2019浙科版高中生物一轮复习选修3.3

第3讲胚胎工程考点一受精作用和胚胎发育的过程1.受精作用与受精卵的形成:(1)受精:精卵识别→精子附着于卵膜→精卵质膜融合→受精卵。(2)同种动物精卵结合的原因:同种动物精子、卵细胞表面有特异性相互识别的蛋白。2.胚胎发育的过程:(1)图示:(2)过程分析:(3)有关卵裂期的提醒。①细胞分裂方式:只有有丝分裂。②物质和体积变化:a.受卵细胞膜制约,卵裂球总体积不变或略有减小。b.细胞数目增多,每个细胞的体积减小,DNA总量增加,有机物总量减少。考点二胚胎工程1.体外受精和胚胎体外培养:2.胚胎移植:(1)操作流程:(2)相关分析。①“供体”与“受体”。a.提供胚胎的个体称为“供体”,接受胚胎的个体称为“受体”。b.供体为优良品种,作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种。②实质:胚胎移植实质上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发生改变。③后代性状:决定于供体雌性和雄性,与受体雌性没有关系。④优势:可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,缩短供体本身的繁殖周期。3.胚胎分割:(1)操作要求:分割对象早期胚胎或卵裂球分割工具切割针或切割刀,或者是酶分割要求均等分割胚胎分割优点快速繁殖良种畜(2)操作流程:4.胚胎干细胞:(1)含义:囊胚期的内细胞团细胞,细胞未分化,具有发育全能性和二倍体核型。(2)特点。①形态:体积小、细胞核大、核仁明显。②功能:具有发育的全能性,可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。(3)培养要求:既能促进胚胎干细胞的生长,又要抑制胚胎干细胞的分化。一般用胚胎成纤维细胞做饲养层,因为胚胎成纤维细胞可以分泌抑制细胞分化的物质。(4)培养过程:类型一胚胎发育的过程1.(2017·嘉兴模拟)世界首个细胞核移植“三父母”婴儿已于2016年4月诞生,引起全球广泛关注。医生首先从母亲的卵细胞中取出细胞核,并将其注入已去掉细胞核的捐赠者的卵细胞内,重组细胞就拥有了母亲的核DNA以及捐赠者的线粒体DNA,最后再利用精子进行体外受精。请回答:(1)医生用这一方法同时培育了5个胚胎,因此母亲的卵巢事先需经________处理以获得更多的卵细胞;体外受精前,精子需经培养达到________状态。(2)下列关于体外受精及胚胎工程的叙述,错误的是()A.精子和卵细胞表面有特异性相互识别的糖蛋白B.2～8细胞期的卵裂球每一个细胞都具有全能性C.中胚层是由外胚层的细胞增殖分裂形成的D.体外受精使用的培养液和早期胚胎培养液成分相同(3)受精卵需经早期发育培养,才能完成植入或着床,通常移植的最适宜时期是________。胚胎发育到一定阶段,会形成滋养层细胞,这部分细胞将发育成________。(4)在英国获得批准的“三父母”技术则不同,是捐献者的卵细胞与父亲的精子经体外受精形成的受精卵去核后,注入父、母亲所形成受精卵的核,以剔除母亲线粒体中有缺陷的基因信息。该过程涉及的生物技术有体外受精、________、________和胚胎移植。【解析】(1)胚胎工程中,对于供体需要注射促性腺激素,促使其超数排卵。体外受精之前,对于精子进行培养,达到获能状态即可与成熟的卵细胞进行受精。(2)同种生物的精卵细胞表面具有相互识别的糖蛋白,具有物种特异性,A正确;卵裂球阶段,2～8个细胞的卵裂球,每个细胞都具有全能性,B正确;中胚层由外胚层细胞增殖分裂而来,C正确;体外受精和早期胚胎培养所需的培养液不同,早期胚胎培养时,需要根据胚胎发育的不同阶段更换培养液,D错误。(3)胚胎移植对象为早期胚胎,适宜移植的早期胚胎是囊胚或桑椹胚期。囊胚期的滋养层细胞已经发生了分化,这部分细胞将来会发育成胚胎的附属结构。(4)获得“三父母”个体,需进行核移植、体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植等操作。