第五节 胚胎工程(一)
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胚胎工程知识点总结1. 胚胎工程的定义胚胎工程是一门研究利用胚胎发育原理和组织工程技术,以制备组织或器官替代品的学科。
其目的是通过控制和引导胚胎发育,培育出特定的组织或器官,并且可以将其应用于临床医学、药物研发、组织修复等领域。
2. 胚胎工程的历史胚胎工程的起源可以追溯到20世纪60年代,当时科学家首次探索了如何利用胚胎干细胞培育组织或器官。
随着细胞生物学和生物技术的不断发展,胚胎工程领域也得到了迅速的发展,涉及范围日益扩大,技术不断创新。
3. 胚胎工程的原理胚胎工程的原理主要是利用胚胎发育的生物学原理,通过控制细胞生长、分化和组织形成,培育出特定的组织或器官。
同时,还可以利用干细胞技术和组织工程技术,将适当的细胞种植到支架或载体上,促使其形成具有特定功能的组织或器官。
4. 胚胎工程的技术胚胎工程涉及到多种技术,包括干细胞技术、基因编辑技术、组织工程技术等。
其中,干细胞技术是胚胎工程中最重要的技术之一,通过培育胚胎干细胞或诱导多能干细胞为特定组织或器官提供了重要的细胞基础。
同时,基因编辑技术可以改变细胞的遗传信息,使其形成特定的组织或器官。
而组织工程技术则是将细胞种植到支架或载体上,促使其形成具有特定功能的组织或器官。
5. 胚胎工程的应用胚胎工程的应用范围非常广泛,主要包括以下几个方面:(1)临床医学:胚胎工程可以制备替代性器官,如心脏、肾脏、肝脏等,用于替代患者受损的器官,达到器官移植的目的。
(2)药物研发:通过培育特定的细胞或组织,可以用于新药的研发和临床试验,提供了更可靠的药效评价和毒性测试模型。
(3)组织修复:胚胎工程可以制备出一系列特定的组织或器官,用于治疗创伤、疾病和先天畸形等,促进组织的修复和再生。
总的来说,胚胎工程是一个涉及多学科的交叉学科,拥有广阔的应用前景,对未来的医学和生物技术发展具有重要意义。
希望未来可以有更多的科学家投入到这一领域,为人类健康和生命质量的改善做出更大的贡献。
高中生物知识点胚胎工程
高中生物知识点:胚胎工程
胚胎工程是生物学中一个重要的研究领域,它涉及到对胚胎发育、细胞分化和遗传学等方面的研究。
本文将探讨胚胎工程的基本概念、研究方法、应用和伦理问题。
1. 胚胎工程的基本概念
胚胎工程是利用生物学知识和实验手段,研究和控制胚胎的发育过程,以达到预期的目标。
它涉及到胚胎发育的各个阶段,包括受精、细胞分化和器官发育等过程。
2. 胚胎工程的研究方法
为了研究和控制胚胎的发育过程,科学家们采用了多种研究方法,包括体外受精、胚胎移植、基因编辑和细胞培养等技术。
这些技术的应用使得科学家们能够更好地理解胚胎发育的机制,并为后续的研究奠定了基础。
3. 胚胎工程的应用
胚胎工程在医学和农业等领域具有广泛的应用前景。
在医学方面,胚胎工程可以用于辅助生殖技术,帮助那些不能够自然受孕的夫妇实现生育愿望。
此外,胚胎工程还可以用于基因治疗,开发新的药物和疫苗等。
在农业方面,胚胎工程可以用于畜牧业和种植业,提高农作物和家畜的产量和品质。
4. 胚胎工程的伦理问题
随着胚胎工程的发展,一些伦理问题也随之浮现。
其中最为关注的是胚胎使用和基因编辑的伦理道德问题。
许多人担心,胚胎的使用可能导致生命的损失和道德的争议。
而基因编辑技术的出现,则引发了对基因改造和人类特权的担忧。
总结:
胚胎工程是一个涉及生物学多个方面的研究领域。
通过研究胚胎的发育过程,科学家们可以更好地理解生命的奥秘,并将其应用于医学和农业等领域。
然而,胚胎工程也面临着伦理问题,需要科学家们和社会各界共同思考和解决。
胚胎工程(一)理论基础【要点梳理】要点一:胚胎工程的概念胚胎工程通常指各种胚胎操作技术。
胚胎工程的研究对象主要限定于高等脊椎动物,特别是哺乳。
研究的重点内容有体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。
