高考生物一轮复习讲义-第10单元第5课时胚胎工程.docx
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1、第5课时胚胎工程目标要求1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础。2.胚胎干细胞的移植。3.胚胎工程的应用。考点一体内受精与早期胚胎发育1精子和卵子的发生(1)精子的发生场所:雄性动物的睾丸内。时期:从初情期开始,直到生殖机能衰退。过程(2)卵子的发生场所:雌性动物的卵巢内。时期:在动物胚胎性别分化以后。过程2受精(1)概念:精子和卵子结合形成合子(受精卵)的过程。(2)场所:雌性动物的输卵管内。(3)过程3早期胚胎发育归纳总结(1)精子和卵子的发生的比较(2)受精过程中的“三大反应”“两道屏障”(3)卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律有机物:胚胎没有和母体建立联系,没有从母体获取
2、有机物,而一直呼吸消耗,有机物总量减少。细胞数目和体积:胚胎总体积不变或略有缩小,但细胞数目增多,每个细胞体积减小。细胞中DNA含量:伴随细胞分裂,细胞数目增多,总DNA含量增多,但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。考向一体内受精1下列有关哺乳动物受精作用的叙述,错误的是()A刚刚排出的精子要在雌性动物生殖道内发生相应生理变化才能获得受精的能力B精子需要释放多种酶才能溶解、穿越卵细胞膜外透明带等结构C精子触及卵细胞膜的瞬间发生卵细胞膜反应D卵子在输卵管内发育到M 期时才具备受精的能力答案C解析精子触及卵细胞膜的瞬间发生透明带反应,C错误。2下图表示精子入卵后,发生(或引起)的一系列变化形成受
3、精卵的过程。下列叙述错误的是()A图中X指卵细胞膜反应,Y指卵子的M B经图中Y过程只形成了雌原核C精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合D精子入卵后精子的尾部留在外面,并在溶酶体的作用下自溶答案B解析透明带反应形成第一道屏障,卵细胞膜反应形成第二道屏障;精子入卵后,精子的尾部脱落,并且原有的核膜破裂,随后,精子形成一个新的核膜,最后形成一个比原来精子核还大的核,叫作雄原核;与此同时,精子入卵后被激活的卵子完成M ,排出第二极体,形成雌原核。故Y过程既形成了雌原核,又形成了第二极体。考向二早期胚胎发育3(2023西安高三检测)下图表示牛的受精作用及早期胚胎发育的部分过程。下列有关叙述正确的
4、是()A图1中各细胞内的DNA分子数目相同B图3表明受精作用已经完成C同期发情处理能使供体产生更多的图4结构D图1到图4的过程发生在输卵管和子宫中答案D解析图1中精子已完成减数分裂过程,而卵细胞与精子结合时,正处于M 时期,卵母细胞核DNA分子数目为精子的2倍,因此图1中各细胞内DNA分子数目不相同,A错误;图3中受精卵已经进行了一次卵裂,形成了两个子细胞,B错误;同期发情处理可以使供体和受体具有相同的生理环境,C错误;图4为早期胚胎发育过程中形成的原肠胚,图1到图3的过程发生在输卵管中,图4出现在子宫中,D正确。4胚胎工程的许多技术,实际是在体外条件下,对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的
5、模拟操作。请根据动物受精和早期胚胎发育过程回答下列问题:(1)在哺乳动物体内卵子的发生过程中,减数第一次分裂完成的时间是在雌性个体_,当次级卵母细胞发育到_(填时期)时才具备与精子受精的能力,受精的场所是_。判断卵子受精的重要标志是_。(2)受精过程中防止多精入卵的两道屏障是_和_。(3)胚胎发育过程首先是卵裂,所得每个子细胞的体积比受精卵_,胚胎发育到_期会导致透明带破裂,胚胎从中伸展出来,这一过程叫做孵化。(4)胚胎干细胞是由囊胚的_或_中分离出来的一类细胞,在人类疾病治疗和科学研究中有着广泛的应用。答案(1)排卵前后M中期输卵管在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体(2)透明带反应卵
6、细胞膜反应(顺序可颠倒)(3)小囊胚(4)内细胞团原始性腺解析哺乳动物的卵细胞形成过程中,减数第一次分裂发生在雌性动物排卵前后,次级卵母细胞发育到减数第二次分裂中期才具备受精能力,受精的场所是输卵管。判断卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。受精过程中防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。胚胎干细胞是由囊胚的内细胞团或原始性腺中分离出来的一类细胞。考点二胚胎工程技术及其应用1体外受精和早期胚胎培养(1)体外受精(2)胚胎的早期培养源于选修3 P69“小知识”:超数排卵是给供体注射促性腺激素,使一头母畜一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的卵子。此法用于卵母细胞的
