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1、第十二单元 现代生物科技专题,第39讲 胚胎工程及伦理问题,2015高考导航,1胚胎移植时对供本和受体母牛都要进行相同激素处理 ( ) 2卵子形成过程中，减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的( ) 3判断卵子是否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( ) 4在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割( ),5胚胎分割的份数越多，操作技术的难度会越大，移植的成功率也越低( ) 6克隆动物的性状与供体动物完全相同( ) 7我国禁止生殖性克隆和治疗性克隆( ),一、哺乳动物生殖细胞的发生和受精作用 1精子的发生 (1)场所：睾丸的曲细精管。 (2)时期：初情期开始，直到生殖机能衰
2、退。,(3)过程：,初级精母细胞,精子细胞,2卵子的发生 (1)场所：_。 (2)时期：胎儿期和初情期后。 (3)过程：,卵巢,【高考警示】 两次分裂的时间：减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的,减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的。,3受精作用 (1)场所：_。 (2)精子的准备：成熟与_。 成熟：在附睾中完成。 获能：成熟的精子必须在雌性动物的生殖管道(子宫和输卵管)中经历一段时间才能获得_的过程。,输卵管,获能,受精能力,(3)过程： 精、卵细胞膜融合：获能的精子穿过次级卵母细胞的_，两细胞的细胞膜融合，精子的遗传物质进入卵细胞。 两个重要反应：_发生变化，不再接受其他精子
3、进入，阻止多个精子受精；激活次级卵母细胞继续完成_分裂。 核融合：卵子的细胞核与精子的细胞核融合便形成一个单细胞_。,透明带,卵细胞膜,减数第二次,受精卵,二、哺乳动物胚胎发育的基本过程(以人为例) 1哺乳动物早期胚胎发育： (1)胚胎发育开始场所：输卵管。 (2)进入子宫时期：_期。 (3)着床时期：囊胚期。,桑葚胚,胎膜和胎盘,内细胞团,三、胚胎工程的主要技术与应用 1胚胎工程 (1)概念 是由体外受精技术、_技术、胚胎分割技术、胚胎冷冻技术和_技术等组成的现代生物技术。 (2)操作对象 生殖细胞、受精卵和_细胞。,胚胎移植,性别控制,早期胚胎,2体外受精技术 (1)概念 指哺乳动物的_在
4、体外人工模拟体内环境中完成受精过程的技术。 (2)基本原理 人工模拟体内环境，包括营养、_、pH等，促使初级卵母细胞成熟，同时使精子_，最终完成受精作用，并有计划地保存胚胎等。,精子和卵子,温度,获能,3胚胎移植技术 将良种母畜配种后，从其生殖道取出_,移植到生理状态相同的同种母畜体内，使之继续发育成为新个体的技术。 4胚胎分割技术 用显微手术的方法将_分割成二分胚、四分胚甚至八分胚，经体内或体外培养后植入受体，以得到同卵双生或同卵多生后代的技术。,受精卵或早期胚胎,一枚胚胎,5胚胎冷冻保存技术 (1)含义 将动物的_，通过特殊的保护剂和降温措施，使其长期保存在超低温环境下。 (2)优点 使胚
5、胎移植不受_的限制，简化引种过程。,早期胚胎,时间和地域,6性别控制技术 (1)含义 是指通过_，使动物按照人们的愿望繁衍所需性别的后代的技术。 (2)应用 可以避免_的遗传病胎儿的出生。 控制动物的性别以提高动物生产的经济价值。,人为干预,与性别有关,四、胚胎干细胞的研究与应用 1胚胎干细胞的来源和特点： (1)来源：从早期胚胎或_中分离而来。,原始性腺,全能性,2胚胎干细胞的应用价值： (1)治疗人类某些顽症。 (2)培育_。 (3)研究体外细胞分化的理想材料。,人造组织器官,A,1(2012高考浙江卷)下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是( ) A绝大多数精卵细胞的识别具有
6、物种特异性 B卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大 C囊胚的滋养层细胞具有发育全能性 D原肠胚发育分化形成内外两个胚层,解析：精卵细胞的识别具有物种特异性，卵细胞受精时，一般只能接受同种生物的精子，A项正确；受精卵开始的几次卵裂，由于没有接受外来营养物质，细胞数目虽在增加，但卵裂球细胞总体积并没有增大，甚至略有减小，B项错误；囊胚由滋养层和内细胞团组成，滋养层细胞没有发育全能性,将来发育成胚胎的附属结构，内细胞团细胞才具有发育全能性，C项错误；原肠胚已有外、中、内三个胚层的分化，D项错误。,D,2(2012高考江苏卷)通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是( )
