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1、 一、體外受精和早期胚胎發(fā)育 【答案】曲細精管初情期 【答案】卵巢始于性別分化后(胚胎時期) 【答案】透明帶反應卵黃膜封閉作用胎膜和胎盤 二、體外受精和早期胚胎培養(yǎng) 【答案】培養(yǎng)法化學誘導法無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清 三、胚胎工程的應用及前景 【答案】相同的游離狀態(tài)免疫排斥反應不受任何影響 【答案】桑椹胚或囊胚具有發(fā)育的全能性 一、精子和卵子的發(fā)生及早期胚胎發(fā)育過程 1.比較精子和卵子的發(fā)生精子卵子場所精巢(或睪丸)的曲細精管卵巢分裂時間初情期后開始分裂,減數第一次分裂和第二次分裂是連續(xù)的性別分化后雌性胎兒卵巢內即開始有絲分裂,形成卵泡;性成熟排卵前完成減數第一次分裂
2、;受精后完成減數第二次分裂減數分裂區(qū)別細胞質均等分裂、一個精原細胞產生4個精細胞,需變形形成精子細胞質不均等分裂、一個卵原細胞只產生一個卵細胞續(xù)表精子卵子細胞特點失去大多數細胞質,保留細胞核,線粒體聚集成線粒體鞘、高爾基體形成頂體保留大部分細胞質,為受精卵發(fā)育提供更多營養(yǎng)數量精巢中可以產生大量的精子,動物一次排出數億的精子卵巢中總共只有數百個卵泡能發(fā)育成熟,一次只排出數個卵 2.受精作用的過程 (1)受精前的準備階段 精子獲能:精子必須在雌性動物的生殖道中發(fā)生相應的生理變化后,才能獲得受精能力的生理現(xiàn)象。 卵子的準備:在輸卵管中發(fā)育到減數第二次分裂的中期,才具備與精子受精的能力。 (2)受精階
3、段 第一步:精子穿越放射冠和透明帶。頂體反應使頂體內的酶釋放出來并溶解放射冠內的卵丘細胞;透明帶反應是防止多精入卵受精的第一道屏障。 第二步:精子進入卵黃膜。卵黃膜封閉作用是防止多精入卵受精的第二道屏障。 第三步:原核形成。雄原核形成和雌原核形成。 第四步:配子結合。雌雄原核融合形成合子(受精卵)。 3胚胎發(fā)育過程 【友情提醒】卵子是否受精的標志是第二極體的形成(即在透明帶和卵黃膜間隙觀察到兩個極體),而受精完成的標志是雌雄原核融合成含二倍染色體的合子 【例1】下列關于受精過程的敘述,錯誤的是() A獲能后的精子與卵子相遇后,釋放頂體酶穿過透明帶進入放射冠 B透明帶反應是防止多精入卵的第一道屏
4、障 C精子與卵黃膜相互融合,精子入卵 D雄原核形成的同時,卵子完成減數第二次分裂 【解析】精子釋放頂體酶先穿過放射冠再進入透明帶。 【答案】A 【例2】下列說法正確的是() A卵裂期細胞經過了細胞分裂,不再分化 B原腸胚細胞屬于全能細胞 C囊胚腔先于原腸腔出現(xiàn) D桑椹胚開始進行分化 【解析】早期胚胎發(fā)育階段順序是:卵裂期形成早期胚胎,桑椹胚、囊胚、原腸胚,桑椹胚及之前的細胞屬于全能細胞,囊胚期細胞分化,出現(xiàn)囊胚腔,進一步發(fā)育而分化,分化后形成原腸胚,出現(xiàn)原腸腔。因此只有C項正確。 【答案】C 二、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植 1胚胎工程中胚胎的早期培養(yǎng) (1)精子與卵子在體外受精后,移入發(fā)育培養(yǎng)液中
5、繼續(xù)培養(yǎng),以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。 2胚胎移植 (1)胚胎移植的實質 胚胎移植實質上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉移,而胚胎本身的遺傳物質并不發(fā)生改變,因此各種性狀能保持其原來的優(yōu)良特性。 (2)胚胎移植成功的保障(生理學基礎) 第一,供、受體生殖器官的生理變化是相同的。 第二,哺乳動物的早期胚胎形成后,在一定時間內不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系,而是處于游離狀態(tài),這就為胚胎的收集提供了可能。 第三,受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應,這為胚胎在受體內的存活提供了可能。第四,供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系,但移入受體的供體胚胎的遺傳特性,在孕育