要点二:体内受精和早期胚胎培养1、精子和卵子的发生【高清课堂:胚胎工程(一)理论基础 369180 精子和卵子的发生】(1)精子的产生①发生场所:睾丸(精巢)的曲细精管②发生过程:(2)卵子的产生①发生场所:卵巢②发生过程:胎儿期:形成初级卵母细胞,储存在原始卵泡内。
性成熟:卵泡开始发育,进行减数第一次分裂。
排卵前后:完成的是减数第一次分裂,排的是次级卵母细胞。
受精时:完成减数第二次分裂,形成卵细胞和第二极体。
2、精子和卵子的发生比较项目精子发生卵子发生区别场所睾丸的曲细精管(场所唯一)卵巢(MⅠ)、输卵管(MⅡ)(场所不唯一)时间初情期后性别分化后开始,卵泡(含次级卵母细胞和第一极体的形成)的形成和在卵巢内的储备,是在出生前(胎儿时期)完成的,减Ⅱ是在精子和卵子的结合过程中(即受精的过程中)完成的过程特点①MⅠ和MⅡ是连续的,需变形②细胞质均等分裂①MⅠ和MⅡ是不连续的,不需要变形②细胞质不均等分裂结果形成4个精细胞,最后变形成精子形成1个卵细胞和3个极体是否变形需要不需要重要区别哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前完成的,而精子是从初情期开始的相同点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③成熟过程经一次复制和两次分裂,子细胞中染色体数目减半要点诠释相似之处:细胞分裂的最初阶段为有丝分裂,不断增加生殖原细胞的数量;经过两次减数分裂(MI和MII)才能形成精子或卵子。
不同之处:由一个精原细胞分裂最后可产生多个精子;一个卵原细胞最后只能生成一个卵子。
精子的形状为蝌蚪状;卵子为球形。
精子和卵子在发生上的重要区别是哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的贮备是在胎儿出生前完成。
胚胎工程一体内受精和早期胚胎发育一、胚胎工程概念:指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术,如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。
经过处理后获得的胚胎,还需移植到雌性动物体内产生后代,以满足人类的各种需求。
二、精子的形成1、时期:从初情期开始直到生殖功能衰退。
2、场所:睾丸的曲细精管。
3、过程:分三个阶段完成阶段一:初级精母细胞的形成:精原细胞多个精原细胞初级精母细胞阶段二:精子细胞形成:初级精母细胞精细胞阶段三:精子细胞变形→精子变形要点:细胞核成为精子头部的主要部分,高尔基体发育为精子头部的顶体,中心体演变为精子的尾,线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘,其他物质浓缩为原生质滴,最后脱落。
精子的形态:形似蝌蚪,其大小与动物体型大小无关。
三、卵子的形成1、时期:卵泡的形成和储备是在性别分化以后,排卵是在哺乳动物进入初情期开始。
2、场所:卵巢和输卵管。
3、过程雌性胎儿卵巢内的卵原细胞,通过有丝分裂增加其数量,演变为初级卵母细胞,被卵泡细胞包围形成卵泡。
初级卵母细胞经过减数分裂变为成熟的卵子。
减数第一次分裂时间是在雌性动物排卵前后完成的(排卵指卵子从卵泡中排出,该卵子可能是初级卵母细胞,也可能是次级卵母细胞),结果是产生1个次级卵母细胞和第一极体。
及哺乳动物进入初情期。
减数第二次分裂时间是在精子和卵子结合的过程中,结果是产生1个成熟卵子和第二极体。
四、受精1、概念:指精子和卵子结合形成合子 (即受精卵)的过程。
2、场所:受精是在输卵管内完成的。
3、标志:在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。
4、过程受精前的准备阶段:准备阶段1:精子获能即精子必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后,才能获得受精能力的现象。
