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1、胚胎工程 复习学案 【 书本基础知识整理 】 一 胚胎工程的概述： 1.概念： 胚胎工程是指对动物 或 所进行的多种显微操作和处理技术 。 经过处理后获得的 ，还需移植到 动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。 2.分类： 如 、 、 、 等技术。 二 精子和卵子的形成 （一）精子的发生 ： 雄性动物从 期（相当于 人的青春期）开始，直到 衰退，在 的 内不断进行着生殖细胞的增殖，源源不断地产生精子。 家畜精子发生的过程大体可以分为以下三个阶段： 第一阶段： 位于 的精原细胞进行数次 ，产生大量的 ，其中部分精原细胞经过染色体复制和其他物质的合成，进一步形成 。 第二阶段：初级精母细胞连续进

2、行两次分裂（即 ，包括 和 ） 。第一次分裂产生两个 ，每个次级精母细胞再分裂一次产生两个含 染色体 的 。 第三阶段：圆形的精子细胞进过变形形成精子。 变为 精子头的主要部分 高尔基体 变为 变为 精子的尾 线粒体 变为 细胞内其它的物质 变为 （ 二 ） 卵 子的发生 ： 卵子的发生是在雌性动物的 内完成的。动物的胚胎在 以后，雌性胎儿 内的，就通过 的方式不断 增加其数量 ，并进一步演变为 ，这时，它被 包围，形成 。初级卵母细胞需要经过 才能变为成熟的卵子。 减数第一次分裂是在雌性动物 完成的，其结果产生 一个 和 ，进入 ，准备与精子受精。 减数第二次分裂是在 的过程中完成的，次级卵

3、母细胞经分裂 产生一个成熟的 和 。 当在 和 的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精，这是判断卵子是否受精的重要标志。 哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前（即胎儿时期）完成的，这是 精子和卵子在发生上的重要区别 。 三 .受精 受精是 与 结合形成 （即受精卵）的过程。它包括受精前的准备阶段和受精阶段。在自然条件下，受精是在 内完成的。 （一）准备阶段 1.准备阶段 1 精子获能 刚刚排除的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力 “ ”。 2.准备阶段 2 卵子的准备 卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程。动物排除的卵子

4、成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等，有的可 能是次级卵母细胞，如猪、羊等。但它们都要在 内进一步成熟，当达到 时，才具备与精子受精的能力。 （二） 受精阶段 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 。 获能后的精子和卵子相遇时，首先发生 ，使顶体内的 酶 释放出来。 放射冠 是包围在卵子透明带外面的卵丘细胞群，精子所释放的顶体酶可直接溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通道。 穿 过放射冠的精子立即与 接触，顶体酶随后将透明带溶出一条孔道，精子借自身运动穿越透明带，并接触 。 在精子触及卵黄膜的瞬间，会产生阻止

5、后来的精子进入透明带的生理反应，这个反应称做 。它是防止多个精子进入透明带，引起多精子入卵受精的第一道屏障。 精子入卵后，卵黄膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，这种生理反应称做 作用 。这是防止多精子入卵受精的第二道屏障。 精子入卵后的另一个变化，是 ，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，叫做 。与此同时，精子入卵后被激活的卵子完成 ，排出第二极体后，形成 ，雌原核一般 雄原核。 雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此接触，二者体积缩小、合并，两组核染色体合为一组，形成一个含二倍染色体的合子，也就是受精卵。 四 .动物胚胎发育的基

6、本过程 1.受精场所是母体的 。 2.卵裂期： 特点：细胞 ，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积 。 3.桑椹胚： 特点：胚胎细胞数目达到 个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。 属于 。 4.囊 胚： 特点：细胞开始出现 （该时期细胞的 ）。聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为 （ ICM） ， 将来发育成胎儿的各种组 织 ；而沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，称为 ，它们将来发育成 。中间 出现含有液体 的空腔称为 。 这个时期的胚胎叫做 。囊胚进一步扩大，会导致透明带的破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做 。 5.原肠胚： 囊胚孵化后，再进一步发育， 的细胞形成外胚层，下方的细

