专题3　胚胎工程.

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1 专题3　胚胎工程

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3 考纲要求 四年考情 1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础　 Ⅰ 2.胚胎干细胞的移植　 Ⅰ 3.胚胎工程的应用　 Ⅱ 2011福建·非选择题T32

4 一、体内受精和早期胚胎发育 1.胚胎工程的概念 (1)操作对象:动物的_________或配子。 (2)技术:_________、_________、胚胎分割、胚胎干细胞 培养等。 2.精子和卵子的发生 (1)精子的发生: ①场所:睾丸的_________。 ②时间:_______→生殖机能衰退。 早期胚胎 体外受精 胚胎移植 曲细精管 初情期

5 第一阶段：_____________的形成
第二阶段：_________的形成 第三阶段： 精子变形 初级精母细胞 精子细胞 细胞核→_______的主要部分 高尔基体→_________ _______→精子尾 线粒体→聚集在尾的基部形成_________ 精子头 ③过程 头部顶体 中心体 线粒体鞘

6 (2)卵子的发生: ①场所:_____。 ②时间:_________________。 ③过程 卵巢 胎儿期和初情期后 减数第一次分裂：_________完成 减数第二次分裂：_______________的过程中完成 排卵前后 精子和卵子结合

7 3.受精 (1)场所:_______。 (2)过程： ①准备阶段 ②受精阶段 输卵管 精子获能：在_______内获能 卵子的准备：发育到________才有受精能力 生殖道 MⅡ中期 放射冠 顶体反应(穿越_______) ↓ _______反应(穿越透明带) ___________作用(进入卵黄膜) 原核形成，配子结合成受精卵 透明带 卵黄膜封闭

8 4.胚胎发育 受精卵→_______→_______→囊胚(内细胞团)→ _________发育成外胚层和内胚层 滋养层发育为胎儿的___________ 卵裂期 桑椹胚 内细胞团 原肠胚 胎膜和胎盘

9 二、体外受精和早期胚胎培养 1.体外受精 (1)卵母细胞的采集和培养： 超数排卵法：用___________处理后冲卵 直接采集法：从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集或直接 从活体动物的卵巢中吸取 (2)精子的采集和获能： 采集：_________、手握法、_________ 获能：_______、化学诱导法 (3)受精：___________和培养成熟的卵子在_________或 专用的受精溶液中完成受精作用。 促性腺激素 假阴道法 电刺激法 培养法 获能的精子 获能溶液

10 2.胚胎的早期培养 (1)目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。 两“盐”：_______________ 两“素”：_____________ 两“酸”：_______________ 另有水和_____等 (3)胚胎处理：_________或冷冻保存。 无机盐和有机盐 维生素和激素 (2)培养液成分巧记 氨基酸和核苷酸 血清 受体移植

11 三、胚胎工程的应用及前景 1.胚胎移植 (1)概念剖析: ①供体:能提供早期胚胎或通过体外受精及其他方式得到的 胚胎的雌性动物。 ②受体:_____________________的其他雌性动物。 ③结果:产生新个体。 (2)意义:充分发挥_______________________。 同种的、生理状态相同 雌性优良个体的繁殖潜力

12 (3)生理学基础: ①移入:排卵后,_________________的生理变化是相同的。 ②收集:早期胚胎处于_________。 ③存活:受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生_________ _____。 ④遗传性:供体胚胎可与受体子宫建立正常的___________联系, 但移入受体的供体胚胎的_________不受任何影响。 (4)基本程序: 对供、受体的选择和处理→___________________→对胚胎的 收集、检查、培养或保存→_________→移植后检查。 供、受体生殖器官 游离状态 免疫排斥 反应 生理和组织 遗传特性 配种或进行人工授精 胚胎移植

13 2.胚胎分割 (1)概念: ①方法:机械方法; ②分割份数:将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等; ③目的:获得_______________。 (2)定位:动物_______________的方法之一。 (3)材料:发育良好、形态正常的_____________。 (4)要求:将_________均等分割。 同卵双胎或多胎 无性繁殖或克隆 桑椹胚或囊胚 内细胞团

14 3.胚胎干细胞(ES或EK细胞) (1)来源:___________________。 ①形态：体积___、细胞核___、_____明显 ②功能：具有发育的_______ ③体外培养：可增殖而不_________ 早期胚胎或原始性腺 小 大 核仁 (2)特点 全能性 发生分化

