2019-2020年高考生物二輪專題復(fù)習(xí) 專題十五 胚胎工程.doc
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2019-2020年高考生物二輪專題復(fù)習(xí) 專題十五 胚胎工程 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育胚胎工程的建立場(chǎng)所:睪丸的曲細(xì)精管時(shí)間:從初情期開(kāi)始,到生殖機(jī)能衰退精子的發(fā)生 1)精原細(xì)胞多個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞(通過(guò)數(shù)次有絲分裂)過(guò)程 2)1個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞4個(gè)精子細(xì)胞(通過(guò)減數(shù)分裂,即MI和 MII)3)精子細(xì)胞精子(通過(guò)變形) 場(chǎng)所:卵巢 時(shí)間:從胎兒時(shí)期開(kāi)始(胎兒時(shí)期完成了卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備)卵子的發(fā)生 1)卵原細(xì)胞初級(jí)卵母細(xì)胞過(guò)程 2)1個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞1個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞第一極體(排卵前后完成)3)1個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞1個(gè)卵子第二極體(精子和卵子結(jié)合過(guò)程中完成) 概念:精子和卵子結(jié)合成合子(受精卵)的過(guò)程。 受精 場(chǎng)所:雌性的輸卵管內(nèi)1)受精前的準(zhǔn)備階段1:精子獲能 過(guò)程 2)受驚前的準(zhǔn)備階段2:卵子的準(zhǔn)備a.精子穿越放射冠和透明帶:頂體反應(yīng),透明帶反應(yīng)3)受精階段 b.進(jìn)入卵黃膜:卵黃膜封閉作用c.原核形成和配子結(jié)合 卵裂期:細(xì)胞在透明帶中進(jìn)行有絲分裂早期胚胎發(fā)育 桑椹胚:胚胎細(xì)胞達(dá)32個(gè)左右,每一個(gè)細(xì)胞都是細(xì)胞囊胚:有囊胚腔,出現(xiàn)了囊胚從透明帶中伸展出來(lái)的孵化過(guò)程原腸胚:內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞形成外胚層和內(nèi)胚層,滋養(yǎng)層發(fā)育成胎膜和胎盤,內(nèi)胚層包圍著 原腸腔 體外受精和早期胚胎培養(yǎng)試管動(dòng)物技術(shù):通過(guò)人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精,并通過(guò)培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后,再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。 方法一:用促性腺激素處理,使其超數(shù)排卵,從中輸卵管沖取精子(針對(duì)卵母細(xì)胞的采集 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,家畜豬、羊等) 方法二:從屠宰母畜卵巢中采集方法三:借助超聲波探測(cè)儀、內(nèi)窺鏡、腹腔鏡等工具直接從活體母畜 卵巢中吸?。ㄡ槍?duì)大家畜或大型動(dòng)物,如牛) 體外受精 卵母細(xì)胞的培養(yǎng):在體外人工培養(yǎng)成熟 精子的采集:方法有假陰道法、手握法和電刺激法等精子的獲能:方法有培養(yǎng)法(通過(guò)獲能培養(yǎng)液)、化學(xué)誘導(dǎo)法(通過(guò)肝素或鈣離子載體A23187) 獲能溶液或?qū)S玫氖芫芤菏芫韩@能的精子 培養(yǎng)成熟的卵子 完成受精 胚胎早期培養(yǎng) 條件:受精卵在發(fā)育培養(yǎng)液中培養(yǎng) 培養(yǎng)液成分:無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等 胚胎工程的應(yīng)用及前景概念:是指將雌性動(dòng)物的早期胚胎,或者通過(guò)體外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動(dòng)物的體內(nèi),使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。其中提供胚胎的個(gè)體叫供體,接受胚胎的個(gè)體叫受體。應(yīng)用:胚胎移植是轉(zhuǎn)基因、核移植、或體外受精等技術(shù)的最后一道“工序”現(xiàn)狀:在牛的胚胎移植中,技術(shù)方法更為簡(jiǎn)便、實(shí)用。意義:可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體繁殖潛力。供體主要職能只是產(chǎn)生優(yōu)良特性的胚胎,縮短繁 殖周期胚胎移植成功與否關(guān)系到:供體和受體的生理狀況胚胎移植 1)供、受體生殖器官的生理變化相同,為胚胎提供相同的生理環(huán)境生理學(xué)基礎(chǔ) 2)早期胚胎沒(méi)有與母體子宮建立組織聯(lián)系,為胚胎收集提供可能3)受體對(duì)外來(lái)胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng),為胚胎的存活提供可能4)胚胎能與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系,但其遺傳物質(zhì)不受影響1)供、受體的選擇和處理(使用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理、超數(shù)排卵處理)2)配種或人工受精基本程序 3)胚胎收集(沖卵)、檢查(胚胎發(fā)育到桑椹胚或囊胚)、培養(yǎng)或保存(196 的液氮)4) 胚胎移植:手術(shù)法(引出子宮和卵巢將其注入);非手術(shù)法(用移植管將其送 入子宮)5)移植后的檢查(是否妊娠)等 概念:指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割成2、4或8等份等,經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技 術(shù)。 