7、胞形成 。这时候的胚胎称为 ，由内胚层包围的囊腔叫 。 五 .体外受精 (一 )卵母细胞的采集和培养： 1.主要方法：用 处理，使其排出更多的卵子，然后，从 中冲取卵子，直接与 在体外受精。 2.第二种方法：从刚 中采集卵母细胞； 3.第三种方法是借助超声波探测仪、 内窥镜或 腹腔镜等直接从 中吸取卵母细胞。采集的卵母细胞，都要在体外经 后，才能与 受精。 (二 ) 精子的采集和获能： 1.收集精子的方法有 法、 法和 法。 2.在体外受精前，要对精子进行 处理。 方法如下： 培养法： 啮齿动物、家兔和猪 化学诱导法： 牛、羊 (三 ) 受精： 获能的精子和培养成熟的卵细胞在 或 专用的 溶液

8、中完成受精过程。 (四 )胚胎的早期培养：精子与卵子在 体外受精后，应将受精卵移入 中继续培养，以检查 。 培养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需添加 、 、 、 等营养成分，以及 血清 等物质。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向 或 。不同动物胚胎移植的时间不同。 (牛、羊一般要培育到 阶段才能进行移植，小鼠、家兔等实验动物可在 移植，人的体外受精胚胎可在 个细胞 阶段移植。 ) 六 .胚胎移植 (一 )概念： 胚胎移植是指将雌性动物的 ，或者通过体外受精及其它方式得到的 ，移植到 的 其它雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。 其中提供胚胎的个体称为 “ ” ，接受胚胎的

9、个体称为 “ ” 。（供体为 ，作为受体的雌性动物应为 的品种。） 地位：如 等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过胚胎移植技术才能获得后代，是 的最后一道“工序” 。 (二 ) 胚胎移植的意义：大大缩短了 供体本身的 ，充分发挥 雌性优良个体的繁殖能力 。 (三 ) 生理学基础： 1.动物发情排卵后，同种动物 的供、受体生殖器官的 是相同的 。这就为供体的胚胎移入受体提供了 相同的生理环境 。 2.早期胚胎在一定时间内处于 状态。这就为 提供了可能 。 3.受体对移入子宫的外来胚胎不发生 反应 。这为 提供了可能 。 4.供体胚胎可与受体子宫建立正常的 联系，但供体胚胎的 在孕育过

10、程中不受影响。 (四 ) 基本程序主要包括： 1.对供、受体的选择和处理 。选择 优秀的供体，有 和 的受体，供体和受体是 物种。并用激素进行 处理 ，用 对供体母牛做 处理。 2.配种或人工授精 。 3.对胚胎的收集、检查、培养或保存 。配种或输精后第 7 天，用特制的 装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲 洗出来 (也叫冲卵 )。对胚胎进行 检查，此时的胚胎应发育到 阶段。直接向受体移植或放入 中保存。 4.对 胚胎 进行移植。 方法如下： 手术法： 引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口； 非手术法： 将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。 5.移植后的检查。对受体母

11、牛进行 的检查。 6.受体母牛产下胚胎移植的犊牛。 七 .胚 胎分割 (一 )概念：是指采用机械方法将 切割 2 等份、 4 等份 或 8 等份 等，经移植获得 的技术。 (二 )意义：来自同一胚胎的后代具有 的遗传物质， 可以看做动物的 繁殖 或克隆的方法之一 。 (三 )材料：发育良好，形态正常的 。（桑椹胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其 ，也可用于胚胎分割。） (四 )操作过程： 形态正常的桑椹胚或囊胚 移入盛有操作液的培养皿用分割针或分割刀将胚胎切开吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚植入受体 注意事项： 对囊胚阶段的胚胎分割时，要将 等 分割，否则会