准备阶段2:卵子的准备即卵子在输卵管内达到减数第二分裂中期(MⅡ)时,才具备受精能力。
受精阶段:包括精子穿越放射冠和透明带,进入卵黄膜,原核形成和配子结合。
(1)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。
胚胎工程(一)主讲:黄冈中学优秀生物教师严贻兰一、知识概述1、精子、卵子的发生;2、受精作用的场所、过程;3、动物胚胎发育的基本过程。
二、重点知识归纳及讲解(一)胚胎工程的概念胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术,如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。
经过处理后获得的胚胎,还需要移植到雌性动物体内生产后代,以满足人类的各种需求。
(二)精子和卵子的发生1、精子的发生(1)发生场所:睾丸曲细精管。
(2)时间:初情期——生殖机能衰退。
(3)过程:(4)精子细胞变形中的主要变化:2、卵子的发生(1)发生部位:卵巢。
(2)时间:胚胎时期初情期。
(3)过程:3、精子与卵子发生的比较(三)受精(四)早期胚胎发育1、过程2、图示典型例题例1、关于受精过程的叙述错误的是()A.获能后的精子与卵子相遇后,释放顶体酶穿过透明带进入放射冠B.透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障C.精子与卵黄膜相互融合,精子入卵D.雄原核形成的同时,卵子完成减数第二次分裂解析:本题考查受精原理。
哺乳动物的受精过程主要包括:精子穿越放射冠和透明带,进入卵黄膜,原核形成和配子结合。
获能后的精子与卵子相遇后,首先释放顶体酶穿过放射冠进入透明带,当精子接触卵黄膜的瞬间,会产生透明带反应,阻止多个精子进入透明带。
精子与卵黄膜相互融合,精子入卵后,形成雄原核,此时卵子完成减数第二次分裂,形成雌原核,二者相互融合形成受精卵,受精过程完成。
答案:A例2、研究表明,大多数动物,如蛙的受精卵在卵裂期随着卵裂的进行,胚胎的体积并不增大,但胚胎细胞核的总质量与细胞质的总质量(核/质)的比值却发生变化。
下列符合卵裂期核质质量比值变化趋势的示意图是()答案:A例3、如图表示卵子的发生过程,请据图回答有关问题:(1)图中A是________,B是_______,E是指________,阶段C是指________,阶段D是指________。
(2)当观察到第二极体时,可以表明__________________________。
(3)能发生染色体的着丝点分裂的阶段是________(填序号)。
(4)①阶段存在的变异方式是______________。
解析:本题考查卵子形成过程中的有关知识。
(1)图中①为减数分裂间期DNA的复制,卵原细胞变为初级卵母细胞;③④为减数分裂,只有在受精后,次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂,因此E是受精,B是合子;卵泡的形成是在胎儿期,减数分裂是从初情期开始的,因此阶段C为胎儿期,阶段D为初情期;(2)当观察到第二极体时,表明卵子已完成了受精作用;(3)着丝点分裂可发生在有丝分裂中,也可发生在减数第二次分裂中,因此为①④;(4)有丝分裂中的变异类型只有基因突变、染色体变异,没有基因重组。
答案:(1)第一极体合子受精胎儿期初情期后(2)卵子已经完成了受精(3)④(4)基因突变、染色体变异- 返回 -同步测试一、选择题1、关于桑椹胚和囊胚的比较,以下说法不正确的是()A.桑椹胚的各细胞结构功能基本相同B.囊胚期细胞出现了细胞分化,原因是遗传物质发生了改变C.囊胚期出现囊胚腔D.囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是复制水平上的差异,而是转录水平上的差异引起的2、高等哺乳动物受精后不久,受精卵开始进行细胞分裂。
