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第43講 胚胎工程及倫理問題,,第十二單元 現(xiàn)代生物科技專題,[考綱考頻] 1．動物胚胎發(fā)育的基本過程與胚胎工程的理論基礎(chǔ) Ⅰ(3年5考) 2.胚胎干細胞的移植 Ⅰ(3年4考) 3.胚胎工程的應(yīng) 用 Ⅱ(3年8考) 4.生物技術(shù)中的倫理問題 Ⅰ(3年1考),,第十二單元 現(xiàn)代生物科技專題,一、體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育 1．精子與卵子的發(fā)生,睪丸曲細精管,從初情期開始,需變形,卵巢,從胚胎出現(xiàn)性別分化后,不均等分裂,2.受精 (1)精子獲能：剛排出的精子，不能立即與卵子受精，必須在_____________________內(nèi)發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力。 (2)卵子的準備：卵子要在輸卵管內(nèi)進一步成熟，到_______________時，才具備與精子受精的能力。 (3)受精過程：獲能的精子穿過__________________→精卵通過細胞表面的糖蛋白相互識別→精子遺傳物質(zhì)進入卵細胞。,雌性動物生殖道,減Ⅱ中期,放射冠和透明帶,3．胚胎發(fā)育過程：受精卵→卵裂→桑椹胚→囊胚→原腸胚→組織器官分化→幼體。 (1)哺乳動物的早期胚胎發(fā)育是在______________中進行的，一般到桑椹胚期進入子宮，囊胚期著床。 (2)卵裂：細胞分裂方式是_______________。 (3)囊胚：由滋養(yǎng)層細胞和內(nèi)細胞團構(gòu)成，______________細胞具有發(fā)育全能性，能分化出幼體動物的所有組織器官。 (4)原腸胚：出現(xiàn)了_________個胚層和原腸腔。,輸卵管,有絲分裂,內(nèi)細胞團,三,二、體外受精、胚胎移植、胚胎分割與胚胎干細胞 1．體外受精 (1)精子的采集與獲能：采集方法有__________法、手握法和電刺激法等；獲能方法有__________法和化學誘導法。 (2)卵母細胞的采集和培養(yǎng)：給哺乳動物注射____________激素，使其超數(shù)排卵，然后從_____________中沖出；也可從廢棄的卵巢或活體卵巢中采集，但需要培養(yǎng)到______________時，才可受精。 (3)體外受精：獲能的精子和成熟的卵子在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫?假陰道,培養(yǎng),促性腺,輸卵管,減Ⅱ中期,2．早期胚胎培養(yǎng) (1)培養(yǎng)液成分：無機鹽、有機鹽(兩鹽)；______________ (兩素)；_________________ (兩酸)，另外還有水、血清等。 (2)胚胎去向：____________移植或冷凍保存。 3．胚胎移植 (1)地位：胚胎工程其他技術(shù)的最后一道工序。 (2)過程：,維生素、激素,氨基酸、核苷酸,向受體,同期發(fā)情,超數(shù),(3)意義：充分發(fā)揮___________________________。,雌性優(yōu)良個體的繁殖潛能,4．胚胎分割 (1)材料：發(fā)育良好，形態(tài)正常的__________________。 (2)實質(zhì)：胚胎分割可增加動物后代，其實質(zhì)是___________________________。 (3)注意：對囊胚分割時，注意將______________均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育。 5．胚胎干細胞 (1)來源：__________________。 (2)特點：形態(tài)上，體積小、核大、核仁明顯；功能上具有_______________；體外培養(yǎng)條件下可以_______________。,桑椹胚或囊胚,動物的無性繁殖或克隆,內(nèi)細胞團,早期胚胎或原始性腺,發(fā)育的全能性,增殖而不分化,(3)培養(yǎng)過程,內(nèi)細胞團,胚胎干細胞,三、關(guān)注生物技術(shù)的倫理問題,生殖性,治療性,染色體,造血干細胞,基因檢測,基因歧視,1．下列關(guān)于胚胎工程的敘述，錯誤的是( ) 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行胚胎移植 C．