(江苏专用)2020版高考生物新导学大一轮复习第十单元现代生物科技专题第37讲胚胎工程讲义(含解析)苏教版.docx
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1、1第 37 讲 胚胎工程考纲要求 1.动物胚胎发育的基本过程(A)。2.胚胎工程的理论基础(A)。3.胚胎干细胞的移植(A)。4.胚胎工程的应用(B)。考点一 受精和胚胎发育1精子和卵子的发生项目 精子的发生 卵子的发生场所 睾丸的曲细精管 卵巢(M)、输卵管(M)时间 从初情期开始,直到生殖机能衰退卵泡的形成和在卵巢内的储备:胎儿期;排卵:初情期后过程过程特点M和 M是 连续的,需变形;两次分裂细胞质都是均等分配M和 M是不连续的,不需要变形;只有 M中的第一极体分裂为第二极体时细胞质均等分配,其余细胞质都是不均等分配结果 形成 4 个精子 形成 1 个卵子和 3 个极体相同点原始生殖细胞的
2、增殖方式为有丝分裂;原始生殖细胞产生成熟生殖细胞为减数分裂;减数分裂过程中经染色体复制一次,细胞分裂两次,子细胞中染色体数目减半2.体内受精(1)精子获能:刚刚排出的精子,不能立即与卵子受精,必须在雌性动物生殖道发生相应的2生理变化后,才能获得受精能力。卵泡液、输卵管分泌物、血清等液体可使精子获能。(2)卵子的准备:卵子要在输卵管内进一步成熟,当达到减数第二次分裂中期时,才具备与精子受精的能力。(3)受精过程3哺乳动物胚胎发育过程Error!卵 裂 期Error!桑 椹 胚Error!囊 胚Error!原 肠 胚胚层分化胚体形成1有关精、卵细胞的发生及受精的判断(1)精子和卵子的发生都是从初情
3、期开始的( )(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)排卵是指卵泡从卵巢中排出( )(4)成熟的精子并不具有受精能力,必须获能后才具备受精能力( )(5)卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体( )(6)透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障( )32有关早期胚胎发育的判断(1)卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大( )(2)卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加( )(3)在胚胎发育过程中,细胞的分化出现在桑椹胚期( )(4)内细胞团将来发育成胎膜和胎盘( )如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段,据图分析:(1)A、B、C 的名称
4、分别是什么?提示 桑椹胚、囊胚、原肠胚。(2)图中的 4 和 7 两个空腔是同一个结构吗?提示 不是,分别是囊胚腔和原肠腔。(3)细胞分化开始出现于哪个时期?1 部分的细胞将来形成什么结构?提示 细胞分化开始出现于 B(囊胚)时期,1 部分的细胞将来形成胎膜和胎盘。(4)早期胚胎的发育过程中,卵裂时细胞的体积和所有的细胞体积之和有何变化?提示 卵裂过程中,细胞只分裂而不生长,所以每个细胞的体积越来越小,但总体积并不增加或略有缩小。命题点一 精、卵细胞的发生与受精过程分析1下列关于精子形成过程的叙述,错误的是( )A细胞核变为精子头的主要部分B高尔基体发育为头部的顶体C中心体演变成精子的尾D线粒
5、体退化消失答案 D解析 细胞核和线粒体都是精子结构中重要的部分。其中细胞核是遗传物质储存和复制的场所,也是参与精卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体则是精子进行有氧呼吸分解营养物质、产生运动能量的场所,精子的线粒体在精子形成过程中,集中于尾的基部形成线粒体鞘,是精子维持生存和提供运动能量的“动力工厂” 。2如图表示高等动物卵子的发生过程,请据图回答下列有关问题:4(1)图中 A 是_,B 是_,E 是_,阶段 C 是指个体发育的_期。(2)精子开始形成的时期是_,精子形成过程不同于卵子形成过程的最主要特征是_,该过程保留的主要结构是_和_。(3)当观察到两个极体时,表明_。(
6、4)能发生染色体的着丝点分裂的阶段是_(填序号)。(5)阶段 C 发生的场所是_。答案 (1)第一极体 合子 精子 胎儿 (2)初情期 需要变形 细胞核 线粒体 (3)卵子已经完成了受精(4) (5)卵巢解析 (1)图中为卵原细胞增殖(有丝分裂)并演变为初级卵母细胞的过程;为减数分裂,只有在受精时,次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂,因此 E 是精子,B 是合子;阶段 C 为卵泡的形成,发生在胎儿期。(2)精子开始形成的时期是初情期,精原细胞经过减数分裂产生精子细胞,精子细胞需要经过变形过程才能形成精子(卵子形成不需要变形),精子细胞中很多结构会消失,而细胞核和线粒体则会保留下来。(3)当