12、影响 。 八 .胚胎干细胞 1.哺乳动物的胚胎干细胞简称 ES或 EK细胞，来源于 或从 中分离出来。 2.具有 的特性，在形态上表现为 小， 大， 明显；在功能上，具有 ，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以 而不发生 ，可进行 保存，也可进行 。 3.胚胎干细胞的主要用途是： 可用于研究哺乳动物 ； 是在体外条件下研究 的理想材料，在培养液中加入 ，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导 ES 细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示 的机理提供了有效的手段； 可以用于治疗 人类的某些顽疾 ，如帕金森综合症、少年糖尿病等； 利用可以被诱导分化形成 的特性，移植 ES

13、 细胞可使 的部位得以修复并恢复正常功能； 随着组织工程技术的发展，通过 ES 细胞 ，定向培育出 ，用于 ，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。 【例题】 一选择题 1关于高等动物受精作用的叙述，错误的是 ( ) A受精作用发生在输卵管 B精子和卵子结合的过程中，卵子完成减数第二次分裂 C精子细胞膜与卵子细胞膜融合依靠了细胞膜的结构特点 D精子与卵子相遇后，会发生顶体反应，防止多精入卵 2有关海星原 肠胚的叙述中，不正确的是 ( ) A原肠胚已分化成三个胚层 B原肠胚形成过程中 DNA 总量增加 C原肠胚的发育是基因选择性表达的结果 D原肠胚形成过程中所含的有机物总量增加 3下图表示

14、高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是 ( ) A图中 过程表示胚胎发育， 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原肠胚是进行胚胎移植的最好时期 4保证胚胎在移植前后所处的生理环境一致的方法是 ( ) A用催产素处理供体和受体 B用孕激素同时处理供体和受体 C用抗利尿激素同时处理供体和受体 D用促性腺激素同时处理供体和受体 5在试管牛的生产过程中，不是必需的操作是 ( ) A卵母细胞的采集和培养 B受精卵中导入抗病毒基因 C精子的采集和获能 D胚胎的早期培养和移植 6下列生物工程技术中，一定要来自同一个

15、物种的是 ( ) 核移植中细胞核和细胞质来源 牛胚胎移植中公牛与母牛 牛胚胎移植中胚胎的供体与受体 植物体细胞杂交中两个体细胞 A B C D 7下列有关哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述正确的是 ( ) A移植用的胚胎一般取发育到桑椹胚或囊胚 B滋养层细胞发育成胎膜和胎盘是在囊胚期 C分割囊胚阶段的内细胞团不要求均 等 D卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加 8科学家将人体皮肤细胞改造成了多能干细胞 “iPS 细胞 ” ，人类 “iPS 细胞 ” 可以形成神经元等人体多种组织细胞。以下有关 “iPS 细胞 ” 说法正确的是 ( ) A “iPS 细胞 ” 分化为神经细胞的过程体现了细胞的

16、全能性 B “iPS 细胞 ” 有细胞周期，它分化形成的神经细胞一般不具细胞周期 C “iPS 细胞 ” 可分化形成多种组织细胞，说明 “iPS 细胞 ” 在分裂时很容易发生突变 D “iPS 细胞 ” 分化成人体多种组织细胞，是因为它具有不同于 其他细胞的特定基因 9胚胎工程技术在生产中的应用不包括 ( ) A移植胚胎干细胞使退化的组织修复并恢复正常功能 B进行胚胎移植充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能 C采用机械方法将早期胚胎分割产生同卵双胎 D在小鼠腹腔中培养杂交瘤细胞生产单克隆抗体 10英国研究者取人的皮肤细胞核与去核牛的卵细胞重组，培育出混合胚胎，但该胚胎只成活了 3 天。此项技术与一般

17、治疗性克隆研究相比较，其发展优势是 ( ) A最终可培育产生转人类基因动物 B可 望解决人类卵细胞资源稀缺问题 C可望有效解决器官移植产生的排斥反应 D可望构建人体器官克隆体系 11英国伦敦大学学院医院的医生利用基因诊断和胚胎筛选技术，使一对拥有乳腺癌家族病史的英国夫妇顺利孕育一名排除乳腺癌隐患的婴儿。下列有关叙述，不正确的是 ( ) A这项技术属于 “ 设计试管婴儿 ” ，该技术的使用应受到限制 B该项技术中涉及体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等技术 C为保证胚胎移植成功，必须将受精卵在体外培养至原肠胚时期 D在进行乳腺癌基因诊断时可运用 DNA 分子杂交技术 12.动物细胞培养是动物细胞工