答案:(1)超数排卵(促性腺激素也可)获能(2)D(3)发育到8细胞以上的胚胎(早期囊胚、早期胚胎、桑椹胚也可)胚胎的附属结构(胚外结构等合理答案也可)(4)核移植胚胎体外培养(答案顺序可互换)2.人的血清白蛋白在临床上需求量很大,通常从人血中提取。由于艾滋病病毒(HIV)等人类感染性病原体造成的威胁与日俱增,使人们对血液制品顾虑重重。如果应用一定的生物工程技术,将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中,利用牛的乳腺细胞生产血清白蛋白就成为可能。大致过程如下:a.将人体血清白蛋白基因导入“雌性奶牛胚胎”的细胞中,形成重组细胞①;b.取出重组细胞①的细胞核,注入去核的牛卵细胞中,形成重组细胞②;c.电脉冲刺激重组细胞②促使其形成早期胚胎;d.将胚胎移植到母牛的子宫内,最终发育成转基因小牛。请回答下列问题:(1)重组细胞①和②中________实现了核基因的重组。(2)若将早期胚胎分离成若干个胚胎细胞,让其分别发育成小牛,这些小牛的基因型________(填“相同”或“不同”),理由是________________,此项技术称为________。(3)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(ES细胞),培养如下:早期胚胎—内细胞团—胚胎干细胞。在培养过程中,必须用________________(A.胰蛋白酶B.胃蛋白酶C.过氧化氢酶D.促胰液素)处理内细胞团,使之分散成单个细胞。培养过程中作为饲养层的是________细胞。【解析】(1)将人体血清白蛋白基因导入“雌性奶牛胚胎”的细胞中,形成重组细胞①,因此重组细胞①实现了核基因的重组。(2)若将早期胚胎分离成若干个胚胎细胞,让其分别发育成小牛,则这些小牛的基因型相同,原因是它们来自同一个受精卵,此项技术是胚胎分割技术。(3)使内细胞团分散成单个细胞需用胰蛋白酶处理,培养过程中作为饲养层的是胚胎成纤维细胞。答案:(1)①(2)相同它们来自同一个受精卵胚胎分割(3)A胚胎成纤维类型二胚胎工程1.(2017·温州模拟)如图为某良种培育场培育良种牛的流程图,据图回答问题。(1)通常步骤①同期发情处理是指对________(A.供体母牛B.受体母牛C.供体母牛和受体母牛D.供体母牛和供体公牛)进行处理。(2)图中在步骤③中进行质量检查,进行移植的早期胚胎一般发育到________期。(3)为获得更多的该优良品种的牛,可在步骤③之后进行________,该技术操作时应注意________。重组胚胎如暂时不移入可使用________方法保存。【解析】(1)同期发情处理是指对供体和受体母牛进行处理。(2)图中进行移植的早期胚胎一般发育到桑椹胚或囊胚期。(3)为了获得更多的优良品种的牛,可在步骤③之后进行胚胎分割移植,该技术操作时应注意内细胞团要均分。重组胚胎如暂时不移入可使用冷冻的方法保存。答案:(1)C(2)桑椹胚或囊胚(3)胚胎分割移植内细胞团要均分冷冻2.科学家通过诱导黑鼠体细胞脱分化获得诱导性多能干细胞(iPS),继而利用iPS细胞培育出克隆鼠。流程如下:(1)从黑鼠体内获得体细胞后,开始进行原代培养,关于原代培养的叙述,下列正确的是________。A.无需对实验小鼠进行消毒B.小鼠组织块要用胰蛋白酶处理C.培养结果体现了细胞全能性D.该技术称为动物细胞克隆培养(2)图中重组囊胚通过________技术移入白鼠子宫内继续发育,此前应对白鼠进行的处理是________。该流程产生的克隆鼠的体色表现为________。(3)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的________细胞分离培养获得。iPS与ES细胞同样具有发育全能性,有望在对人类iPS细胞进行定向________后用于疾病的细胞治疗。【解析】(1)进行原代培养时,需对实验动物进行消毒处理,以防止杂菌污染,A错误。将动物体内的一部分组织取出后,需经胰蛋白酶处理,使其分散成单个的细胞,B正确。原代培养的结果是产生大量细胞,而不是动物个体,故不能体现细胞全能性,C错误。动物细胞克隆培养是指把一个单细胞从群体中分离出来单独培养,使之繁衍成一个新的细胞群体的技术。