15 1.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。( ) 【分析】刚刚排出的精子,不能立即与卵子受精,必须在雌性动物体内发生相应的生理变化,即获能后,才能获得受精能力。 2.排卵是指卵泡从卵巢中排出。( ) 【分析】排卵是指卵子从卵泡中排出,而不是指卵泡从卵巢中排出。 √ ×

16 3.(2012江苏T9A)胚胎移植时对供体和受体母牛都要进行相同激素处理。( )
【分析】对供体和受体母牛进行同期发情处理,所用激素相同,但对供体母牛进行超数排卵要用促性腺激素,受体母牛则不需要。 4.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。( ) 【分析】卵子形成过程中,减数第一次分裂和减数第二次分裂是不连续的。减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的,而减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的。 × ×

17 5.判断卵子是否受精的标志是在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。( )
【分析】当卵黄膜和透明带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。 6.在对囊胚进行分割时,要将滋养层细胞均等分割。( ) 【分析】进行胚胎分割时,对囊胚阶段的胚胎进行分割,必须将内细胞团均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。 √ ×

18 7.(2012浙江T2C)囊胚的滋养层细胞具有发育全能性。( )
【分析】滋养层细胞是高度分化的细胞,不再具有发育的全能性。 8.胚胎分割的份数越多,操作技术的难度会越大,移植的成功率也越低。( ) 【分析】胚胎分割的份数越多,操作技术的难度会越大,如刚出生的动物体重偏低,毛色和斑纹上还存在差异等,造成移植的成功率也越低。 × √

19 考点 一 体内受精和早期胚胎发育  1.精子和卵子的发生 　(1)比较: 项目 精子的发生 卵子的发生 不 同 点 场 所 睾丸的曲细精管 卵巢(减数第一次分裂)、输卵管(减数第二次分裂) 时 间 初情期到生殖机能衰退 ①卵泡的形成和在卵巢内的储备:出生前(即胎儿时期) ②排卵:初情期

20 项目 精子的发生 卵子的发生 不 同 点 过 程

21 项目 精子的发生 卵子的发生 不 同 点 特 ①减数第一次分裂和减数第二次分裂连续 ②需要变形 ①减数第一次分裂和减数第二次分裂不连续 ②不需要变形 相 ①原始生殖细胞的增殖为有丝分裂 ②生殖细胞的成熟为减数分裂;成熟过程均经一次复制和两次分裂,子细胞中染色体数目减半

22 (2)卵子发生的主要特点: ①初级卵母细胞的减数第一次分裂发生在排卵前后,产生一个次级卵母细胞和一个第一极体。 ②当精子与卵子结合时,次级卵母细胞进行减数第二次分裂形成卵子和第二极体。 ③防止多精子入卵的机制: a.第一道屏障:透明带反应。 b.第二道屏障:卵细胞膜反应。

23 2.受精 第一步:精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质;透明带反应是防止多精子入卵受精的第一道屏障。 第二步:精子进入卵细胞膜。卵细胞膜反应是防止多精子入卵受精的第二道屏障。 第三步:原核形成。雄原核和雌原核形成。 第四步:配子结合。雌、雄原核融合形成合子(受精卵)。

24 3.早期胚胎发育 (1)受精卵:个体发育的起点。 (2)卵裂期: ①分裂方式为有丝分裂。 ②细胞体积缩小。 ③细胞数量增加。 ④胚胎总体积不变或略有缩小。

25 (3)桑椹胚: ①细胞数目在32个左右。 ②细胞未分化,属于全能细胞。 (4)囊胚: ①内细胞团→胎儿的各种组织。 ②滋养层→胎盘和胎膜。 (5)原肠胚:出现外胚层、内胚层和原肠腔。

26 【高考警示】 受精的标志≠受精完成的标志 受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体;而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。

27 【典例1】下图是畜牧业生产上培育某种优良种牛的两种方法,请分析回答下列问题。

28 (1)方法Ⅰ和方法Ⅱ均用到的生物技术有  和 　　　　　　。 (2)用激素处理的目的是使B牛　　　　　　,从B牛体内获得的卵母细胞需要培养到　　　　　　　(时期)才能与精子结合。 (3)A牛的精子要与B牛的卵细胞结合,完成受精作用,必须先　　　　。卵子受精的标志是　 。 (4)生产上常用　　　　期的胚胎进行胚胎移植。若希望同时获得多个性状相同的家畜个体,可以使用　　　　　　技术。