7、采集时,适用于小鼠、兔、猪、羊等,从输卵管中冲取的卵子能直接与获能的精子在体外受精。2胚胎工程的应用及前景(1)胚胎移植概念:指将雌性动物体内的早期胚胎,或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体叫供体,接受胚胎的个体叫受体。地位:是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。生理学基础实质:早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。基本程序源于选修3 P77图319:胚胎移植中的“冲卵”和体内产生配子时的“排卵”有何不同?提示排卵是指卵子从卵泡中排出,冲卵是指把供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来。(2)胚胎分割
8、材料:发育良好,形态正常的桑椹胚或囊胚。实质:胚胎分割可增加动物后代的数量,其实质是无性繁殖,即克隆。分割要求:对囊胚分割时,要注意将内细胞团均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。(3)胚胎干细胞及其应用简称ES或EK细胞来源早期胚胎或原始性腺特点形态上:体积小,细胞核大,核仁明显;功能上:具有发育的全能性体外培养在饲养层细胞上,或在添加抑制因子的培养液中能够只增殖,而维持不分化状态;在培养液中加入分化诱导因子,可诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化;培养后可以进行冷冻保存,也可以进行遗传改造培养过程主要用途用于研究哺乳动物个体发生和发育的规律;治疗人类的某些顽症;培育出人造组织器
9、官,用于器官移植,可以解决免疫排斥问题;是研究体外细胞分化的理想材料等归纳总结1早期胚胎培养液与动物细胞培养液成分的比较项目早期胚胎培养液动物细胞培养液盐类无机盐、有机盐无机盐、微量元素营养物质氨基酸、核苷酸糖、氨基酸调节物质维生素、激素促生长因子特有成分血清血清、血浆2胚胎移植中的四个注意点两次激素使用第一次:用激素对供、受体进行同期发情处理;第二次:用促性腺激素处理使供体超数排卵两次检查第一次:对收集的胚胎进行检查;第二次:对受体母畜是否妊娠进行检查移植时间不同牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段移植;小鼠、家兔培养到桑椹胚前移植;几乎所有动物都不能培养到原肠胚阶段移植繁殖方式胚胎由受精卵形成,
10、属于有性生殖;胚胎由核移植或胚胎分割形成,属于无性生殖3.干细胞的种类类别来源或举例特点全能干细胞胚胎干细胞(囊胚期之前的细胞及内细胞团细胞)能形成机体的所有组织器官、发育成完整个体多能干细胞造血干细胞具有分化成多种细胞或组织的潜能,但无发育成完整个体的能力专能干细胞上皮组织基底层干细胞、肌肉中的成肌细胞只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞考向一体外受精5下列有关哺乳动物体外受精的叙述,正确的是()A给实验动物注射促性腺激素,使其产生更多的精子B采集的卵母细胞可直接与获能的精子受精C获能的精子和成熟的卵子要在适当的培养液中完成受精D卵母细胞与精子受精前均已完成减数第二次分裂答案C解
11、析给实验动物注射促性腺激素,目的是使其产生更多的卵母细胞,A错误;采集的卵母细胞要在体外进行成熟培养,然后才能与精子共同培养完成受精,B错误;一般情况下,获能的精子和成熟的卵子要在适当的培养液中共同培养一段时间,来促使它们完成受精,C正确;次级卵母细胞的减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程中完成的,D错误。6下列关于“试管牛”培养流程的叙述,错误的是()A过程可对供体母牛注射促性腺激素,使其排出更多的卵子B过程发生的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体C大量的研究已经证明,过程基本不会发生免疫排斥反应D移入受体的供体胚胎的遗传特性,在孕育过程中受受体的影响答案D解析过程可对供体母牛注射
12、促性腺激素使其超数排卵,即使其排出更多的卵子,A正确;过程表示体外受精,在实际胚胎工程操作中,常以观察到两个极体作为受精的标志,B正确;胚胎移植时,受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应,这是胚胎移植成功的理论基础,C正确;“试管牛”的遗传物质来自供体母牛和供体公牛,胚胎遗传性状取决于供体,在孕育过程中不受受体的影响,D错误。考向二胚胎移植和胚胎分割7(2023黑龙江哈尔滨六中高三模拟)下列关于采用胚胎工程技术实现某良种肉牛快速繁殖的叙述,正确的是()A采取激素注射等方法对良种母牛作超数排卵处理B体外培养发育到原肠胚期的胚胎即可进行移植C使用免疫抑制剂以避免代孕母牛对植入胚胎的免疫排斥
13、反应D利用胚胎分割技术,同卵多胎较同卵双胎成功率更高答案A解析用促性腺激素对良种奶牛进行注射处理,可促使其超数排卵,A正确;进行移植的胚胎是桑椹胚或囊胚,B错误;受体对移植的胚胎几乎不发生免疫排斥反应,因此无需使用免疫抑制剂,C错误;利用胚胎分割技术,同卵双胎较同卵多胎成功率更高,D错误。8杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点,被称为“钻石级”肉用绵羊。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如图所示,请据图回答下列问题:(1)采集母羊的卵母细胞可以直接从_中获取。(2)一般情况下,符合受精要求的精子和卵子可以在_溶液中完成受精过程。培养早期胚胎时,所用培养液的成分除了一些_类外,还需添加维生