18、程的基础，如图所示， a、 b、 c 表示现代工程技术， 、 、 表示其结果，下列说法正确的是 ( ) A若 a 是核移植技术， 反应了动物细胞也具有全能性 B若 c 是胚胎分割技术， 中个体的基因型和表现型一定相同 C 中作为受体的动物品种是珍稀的或存量少的雌性动物 D若 b 是体外受精技术，则 为良种家畜快速大量繁殖提供了可能 13哈佛大学的科学家从怀孕妇女胎盘的羊水中提取了干细胞，并在实验室培养后生成了多种人体器官组织，如骨骼、肌肉、肝脏等。下列有关叙述 不 正确的是 ( ) A该研究说明干细胞具有发育的全能性 B这些干细胞与由其生成的肌肉细胞的染色体组成相同 C这些干细胞在器官移植上将

19、有较好的医学用途 D这些骨骼、肌肉等的形成与细胞分裂和分化有关而与细胞凋亡无关 14.精子的变形过程中（ ）演变为精子的尾 A.高尔基体 B.细胞核 C.内质网 D.中心体 15.当卵细胞达到（ ）时期时，才具备与精子受精的能力 A.减数第二次分裂后期 B.减数第一次分裂末期 C.减数第二次分裂中期 D. 减数第二次分裂结束成熟 16.供、受体母牛选择好后，要用激素进行同期发情处理的原因是（ ） A.防止受体牛不愿意接受胚胎 B.只有受体与供体的生理状态相同，被移植的胚胎才能继续正常发育 C.只要发情排卵后，各阶段时间内的变化，供、受体生理状态完全相同 D.同期发情处理后，卵细胞和精子受精结合

20、能力强 17.英国科学家维尔穆特首次用羊的体细胞（乳腺细胞）成功地培育出一只小母羊，取名“多利”，这一方法被称之为“克隆”，以下四项中与此方法在本质上最相近的是（ ） A.将兔的早 期胚胎分割后，分别植入两只母兔的子宫内，并最终发育成两只一样的兔子 B.将人抗病毒基因嫁接到烟草 DNA 分子上，培育出具有抗病毒能力的烟草新品种 C.将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞 D.将人的精子与卵细胞在体外受精，待受精卵在试管内发育到囊胚期时，再植入女性子宫内发育成“试管婴儿” 18.下列属于精子、卵子发生上的区别的是 ( ) A 细胞的分裂方式 B卵子在卵巢内的储备 C成熟细胞的染色体数量

21、 D细胞遗传物质的变化 19受精过程的顺序为 ( ) 第一次卵裂开始 释放第二极体 顶体反应 穿越透明带 雌、雄原核的形成 核膜消失，雌、雄原核融合 A B C D 20中科院动物所和福州大熊猫研究中心合作，通过将大熊猫的细胞核植人去核后的兔子卵细胞中，在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎，这表明我国的大熊猫人工繁殖研究再次走在世界前列。下列有关克隆大熊猫胚胎的叙述中，错误的是 ( ) A在形成早期胚胎 的过程中，依次经历了卵裂、囊胚、原肠胚等几个阶段 B兔子卵细胞质的作用是激发大熊猫细胞核的全能性 C克隆出的早期胚胎中，各细胞间具有相同的遗传信息 D在形成早期胚胎的过程中，尚未出现细胞的分化