6、過程中不受任何影響。 【友情提醒】胚胎移植的供體和受體必須是同種生物,同一物種的動物才有可能具有相同的生理特征。 作為受體的雌性動物應為常見或存量大的品種,供體則為優(yōu)良的品種。 胚胎移植的意義:大大縮短了供體本身的繁殖周期,充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。 3胚胎分割 (1)材料選擇:發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。 (2)囊胚期分割要求:內細胞團均等分割,以免影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。 (3)意義:加快繁殖速度,是動物無性繁殖或克隆的方法之一,其他克隆方法還有核移植。 【例3】下列有關動物胚胎移植的敘述中,錯誤的是() A受孕母畜體內的受精卵或胚胎均能移植 B受體母畜必須處于與供體
7、母畜同步發(fā)情的狀態(tài) C超數排卵技術要使用一定的激素 D試管嬰兒只是受精及早期卵裂過程在試管中進行 【解析】胚胎移植其操作的對象是早期胚胎而不是受精卵;其生理基礎是供、受體排卵后產生相同的生理變化,為移植提供相同的生理環(huán)境;超數排卵要對供體用促性腺激素進行處理;試管嬰兒實質是“體外受精”和“胚胎移植”的共同產物。掌握胚胎移植的大體過程和需要條件,是解決該類題型的關鍵。 【答案】A 三、胚胎工程的三個操作流程 1試管動物的生產流程 2克隆動物的培育流程 3胚胎移植的培育流程 以牛胚胎移植為例: (1)選擇的對象包括良種公牛、母牛和普通母牛,處理是指對良種母牛和普通母牛做同期發(fā)情處理,以使其生殖器官
8、的生理變化相同,同時要對良種母牛做超數排卵處理,以促其多產生卵子。 (2)沖卵是指將早期胚胎從良種母牛子宮內沖洗出來,而不是沖洗出卵子。 (3)良種牛后代的遺傳特性是由供體公牛和母牛決定的,受體母牛只是提供了胚胎發(fā)育的場所,不影響后代的遺傳特性。 【例4】下列過程在胚胎移植中沒有必要進行的是() A對供體、受體要進行選擇 B要用激素對供體進行超數排卵處理 C供體和受體要進行免疫檢查,防止發(fā)生免疫排斥反應 D胚胎移植常采用手術法和非手術法兩種方法 【解析】胚胎移植的生理學基礎之一表現(xiàn)在:供體與受體具有相同的生理環(huán)境。因此,在進行胚胎移植時沒有必要進行免疫檢查。在胚胎移植時應選擇有健康的體質和正常
9、繁殖能力的個體作為受體,選擇遺傳性能和生產性能優(yōu)秀的個體作為供體。在用激素對供、受體進行同期發(fā)情處理的基礎上,還要對供體用促性腺激素進行超數排卵處理,以得到更多的卵子。胚胎的移植方法有手術法和非手術法兩種。 【答案】C 四、胚胎干細胞 1干細胞分類 干細胞分為三類:全能干細胞、多能干細胞、專能干細胞。胚胎干細胞為全能干細胞。 2胚胎干細胞的應用前景 ES細胞的分離和培養(yǎng)成功是胚胎工程中的重大成就之一,在基礎生物學、畜牧學和醫(yī)學上都具有十分重要的應用價值。 (1)ES細胞可用于治療人類的某些頑癥。 利用ES細胞可以被誘導分化形成新的組織細胞的特性,移植ES細胞可以使壞死或退化的部位得以修復并恢復
