1、第37讲 胚胎工程,-2-,-3-,教材梳理,题型探究,从受精卵谈起 1.受精作用 (1)概念:成熟的精卵融合成为 的过程称为受精。 (2)过程: 精子附着于卵膜精卵质膜融合等。 (3)同种动物精卵结合的原因之一:同种动物精子、卵细胞表面有相互识别的 。 2.胚胎发育 (1)动物的胚胎发育:指受精卵发育成 的过程。 (2)胚胎发育过程 卵裂: 不断进行细胞分裂,即卵裂,受精卵,精卵识别,特异性,蛋白,幼体,受精卵,-4-,教材梳理,题型探究,卵裂期的细胞具有 ,卵裂过程中,细胞只分裂,不生长,细胞逐渐变小 囊胚:卵裂球的细胞继续分裂,细胞间逐渐出现小的腔隙,它们最后汇合成一个大腔,成为中空的细
2、胞团,如下图,全能性,滋养层,内细胞团,发育,-5-,教材梳理,题型探究,胚:囊胚进一步发育,囊胚内的细胞不断增殖分化,逐渐形成一个圆盘状结构,分为 和外胚层,外胚层细胞在胚盘正中线处形成一条增殖区,该区的细胞增殖分裂进入内、外胚层间形成,原肠,内胚层,中胚层,-6-,教材梳理,题型探究,考向 受精作用和胚胎发育过程 【典例】 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,答案,解析,-7-,教材梳理,题型探究,归纳提升胚
3、胎发育过程中胚胎内细胞或物质的变化,-8-,教材梳理,题型探究,胚胎工程 1.胚胎工程 (1)概念:胚胎工程通常指各种 操作技术。 (2)研究内容:主要包括体外受精、 、胚胎移植、 、胚胎干细胞培养等。 (3)研究对象:主要限定于高等脊椎动物,特别是 。,胚胎,胚胎体外培养,胚胎分割,哺乳动物,-9-,教材梳理,题型探究,2.体外受精 (1)精子的采集及获能:用适宜的方法采集雄性动物的精子,将成熟的精子放入培养液中培养,使其达到 状态。 (2)卵细胞的采集:最常用的方法是卵巢经 处理后,用穿刺针吸取 ,取出卵母细胞,在体外进行人工培养,促进其成熟。 (3)受精: 的精子和 的卵细胞在体外合适的
4、环境下共同培养一段时间,便可受精。 (4)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,通常移植的最适宜时期是发育到 的胚胎。,获能,超数排卵,卵泡液,获能,成熟后,8细胞以上,-10-,教材梳理,题型探究,3.胚胎体外培养 (1)概念:胚胎体外培养是指应用人工创造的环境,对获取的进行体外培养。 (2)条件:必须配制一系列 培养液,用以培养不同发育时期的胚胎。 4.胚胎移植 (1)概念:胚胎移植技术是指将经济价值较高、遗传性状优良的母畜,经过 处理,使其 后受精,然后将发育的早期胚胎分别移植到 的代孕母的子宫内,通过代孕母妊娠产仔的技术。,早期胚胎,含有不同成分的,激素,超数排卵,同
5、期发情,-11-,教材梳理,题型探究,(2)基本过程,同期发情,激素处理,胚胎移植,-12-,教材梳理,题型探究,5.胚胎分割 (1)概念:胚胎分割是指借助 技术将早期胚胎切割成 ,再移植到代孕母子宫中发育,产生 后代的技术。 (2)过程,显微操作,几等份,同卵多仔,-13-,教材梳理,题型探究,6.胚胎干细胞 (1)完善图示,滋养层,内细胞团,核仁,发育全能性,-14-,教材梳理,题型探究,(2)胚胎干细胞培养 成功关键:需要一种培养体系,既能促进胚胎干细胞的 ,同时还要 胚胎干细胞的分化。 流程,(3)胚胎干细胞核移植:将 移植到中,经过 、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术
6、。,生长,抑制,饲养层,酶消化,胚胎干细胞核,去核卵细胞,胚激活,-15-,教材梳理,题型探究,(4)应用 进行 ,获得 动物。 培育用于移植的细胞、组织或 。 在试管中改良并创造动物新品种,结合 等技术培育优良家畜品种,生产有价值的动物等。,基因敲除,基因敲除,器官,基因工程,-16-,教材梳理,题型探究,考向一 胚胎工程的操作 【典例2-1】 (2018浙江名校协作体高三下学期3月考试)科学家将蜘蛛的蛛丝蛋白基因导入山羊体内,得到转基因山羊,使羊奶中含有一种独特的蛛丝蛋白,生产原理见下图。请回答下列问题。,(1)将蛛丝蛋白基因和载体通过甲过程形成的X物质为 ,可用 法将X导入受体细胞。 (
7、2)为了获得蛛丝蛋白,图中的受体细胞应该选择 羊(填性别)的体细胞,要使重组细胞具有全能性,乙过程需要的技术操作是 。,-17-,教材梳理,题型探究,(3)下列关于丙过程的叙述,正确的是 。 A.该过程所用培养液的成分与乙过程相同 B.该过程需定期用胰酶处理成细胞悬液进行传代培养 C.该过程为动物细胞培养,目的是获得更多的重组细胞 D.该过程中供体核DNA上原有的调节蛋白会被卵细胞质中的蛋白因子替换 (4)为了快速繁殖转基因山羊,可在丁过程前对早期胚胎进行 ,经培养后再分别移植到同期发情处理的 的代孕母羊的相应部位。,答案:(1)重组DNA分子 显微注射 (2)雌 核移植 (3)D (4)胚胎