29 【解析】(1)方法Ⅰ、Ⅱ中都用到了动物细胞培养技术和胚胎移植技术。
(2)超数排卵应用促性腺激素处理,获得的卵母细胞需要在减数第二次分裂中期才能与精子结合。 (3)体外受精前应该让精子获能,然后才能完成受精作用。卵子受精的标志是卵细胞膜和透明带之间能观察到两个极体。 (4)胚胎移植常用桑椹胚或囊胚进行,胚胎分割能同时获得性状相同的多个个体。

30 答案:(1)动物细胞培养　胚胎移植 (2)超数排卵　减数第二次分裂中期 (3)获能　在卵细胞膜和透明带的间隙能够观察到两个极体 (4)桑椹胚或囊胚　胚胎分割

31 【互动探究】 (1)题中E牛和F牛的性状是否完全相同? 提示:不完全相同,E牛的性状来源于A牛和B牛,而F牛的性状几乎全部来源于C牛。 (2)题中还运用了哪些生物技术? 提示:体外受精、核移植。

32 【变式训练】请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的
问题: (1)精子细胞经变形后,高尔基体发育形成精子的顶体,顶体内 含有的　　　　能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。 (2)某动物排卵时,减数第一次分裂尚未完成,此时卵子处于 　　　　卵母细胞阶段,当该细胞发育至减数第二次分裂 　 　期时,才具备受精能力。若在卵细胞膜和透明带之 间看到两个极体,则表明　　　　过程已完成。

33 (3)动物的早期胚胎移植到同种且　　　　　　与供体相同的动物体内,使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎,常用　　　激素对供体进行处理,其目的是获得更多的　　　　　　,经人工授精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时,发现活胚胎细胞不能被染色,其原因是活细胞膜　　　　　　　　　　　　。 (4)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体,可对发育到桑椹胚期或囊胚期阶段的早期胚胎进行　　　　处理,再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存,应将其置于 　　　　条件下。

34 【解析】(1)精子与卵子相遇后,发生顶体反应,顶体内的顶体酶释放出来,直接溶解卵丘细胞之间的物质,随后将透明带溶出一条孔道,从而协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。
(2)排出的卵子减数第一次分裂尚未完成,所以处于初级卵母细胞阶段。排出的卵子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。完成受精的标志是卵细胞膜和透明带的间隙看到两个极体。

35 (3)胚胎移植要求将早期胚胎移植到同种且生理状态相同的其他雌性动物体内。用促性腺激素进行超数排卵处理,使其产生更多的能进行受精的卵母细胞,从而获得较多的早期胚胎。由于细胞膜具有选择透过性,所以染料不能进入活细胞,因而活胚胎细胞不能被染色。 (4)胚胎分割属于无性繁殖技术,可将一个胚胎通过胚胎分割形成两个遗传物质完全相同的新个体。对胚胎进行长期保存一般放入-196℃的液氮中。

36 答案:(1)顶体酶 (2)初级　中　受精 (3)生理状态　促性腺　卵母细胞　对物质的吸收具有选择透过性 (4)胚胎分割　-196℃的液氮

37 考点 二 体外受精和早期胚胎培养  1.体外受精 (1)卵母细胞的采集和培养: ①实验动物以及家畜猪、羊等:用促性腺激素处理,使其排出更多的卵子,然后,从输卵管中冲取卵子,直接与获能的精子在体外受精。 ②大家畜或大型动物:从刚被屠宰的母畜的卵巢中采集卵母细胞或直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞,然后在体外经人工培养成熟后,才能与获能的精子受精。

38 (2)精子的采集和获能: ①收集精子的方法:主要有假阴道法、手握法和电刺激法等。 ②精子体外获能的方法:主要有培养法(啮齿动物、家兔、猪等)和化学诱导法(牛、羊等家畜的精子常采用化学法,即将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中,用化学药物诱导精子获能)。 (3)体外受精: 获能的精子和培养成熟的卵子可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。

39 2.早期胚胎发育 (1)过程:受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚。 (2)每个阶段的具体特点和体内早期胚胎发育相同。

40 【高考警示】 (1)获得精子和卵子后,两者并不立即在体外结合:需要对精子 进行获能处理,并将卵母细胞培养成熟至减数第二次分裂中期。 (2)胚胎发育的过程中,细胞的全能性并非完全相同,桑椹胚具 有全能性,囊胚是开始分化的阶段,原肠胚时期已出现高度分化。