10、正常功能。 (2)培育成組織器官,用于器官移植。 (3)對ES細胞的培養(yǎng)和誘導,為揭示細胞分化和細胞凋亡的機理提供了有效手段。 (4)ES細胞可用于對哺乳動物個體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律的研究。 【友情提醒】胚胎干細胞是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞,包括人類早期胚胎的囊胚的內細胞團,具有胚胎細胞的特性。它能長期維持未分化狀態(tài),又有全能分化的潛能和無限增殖的能力,在體外培養(yǎng)時仍能維持正常和穩(wěn)定的染色體組型,在特定的環(huán)境誘導下,能分化成各類細胞系。因此,它是細胞的源頭,是惟一不死的全能或多能細胞,并能夠無限分化,它能制造機體需要的全部細胞。 【例5】利用胚胎干細胞治療肝衰竭,實現(xiàn)此過程的最重要原
11、因是() A細胞分裂 B細胞特化 C細胞分化 D細胞增殖 【解析】ES細胞具有發(fā)育的全能性,可被誘導分化形成新的組織細胞,移植ES細胞可使壞死或退化的部位得以修復并恢復正常功能,因此治療肝衰竭主要是利用這一特性而實現(xiàn)的。理解干細胞的特點,掌握干細胞研究的意義,能運用干細胞的知識解決實際問題。 【答案】C1.(2010江蘇)下列關于利用胚胎工程技術繁殖優(yōu)質奶羊的敘述,錯誤的是( ) A對受體母羊與供體母羊進行同期發(fā)情處理 B人工授精后的一定時間內,收集供體原腸胚用于胚胎分割 C利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎 D一次給受體母羊植入多個胚胎,可增加雙胞胎和多胞胎的比例 【解析】本題
12、考查了胚胎工程及考生理解問題的能力。進行胚胎分割要用囊胚或桑椹胚期的胚胎。B 2.(2010江蘇)老年癡呆癥患者的腦血管中有一種特殊的淀粉樣蛋白體,它的逐漸積累可能導致神經元損傷和免疫功能下降。某些基因的突變會導致淀粉樣蛋白體的產生和積累。下列技術不能用于老年癡呆癥治療的是( ) A胚胎移植技術 B胚胎干細胞技術 C單克隆抗體技術 D基因治療技術 【解析】本題考查了現(xiàn)代生物技術的應用。采用胚胎干細胞技術可以產生新的神經元細胞,單克隆抗體技術定向改善免疫能力,基因治療技術可以從基因水平對老年癡呆進行治療,而胚胎移植技術則不能治療老年癡呆癥。A 3.(2010山東)胚胎工程是一項綜合性的動物繁育技
13、術,可在畜牧業(yè)和制藥業(yè)等領域發(fā)揮重要作用。下圖是通過胚胎工程培育試管牛的過程。 (1)從良種母牛采集的卵母細胞,都需要進行體外培養(yǎng),其目的是_;從良種公牛采集的精子需_后才能進行受精作用。 (2)在體外培養(yǎng)受精卵時,除了給予一定量的O2以維持細胞呼吸外,還需要提供_氣體以維持_。使卵母細胞成熟(或使卵母細胞獲得受精能力)獲能CO2培養(yǎng)液(基)的pH (3)圖中過程A稱為_,它在胚胎工程中的意義在于_。 (4)研制能夠產生人類白細胞介素的牛乳腺生物反應器,需將目的基因導入牛受精卵,最常用的導入方法是_;獲得轉基因母牛后,如果_,即說明目的基因已經表達。胚胎移植提高優(yōu)良母畜的繁殖率顯微注射法牛奶中
14、含有人類白細胞介素(或牛乳腺細胞已合成人類白細胞介素) 【解析】(1)因為只有發(fā)育到減數第二次分裂中期的細胞才有受精能力,所以在胚胎工程中,對采集到的卵母細胞經過一定時間的體外培養(yǎng)。采集的精子經獲能處理才具有受精能力。 (2)在動物細胞培養(yǎng)過程中,除給予一定量的O2以維持細胞呼吸外,還需提供CO2氣體以維持培養(yǎng)液中的pH。 (3)圖中A過程為胚胎移植,它的意義在于繁重的漫長的妊娠和育仔任務由受體取代,使供體的主要職能變?yōu)橹簧a具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎,這就大大地縮短了供體本身的繁殖周期。 (4)將目的基因導入動物細胞的常用方法為顯微注射法,若轉基因母牛所產生的牛奶中含有人類白細胞介素即可說明目的基因已表達。