8、分割 未经配种,-18-,教材梳理,题型探究,解析:甲表示构建基因表达载体,X表示重组DNA分子;乙表示核移植技术;丙表示动物细胞培养或早期胚胎培养;丁表示胚胎移植。 (1)根据以上分析可知,图中X表示重组DNA分子,将其导入动物细胞常用显微注射法。 (2)根据题意分析,该实验的目的是从羊奶中提取独特的蛛丝蛋白,因此图中的受体细胞应该选择雌羊的体细胞;由于体细胞核的全能性受到了限制,因此应该将体细胞核通过核移植技术移植到去核的卵母细胞中去,获得的重组细胞才能具有表达细胞核的全能性的能力。,-19-,教材梳理,题型探究,(3)根据以上分析可知,乙、丙分别表示核移植技术和早期胚胎培养技术,两者需要
9、的培养液的成分不完全相同,A项错误;该过程需要培养成早期胚胎,不能用胰蛋白酶分散成单个细胞,B项错误;该过程为动物细胞培养,目的是获得早期胚胎,C项错误;该过程中供体核DNA上原有的调节蛋白会被卵细胞质中的蛋白因子替换,D项正确。 (4)为了快速繁殖转基因山羊,可在丁过程前对早期胚胎进行胚胎分割,经培养后再分别移植到同期发情处理的未经配种的代孕母羊的相应部位。,-20-,教材梳理,题型探究,导师点睛1.胚胎移植分析 (1)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。 (2)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。
10、 (3)胚胎移植过程中两次使用激素,第一次用孕激素对受、供体进行同期发情处理;第二次用促性腺激素对供体进行处理使其超数排卵。 (4)胚胎移植产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛,性别取决于公牛提供何种类型的精子,与受体牛没有关系。,-21-,教材梳理,题型探究,2.胚胎分割分析 对囊胚阶段的胚胎进行分割时,必须将内细胞团均等分割:内细胞团一般到囊胚阶段才出现,它是发育成胚胎本身的基础细胞,其他细胞为滋养层细胞,只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割,会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强,含内细胞团少的部分发育不良,甚至不能发育等问题。,-22-,教材梳理,题型探究,(1
11、)过程将胚胎干细胞置于射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上,饲养层的作用是 ,培养过程 (填“需要”或“不需要”)无菌条件。,考向二 胚胎干细胞的培养与应用 【典例2-2】 下图是利用胚胎干细胞(ES细胞)所作的一系列研究,请据图回答问题。,-23-,教材梳理,题型探究,(2)过程将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔,通过组织化学染色,用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响的因素,这项研究利用了胚胎干细胞具有 的特点。在哺乳动物早期发育过程中,囊胚的后一个阶段是 。 (3)过程中目的基因导入胚胎干细胞最常用的方法是 ,获得转基因小鼠操作的最后一步使用的技术是 ,在此之前需要对其
12、进行遗传检测,通常选取 细胞作为检测对象。 (4)过程得到的小鼠畸胎瘤中里面全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官,实验时,必须用X射线照射去除胸腺的小鼠,获得免疫缺陷小鼠,其目的是 ,该过程研究的意义在于解决 问题。,-24-,教材梳理,题型探究,答案:(1)抑制分化 需要 (2)发育全能性 原肠胚 (3)显微注射法 胚胎移植 滋养层 (4)防止细胞免疫导致免疫排斥 供体器官不足和移植后免疫排斥 解析:(1)过程将胚胎干细胞置于射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上,饲养层的作用是抑制分化,培养过程需要无菌条件。 (2)胚胎干细胞具有发育全能性,在哺乳动物胚胎早期发育过程中,囊胚的后一
13、个阶段是原肠胚。 (3)将目的基因导入胚胎干细胞最常用的方法是显微注射法。获得转基因小鼠操作的最后一步使用的技术是胚胎移植,在此之前需要对其进行遗传检测,通常选取滋养层细胞作为检测对象。,-25-,教材梳理,题型探究,(4)过程得到的小鼠畸胎瘤中里面全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官,实验时,必须用X射线照射去除胸腺的小鼠,获得免疫缺陷小鼠,其目的是防止细胞免疫导致免疫排斥,该过程研究的意义在于解决供体器官不足和移植后免疫排斥问题。,概念辨析(1)滋养细胞:指先期培养的细胞,用于支持细胞克隆生长的细胞,如经射线照射本身失去增殖力的小鼠纤维细胞。 (2)滋养层:属于动物囊胚外表的一层扁平细胞,这些细胞将发育成胚胎附属结构或胚外结构如胚盘。 (3)饲养层细胞:一般是指胚胎成纤维细胞,该细胞可以分泌一些能抑制细胞分化的物质,满足促进干细胞生长的同时抑制干细胞分化的条件。,