14、素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分,以及动物_等物质。(3)在胚胎移植前要对接受胚胎的当地普通绵羊进行_处理。(4)图中胚胎移植的适宜时间是胚胎发育至_或囊胚阶段。采用胚胎分割技术能得到“同卵多胞胎”,对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要特别注意将_均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。答案(1)卵巢(2)获能(或专用的受精)无机盐和有机盐血清(3)同期发情(4)桑椹胚内细胞团解析(2)获能的精子和培养成熟的卵子,一般情况下可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。动物早期胚胎培养需要“两盐”(无机盐和有机盐)、“两素”(激素和维生素)、“两酸”(核苷酸和氨基酸)和动物血清等。(4)
15、牛、羊胚胎移植的适宜时期是胚胎发育至桑椹胚或囊胚阶段。考向三胚胎干细胞9小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能的细胞,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培养箱中进行培养答案D解析为了获得更多的囊胚,可以采用激素促进成熟雌性个体超数排卵,然后将卵细胞从母体内取出,在试管内与人工采集的精子进行体外受精,培育成胚胎,A错误;细胞a和细胞b是由同一个受精卵经过有丝分裂形成的,故核基因相同,B错误
16、;运用细胞培养技术可以从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞,首先必须用胰蛋白酶处理内细胞团,分解细胞间的胶原蛋白等,使之分散成单个细胞,C错误;动物细胞培养时需要在5% CO2的培养箱中进行培养,以维持培养液的pH,D正确。10ES细胞(胚胎干细胞)在基础生物学、畜牧学和医学上有十分重要的应用价值。请回答下列问题: (1)ES细胞在体外培养时,可以增殖而不发生分化。在ES细胞培养液中加入分化诱导因子,如_(只填一种即可)时,就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。(2)将人的ES细胞进行细胞培养时,要用_酶分散细胞,制成细胞悬液,放入培养瓶中进行培养。在细胞培养过程中,ES细胞主要通过_的
17、方式进行细胞增殖。(3)将来源于两种不同哺乳动物的两个ES细胞进行细胞融合,常用的生物诱导因素是_,动物细胞融合技术的意义在于_。答案(1)牛磺酸(或丁酰环腺苷酸)(2)胰蛋白酶或胶原蛋白有丝分裂(3)灭活的病毒突破了有性杂交方法的局限,使远缘杂交成为可能解析(1)ES细胞在体外培养时,可以增殖而不发生分化。在ES细胞培养液中加入分化诱导因子牛磺酸或丁酰环腺苷酸等物质时,就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。(2)将人的ES细胞进行细胞培养时,要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶分解细胞间质,分散细胞,制成细胞悬液。在细胞培养过程中,ES细胞主要通过有丝分裂的方式进行细胞增殖。(3)诱导细胞融合常用
18、的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电激等,生物因素是灭活的病毒。动物细胞融合技术的意义在于突破了有性杂交方法的局限,使远缘杂交成为可能。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答案C解析不同动物胚胎移植的时间不同,一般选择桑椹胚阶段或囊胚阶段的胚胎,C项错误。2(2022北京,11)将黑色小鼠囊胚的内细胞团部分细胞注射到白
19、色小鼠囊胚腔中,接受注射的囊胚发育为黑白相间的小鼠(Mc)。据此分析,下列叙述错误的是()A获得Mc的生物技术属于核移植BMc表皮中有两种基因型的细胞C注射入的细胞会分化成Mc的多种组织D将接受注射的囊胚均分为二,可发育成两只幼鼠答案A解析获得Mc的过程并未利用核移植技术,A错误;接受注射的囊胚发育为黑白相间的小鼠,说明Mc表皮中有两种基因型的细胞,B正确;内细胞团能发育成胎儿的各种组织,注射的细胞来自黑色小鼠的内细胞团,会分化成Mc的多种组织,C正确;利用胚胎分割技术将接受注射的囊胚均分为二,可发育成两只幼鼠,D正确。3(2020全国,38)W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照
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