胚胎工程【知識精研+拓展提升】 高考生物一輪復(fù)習(xí) 課件

第44講

胚胎工程考點一

胚胎工程的理論基礎(chǔ)1、胚胎工程的概念胚胎工程：指對生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞進(jìn)行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。胚胎工程技術(shù)包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。操作對象：技術(shù)手段：操作水平：理論基礎(chǔ)：生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞胚胎移植、體外受精、胚胎分割等哺乳動物的體內(nèi)受精和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律主要集中在細(xì)胞水平2.胚胎工程的理論基礎(chǔ)精原細(xì)胞卵原細(xì)胞精

子卵母細(xì)胞受精卵桑葚胚囊胚原腸胚減數(shù)分裂變形減數(shù)分裂受精作用卵裂準(zhǔn)備階段受精階段早期胚胎發(fā)育階段包括：精子獲能和卵子的準(zhǔn)備精子穿越放射冠、透明帶，精子入卵，形成雌雄原核并融合細(xì)胞分裂、分化雌性輸卵管雌性輸卵管和子宮體外條件、模擬操作2.胚胎工程的理論基礎(chǔ)精原細(xì)胞卵原細(xì)胞精

子卵母細(xì)胞受精卵桑葚胚囊胚原腸胚減數(shù)分裂變形減數(shù)分裂受精作用卵裂準(zhǔn)備階段受精階段早期胚胎發(fā)育階段雌性輸卵管雌性輸卵管和子宮(高爾基體)精子的變形(中心體)2.胚胎工程的理論基礎(chǔ)精原細(xì)胞卵原細(xì)胞精

子卵母細(xì)胞受精卵桑葚胚囊胚原腸胚減數(shù)分裂變形減數(shù)分裂受精作用卵裂準(zhǔn)備階段受精階段早期胚胎發(fā)育階段雌性輸卵管胚胎期出生后青春期后動物排卵，排出的可能是初級卵母細(xì)胞或次級卵母細(xì)胞原始卵泡成熟卵泡黃體次級卵母細(xì)胞2.胚胎工程的理論基礎(chǔ)精原細(xì)胞卵原細(xì)胞精

子卵母細(xì)胞受精卵桑葚胚囊胚原腸胚減數(shù)分裂變形減數(shù)分裂受精作用卵裂準(zhǔn)備階段受精階段早期胚胎發(fā)育階段包括：⑴精子獲能⑵卵子的準(zhǔn)備雌性輸卵管雌性輸卵管和子宮獲能的方法有①利用雌性生殖道讓精子受精；②將精子培養(yǎng)在人工配置的獲能液中使其獲能等，常用有效成分：Ca2+載體、肝素等。卵子在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，達(dá)到MⅡ期時，才具備受精能力。受精階段釋放多種酶，溶解精子接觸卵細(xì)胞膜雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即將開始透明帶反應(yīng)阻止多精入卵的兩道屏障：保證受精卵中遺傳物質(zhì)與親代體細(xì)胞一致，從而保證遺傳的穩(wěn)定性卵細(xì)胞膜反應(yīng)受精的標(biāo)志：在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體或雌、雄原核時；受精完成的標(biāo)志是雌雄原核的融合；精子與卵細(xì)胞結(jié)合體現(xiàn)了細(xì)胞膜的流動性。2.胚胎工程的理論基礎(chǔ)精原細(xì)胞卵原細(xì)胞精

子卵母細(xì)胞受精卵桑葚胚囊胚原腸胚減數(shù)分裂變形減數(shù)分裂受精作用卵裂準(zhǔn)備階段受精階段早期胚胎發(fā)育階段雌性輸卵管雌性輸卵管和子宮卵裂期桑葚胚囊胚⑴卵裂期：細(xì)胞數(shù)量增加，胚胎總體積不變有機物的總量不斷減少，但有機物的種類增加。⑵囊胚：①細(xì)胞開始出現(xiàn)分化②內(nèi)細(xì)胞團(tuán)→胎兒的各種組織③滋養(yǎng)層→胎盤和胎膜⑶全能性細(xì)胞？透明帶內(nèi)細(xì)胞團(tuán)囊胚腔滋養(yǎng)層孵化原腸胚考點二

胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用1、體外受精培養(yǎng)到MⅡ期要進(jìn)行獲能處理意義：①是提高動物繁殖能力的有效措施②還可以為胚胎移植提供可用的胚胎精液中的精漿含有一種抑制精子獲能的物質(zhì)，離心的目的是除去精漿以利于精子獲能；將精子培養(yǎng)在人工配制的獲能液中進(jìn)行獲能。①卵母細(xì)胞的采集②精子的獲取③受精置于適當(dāng)培養(yǎng)液中共同培養(yǎng)考點二

胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用2、胚胎移植概念：供體、受體和胚胎來源①供體：②受體：③胚胎來源：職能：職能：條件：同種動物、生理狀態(tài)相同。胚胎移植是指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種(物種）的、生理狀態(tài)相同的雌性動物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)提供胚胎的個體產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎接受胚胎的個體承擔(dān)繁重而漫長的妊娠和育仔任務(wù)轉(zhuǎn)基因、核移植和體外受精等獲得的胚胎優(yōu)勢：地位：(1)可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力；(2)大大縮短了供體本身的繁殖周期；(3)增加后代數(shù)量。胚胎移植作為胚胎工程的最終技術(shù)環(huán)節(jié)優(yōu)良供體母牛受體母牛受體發(fā)情同期發(fā)情處理超數(shù)排卵處理發(fā)情配種或人工受精胚胎移植收集胚胎并檢查對受體進(jìn)行妊娠檢查具有優(yōu)良性狀的后代正常繁殖或兩三個月后進(jìn)行另一次移植優(yōu)良公牛供體、受體的選擇和處理配種或進(jìn)行人工授精胚胎的收集胚胎的檢查培養(yǎng)或保存胚胎的移植移植后的檢查過程：考點二

胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用2、胚胎移植牛胚胎移植過程重點解析超數(shù)排卵處理：注射促性腺激素體外培養(yǎng)至MⅡ期需進(jìn)行同期發(fā)情處理，生理狀態(tài)一致需進(jìn)行胚胎檢查不同動物胚胎移植時間不同，一般要到桑葚胚或囊胚階段需進(jìn)行妊娠檢查如何使雌性動物排出更多的卵子？采集的卵子是否馬上可以受精？受體母牛可以直接接受胚胎移植嗎？收集的胚胎可以直接移植嗎？胚胎發(fā)育到哪個階段進(jìn)行移植？移植后，是否都可以產(chǎn)生優(yōu)良性狀的后代？考點二

胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用2、胚胎移植胚胎移植

胚胎移植過程中的兩次處理和兩次檢查兩次處理兩次檢查對供、受體進(jìn)行同期發(fā)情處理注射促性腺激素使供體超數(shù)排卵對收集的胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查對受體是否妊娠進(jìn)行檢查考點二

胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用3、胚胎分割概念：實質(zhì)：體視顯微鏡顯微操作儀適合分割的胚胎：分割囊胚時注意事項：分割后胚胎去向？指采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。動物的無性繁殖或克隆發(fā)育良好的、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割胚胎分割意義？胚胎分割的局限性？考點二

胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用3、胚胎分割做DNA分析,鑒定性別已知性別胚胎胚胎移植在顯微鏡下切割胚胎分割針囊胚腔透明帶滋養(yǎng)層內(nèi)細(xì)胞團(tuán)分割針取樣滋養(yǎng)層內(nèi)細(xì)胞團(tuán)二分胚（1）胚胎移植前，為什么要對胚胎進(jìn)行DNA分析和性別鑒定？進(jìn)行DNA分析的目的是進(jìn)行遺傳病篩查，以防止產(chǎn)生的后代具有嚴(yán)重的遺傳?。贿M(jìn)行性別鑒定，是為了人工篩選后代動物的性別。（2）為什么要取滋養(yǎng)層細(xì)胞進(jìn)行分析和鑒定？避免損傷內(nèi)細(xì)胞團(tuán)；滋養(yǎng)層和內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均來自同一個受精卵的有絲分裂，含有相同的遺傳物質(zhì)。（2022全國甲卷）某牧場引進(jìn)一只產(chǎn)肉性能優(yōu)異的良種公羊，為了在短時間內(nèi)獲得具有該公羊優(yōu)良性狀的大量后代，該牧場利用胚胎工程技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)操作。（1）為了實現(xiàn)體外受精需要采集良種公羊的精液，精液保存的方法是___________。在體外受精前要對精子進(jìn)行獲能處理，其原因是_________________________________