41 【典例2】(2011·浙江高考改编)培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。据图回答下列问题。

42 (1)甲过程为　　　　　　　　　　　　,其过程中可通过给 母山羊注射　　　　　使其超数排卵。 (2)乙过程的目的之一是　　　　　　处理。 (3)乙过程与丙过程中采用的培养液成分不同,乙过程的培养 液为　　　　　　或专用的受精培养液,丙过程的培养液为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)丁过程是　　　　　,是指将早期胚胎移植到同种的、生 理状态相同的代孕母羊子宫内。

43 【解析】分析图示可知,甲过程为卵母细胞的采集,一般用促性腺激素处理良种母山羊,使其超数排卵。乙过程为精子获能以及受精,获能的精子和成熟的卵子在获能培养液或专用的受精培养液中完成受精。丙过程为早期胚胎培养,在发育培养液中进行。丁过程是胚胎移植,是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同(而不是性状相同)的其他雌性动物子宫内使之继续发育。

44 答案:(1)卵母细胞的采集　促性腺激素 (2)对精子进行获能　(3)获能培养液　发育培养液 (4)胚胎移植

45 考点 三 胚胎移植和胚胎分割  1.胚胎移植的实质 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换,胚胎本身的遗传物质并不发生改变。 2.影响胚胎移植成功率的两个重要条件 (1)要在同种动物之间进行移植,“同种”是指“同一物种”。 (2)供、受体生理状态要相同: ①供、受体母畜的发情时间一致; ②胚胎移入受体子宫的位置应该与其在供体内的位置相同或相似。

46 3.胚胎移植的时间 (1)不同动物其胚胎移植的时间不同。 (2)牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段;小鼠、家兔在桑椹胚前;人胚胎可在8～16个细胞阶段移植。 (3)几乎所有动物都不能在原肠胚阶段移植,因为此时胚胎细胞分化程度高,移植成功率很低。

47 4.胚胎分割 (1)理论基础:细胞的全能性。 (2)材料选择:发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。 (3)囊胚期分割要求:内细胞团均等分割,以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。 (4)意义:加快繁殖速度,是动物无性繁殖或克隆的方法之一,其他克隆方法还有核移植。

48 【高考警示】 (1)试管动物和克隆动物的性状不同:前者由父本和母本共同决定,后者与核供体相同。 (2)胚胎分割所用胚胎并非来自于胚胎发育的任何时期:桑椹胚时期的细胞均未分化,细胞全能性最高,是胚胎分割的最佳时期。

49 【典例3】胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术,可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。

50 (1)从良种母牛采集的卵母细胞,都需要进行体外培养,其目的是　　　　　　　　;从良种公牛采集的精子需　　　　后才能进行受精作用。
(2)在体外培养受精卵时,除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外,还需要提供　　　　气体以维持　　　　 　　。 (3)图中过程A称为　　　　　　,它在胚胎工程中的意义在于　　　　　　　　　　　　　　。 (4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器,需将目的基因导入牛受精卵,最常用的导入方法是　　　　　;获得转基因母牛后,如果　　　　　　,即说明目的基因已经表达。

51 【解析】(1)人工采集的卵母细胞要在体外培养成熟后才能与获能的精子完成受精,同理,在体外受精前,要对精子进行获能处理。
(2)体外培养受精卵所需气体主要有O2和CO2。O2是细胞代谢必需的,CO2的主要作用是维持pH稳定。 (3)把早期胚胎移入受体母牛子宫的过程称为胚胎移植,意义在于可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 (4)基因工程中把目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射法;获得基因表达产物即母牛的乳汁中含有人类白细胞介素,说明目的基因已经表达。

52 答案:(1)使卵母细胞成熟(或使卵母细胞获得受精能力)　获能
(2)CO2　培养液(基)的pH (3)胚胎移植　提高优良母畜的繁殖率 (4)显微注射法　牛奶中含有人类白细胞介素(或牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素)

53 【互动探究】 (1)题图中A过程对受体和供体需如何处理?为什么? 提示:同期发情。为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境,从而提高胚胎的成活率。 (2)图中大量获得卵母细胞需要什么激素处理良种母牛? 提示:促性腺激素。