7、A对供体和受体母牛都要进行相同激素处理 B受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行 C对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植 D胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低,解析：在胚胎移植中，需用促性腺激素对供体母牛进行超数排卵处理，而对受体母牛进行同期发情处理时通常不用促性腺激素，而是甲孕激素或前列腺素；胚胎移植技术中，移植的胚胎可来自体内受精发育形成的胚胎；移植的胚胎不能用原肠胚，而通常应是发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚；目前以二分胚胎的移植成功率最高，而同卵多胎的成功率较低。,D,3(2013高考江苏卷)软骨发育不全为常染色体显性遗传病，基因型为HH的个体早期死亡。一对夫妻均为该病患者，希望通过胚
8、胎工程技术辅助生育一个健康的孩子。下列做法错误的是( ) A首先经超排卵处理后进行体外受精 B从囊胚中分离细胞，培养后检测基因型 C根据检测结果筛选基因型为hh的胚胎 D将胚胎培养至原肠胚期后移植到子宫,解析：通过胚胎工程技术辅助生育是指利用试管婴儿技术，先经超排卵处理获得卵子，再将成熟的卵子与获能的精子进行体外受精，A项正确；因健康孩子的基因型是hh，故需对胚胎时期的细胞进行基因检测,B、C两项正确；对人类来说,早期胚胎在816个细胞时期即可移植，D项错误。,4如图是胚胎干细胞分离途径示意图。下列说法正确的是 ( ) A图中A所示细胞将来能够发育成胎膜和胎盘 B胚胎干细胞的体积和细胞核都较小
9、 C胚胎干细胞可以增殖而不发生分化 D利用胚胎干细胞培育的人造器官正在大规模应用,C,解析：图中A是内细胞团细胞，将来能够发育成除胎膜和胎盘外的其他组织和器官。胚胎干细胞的体积较小，细胞核较大。在体外培养情况下，可以只增殖而不发生分化。利用胚胎细胞可以诱导形成器官，但目前并没有大规模应用。,1精子和卵子的发生的比较,体内受精和早期胚胎发育,睾丸的曲细精管,卵巢,从初情期开始,胚胎在性别分化以后,需变形,无需变形,蝌蚪状,球形,均等分裂,不均等分裂,1个精原细胞可 形成4个精子,1个卵原细胞只能形成 1个卵子和3个极体,连续,不连续,2.受精过程中的三大反应与防止多精入卵受精的两道屏障 (1)顶
10、体反应：精子膜和顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程即为顶体反应。顶体反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子结合必不可少的条件。 (2)透明带反应：精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，称做透明带反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。 (3)卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，称为卵细胞膜反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。,【高考警示】 受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体，而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。,3早期胚胎发育 (1)过程：受精卵卵裂期桑葚胚囊胚原肠胚。 (2)
11、图示：,【高考警示】 (1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。 (2)排卵是指卵子从卵泡中排出,而不是指卵泡从卵巢中排出。,如图是畜牧业生产上培育某种优良种牛的两种方法,请分析回答下列问题。,(1)方法和方法均用到的生物技术有 _和_。,动物细胞培养,胚胎移植,(2)用激素处理的目的是使B牛_，从B牛体内获得的卵母细胞需要培养到_(时期)才能与精子结合。 (3)A牛的精子要与B牛的卵细胞结合，完成受精作用，必须先_。卵子受精的标志是_。,超数排卵,减数第二次分裂中期,获能,在卵细胞膜和透明带之间能够观察到两个极体,(4)生产上常用_期的胚胎进行胚胎移植。若希望同时获得多
12、个性状相同的家畜个体，可以使用_技术。,桑葚胚或囊胚,胚胎分割,解析(1)方法、中都用到了动物细胞培养技术和胚胎移植技术。(2)超数排卵应用促性腺激素处理，获得的卵母细胞需要在减数第二次分裂中期才能与精子结合。(3)体外受精前应该让精子获能，然后才能完成受精作用。卵子受精的标志是卵细胞膜和透明带之间能观察到两个极体。(4)胚胎移植常用桑葚胚或囊胚进行，胚胎分割能同时获得性状相同的多个个体。,1体外受精 (1)获能的精子和成熟后的卵细胞在体外合适的环境下共同培养一段时间才能完成受精；受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入或着床，如图所示：,胚胎工程的主要技术与应用,(2)体外受精主要操
13、作步骤： 卵母细胞的采集 方法一：对小型动物一般采用促性腺激素处理，排卵后直接从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。 方法二：对大型动物一般采用从活体的卵巢中吸取卵母细胞,经体外人工培养成熟后与获能的精子在体外受精。 精子的采集和获能 采集方法：假阴道法、手握法和电刺激法等。 获能方法：培养法和诱导法。 受精：获能精子和成熟卵子在培养液内共同培养一段时间后便可完成受精。,2胚胎移植 (1)胚胎移植的生理学基础 哺乳动物排卵后，同种供受体生殖器官的生理变化是相同的，这是胚胎能够移入受体的生理基础。 早期胚胎形成后，未与母体子宫建立联系，而是处于游离状态，这是胚胎收集的生理基础。 受体对