________________________；精子體外獲能可采用化學(xué)誘導(dǎo)法，誘導(dǎo)精子獲能的藥物是_________________________（答出1點即可）。利用該公羊的精子進(jìn)行體外受精需要發(fā)育到一定時期的卵母細(xì)胞，因為卵母細(xì)胞達(dá)到___________時才具備與精子受精的能力。（2）體外受精獲得的受精卵發(fā)育成囊胚需要在特定的培養(yǎng)液中進(jìn)行，該培養(yǎng)液的成分除無機鹽、激素、血清外，還含的營養(yǎng)成分有_____________________________（答出3點即可）等。將培養(yǎng)好的良種囊胚保存?zhèn)溆?。?）請以保存的囊胚和相應(yīng)數(shù)量的非繁殖期受體母羊為材料進(jìn)行操作，以獲得具有該公羊優(yōu)良性狀的后代。主要的操作步驟是___________________________________________________________冷凍保存

剛排出的精子必須在雌性生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)生理變化后才能獲得受精能力肝素或鈣離子載體MⅡ期維生素、氨基酸、核苷酸

對受體母羊進(jìn)行發(fā)情處理，合適的時間，將保存的囊胚移植入受體母羊的子宮（2012?山東卷?T35）毛角蛋白Ⅱ型中間絲（KIFⅡ）基因與絨山羊的羊絨質(zhì)量密切相關(guān)。獲得轉(zhuǎn)KIFⅡ基因的高絨質(zhì)絨山羊的簡單流程如圖。（１）過程①中最常用的運載工具是______，所需要的酶是限制酶和____________。（２）在過程②中，用___________________________處理將皮膚組織塊分散成單個成纖維細(xì)胞。在培養(yǎng)過程中，將成纖維細(xì)胞置于5%CO2的氣體環(huán)境中，CO2的作用是________________________。（３）在過成③中，用___________處理以獲取更多的卵（母）細(xì)胞。成熟卵（母）細(xì)胞在核移植前需要進(jìn)行_________處理。（４）從重組細(xì)胞到早期胚胎過程中所用的胚胎工程技術(shù)是_________________。在胚胎移植前，通過_________技術(shù)可獲得較多胚胎。質(zhì)粒DNA連接酶胰蛋白酶（或膠原蛋白酶）維持培養(yǎng)基（液）的pHKIFⅡ基因羊胎兒皮膚組織塊成年母絨山羊重組表達(dá)載體成纖維細(xì)胞卵（母）細(xì)胞導(dǎo)入目的基因的細(xì)胞重組細(xì)胞早期胚胎代孕母羊轉(zhuǎn)基因絨山羊促性腺激素去核（早期）胚胎培養(yǎng)胚胎分割世界首個核移植“三親嬰兒”在美國誕生。其培養(yǎng)過程如下圖，請據(jù)圖回答下列問題：(1)在卵母細(xì)胞的獲取過程中，需要對女性進(jìn)行____