54 【变式训练】自然情况下,牛的生育率很低,通过现代科技手段,可以实现良种牛的快速繁殖。请按照提示,回答下列问题:
(1)使一头良种雌性黄牛,在一年内繁殖数百头后代,最简便的方法有　　　　　　。 (2)现有一头良种雌性黄牛,采用胚胎移植的方法,可使这头良种牛一年生下数十头自己的后代。其操作过程中用激素使供体母牛　　　　。胚胎收集的过程也叫做　　　　。用于移植的胚胎应发育到　　　　或　　　　阶段。 (3)采用试管动物技术还可以使普通雌性黄牛产下奶牛、良种肉牛等不同品种小牛。该技术中首先要做的是体外受精和　　　　　　　　。

55 【解析】(1)通过人工授精、胚胎分割和胚胎移植的方法,可以在短时间内大量繁殖优良品种。
(2)胚胎移植进行前,用促性腺激素处理供体母牛使其超数排卵;人工收集发育到桑椹胚或囊胚阶段的胚胎进行移植。 (3)试管动物技术包括体外受精和胚胎早期培养。 答案:(1)人工授精、胚胎分割、胚胎移植 (2)超数排卵　冲卵　桑椹胚　囊胚 (3)早期胚胎的培养

56 【拓展延伸】 胚胎干细胞 1.种类 类别 来源或举例 特　点 全能干细胞 桑椹胚或囊胚及以前阶段 能发育成完整个体 多能干细胞 内细胞团细胞或原始性腺细胞 能分化出动物的多种组织细胞 专能干细胞 骨髓干细胞、皮肤生发层细胞 分化出特定的组织

57 2.干细胞培养关键 需要一种能促进胚胎干细胞的生长,但抑制其分化的培养体系。 3.来源 (1)从体外培养的胚胎获得; (2)从克隆的胚胎中获得; (3)从成体中获得。

58 4.胚胎干细胞的特性 (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)在体外培养的条件下,可以增殖而不发生分化,可进行冷冻保存,也可进行遗传改造。

59 5.胚胎干细胞的主要用途 (1)可用于研究哺乳动物个体的发生和发育规律。 (2)是在体外条件下研究细胞分化的理想材料。 (3)可以用于治疗人类的某些顽疾,如帕金森综合征、少年糖尿病等。 (4)利用其可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性,移植胚胎干细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。 (5)通过胚胎干细胞体外诱导分化,定向培育出人造组织器官,用于器官移植,解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。

60 【备选典例】下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答:

61 (1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至　　　　期的内细胞团或胎儿的　　　　　　　　中分离得到的一类细胞。
(2)图中分化程度最低的干细胞是　　　　　　。在体外培养条件下,培养液中加入　　　　　　因子,可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。 (3)在机体内,皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因 　　　　　　的结果。 (4)某患者不能产生正常的白细胞,通过骨髓移植可以达到治疗的目的,骨髓移植的实质是将上图中的　　　细胞移植到患者体内。

62 (5)若要克隆某种哺乳动物,从理论上分析,上述红细胞、白细胞、皮肤细胞、神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的　　　　,其原因是　 。
(6)若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制,使用该药物可使肝肿瘤细胞停留于细胞周期的　　　　期。 (7)在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段,用　　　　细胞与骨髓瘤细胞融合,经多次筛选最终得到能分泌　　　　的杂交瘤细胞。

63 【解析】(1)胚胎干细胞一般取自囊胚的内细胞团细胞或胎儿原始性腺细胞。在动物个体发育过程中,随着生物发育程度加大,各组织细胞分化程度越来越高,受精卵、桑椹胚细胞、胚胎干细胞没有分化。
(2)胚胎干细胞具有全能性,在含有分化诱导因子的培养液中可能被诱导分化成各种组织细胞。 (3)在个体发育过程中,不同类型的干细胞分化形成不同的组织细胞,其实质是细胞中基因的选择性表达。 (4)根据图示可知,骨髓移植的目的是向患者体内注射造血干细胞,造血干细胞在体内可以分裂、分化形成白细胞等血细胞。

64 (5)哺乳动物成熟红细胞中没有细胞核,因此不能提供克隆所需的细胞核。
(6)细胞分裂过程中DNA复制发生在有丝分裂或减数第一次分裂的间期。 (7)单克隆抗体制备过程中首先应将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合,再经筛选获得能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。 答案:(1)囊胚　原始性腺 (2)胚胎干细胞　分化诱导　(3)选择性表达 (4)造血干　(5)红细胞　细胞中无细胞核 (6)间　(7)B淋巴　特异性抗体