14、移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这是胚胎在受体内能够存活的生理基础。,供体胚胎可与受体子宫建立联系，且不影响供体胚胎的遗传特性，这是供体胚胎正常发育的生理基础。 (2)胚胎移植的实质 是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换，而胚胎本身的遗传物质并不会改变，因此各种性状能保持其原来的优良特性。 (3)胚胎移植成功的两个条件 胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。 进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。,(4)胚胎移植过程(以牛为例),(5)胚胎移植的意义 加速育种工作和品种改良；大量节省购买种畜的费用；一胎多产；保存品种资源和涉危物种；可充分发挥优秀个体的繁殖潜能，缩
15、短繁殖周期，增加一生繁殖的后代数量。,3胚胎分割 (1)理论基础：细胞的全能性。 (2)所需仪器设备：实体显微镜和显微操作仪。 (3)基本程序：选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中,然后用分割针或分割刀进行分割。 (4)定位：动物无性繁殖或克隆的方法之一。 (5)囊胚期分割要求：内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。 (6)意义：加快繁殖速度。,如图表示利用胚胎工程培育优质奶牛的基本流程：,(1)桑葚胚是胚胎细胞数目为32个左右的胚胎,这个阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜力,属于_。补充填写胚胎发育的几个重要阶段：受精卵桑葚胚_。优质奶牛的培
16、育过程需要进行胚胎移植，移植后的胚胎能在受体子宫中存活，其生理基础是_。,全能细胞,囊胚,原肠胚,受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应,(2)在优质奶牛的培育过程中，为了能够快速繁殖，常用体外受精技术，其过程为： 该过程中卵母细胞可以直接在体外受精吗？_(“能”或者“不能”),在进行体外受精前要对精子进行_处理。,不能,获能,(3)若要同时获得多头与此优质奶牛相同的小牛，可进行胚胎分割。应选择发育到_时期的胚胎进行操作,进行分割时，应注意将_分割，通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同的_。,桑葚胚或囊胚,内细胞团均等,遗传物质,解析(1)桑葚胚的胚胎细胞都具有发育成完整胚胎的潜力，这些细胞属全
17、能细胞；移植后的胚胎能在受体子宫中成活的生理基础是受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应。(2)在进行体外受精时,卵母细胞需在体外培养成熟后方可与获能的精子受精。(3)进行胚胎分割移植最好选桑葚胚或囊胚予以分割。,1胚胎干细胞 (1)干细胞的类型,胚胎干细胞及生物技术中的伦理问题,桑葚胚或囊胚及以前,能发育成完整个体,内细胞团细胞、原始性腺细胞分离,能分化出动物体内的任何组织,骨髓干细胞、皮肤生发层细胞,能分化出特定的组织,(2)干细胞的培养过程,(3)胚胎干细胞的主要用途 克隆动物培育： 将胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物,操作流程如下：,用
18、于治疗人类的某些顽症：利用胚胎干细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植胚胎干细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。 用于器官移植：通过胚胎干细胞体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。 胚胎干细胞是在体外条件下研究细胞分化的理想材料，为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。 胚胎干细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。,2生物技术中的伦理问题,违反了人类的伦理道德观念，中国禁止生殖性克隆,中国不反对治疗性克隆,技术不成熟，流产率高、畸形率高、出生后死亡率高,可通过胚胎分级、基因诊断、染色体检查等方法解决技
19、术问题,胚胎也是生命，杀死胚胎无异于“谋杀”,提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤,【高考警示】 克隆人与试管婴儿有着本质的区别：(1)克隆人的早期胚胎形成是通过细胞核移植，形成重组细胞培养得到的，过程中没有减数分裂和受精作用，属于无性生殖。(2)试管婴儿培育过程进行减数分裂和受精作用，属于典型的有性生殖，只是受精过程和早期胚胎培养发生在体外。,3试管婴儿和设计试管婴儿的比较 如图，后者比前者多了过程：,(1)不同点 所用技术手段：设计试管婴儿胚胎移植前需进行遗传学诊断或基因诊断，试管婴儿不需进行遗传学诊断或基因诊断。,应用：试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿用于白血病、
