第五节胚胎工程(一)

胚胎工程（一）主讲：黄冈中学优秀生物教师严贻兰一、知识概述1、精子、卵子的发生；2、受精作用的场所、过程；3、动物胚胎发育的基本过程。二、重点知识归纳及讲解（一）胚胎工程的概念胚胎工程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，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。（二）精子和卵子的发生1、精子的发生（1）发生场所：睾丸曲细精管。（2）时间：初情期——生殖机能衰退。（3）过程：（4）精子细胞变形中的主要变化：2、卵子的发生（1）发生部位：卵巢。（2）时间：胚胎时期初情期。（3）过程：3、精子与卵子发生的比较项目精子发生卵子发生区别场所睾丸曲细精管（场所唯一）卵巢（MⅠ）、输卵管（MⅡ）（场所不唯一）时间初情期后性别分化后开始，卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前完成的，减Ⅱ是在精子和卵子的结合过程中完成的。过程特点MⅠ和MⅡ是连续的，需变形；细胞质均等分配。MⅠ和MⅡ是不连续的，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个卵细胞和3个极体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；成熟过程均经一次复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半（三）受精（四）早期胚胎发育1、过程2、图示典型例题例1、关于受精过程的叙述错误的是（）A．获能后的精子与卵子相遇后，释放顶体酶穿过透明带进入放射冠B．透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障C．精子与卵黄膜相互融合，精子入卵D．雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂解析：本题考查受精原理。哺乳动物的受精过程主要包括：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。获能后的精子与卵子相遇后，首先释放顶体酶穿过放射冠进入透明带，当精子接触卵黄膜的瞬间，会产生透明带反应，阻止多个精子进入透明带。精子与卵黄膜相互融合，精子入卵后，形成雄原核，此时卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核，二者相互融合形成受精卵，受精过程完成。答案：A例2、研究表明，大多数动物，如蛙的受精卵在卵裂期随着卵裂的进行，胚胎的体积并不增大，但胚胎细胞核的总质量与细胞质的总质量（核/质）的比值却发生变化。下列符合卵裂期核质质量比值变化趋势的示意图是（）答案：A例3、如图表示卵子的发生过程，请据图回答有关问题：（1）图中A是________，B是_______，E是指________，阶段C是指________，阶段D是指________。（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______________。解析：本题考查卵子形成过程中的有关知识。（1）图中①为减数分裂间期DNA的复制，卵原细胞变为初级卵母细胞；③④为减数分裂，只有在受精后，次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂，因此E是受精，B是合子；卵泡的形成是在胎儿期，减数分裂是从初情期开始的，因此阶段C为胎儿期，阶段D为初情期；（2）当观察到第二极体时，表明卵子已完成了受精作用；（3）着丝点分裂可发生在有丝分裂中，也可发生在减数第二次分裂中，因此为①④；（4）有丝分裂中的变异类型只有基因突变、染色体变异，没有基因重组。答案：（1）第一极体合子受精胎儿期初情期后（2）卵子已经完成了受精（3）④（4）基因突变、染色体变异-返回-同步测试一、选择题1、关于桑椹胚和囊胚的比较，以下说法不正确的是（）A．桑椹胚的各细胞结构功能基本相同B．囊胚期细胞出现了细胞分化，原因是遗传物质发生了改变C．囊胚期出现囊胚腔D．囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起的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（）A．题图是胚胎发育过程中囊胚期示意图，①②③依次称之为透明带、滋养层、内细胞团B．高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚期→原肠胚期→幼体，其中，最关键的时期是原肠胚期C．高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束D．进行胚胎分割时，应选择原肠胚期的胚胎进行3、次级卵母细胞的第二次成熟分裂完成于（）A．排卵前，在卵巢内B．受精前，在输卵管内C．排卵后，在腹腔内D．受精时，在输卵管内4、下列关于哺乳动物精子和卵子的发生的叙述，正确的是（）A．一个精原细胞经过减数分裂可直接产生4个精子B．精子的头部主要含细胞核，中心体发育为它的顶体C．卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在胎儿时期完成的D．排卵是指卵泡从卵巢中排出，马、牛的排卵都是排出次级卵母细胞5、我国首例“虎狮兽”于2002年在“南京红山动物园诞生”，利用了雄虎的精子和雌狮的卵子“体外受精”而产生，完成这一过程需要解决的问题是（）A．精子在体外用获能物质的处理B．用化学物质处理掉卵黄膜便于精子进入C．抽取精子、卵子的细胞核进行融合D．精子入卵后进行人工处理防止多精入卵6、人类精子发生过程中，下列说法不正确的是（）A．细胞中染色单体数最多可达92条B．姐妹染色单体携带的遗传信息可能是不同的C．染色单体的交叉互换发生在同源染色体分离之前D．一个精原细胞产生两个相同精子的概率最大为1/2237、下图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是（）A．图中①过程表示胚胎发育，②过程表示胚后发育B．受精卵卵裂处于囊胚形成的过程中，每个细胞的体积不断增大C．