7、观察到两个极体时,表明卵子已经完成了受精。(4)染色体的着丝点分裂可发生在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期,即图中的。(5)阶段 C(卵泡的形成)发生在卵巢内。命题点二 早期胚胎发育过程的分析3(2018江苏调研)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原肠胚期是进行胚胎移植的最好时期答案 C解析 由受精卵发育为幼体的过程是胚胎发育,由幼体发育为成体的过程是胚后发育,A 项错误;卵裂形成的囊胚总体积基本不变,而每个细胞的体积减小,B 项错
8、误;兔子、雄鹰和眼镜蛇分别是哺乳类、鸟类和爬行类动物,都是真正的陆生脊椎动物,羊膜和羊水能保证其胚胎发育所需的水环境,还具有防震和保护作用,C 项正确;原肠胚期已发生了细胞的分化,5最好在早期胚胎时进行移植,如牛、羊一般在桑椹胚或囊胚阶段移植,而其他生物要在更早阶段进行,D 项错误。4下列关于蛙胚胎发育过程的叙述,正确的是( )A通过细胞分裂不断增加细胞数量,并在一定时期发生细胞分化B胚胎发育过程中细胞不断分裂,但不发生凋亡C随着细胞分裂次数的增加,蛙胚的有机物总量不断增加D发育过程中蛙胚从环境中获得的氧气和营养物质逐渐增加答案 A解析 在蛙的胚胎发育过程中,通过细胞分裂增加细胞数量,在囊胚期
9、细胞开始分化,A 项正确;胚胎发育过程中,既有细胞的分裂和分化,也有细胞的衰老和凋亡,B 错误;在蛙胚胎发育的过程中,由于细胞呼吸的消耗,有机物的总量不断减少,C 错误;蛙胚胎发育过程中需要从环境中获得氧气,但利用的营养物质是受精卵自身含有的,D 错误。考点二 胚胎工程及其应用1体外受精技术(1)卵母细胞的采集和培养Error!(2)精子的采集和获能Error!(3)受精:获能的精子和培养成熟的卵子在人为控制的适宜条件下和专用的受精溶液中完成受精作用。2胚胎移植技术(1)过程6(2)实质:胚胎移植是产生胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。3胚胎分割技术(1)概念方法:机械方法。分割份
10、数:将早期胚胎切割成二分胚、四分胚甚至八分胚等。目的:获得同卵双生或同卵多生后代。(2)定位:被视为一种胚胎克隆方法。(3)材料:发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。(4)要求:将内细胞团均等分割。4胚胎冷冻保存技术(1)概念:将动物的早期胚胎或分割后的胚胎,采用特殊的保护剂,使其长期保存在超低温环境下。(2)作用:建立胚胎库,以加速动物的繁育进程和保护优良资源。可以使胚胎移植不受时间和地域的限制。5胚胎干细胞(1)干细胞概念:动物(包括人)胚胎及某些器官中具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞。分类:专能干细胞、多能干细胞、全能干细胞。(2)胚胎干细胞概念:是早期的胚胎中未分化的细胞或从原始性腺
11、中分离出来的一类细胞。特点:具有体积小、核大、核仁明显等形态特征,具有发育的全能性。6胚胎工程的应用(1)在畜牧业生产上的应用:大量繁育家畜良种;控制家畜后代的性别比例。(2)在医学及科学研究上的应用胚胎干细胞的研究,有助于人们理解复杂的人体发育过程,并促进对人胚胎发育细节的研究,从而揭示人与动物的发育机制及影响其发育的因素。胚胎干细胞为细胞水平上研究新药提供材料。胚胎干细胞研究为细胞或组织移植提供无免疫原性的材料,可用于疾病的治疗。1有关胚胎移植与胚胎分割技术的判断(1)在胚胎移植中,对供体母畜要进行超数排卵处理,对供、受体要进行同期发情处理( )(2)胚胎移植技术中对供体和受体母畜都要进行
12、相同激素处理( )(3)胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚( )(4)胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低( )7(5)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎( )(6)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割( )(7)在对囊胚进行分割时,要将滋养层细胞均等分割( )2有关胚胎干细胞的判断(1)胚胎干细胞在体外培养条件下具有增殖而不发生分化的特点( )(2)胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点( )(3)胚胎干细胞在分化诱导因子的作用下可以向不同类型的组织细胞分化( )据图分析胚胎移植的操作流程(1)图中供体牛和受体牛分别是哪些?选择标准是什么?提示