65 【变式训练】胚胎干细胞的研究是目前生物学和医学界的一大热点,根据下列材料信息分别回答相关问题。
材料一　哺乳动物的胚胎干细胞(embryonic stem cell)简称ES或EK细胞。ES细胞的分离和培养成功是胚胎工程中的重大成就之一,在基础生物学、畜牧学和医学上都具有十分重要的应用价值。 材料二　在动物实验方面,用ES细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈了糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症。也许在不久的将来,当我们的身体某一类细胞功能出现异常或退化时,就可以通过诱导ES细胞定向分化来及时进行修补。

66 材料三　ES细胞也是研究体外细胞分化的理想材料。ES细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中,能够维持不分化的状态。在培养液中加入分化诱导因子,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,这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。同时胚胎干细胞还可用于对哺乳动物个体生长和发育规律的研究。

67 (1)胚胎干细胞是从　　　　　　　中分离出来的一类细胞。
(2)ES细胞具有胚胎细胞的特性,在形态上,表现为　　　;在 功能上,具有发育的　　　　性,即可以分化为成年动物体内 任何一种组织细胞。 (3)随着组织工程技术的发展,通过ES细胞体外诱导分化,还可 以培养出人造组织器官,解决目前临床上存在的　　　问题。

68 (4)由于ES细胞可分化为胚胎的内胚层、　　　　　　　　中任何一类细胞,于是可以将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的　　　　,通过组织化学染色,了解ES细胞的分化特点,这就为研究胚胎发育过程中的细胞分化及组织和器官形成的规律,进而研究动物体器官形成的　　　　　　　　等提供了可能。

69 【解析】(1)胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。(2)胚胎干细胞具有胚胎细胞的特性,在形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显,在功能上具有发育的全能性,可分化为成年动物体内的任何一种组织细胞。(3)胚胎干细胞通过体外诱导分化,可培养出人造组织器官,以解决临床上存在的供体器官不足和器官移植后的免疫排斥等问题。(4)早期胚胎可分化出外胚层、中胚层、内胚层细胞,不同胚层的细胞将分化发育为个体的不同组织和器官。因此,通过对早期胚层的细胞进行遗传标记,可研究胚胎发育过程中的细胞分化和组织器官的形成规律。

70 答案:(1)早期胚胎或原始性腺 (2)体积小、细胞核大、核仁明显 全能 (3)供体器官不足和器官移植后免疫排斥 (4)中胚层、外胚层　囊胚腔　时间、发育过程、影响因素

71 1.(2013·泉州模拟)英国纯血马是世界顶级马术比赛的常用马种,其数量少,生育力低。现代生物工程能有效提高优质马的生育效率。请回答:
(1)用　　　　　　激素处理适龄纯血母马,使其一次性排出比自然情况下多几倍到几十倍的卵子。采集的卵母细胞经人工培育至减数第二次分裂的中期,该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和　　　　　　。

72 (2)体外受精前要对精子进行一定的处理,使其　 。
(3)随着动物克隆技术的发展,人们可以将纯血马的　　　　移入其他马的　　　　细胞中,将其激活并发育成胚胎,植入代孕母马体内。为保证胚胎移植的成功,胚胎的供体和受体应保持　　　　　　　　　　　　。

73 【解析】(1)利用促性腺激素处理可使适龄纯血母马超数排卵,卵母细胞发育至减数第二次分裂中期的标志是在透明带和卵黄膜间看到第一极体。
(2)精子要在体外获能后才能与卵子结合,完成受精过程。 (3)核移植技术可以快速进行动物克隆,为保证胚胎移植的成功,供体和受体应处于相同的生理状况。 答案:(1)促性腺　第一极体 (2)获能 (3)细胞核　去核卵母　相同的生理状况

74 2.研究人员将猴子的皮肤干细胞注射到小鼠的囊胚里,再将囊胚移入到代孕鼠体内发育而形成猴鼠嵌合体——猴鼠,用于角膜等器官的移植研究。请回答:
(1)胚胎干细胞体外培养诱导分化可形成大量皮肤干细胞,其原因是　 。 根据胚胎干细胞的这种功能特性,当我们身体的某一类细胞功能出现异常或退化时,利用胚胎干细胞的治疗思路是　 。 (2)囊胚时,胚胎细胞开始出现分化,有些细胞个体较小,将来只能发育成胎膜和胎盘,这类细胞称为　 。 因此,应将猴的皮肤干细胞注射到小鼠囊胚的　　　　　　部位,以伴随其发育成某种组织。