兔子、雄鹰和眼镜蛇在个体发育过程中会出现羊膜D．原肠胚的细胞已经出现分化，开始出现两胚层8、正常精细胞形成精子的过程中，细胞的很多结构退化消失，但保留了大量线粒体，因为线粒体可以合成精子运动所需的（）A．乙醇B．ATPC．胰岛素D．淀粉9、下列有关现代生物技术的叙述中，不正确的是（）A．植物体细胞杂交、基因工程都可以克服远缘杂交不亲和障碍B．纤维素酶、果胶酶、胰蛋白酶、限制酶、DNA连接酶是生物工程的工具酶C．试管婴儿培育过程涉及到动物细胞核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等技术D．人们利用细胞工程可以大量生产特异性强、纯度高的抗体显示提示提示：1、B解析：细胞分化并非遗传物质的改变，而是基因的选择性表达的结果，即转录水平上的调控。2、D解析：进行胚胎分割时，一般选择桑椹胚或囊胚期的胚胎进行。3、D4、C解析：精子的产生包括三个阶段，减数分裂是指初级精母细胞形成精子细胞的阶段。精子细胞变形形成精子时，高尔基体发育成头部的顶体，中心体则演变为精子的尾。排卵是指卵子从卵泡中排出，不同动物排出的卵子成熟程度不同，如马排出的是初级卵母细胞，牛排出的则是次级卵母细胞。5、A6、D解析：一个精原细胞只能产生4个精子，共两种类型。7、D解析：高等动物的胚胎发育是指受精卵到幼体，胚后发育是指幼体到性成熟的个体；卵裂期每个细胞的体积不断减小，整个胚的体积几乎不变；爬行类、鸟类和哺乳类个体发育过程中都会出现羊膜；原肠胚的细胞已分化形成三个胚层。8、B解析：线粒体是有氧呼吸的主要场所，精子运动所需的直接能源物质是ATP，主要是在线粒体中产生的。9、C二、简答题10、如图为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育过程，请据图回答：（1）超数排卵技术就是对供体母牛注射__________。（2）冲卵实质上是用特定装置，将供体母牛子宫内的______冲洗出来。（3）从A到E中，适宜于牛的胚胎移植时期有__________。（4）图中标号3为________，它将来可发育为胎膜和胎盘。（5）若一次给受体移入多个胚胎，产生多个后代，其基因型都相同吗？（要求说明理由）显示答案10、（1）促性腺激素（2）胚胎（3）DE（4）滋养层（5）不一定相同，因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来，它们的基因型可能相同，也可能不同解析：（1）超数排卵技术即对供体母牛注射促性腺激素。（2）冲卵实质是将供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来。（3）桑椹胚和囊胚期的胚胎适于进行胚胎移植。（4）图中标号3为滋养层，1为内细胞团，2为囊胚腔。（5）若一次给受体移入多个胚胎，则由于这些胚胎可能来自多个受精卵，故基因型可能相同也可能不同。-END-课外拓展胚胎移植的发展概况怎样？胚胎移植技术的发展分为实验生物学、家畜试验和畜牧生产三个阶段。实验生物学阶段的标志是，1890年英国的希普（W.Heape）成功地进行了家兔的胚胎移植。该实验证实了早期胚胎在生理条件一致的受体母兔体内正常发育的可能性。其后在多种实验动物上的成功，为研究者提供了在家畜方面进行试验的经验，首先在羊、猪、牛和马等主要家畜上取得成功，使胚胎移植进入了具有生产意义的畜牧生产领域。20世纪60年代以来，对胚胎移植技术环节中的胚胎收集、保存和移植等研究取得了很大进展，为这项技术在畜牧生产中的实际应用奠定了基础。20世纪70年代以后，胚胎移植进入了生产应用阶段。其中牛的胚胎移植技术发展最快，并逐步在奶牛的育种和生产中得到应用。一些国家陆续成立了牛胚胎生产和移植公司，国际国内的胚胎贸易和技术服务广泛开展。近20年来，在牛的胚胎移植中，技术方法更为简捷、方便、实用。目前已达到一头供体牛平均每次收集到的胚胎经移植可产下2～4头犊牛。20世纪60年代，我国获得家兔、绵羊、牛、马和山羊的胚胎移植成功。近10年来，牛、羊的胚胎移植在我国部分地区已进入生产应用阶段。为什么说胚胎分割技术也是动物克隆的方法之一？生物的无性繁殖方式统称为克隆。就胚胎分割技术本身而言，是将同一胚胎分割成几部分，借助胚胎移植技术产生遗传物质完全相同的后代，是一种无性繁殖的方式，因此，也属于动物克隆的一种方法。-END-高考解析例1、下列关于利用胚胎工程技术繁殖优质奶羊的叙述，错误的是（）A．对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理B．人工授精后的一定时间内，收集供体原肠胚用于胚胎分割C．利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎D．一次给受体母羊植入多个胚胎，可增加双胞胎和多胞胎的比例答案：B解析：本题考查了胚胎工程及考生理解问题的能力。进行胚胎分割要用囊胚或桑椹胚期的胚胎，B项错误。例2、下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamHI、HindIII、SmaI直线所示为三种限制酶的酶切位点。据图回答：（1）图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用__________限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含__________的培养基上进行。（2）能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是__________（填字母代号）。A．启动子B．tetRC．复制原点D．ampR（3）过程①可采用的操作方法是__________（填字母代号）。A．农杆菌转化B．大肠杆菌转化C．显微注射D．细胞融合（4）过程②可采用的生物技术是__________。（5）对早期胚胎进行切割，经过程②可获得多个新个体。这利用了细胞的__________性。（6）为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用_____________（填字母代号）技术。A．核酸分子杂交B．基因序列分析C．抗原—抗体杂交D．PCR答案：（1）HindⅢ和BamHⅠ；氨苄青霉素（2）A（3）C（4）胚胎移植技术（5）全能（6）C-END-