以下下是是科科学学家家采采用用不不同同方方法法培培育育良良种种牛牛的的过过程程，ah为为操操作作过过程程，请请据图回答有关问题：据图回答有关问题：(1)图图中中c的的操操作作名名称称是是_，d、f的的操操作作名名称称是是_。(2)图图中中A牛牛和和B牛牛的的性性别别_(填填“相相同同”“”“不不同同”或或“不不一一定定相相同同”)。胚胎分割胚胎分割胚胎移植胚胎移植相同相同(3)c过过程程一一般般是是将将发发育育到到_(阶阶段段)的的早早期期胚胚胎胎进进行行处处理理，再再植植入入受受体体内内。操操作作过过程程中中应应注注意意将将_均均等等分分割割，以以免免影影响响胚胚胎胎的的恢恢复复和和进进一一步步发发育育，该该技技术术的的意意义义在在于于_。(4)用用于于移移植植的的胚胚胎胎除除图图中中所所示示的的途途径径外外，还还可可以以来来自自_等。等。桑葚胚或囊胚桑葚胚或囊胚内细胞团内细胞团促进优良动物促进优良动物品种的繁殖品种的繁殖核移植技术核移植技术胚胎移植中的注意点胚胎移植中的注意点(1)胚胚胎胎移移植植过过程程中中两两次次使使用用激激素素：第第一一次次用用激激素素对对受受、供供体体进进行行同同期期发情处理；第二次用促性腺激素处理供体雌性使其超数排卵。发情处理；第二次用促性腺激素处理供体雌性使其超数排卵。(2)胚胚胎胎移移植植过过程程中中有有两两次次检检查查：第第一一次次对对收收集集的的胚胚胎胎进进行行检检查查；第第二二次对受体母畜是否妊娠进行检查。次对受体母畜是否妊娠进行检查。1.(2020山东，14)经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚，通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得不同动物胚胎移植的时间不同，一般选择桑葚胚阶段或囊胚阶段的胚胎，C项错误。2.(2020江苏，23改编)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如图所示。下列叙述正确的是A.为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子B.细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同C.用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞D.胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养3.(2019江苏，29)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。如图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：(1)对1号猪使用_处理，使其超数排卵，收集并选取处在_时期的卵母细胞用于核移植。促性腺激素M(2)采集2号猪的组织块，用_处理获得分散的成纤维细胞，放置于37 的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是_。胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)维持培养液的pH(3)为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行_。产出的基因编辑猪的性染色体来自于_号猪。分割2(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达，可采用的方法有_(填序号)。DNA测序染色体倍性分析体细胞结构分析抗原抗体杂交