13、 供体牛是良种公、母牛;受体牛是一般受体奶牛和一般受体肉牛。选择标准:供体是遗传性能和生产性能优良的个体,受体是健康、有繁殖能力的个体。(2)对供体牛和受体牛要进行怎样的处理?提示 对供体母牛进行超数排卵处理;对供、受体母牛进行同期发情处理。(3)用于移植的早期胚胎应是发育到哪些阶段的胚胎?提示 桑椹胚或囊胚。(4)排卵和冲卵有什么区别?提示 排卵是指卵子从卵泡中排出,冲卵是把供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来。命题点一 体外受精过程和早期胚胎培养原理及过程分析81(2019徐州质检)动物细胞培养是动物细胞工程的基础,如图所示,a、b、c 表示现代生物工程技术,、表示其结果,下列说法正确的是(
14、)A若 a 是核移植技术,反映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答案 D解析 若 a 是体细胞核移植技术,则反映了动物体细胞的细胞核具有全能性,A 错误;胚胎分割技术所得个体的基因型完全相同,但表现型不一定完全相同,因为表现型还受环境的影响,B 错误;中作为供体的动物品种是珍稀的或存量少的雌性动物,而受体只要健康和具有良好的繁殖能力即可,不需要是珍稀或存量少的雌性动物,C 错误;若 b 是体外受精技术,则为试管动物,这为良种家畜快速大量繁殖提供
15、了可能,D 正确。2(2018齐齐哈尔高三第三次模拟)随着生物技术的发展,现代的试管婴儿技术不仅能解决部分人的生育问题,还能实现优生优育。回答下列问题:(1)培育试管婴儿时,为了提高受孕率,需培植多个胚胎,因此需要用_处理,促进女性排出更多的卵子。从早期胚胎发育过程分析,从受精卵到原肠胚的过程中依次经历卵裂期_,出现孵化的时期为_期。(2)优生的最基本的目的是让每个家庭生出健康的孩子,若一对夫妻,妻子是血友病患者,丈夫正常,为了生育一个健康的孩子,进行胚胎移植前需要进行_,目前最有效、最准确的方法是 SRYPCR 法,操作的基本程序是:从被检测的囊胚中取出几个细胞,提取 DNA 进行扩增,然后
16、用 DNA 探针进行检测。在基因工程中_时也会用到 DNA 探针。(3)在试管婴儿技术中用到了胚胎移植技术,而在一些优良家畜繁育过程中常会用到胚胎分割移植技术,该技术在生产实践中的重要意义是_。答案 (1)促性腺激素 桑椹胚期囊胚期 囊胚(2)性别鉴定 目的基因的检测和鉴定(3)大大缩短了供体本身的繁殖周期,充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力9解析 (1)培育试管婴儿时,为了提高受孕率,对女性用促性腺激素处理,可促进女性排出更多的卵母细胞。早期胚胎发育过程中,从受精卵到原肠胚依次经历了卵裂期桑椹胚期囊胚期,囊胚期透明带破裂,胚胎从中伸展出来,称为孵化。(2)血友病为伴 X 染色体隐性遗传病,妻子是
17、血友病患者,丈夫正常,则其儿子一定患病,女儿一定正常,为了生育一个健康的孩子,进行胚胎移植前需要进行性别鉴定。囊胚中的滋养层细胞将来发育为胎膜、胎盘,取滋养层细胞进行基因检测不会对早期胚胎造成伤害。在基因工程中目的基因的检测和鉴定会用到被荧光或放射性同位素标记的目的基因单链制成的 DNA 探针。(3)胚胎分割移植技术提高了胚胎的利用率,让优良雌性供体仅提供胚胎,让普通雌性受体承担孕育胚胎的任务,因 此 大 大 缩 短 了 供 体 本 身 的 繁 殖 周 期 , 可 以 充 分 发 挥 雌 性 优 良 个 体 的 繁 殖 潜 力 , 加 快 繁殖 速 度 。命题点二 胚胎移植和干细胞技术应用实例
18、分析3(2018江苏省高三 5 月模考)慢性病人常出现白蛋白值偏低的状况,缺乏白蛋白人就容易出现浮肿。人体的白蛋白正常值在每 100mL 血液中含有 3.84.8 克,如果比正常值低很多时就需要注射人血白蛋白,所以临床上对白蛋白需求量很大。下图是利用崂山奶山羊乳腺生物反应器制备药用白蛋白的流程图:(1)通过采集的精子不能直接使成熟的卵子受精,常要用化学诱导法对羊的精子进行_处理,即用一定浓度的_处理。(2)若我们已知白蛋白基因的碱基序列,一般采用_的方法获取目的基因。要使人的白蛋白基因在奶山羊乳腺细胞中特异性表达,完整的基因表达载体要包括目的基因、_、_、标记基因等部分。(3)对移植前的胚胎进
19、行性别鉴定时,宜取囊胚期的_细胞进行鉴定,一般采用SRYPCR 法,选择出现阴性反应的_(性别)胚胎进行移植。答案 (1)获能 肝素或钙离子载体 A23187 溶液(2)人工合成 乳腺蛋白基因的启动子 终止子 (3)滋养层 雌性解析 (1)通过采集的精子用一定浓度的肝素或钙离子载体 A23187 溶液进行化学诱导处理,可使之获能。(2)已知白蛋白基因的碱基序列,可用 DNA 合成仪通过人工合成的方法获取目的基因。基因表达载体中除目的基因和标记基因外,还需要有乳腺蛋白基因的启动子和终止子,乳腺蛋白基因的启动子可以在启动乳腺蛋白基因转录的同时启动白蛋白基因的转录,终10止子可使转录停止。(3)滋养
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