早期胚胎培養(yǎng)與動物細胞培養(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) 解析：胚胎工程中，受精卵一般發(fā)育到囊胚或桑椹胚階段進行胚胎移植。,B,2．(2014·高考江蘇卷)杜泊羊以其生長速度快、肉質(zhì)好等優(yōu) 點，被稱為“鉆石級”肉用綿羊?？蒲泄ぷ髡咄ㄟ^胚胎工程 快速繁殖杜泊羊的流程如下圖所示，相關(guān)敘述正確的是 ( ),D,A．為了獲得更多的卵母細胞，需用雌激素對雌性杜泊羊進行處理 B．從卵巢中采集的卵母細胞可直接與獲能的精子進行體外受精 C．為避免代孕綿羊?qū)χ踩肱咛ギa(chǎn)生排斥反應(yīng)，應(yīng)注射免疫抑制劑 D．為了進一步擴大繁殖規(guī)模，可通過胚胎分割技術(shù)獲得同卵雙胎,解析：為了獲得更多的卵母細胞，需用促性腺激素對雌羊進行處理，A錯誤；從卵巢中采集的卵母細胞，都需要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后才能與獲能的精子受精，B錯誤；代孕綿羊與供體綿羊為同種動物，所以代孕綿羊?qū)σ迫胱訉m的同種外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，C錯誤；胚胎分割技術(shù)可提高胚胎的利用率，擴大繁殖規(guī)模，D正確。,3．華南虎是國家一級保護動物，可采用試管動物技術(shù)進行人工繁殖，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體細胞克隆 ⑤胚胎移植 A．①③ B．①④ C．②⑤ D．③⑤,D,解析：試管動物技術(shù)是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)，該技術(shù)包括的環(huán)節(jié)有體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植，不包括轉(zhuǎn)基因、核移植和體細胞克隆，故D項正確。,4．如圖是胚胎干細胞分離途徑示意圖。下列說法正確的是 ( ) A．圖中A所示細胞將來能夠發(fā)育成胎膜和胎盤 B．胚胎干細胞的體積和細胞核都較小 C．胚胎干細胞可以增殖而不發(fā)生分化 D．利用胚胎干細胞培育的人造器官正在大規(guī)模應(yīng)用,C,解析：圖中A是內(nèi)細胞團細胞，將來能夠發(fā)育成除胎膜和胎 盤外的其他組織和器官。胚胎干細胞的體積較小，細胞核較 大。在體外培養(yǎng)情況下，可以只增殖而不發(fā)生分化。利用胚 胎干細胞可以誘導形成器官，但目前并沒有大規(guī)模應(yīng)用。,考點一 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育,考點二 體外受精和早期胚胎培養(yǎng),考點三 胚胎移植和胚胎分割移植,考點四 胚胎干細胞及生物技術(shù)中的倫理問題,1．受精作用 (1)受精前的準備 ①精子獲能：成熟的精子必須在__________________中經(jīng)歷一段時間，發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力，此過程叫獲能。 ②卵子的準備：卵子都要在____________中進一步成熟，到_______________________時，才具備受精能力。,考點一 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育,雌性動物的生殖道,輸卵管,減數(shù)第二次分裂中期,(2)受精四步曲 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 酶釋放出來并溶解卵丘細胞間的物質(zhì)，_______________是防止多精入卵受精的第一道屏障。 第二步：精子進入卵細胞膜。_______________是防止多精入卵受精的第二道屏障。 第三步：原核形成。__________________形成。 第四步：_______________融合形成合子(受精卵)。,透明帶反應(yīng),卵細胞膜反應(yīng),雄原核和雌原核,雌雄原核,2．早期胚胎發(fā)育 (1)過程：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原腸胚。 (2)圖示：,有絲分裂,不斷增加,不增加,深度思考 1．精子獲能是指精子獲取受精的能量嗎？其含義是什么？ ___________________________ 2．排卵是指卵泡從卵巢中排出嗎？ ___________________________ 3．受精的標志和受精完成的標志是一回事嗎？ ___________________________ 4．人的胚胎發(fā)育過程如下： 受精卵→桑椹胚→囊胚→原腸胚 分析存在胚胎干細胞的是哪個(些)? ___________________________,提示：1.不是。指精子獲取受精能力。 2．不是。指卵子從卵泡中排出。 3．不是。受精的標志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體；而受精完成的標志是雌、雄原核的融合。 4．桑椹胚，桑椹胚細胞沒有發(fā)生細胞分化，每個細胞都是胚胎干細胞。囊胚，囊胚的內(nèi)細胞團細胞是胚胎干細胞。,1．(2015·蘇州模擬)下圖表示哺乳動物胚胎發(fā)育過程的幾個階段。請據(jù)圖回答問題： (1)寫出各個階段的名稱： A：________B：________C：________。,桑椹胚,囊胚,原腸胚,(2)寫出圖中各標號的名稱： [2]____________，[4]___________，[5]___________，[7]__________，[8]___________。 (3)A時期的細胞具有發(fā)育上的_________性，B時期開始出現(xiàn)_____________，C時期開始出現(xiàn)___________。 (4)[2]將來發(fā)育成____________________________________________。,內(nèi)細胞團,囊胚腔,外胚層,原腸腔,內(nèi)胚層,全能,細胞分化,胚層分化,胎兒的各種組織S,(5)動物胚胎是由合子經(jīng)有絲分裂形成的，合子只由一個精子和卵子結(jié)合，防止多精入卵的兩道屏障分別是________________、________________。 (6)由受精卵到B階段透明帶破裂之前這一過程中，細胞數(shù)目________，胚胎總體積________________________________________________。,透明帶反應(yīng),卵細胞膜反應(yīng),增多,基本不變,1．原腸胚不屬于早期胚胎 早期胚胎是指可用于移植的胚胎，包括原腸胚之前的_______________、______________，甚至更早的階段。 2．胚胎早期培養(yǎng)液成分與動物細胞培養(yǎng)液成分不完全相同 胚胎早期培養(yǎng)液成分與動物細胞培養(yǎng)液成分基本相同，除 無機鹽、營養(yǎng)成分和調(diào)節(jié)物質(zhì)外，還需要_______________、抗生素等。,考點二 體外受精和早期胚胎培養(yǎng),囊胚,桑椹胚,血清,深度思考 結(jié)合下圖思考： (1)試管山羊的繁育屬于無性生殖嗎？ ___________________________ (2)甲過程代表什么？完成乙過程的前提是怎樣的？ ___________________________ (3)乙和丙兩過程采用的培養(yǎng)液成分相同嗎？ ___________________________,(4)胚胎發(fā)育過程中，細胞的全能性完全相同嗎？ ___________________________ 提示：(1)不屬于無性生殖，而屬于有性生殖。 (2)卵母細胞的采集。需要對精子進行獲能處理，并將卵母細胞培養(yǎng)成熟至減數(shù)第二次分裂中期。 (3)不同，乙為獲能溶液，丙為發(fā)育培養(yǎng)液。 (4)不完全相同，細胞的全能性會逐漸降低。,2．毛角蛋白Ⅱ型中間絲(KIFⅡ)基因與絨山羊的羊絨質(zhì) 量密切相關(guān)。獲得轉(zhuǎn)KIFⅡ基因的高絨質(zhì)絨山羊的簡單 流程如圖。,(1)過程①中最常用的運載工具是________，所需要的酶是限制酶和________________。 (2)在過程②中，用________________________處理將皮膚組織塊分散成單個成纖維細胞。在培養(yǎng)過程中，將成纖維細胞置于5%CO2的氣體環(huán)境中，CO2的作用是_______________________________________________。 (3)在過程③中，用________________________處理以獲取更多的卵(母)細胞。成熟卵(母)細胞在核移植前需要進行__________處理。 (4)從重組細胞到早期胚胎過程中所用的胚胎工程技術(shù)是____________________。,質(zhì)粒,DNA連接酶,胰蛋白酶(或膠原蛋白酶),維持培養(yǎng)基(液)的pH,促性腺激素(或促濾泡素),去核,(早期)胚胎培養(yǎng),解析：此題綜合考查基因工程、細胞工程、胚胎工程等知 識。