题中技术并非从单一细胞开始培养,D错误。(2)由图可知,黑鼠提供的体细胞经处理得到诱导性多能干细胞(iPS),灰鼠提供胚胎,且内细胞团经特殊处理已不发育,将黑鼠iPS细胞注入灰鼠胚胎,得到重组囊胚,其遗传物质由黑鼠提供,将重组囊胚经胚胎移植技术转入经同期发情处理的代孕母白鼠子宫内继续发育,生出的克隆鼠的体色应为黑色。(3)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的内细胞团细胞分离培养获得,胚胎干细胞是一种未分化的细胞,具有发育全能性,在适当条件下,胚胎干细胞可被诱导分化为多种细胞、组织,具有重要的生产和临床价值。iPS与ES细胞同样具有发育全能性,有望在对人类iPS细胞进行定向诱导分化后用于疾病的细胞治疗。答案:(1)B(2)胚胎移植同期发情黑色(3)内细胞团诱导分化【易错警示】胚胎工程中的三个易混点辨析(1)同种与同物种:同种动物之间进行胚胎移植易成功。这里的“同种”是指“同物种”。(2)胚胎分割时期:进行胚胎分割时,应选择发育良好、形态正常的卵裂球或早期胚胎,在囊胚阶段分割时,要将内细胞团均等分割。(3)胚胎移植生殖方式:胚胎由受精卵形成的,属于有性生殖;由核移植技术形成的重组细胞发育而成的,属于无性生殖。类型三胚胎工程与其他工程的联系1.(2017·宁波模拟)利用啤酒酵母发酵生产转基因酵母乙肝疫苗。请回答:(1)科研人员将表达乙肝病毒表面抗原的基因构建在重组质粒中,进而转入________,发酵生产转基因酵母乙肝疫苗,在构建重组质粒过程中,通过同种限制性核酸内切酶(—G↓AATTC—)切割得到的一个目的基因和一个开环质粒,共有________(A.1个B.2个C.3个D.4个)粘性末端。将重组质粒导入受体细胞的操作步骤完成以后,需要对所有受体细胞进行筛选,这是因为________________。该转基因技术实践应用的成功标志是________。(2)转基因技术结合胚胎工程在高等动物育种中也有成熟应用。人们将经过基因改造的胚胎干细胞核与________融合,得到________,并促使其在体外分裂发育成________,再通过胚胎移植获得后代。【解析】(1)科研人员将表达乙肝病毒表面抗原的基因构建在重组质粒中,进而转入受体细胞(啤酒酵母细胞),发酵生产转基因酵母乙肝疫苗。在构建重组质粒过程中,通过同种限制性核酸内切酶(—G↓AATTC—)切割得到的一个目的基因和一个开环质粒,目的基因和开环质粒上分别具有两个粘性末端,即共有4个粘性末端。由于不是所有受体细胞都导入了重组质粒,需要在重组质粒导入受体细胞的操作步骤完成以后,对所有受体细胞进行筛选。该转基因技术实践应用的成功标志是成功表达乙肝病毒表面抗原。(2)转基因技术结合胚胎工程在高等动物育种中也有成熟应用。人们将经过基因改造的胚胎干细胞核与去核卵细胞融合,得到重组(卵)细胞(或重建“合子”),并促使其在体外分裂发育成早期囊胚(或早期胚胎),再通过胚胎移植获得后代。答案:(1)啤酒酵母(或受体细胞、宿主细胞)D不是所有受体细胞都导入了重组质粒成功表达乙肝病毒表面抗原(2)去核卵细胞重组(卵)细胞(或重建“合子”)早期囊胚(或早期胚胎)2.请回答下列关于生物工程的问题:(1)科学家利用转基因技术让大肠杆菌生产胰岛素,其过程如图。由甲和载体乙拼接形成的丙通常称为________,切割甲、乙的限制性核酸内切酶通常是________(填“相同”或“不同”)的。在此过程中,用来处理丁以增加细胞壁通透性的化学试剂是________。A.氯化钠B.氯化钙C.次氯酸钠D.纤维素酶(2)在克隆技术中,动物细胞可以在________(化学试剂)介导下相互融合,基因型不同的细胞间的融合就是________。(3)在胚胎工程中,为获得更多的受体细胞,可先对成年雌鼠注射________激素,将获得的卵母细胞培养成熟,与经________处理的精子结合形成受精卵后再进行后期操作。【解析】(1)图中的甲为目的基因,载体乙通常为质粒,因此甲和载体乙拼接形成的丙通常为重组DNA分子;切割目的基因和质粒的限制性核酸内切酶通常是相同的,以获得相同的末端。丁即大肠杆菌,为转基