20、贫血症等疾病的治疗。 (2)相同点：都是体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植，都是有性生殖。,(2014江苏宿迁阶段测试)阅读下列材料，结合所学知识回答问题： 英国科学家约翰格登和日本医学教授山中伸弥在“细胞核重编程技术”领域做出了的革命性贡献。所谓细胞核重编程就是将成年体细胞重新诱导回早期干细胞状态，以用于形成各种类型的细胞，应用于临床医学。,在此之前如何获得人的胚胎干细胞？一般有两条研究路线：(一)从受精的人早期胚胎或原始性腺中分离出有关细胞在体外培养和建系；(二)用人的体细胞核移植到去核的卵细胞中发育成人的早期胚胎，然后取出有关细胞在体外培养和建系。这种方法也称无性克隆。但
21、是，上述两种方法都引起了很大的争议，成为许多国家反对研究人的胚胎干细胞的理由。 日本京都大学山中伸弥等研究人员使用特殊病毒在成人皮肤细胞中植入四种遗传基因，进行培养后制成了具有类似胚胎干细胞性质的干细胞。以上研究成果在全球学术界引起了轰动，一些报道称这项惊人突破有朝一日将在不会引起争议的情况下，给胚胎克隆技术带来医学上的突破。,(1)胚胎干细胞不同于其他体细胞，在形态上具有_的特征。 (2)获得人的胚胎干细胞的两条路线中，提到的“早期胚胎”和“有关细胞”分别指的是发育到 _阶段的胚胎和细胞。 (3)上文中的“争议”的焦点是_。,体积小，细胞核大，核仁明显,囊胚内细胞团(或生殖腺细胞),上述两种
22、方法都要破坏人的胚胎，面临伦理争议,(4)日本科学家在将人的皮肤细胞成功诱导生成类似胚胎干细胞性质的全能干细胞过程中涉及哪些技术手段？_(至少说出两种)。这里的“类似胚胎干细胞性质”指的是_。胚胎干细胞在分化诱导因子的作用下能向不同类型的组织细胞分化，其根本原因是 _。 (5)尽管植入的四种遗传基因的具体作用机制还未完全明了，但推测肯定与_有关。,基因工程、动物细胞培养,发育的全能性,基因的选择性表达,诱导组织细胞转化为(类似胚胎干细胞性质的)全能干细胞,解析(1)胚胎干细胞在形态上具有体积小，细胞核大，核仁明显的特征。(2)可从囊胚的内细胞团或胎儿原始性腺中分离出胚胎干细胞。(3)原来的两种
23、研究路线均要破坏人的胚胎，由于胚胎已是早期生命，所以具有伦理争议。(4)日本科学家利用特殊病毒在成人皮肤细胞中植入四种遗传基因，所以该技术属于基因工程技术，另外该干细胞的培育还需要最基本的动物细胞工程技术动物细胞培养；细胞分化的实质是基因的选择性表达。(5)导入这四种基因的皮肤细胞具有全能性，说明了这四种基因与诱导组织细胞转化为全能干细胞有关。,误区辨析,易错点1 早期胚胎培养易出现的错误 点拨 (1)卵裂阶段的细胞分裂方式有丝分裂。(2)受卵膜制约，从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有减小，所以每个细胞体积减小。(3)伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中DNA含量保持相对
24、稳定。(4)该过程中有机物总量减少,因为一直呼吸消耗但不从外界吸收。,易错点2 胚胎移植中易出现的错误 点拨 (1)胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。,1下图表示蛙的受精卵发育至囊胚的过程中，DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化趋势(横坐标为发育时间)。其中正确的是( ),A,A B C D,解析：蛙的受精卵发育至囊胚过程是受精卵持续进行有丝分裂的过程，其间DNA不断复制，总含量必然增加；这一过程中虽然细胞数量不断增多，但细胞生长却并不明显，因此随着细胞的分裂，每个细胞的体积却在下降；由于蛙的胚胎发育是在水中，该阶段还无法
25、摄取环境中的有机物，胚内有机物却随呼吸作用等生理过程不断消耗。由此，4个坐标图中,DNA总量和每个细胞体积的表示正确。,促性腺,2(2014山东青岛模拟)如图为牛胚胎移植过程示意图，请回答下列问题。 (1)阶段常用_激素对供体母牛进行处理，其目的是获得更多的卵子。,(2)冲卵的生理基础是_。 (3)阶段对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到_或_阶段。 (4)若要通过获得遗传物质完全相同的多个新个体，可对阶段检查合格的胚胎进行_技术处理，该过程中应注意对_进行均等分割。,早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系,囊胚,桑葚胚,胚胎分割,内细胞团,解析：(1)胚胎工程中常用促性腺激素对供体母牛进行处理，其目的是获得更多的卵子。(2)早期胚胎形成后处于游离状态,未与母体子宫建立联系，这是冲卵的生理基础。(3)胚胎移植前对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到囊胚或桑葚胚阶段。(4)应用胚胎分割技术可以获得遗传物质完全相同的多个新个体，胚胎分割时注意对内细胞团进行均等分割。,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,