儀器設(shè)備:實(shí)體顯微鏡和顯微操作儀操作程序 1)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚,移入盛有操作液的培養(yǎng)皿胚胎分割 2)用分割針或分割刀切開(kāi)胚胎,吸出半個(gè),注入空透明帶或直接將裸半胚移植給受體。分割囊胚時(shí)要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。此時(shí)還可用分割針?lè)指钭甜B(yǎng)層,做胚胎DNA分析性別鑒定。局限:剛出生的動(dòng)物體重偏低,毛色和斑紋上存在差異,同卵多胎的可能性有限。概念:由早期胚胎或原始性腺中分離出來(lái)的一類細(xì)胞。簡(jiǎn)稱ES或EK細(xì)胞。特點(diǎn) 形態(tài)上:體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯 功能上:具有發(fā)育的全能性,即可分化為成年動(dòng)物體任何一種組織細(xì)胞;在體外可胚胎干細(xì)胞 增殖而不發(fā)生分化;可冷凍保存;可進(jìn)行遺傳改造 1)移植ES細(xì)胞修復(fù)壞死或退化部位,治愈糖尿病、肝(心)衰竭、成骨不良等病癥 意義 2)ES細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化,可培育人造組織器官 3)ES細(xì)胞在牛黃酸、丁酰環(huán)腺苷酸等誘導(dǎo)因子作用下可向不同類型組織細(xì)胞分化 (一)動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程1、胚胎工程是指對(duì)動(dòng)物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù),如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過(guò)處理后獲得的胚胎,還需移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代,以滿足人類的各種需求。2、動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程(1)受精場(chǎng)所是母體的輸卵管上段。(2)卵裂期:特點(diǎn):細(xì)胞有絲分裂,細(xì)胞數(shù)量不斷增加,但胚胎的總體體積并不增加,或略有減小。 (3)桑椹胚:特點(diǎn):胚胎細(xì)胞數(shù)目達(dá)到32個(gè)左右時(shí),胚胎形成致密的細(xì)胞團(tuán),形似桑椹。是全能細(xì)胞。(4)囊 胚:特點(diǎn):細(xì)胞開(kāi)始出現(xiàn)分化(該時(shí)期細(xì)胞的全能性仍比較高)。聚集在胚胎一端個(gè)體較大的細(xì)胞稱為內(nèi)細(xì)胞團(tuán),將來(lái)發(fā)育成胎兒的各種組織。中間的空腔稱為囊胚腔。(5)原腸胚:特點(diǎn):有了三胚層的分化,具有囊胚腔和原腸腔。(二)胚胎干細(xì)胞1、哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞簡(jiǎn)稱ES或EK細(xì)胞,來(lái)源于早期胚胎或從原始性腺中分離出來(lái)。2、具有胚胎細(xì)胞的特性,在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小,細(xì)胞核大,核仁明顯;在功能上,具有發(fā)育的全能性,可分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。另外,在體外培養(yǎng)的條件下,可以增殖而不發(fā)生分化,可進(jìn)行冷凍保存,也可進(jìn)行遺傳改造。3、胚胎干細(xì)胞的主要用途是:可用于研究哺乳動(dòng)物個(gè)體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律;是在體外條件下研究細(xì)胞分化的理想材料,在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子,如牛黃酸等化學(xué)物質(zhì)時(shí),就可以誘導(dǎo)ES細(xì)胞向不同類型的組織細(xì)胞分化,這為揭示細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡的機(jī)理提供了有效的手段;可以用于治療人類的某些頑疾,如帕金森綜合癥、少年糖尿病等;利用可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞的特性,移植ES細(xì)胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能;隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展,通過(guò)ES細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化,定向培育出人造組織器官,用于器官移植,解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問(wèn)題。(三)胚胎工程的應(yīng)用1.體外受精和胚胎的早期培養(yǎng)(1)卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng):主要方法:用促性腺激素處理,使其排出更多的卵子,然后,從輸卵管中沖取卵子,直接與獲能的精子在體外受精。第二種方法:從剛屠宰母畜的卵巢中采集卵母細(xì)胞;第三種方法是借助超聲波探測(cè)儀、腹腔鏡等直接從活體動(dòng)物的卵巢中吸取卵母細(xì)胞。