75 (3)将囊胚移入代孕鼠体内属于　　　　　　技术,此技术对代孕受体的要求是　　　　　　　　　　　　。在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是　　　　　　　　　　　　,若想进一步提高胚胎的利用率,可采用　　　　　　技术。

76 【解析】(1)胚胎干细胞是全能干细胞,可以分化形成不同的多能干细胞和专能干细胞。胚胎干细胞经一定条件下的定向诱导分化可形成不同的细胞,用于临床治疗。(2)囊胚期细胞包括滋养层和内细胞团两部分,滋养层细胞将来分化成胚胎的附属结构或胚外组织,内细胞团细胞将来分化出个体的所有组织和器官。(3)将囊胚移入代孕母体内属于胚胎移植,代孕母体应具有与供体相同的生理状态,可以接受受体并使其进行发育。胚胎移植的优点是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。要想快速繁殖良种,可用胚胎分割移植方法。

77 答案:(1)胚胎干细胞具有发育的全能性　通过诱导胚胎干细胞(ES或EK细胞)定向分化来及时修补
(2)滋养层细胞　内细胞团 (3)胚胎移植　同种、生理状态相同的其他雌性动物 可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力　胚胎分割

78 【易错提醒】胚胎移植实质的理解 (1)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,胚胎本身的遗传物质不发生改变,即“借腹生子”。 (2)胚胎移植的供体和受体必须是同种生物,以保证具有相同的生理特征。 (3)作为受体的雌性动物应为常见的或存量大的品种,供体则为优良品种。 (4)良种母畜后代的遗传特性是由供体公畜和母畜决定的,受体母畜只是提供胚胎发育的场所,不影响后代的遗传特性。

79 3.(2013·福州模拟)根据“试管牛”工厂化生产的技术流程图解,回答问题:

80 (1)根据　　　(填标号)判断,此种繁殖方式是　　　　生殖。
(2)①过程中通常每个卵巢平均可采集　　　　枚左右可用的卵母细胞,最终可能产下　　　　头犊牛。 (3)卵母细胞体外培养时必须培养到　　　　　　　　阶段才具有受精能力,②过程为　　　　,通常采用　　　　　法。 (4)③④过程分别代表　　　　和　　　　,⑤发育阶段一般为　　　　　　。

81 【解析】试管牛是由精子和卵子结合形成的受精卵发育而来的,属于有性生殖过程;目前,屠宰场废弃的卵巢,每个平均可采集到10枚左右可用的卵母细胞,经体外培养和受精,可获得可用的胚胎,移植给受体母牛后可产下1～2头犊牛;采集到的精子,必须经过获能处理才具有受精能力,对牛来说,体外精子获能通常采用化学诱导法;根据图解可以判断,过程③为体外受精,过程④为早期胚胎培养,⑤为早期胚胎,发育到桑椹胚或囊胚时期适于进行胚胎移植。

82 答案:(1)③　有性 (2)10　1～2 (3)减数第二次分裂中期　精子获能处理　化学诱导 (4)体外受精　早期胚胎培养　桑椹胚或囊胚时期

83 4.克隆羊的成功轰动世界。它不仅奠定了克隆性治疗疾病的基础,又解决了器官移植中供体不足的问题,同时也给人类带来了一些过去尚未遇到的问题。下图为人类对克隆羊技术的拓展和应用,请据图回答下列问题。

84 (1)图中所涉及的现代生物技术有　　　　　、　　　　和 　　　　　　等。 (2)下列有关胚胎移植的叙述正确的有(　　) A.冲卵指的是从子宫中冲出胚胎,而非冲出卵子 B.供、受体生理环境不一致,移入受体的胚胎也能被接受 C.供体和受体要进行免疫检查,防止发生免疫排斥反应 D.不同动物胚胎移植的时间不同,人的胚胎移植最好在原肠胚时期进行

85 (3)图中两个克隆动物长大后,各方面特征与原型动物相同,这说明　　　　具有全能性,早期胚胎发育在　　　　　　阶段以前的细胞是全能细胞。
(4)使用培养基进行胚胎干细胞培养时,通常要加入　　　　等天然成分。除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中,还需要保证细胞生活所需的　　　　 　　。 (5)图中从“内细胞团到胚胎干细胞”的培养过程中,一般用 　　　　处理内细胞团,使之分散成单个细胞。