(1)構(gòu)建基因表達載體時，一般需用同一種限制酶切割目 的基因和載體，以產(chǎn)生相同黏性末端，并用DNA連接酶連接 成重組表達載體。常用的載體是質(zhì)粒。(2)利用胰蛋白酶或膠 原蛋白酶可將動物組織分散成單個細胞。動物細胞培養(yǎng)時， 需將細胞置于5%CO2的氣體環(huán)境中，CO2的作用是維持培養(yǎng) 液的pH。(3)運用超數(shù)排卵法可獲得更多的卵母細胞，常用 的激素是促性腺激素或促濾泡素。成熟卵細胞在核移植前要 進行去核處理。(4)核移植時獲得的重組細胞經(jīng)過早期胚胎培 養(yǎng)，可以獲得早期胚胎。,考點三 胚胎移植和胚胎分割移植,無性,有性,有性,2．胚胎移植過程要經(jīng)過兩次檢查，分別是： (1)沖卵后，對胚胎進行___________檢查； (2)移植后，對受體進行是否____________的檢查。,質(zhì)量,妊娠,深度思考 1．胚胎移植時，受體母牛的作用是什么？ ___________________________ 2．同期發(fā)情和超數(shù)排卵所使用的激素一樣嗎？ ___________________________ 3．胚胎移植時，沖卵過程是獲取卵子嗎？ ___________________________ 4．試管動物和克隆動物的性狀相同嗎？ ___________________________,提示：1.進行漫長的妊娠過程。 2．不一樣，同期發(fā)情處理一般用孕激素等雌性激素，超數(shù)排卵處理用促性腺激素。 3．不是，獲取早期胚胎。 4．不同，前者由父本和母本共同決定，后者一般與核供體相同。,3．(2015·山東青島二模)如圖為牛胚胎移植過程示意圖，請回答下列問題。,(1)①階段常用________激素對供體母牛進行處理，其目的是獲得更多的卵子。 (2)沖卵的生理基礎(chǔ)是__________________________________________________。 (3)③階段對胚胎進行質(zhì)量檢查，這時的胚胎應(yīng)發(fā)育到___________ 或___________階段。 (4)若要通過④獲得遺傳物質(zhì)完全相同的多個新個體，可對③階段檢查合格的胚胎進行______________技術(shù)處理，該過程中應(yīng)注意對______________進行均等分割。,促性腺,早期胚胎形成后處于游離狀態(tài)，未與母體子宮建立聯(lián)系,囊胚,桑椹胚,胚胎分割,內(nèi)細胞團,(5)ES或EK細胞的形態(tài)特征是_________________________________，在培養(yǎng)液中加入________________________________________________， 可誘導其向不同類型的組織細胞分化。,體積小、細胞核大、核仁明顯,分化誘導因子,解析：(1)胚胎工程中常用促性腺激素對供體母牛進行處理， 其目的是獲得更多的卵子。(2)早期胚胎形成后處于游離狀 態(tài)，未與母體子宮建立聯(lián)系，這是沖卵的生理基礎(chǔ)。(3)胚胎 移植前對胚胎進行質(zhì)量檢查，這時的胚胎應(yīng)發(fā)育到囊胚或桑 椹胚階段。(4)應(yīng)用胚胎分割技術(shù)可以獲得遺傳物質(zhì)完全相同 的多個新個體，胚胎分割時注意對內(nèi)細胞團進行均等分割。 (5)胚胎干細胞具有體積小、細胞核大、核仁明顯等形態(tài)特 征，胚胎干細胞在培養(yǎng)時加入分化誘導因子，可誘導其向不 同類型的組織細胞分化。,1．胚胎干細胞的分離和應(yīng)用 (1)分離途徑,考點四 胚胎干細胞及生物技術(shù)中的倫理問題,內(nèi)細胞團,生殖腺,(2)應(yīng)用 ①ES細胞可用于治療人類的某些____________；利用ES細胞可以被誘導分化形成新的組織細胞的特性，移植ES細胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。 ②用于______________：通過ES細胞體外誘導分化，可以培育出人造組織器官，用于器官移植，解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。,頑癥,器官移植,2．圖解法展示克隆人的培育過程,細胞核,去核卵母細胞,早期胚胎,3．探究治療性克隆和生殖性克隆的區(qū)別和聯(lián)系,無性,相同,4.探究試管嬰兒和設(shè)計試管嬰兒的異同點 下圖為設(shè)計試管嬰兒的過程，據(jù)圖回答。 (1)設(shè)計試管嬰兒比試管嬰兒多出的過程是_________(用標號表示)。 (2)試管嬰兒主要是解決_______________問題，設(shè) 計 試管嬰兒用于________________________的治療。 (3)兩者都是________受精，并進行體外早期胚胎培養(yǎng)，都要經(jīng)過________移植，都是________生殖。,④,不孕夫婦的生育,白血病、貧血癥等疾病,體外,胚胎,有性,深度思考 1．設(shè)計試管嬰兒和基因檢測在應(yīng)用方面共同之處是什么？ ___________________________ 2．治療性克隆與克隆人在操作技術(shù)上的區(qū)別是什么？ ___________________________ 3．生殖性克隆所用的技術(shù)手段主要有哪些？ ___________________________,提示：1.兩者都可用于避免遺傳病患兒的出生，從而降低人的遺傳病發(fā)病率。 2．克隆人形成過程是將早期胚胎培育成個體，而治療性克隆是將早期胚胎定向分化成特定的組織器官。 3．體細胞核移植、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。,4．(2015·合肥模擬)供體器官的短缺和排斥反應(yīng)是制約器官移植的兩個重要問題。而治療性克隆能最終解決這些問題。下面是治療性克隆的過程圖解。,(1)“治療性克隆”的結(jié)果說明高度分化的體細胞的核仍然具有________。相同的胚胎干細胞，“克隆”的結(jié)果各種各樣，如有的是胰島細胞，有的是血細胞，有的是心肌細胞，其本質(zhì)原因是基因的________________。 (2)重組的新細胞經(jīng)過發(fā)育，要想獲得基因型完全相同的兩個胚胎，可采用___________技術(shù)。 (3)若將上述技術(shù)用于白血病病人的骨髓移植，圖中患 者是O型血，提供卵細胞的女性是AB型血，則骨髓移植成功后患者的血型是________型。,全能性,選擇性表達,胚胎分割,O,(4)科學家為何要將患者的體細胞的核植入去核的卵細胞，而不直接用體細胞進行細胞培養(yǎng)？____________________________________________________ ____________________________________________________ __________________________________________________。 (5)按上述方法克隆器官在器官移植方面的主要優(yōu)點是 _________________________________________________。,卵細胞體積大，含養(yǎng)分多，并含有控制細胞核基因程序性表達的物質(zhì)；而體細胞是高度分化的細胞，不再具有分裂分化能力,解決臨床上供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題,易錯點1 早期胚胎培養(yǎng)易出現(xiàn)的錯誤 [點撥] (1)卵裂階段的細胞分裂方式——有絲分裂。 (2)受卵膜制約，從受精卵到囊胚階段總體積不變或略有減小，所以每個細胞體積減小。 (3)伴隨細胞分裂，細胞數(shù)目增多，總DNA含量增多，但每個細胞中DNA含量保持相對穩(wěn)定。 (4)該過程中有機物總量減少，因為一直呼吸消耗但不從外界吸收。,易錯點2 胚胎移植中易出現(xiàn)的錯誤 [點撥] (1)滋養(yǎng)層≠飼養(yǎng)層。 ①滋養(yǎng)層：囊胚時期沿透明帶內(nèi)壁排列的個體較小的細胞，滋養(yǎng)層最終發(fā)育成胎膜和胎盤。 ②飼養(yǎng)層：飼養(yǎng)層細胞一般為輸卵管上皮細胞，在干細胞培養(yǎng)時，可作為提供干細胞分裂、增殖的營養(yǎng)細胞。 (2)不同動物胚胎移植的時間不同。 ①牛、羊要培養(yǎng)到桑椹胚或囊胚階段。 ②小鼠、家兔在桑椹胚前。 ③幾乎所有動物都不能到原腸胚階段移植，因為此時分化程度高，移植成功率很低。,1．成熟的精子并不具有受精能力，必須獲能后才具備受精能力。( ) 2．(2015·華東師大附中期末T28C)排卵是指卵泡從卵巢中排出。 ( ) 3．精子和卵子的發(fā)生都是從初情期開始的。 ( ) 4．卵子形成過程中，減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂是連續(xù)的。( ),√,×,×,×,5．卵裂球細胞的體積隨分裂次數(shù)增加而不斷增大。 ( ) 6．在對囊胚進行分割時，要將滋養(yǎng)層細胞均等分割。 ( ) 7．囊胚的滋養(yǎng)層細胞具有發(fā)育的全能性。( ) 8．采集的卵母細胞不可直接與精子受精。 ( ),×,×,×,√,