22、 21胚胎干细胞功能特性不包括 ( ) A具有发育的全能性 B体外培养可以分化成各种组织、器官 C冷冻保存可以进行遗传改造 D可以进行增殖 22一般情况下，下列的细胞中分化程度由高到低的顺序依次是 ( ) 卵细胞 受精卵 胚胎干细 胞 造血干细胞 神经细胞 A B C D 23“试管婴儿”技术是解决不孕症的有效手段， 1978 年世界上诞生了第一例“试管婴儿”。这项技术实际上是指受精卵在体外培养 35 天，形成胚胎后移植回母体子宫，着床着继续发育形成胎儿直至分娩，请判断“试管婴儿”技术在生物学上依据的原理是（ ） A有性生殖 B无性生殖 C克隆技术 D基因工程 二非选择题 24如图为经过体外受

23、精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程，请回答下列问题： (1)A 细胞是 _，在进行体外受精前要对精子进行 _处理。 (2)进行胚胎分割时，应选择发育到 _时期的胚胎进行操作。 (3) 指的是 _。 (4)通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同遗传性状的根本原因是 _。 (5)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意 _。 (6)受体母牛必须和供体牛属于 _。移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是 _ _。 25下图是 “ 万能细胞 ” 的诞生过程，图中 OCT4、 SOX2、 NANOG 和 LIN28 是在胚胎干细胞中能高度表达并决定其 “ 全能性 ” 的四个基因，将改造后的 “ 万能细胞

24、 ” 植入小鼠身体上，植入的细胞长成了 “ 肿瘤 ” ， “ 肿瘤 ”中出现了神经、骨骼、肌肉等多种类型的细胞。请据图回答下列问 题： (1)胚胎干细胞又称 ES 细胞，是从 _中分离出来的一类细胞，如果胚胎发育到了囊胚期，这时的 _细胞就是 ES 细胞。 (2)胚胎干细胞在功能上具有发育的 _。 (3)图中逆转录病毒的作用是 _，过程 利用了逆转录病毒的 _特性。 (4)“ 万能细胞 ” 经体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，这样培育的特殊细胞或器官移回病人体内与异体器官移植相比，最大的优点是 _。 (5)请说出一种胚胎干细胞的应用： _。 26. 2n/4n 嵌合体胚胎是指用四倍体 (4

25、n )胚胎与二倍体胚胎 (2n )或胚胎干细胞 (ES 细胞 )进行聚合，形成由二倍体和四倍体细胞组成的嵌合体。 2n/4n 嵌合体胚胎的构建常用方法如下图，请据图分析回答： （ 1）受精卵是胚胎发育的开端，图中的卵细胞达到 时期，才具备受精的能力，而精子需经过 过程才能和卵细胞结合。 （ 2） 2N 的 ES 细胞来自胚胎发育过程的 期，本实验中从功能上说明了该细胞 （ 3） 2n/4n 嵌合体胚胎的构建用到的现代生物工程技术主要有： （ 4） ES 细胞经嵌合体方法培育的动物与核移植方法培育的动物相比，遗传物质来源的区别主要是什么？ 。 27.一对健康夫妇生下一男婴，一岁时脑出血死亡，二年

26、后女方怀孕 6 个月时，经羊水及脐带血诊断 为男孩且患血友病，遂引产。于是夫妇俩到广州中山医附属一院做试管婴儿。医生培养 7 个活体胚胎，抽取每个胚胎 1-2个细胞检查后，选两个胚胎移植，最后一个移植成功，出生了一健康女婴，她是我国第三代试管婴儿。请回答： （ 1）试管婴儿技术作为现代生物技术和母亲正常怀孕生产的过程的相同之处是 ，不同点在于 _。 （ 2）如果 B、 b 表示血友病基因或正常基因，则父、母亲的基因型分别是 _、 _。如果该夫妇再生一男孩，患血友病的概率是 _。 （ 3）医生抽取活体胚胎的 1 或 2 个细胞后，可通过观察 _判断早期胚胎的性别，你认为医生应选用 _性胚胎进行移植，应用现代生物技术，现在人们已能够选取最理想的胚胎，其基因型应该是_。自然状态下，出现这样的胚胎的概率是 _。该实例体现了现代科学技术应用于社会和人类生活的重要意义。