86 【解析】(1)图中涉及的现代生物技术有核移植、胚胎移植、细胞培养。(2)冲卵是将供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来。
(3)克隆动物的产生说明体细胞核具有全能性。(4)动物细胞培养时需要加入血清等。 答案:(1)核移植 胚胎移植 细胞培养 (2)A (3)体细胞核 桑椹胚 (4)血清 温度和pH (5)胰蛋白酶

87 5.(2013·厦门模拟)随着人们生活水平的提高,乳制品需求越来越大,为了扩大生产,提高产崽率,要进行良种牛的培育。下图为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育过程,请据图回答:

88 (1)冲卵实质上是用特定装置将供体母牛子宫内的　　　　冲洗出来。
(2)图中数字标号1代表的结构名称是　　　　。标号3为 　　　　,它将来发育为　　　　　　　　。 (3)若想同时获得多个完全相同的子代,在胚胎移植前应进行　　　　　　,应选在　　　　时期的胚胎进行此项操作,后者进行此操作时应注意　　　　　　　　。 (4)受体母牛必须和供体牛属于同一物种。移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是　　　　　　　　　　　。

89 【解析】(1)据图所示,冲卵是在配种后进行的,因此,冲洗出来的是早期胚胎。
(2)E表示囊胚,1为内细胞团,2为囊胚腔,3为滋养层,滋养层将来发育成胎膜和胎盘。 (3)胚胎分割可获得多个完全相同的子代个体,进行胚胎分割时应选择桑椹胚或囊胚时期的胚胎,对囊胚阶段的胚胎进行分割时应注意将内细胞团均等分割。 (4)受体子宫对外来胚胎不发生免疫排斥反应是胚胎成活的生理基础。

90 答案:(1)早期胚胎 (2)内细胞团　滋养层　胎膜和胎盘 (3)胚胎分割　桑椹胚或囊胚　将内细胞团均等分割 (4)受体子宫对外来胚胎不发生免疫排斥反应

91 6.下面是以小鼠为对象进行的研究工作,请分析回答问题:
(1)进行小鼠胚胎工程操作时,首先在光控周期下(光照14 h,黑 暗10 h)饲养成年雌鼠,并注射促性腺激素,目的是　　　　。 然后从雌鼠输卵管中取出卵细胞,在一定条件下培养成熟;并 从雄鼠附睾中取出精子,在一定条件下培养一段时间,目的是　 。再在37℃,5% CO2条件下,精卵共同作用4 h,冲洗后 继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的变化,第5天可以看到胚 胎发生收缩,细胞间隙扩大,接着胚胎内部出现裂隙,这是胚胎 　　　　期开始的标志。

92 (2)如果体外受精后,在精核与卵核融合之前,用微型吸管吸除雄核,再用细胞松弛素B处理(作用类似于用秋水仙素处理植物细胞),处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵细胞中,由重组细胞发育成小鼠丙,则小鼠丙的基因来源于______________ 　　　　　　　　　。 (4)如果将外源基因导入小鼠受精卵,则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵DNA中。这种受精卵有的可发育成转基因小鼠,有的却死亡。请分析因外源基因插入导致受精卵死亡的最可能原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

93 【解析】(1)在胚胎工程中,使用促性腺激素处理雌鼠,使其排出更多的卵细胞。在体外受精前,通过采用培养法和化学诱导法处理精子,使其获能。受精卵不断进行有丝分裂,细胞数目逐渐增多。随着胚胎的进一步发育,胚胎内部出现裂隙,这就是早期的囊胚腔,标志着囊胚期的开始。 (2)用细胞松弛素B处理去掉雄核的细胞,细胞再进行分裂,染色体能正常复制,但纺锤体不能形成,着丝点断裂后子染色体不能移向细胞两极,细胞不能分裂为两个子细胞,使细胞中染色体数目增加一倍,形成纯合子。这种育种方法叫做单倍体育种,其优点是大大缩短育种年限。

94 (3)在核移植技术中,重组细胞的细胞质基因来自于去核卵细胞,细胞核基因来自于供核体细胞的细胞核。
(4)在动物基因工程中,外源基因是随机插入到小鼠受精卵DNA中的,当外源基因插入到受精卵内生命活动必需的某些基因上时,这些必需基因就不能正常表达,导致受精卵死亡。

95 答案:(1)使成年雌鼠超数排卵(或促进排卵)
使精子获能　囊胚 (2)容易获得纯合子并缩短育种时间 (3)小鼠甲(体细胞)的核基因和小鼠乙(卵细胞)的细胞质基因 (4)外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达