采集的卵母細(xì)胞,都要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后,才能與獲能的精子受精。(2) 精子的采集和獲能:在體外受精前,要對(duì)精子進(jìn)行獲能處理。(3) 受精:獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵細(xì)胞在獲能溶液或?qū)S玫氖芫芤褐型瓿墒芫^(guò)程。(4)胚胎的早期培養(yǎng):精子與卵子在體外受精后,應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng),以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。培養(yǎng)液成分較復(fù)雜,除一些無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)鹽外,還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營(yíng)養(yǎng)成分,以及血清等物質(zhì)。當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的階段時(shí),可將其取出向受體移植或冷凍保存。不同動(dòng)物胚胎移植的時(shí)間不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚階段才能進(jìn)行移植,小鼠、家兔等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可在更早的階段移植,人的體外受精胚胎可在4個(gè)細(xì)胞階段移植。)2.胚胎移植(1)胚胎移植是指將雌性動(dòng)物的早期胚胎,或者通過(guò)體外受精及其它方式得到的胚胎,移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其它雌性動(dòng)物的體內(nèi),使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。其中提供胚胎的個(gè)體稱為“供體”,接受胚胎的個(gè)體稱為“受體”。(供體為優(yōu)良品種,作為受體的雌性動(dòng)物應(yīng)為常見(jiàn)或存量大的品種。)地位:如轉(zhuǎn)基因、核移植,或體外受精等任何一項(xiàng)胚胎工程技術(shù)所生產(chǎn)的胚胎,都必須經(jīng)過(guò)胚胎移植技術(shù)才能獲得后代,是胚胎工程的最后一道“工序”。 (2) 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(gè)體的繁殖能力。(3) 生理學(xué)基礎(chǔ):動(dòng)物發(fā)情排卵后,同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的。這就為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。早期胚胎在一定時(shí)間內(nèi)處于游離狀態(tài)。這就為胚胎的收集提供了可能。受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。這為胚胎在受體的存活提供了可能。供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系,但供體胚胎的遺傳特性在孕育過(guò)程中不受影響。(4) 基本程序主要包括:對(duì)供、受體的選擇和處理。選擇遺傳特性和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的供體,有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的受體,供體和受體是同一物種。并用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理,用促性腺激素對(duì)供體母牛做超數(shù)排卵處理。配種或人工授精。對(duì)胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存。配種或輸精后第7天,用特制的沖卵裝置,把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來(lái)(也叫沖卵)。對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查,此時(shí)的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑椹或胚囊胚階段。直接向受體移植或放入196的液氮中保存。對(duì)胚胎進(jìn)行移植。移植后的檢查。對(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查。3.胚胎分割(1)概念:是指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割2等份、4等份等,經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。(2)意義:來(lái)自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì),屬于無(wú)性繁殖。(3)材料:發(fā)育良好,形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。(桑椹胚至囊胚的發(fā)育過(guò)程中,細(xì)胞開(kāi)始分化,但其全能性仍很高,也可用于胚胎分割。)(4)操作過(guò)程:對(duì)囊胚階段的胚胎分割時(shí),要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割,否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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