__處理，該處理的方法是給女性注射____

__激素，該處理可能會帶來的危害有：①_______；②_______。(2)細(xì)胞A的培養(yǎng)過程③所需氣體主要有O2和CO2，CO2的主要作用是_______。(3)卵子與精子在發(fā)生上的重要區(qū)別是_

______；對采集到的精子要先經(jīng)過____處理，才能用于體外受精；過程④受精完成的標(biāo)志是_______。(4)為了提高已有胚胎的利用率，可采用_________技術(shù)。若選用囊胚期的胚胎，操作過程中要特別注意的問題是______。(5)設(shè)計試管嬰兒技術(shù)與解決不孕問題而進(jìn)行的試管嬰兒技術(shù)的主要區(qū)別是前者需要在植入前對胚胎進(jìn)行________。(6)嬰兒的遺傳物質(zhì)來自于_________。課本P55超數(shù)排卵促性腺對孕婦的身體健康不利、導(dǎo)致卵巢早衰、影響孕婦內(nèi)分泌功能、影響胎兒的健康發(fā)育等維持培養(yǎng)液的pH精子的發(fā)生是連續(xù)的而卵子的發(fā)生是不連續(xù)的獲能雌雄原核融合胚胎分割將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割對胚胎進(jìn)行遺傳學(xué)診斷，篩選符合需要的胚胎再移殖甲乙丙“中中”和“華華”（1）動物體細(xì)胞核移植的難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植，原因是

。（2）我國科學(xué)家經(jīng)過多年的反復(fù)試驗，可以在10s之內(nèi)對卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作，在15秒之內(nèi)完成核移植，操作迅速使卵細(xì)胞受損極小，在技巧上保證了實驗的成功。實際操作中，去核是指去除

；去核前應(yīng)保證采集的卵母細(xì)胞在體外培養(yǎng)至

期；核移植的具體操作

，從而得到重構(gòu)胚；核移植前需用滅活的仙臺病毒對體細(xì)胞進(jìn)行短暫處理，作用是

。體細(xì)胞分化程度高，表現(xiàn)全能性困難紡錘體—染色體復(fù)合物減數(shù)分裂Ⅱ中（MⅡ）將體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞誘導(dǎo)細(xì)胞融合胚胎發(fā)育出現(xiàn)障礙與體細(xì)胞染色質(zhì)上組蛋白中賴氨酸被甲基化修飾密切相關(guān)。我國科學(xué)家在體細(xì)胞核移植中，向重組細(xì)胞內(nèi)注入由組蛋白去甲基化酶基因轉(zhuǎn)錄的mRNA（Kdm4d的mRNA）和組蛋白脫乙酰酶抑制劑TSA，改變了表觀遺傳修飾，促進(jìn)了體細(xì)胞核重新編程，提高了體細(xì)胞克隆胚胎的囊胚質(zhì)量和代孕猴的懷孕率，成功克隆出非人靈長類動物，獲得了兩只克隆猴“中中”和“華華”。該成果一經(jīng)公布轟動了全世界。“中中”和“華華”胚胎發(fā)育出現(xiàn)障礙與體細(xì)胞染色質(zhì)上組蛋白中賴氨酸被甲基化修飾密切相關(guān)。我國科學(xué)家在體細(xì)胞核移植中，向重組細(xì)胞內(nèi)注入由組蛋白去甲基化酶基因轉(zhuǎn)錄的mRNA（Kdm4d的mRNA）和組蛋白脫乙酰酶抑制劑TSA，改變了表觀遺傳修飾，促進(jìn)了體細(xì)胞核重新編程，提高了體細(xì)胞克隆胚胎的囊胚質(zhì)量和代孕猴的懷孕率，成功克隆出兩只克隆猴“中中”和“華華”。（3）我國科學(xué)家將組蛋白去甲基化酶（Kdm4d）的mRNA注入重構(gòu)胚，同時用組蛋白脫乙酰酶抑制劑（TSA）處理重構(gòu)胚，提高了胚胎的發(fā)育率和妊娠率。Kdm4d和TSA的作用機理是

，從而改變組蛋白的表觀遺傳修飾來調(diào)控基因表達(dá)。Kdm4d和TSA處理前后基因的堿基序列

（填“會”或“不會”）發(fā)生改變。（4）除操作技巧和化學(xué)方法的運用外，克隆猴的成功也得益于每一步嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的實驗操作。體外培