经桑椹胚、囊胚、原肠胚和组织器官的分化,最后发育成一个完整的幼体,完成胚胎发育的全过程。
下列有关叙述错误的是()A.题图是胚胎发育过程中囊胚期示意图,①②③依次称之为透明带、滋养层、内细胞团B.高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚期→原肠胚期→幼体,其中,最关键的时期是原肠胚期C.高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于囊胚期,终止于生命结束D.进行胚胎分割时,应选择原肠胚期的胚胎进行3、次级卵母细胞的第二次成熟分裂完成于()A.排卵前,在卵巢内B.受精前,在输卵管内C.排卵后,在腹腔内D.受精时,在输卵管内4、下列关于哺乳动物精子和卵子的发生的叙述,正确的是()A.一个精原细胞经过减数分裂可直接产生4个精子B.精子的头部主要含细胞核,中心体发育为它的顶体C.卵泡的形成和在卵巢内的储备,是在胎儿时期完成的D.排卵是指卵泡从卵巢中排出,马、牛的排卵都是排出次级卵母细胞5、我国首例“虎狮兽”于2002年在“南京红山动物园诞生”,利用了雄虎的精子和雌狮的卵子“体外受精”而产生,完成这一过程需要解决的问题是()A.精子在体外用获能物质的处理B.用化学物质处理掉卵黄膜便于精子进入C.抽取精子、卵子的细胞核进行融合D.精子入卵后进行人工处理防止多精入卵6、人类精子发生过程中,下列说法不正确的是()A.细胞中染色单体数最多可达92条B.姐妹染色单体携带的遗传信息可能是不同的C.染色单体的交叉互换发生在同源染色体分离之前D.一个精原细胞产生两个相同精子的概率最大为1/2237、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①过程表示胚胎发育,②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.原肠胚的细胞已经出现分化,开始出现两胚层8、正常精细胞形成精子的过程中,细胞的很多结构退化消失,但保留了大量线粒体,因为线粒体可以合成精子运动所需的()A.乙醇B.ATPC.胰岛素D.淀粉9、下列有关现代生物技术的叙述中,不正确的是()A.植物体细胞杂交、基因工程都可以克服远缘杂交不亲和障碍B.纤维素酶、果胶酶、胰蛋白酶、限制酶、DNA连接酶是生物工程的工具酶C.试管婴儿培育过程涉及到动物细胞核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等技术D.人们利用细胞工程可以大量生产特异性强、纯度高的抗体显示提示提示:1、B 解析:细胞分化并非遗传物质的改变,而是基因的选择性表达的结果,即转录水平上的调控。
2、D 解析:进行胚胎分割时,一般选择桑椹胚或囊胚期的胚胎进行。
3、D4、C 解析:精子的产生包括三个阶段,减数分裂是指初级精母细胞形成精子细胞的阶段。
精子细胞变形形成精子时,高尔基体发育成头部的顶体,中心体则演变为精子的尾。
排卵是指卵子从卵泡中排出,不同动物排出的卵子成熟程度不同,如马排出的是初级卵母细胞,牛排出的则是次级卵母细胞。
5、A6、D 解析:一个精原细胞只能产生4个精子,共两种类型。
7、D 解析:高等动物的胚胎发育是指受精卵到幼体,胚后发育是指幼体到性成熟的个体;卵裂期每个细胞的体积不断减小,整个胚的体积几乎不变;爬行类、鸟类和哺乳类个体发育过程中都会出现羊膜;原肠胚的细胞已分化形成三个胚层。
8、B 解析:线粒体是有氧呼吸的主要场所,精子运动所需的直接能源物质是ATP,主要是在线粒体中产生的。
9、C二、简答题10、如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:(1)超数排卵技术就是对供体母牛注射__________。
(2)冲卵实质上是用特定装置,将供体母牛子宫内的______冲洗出来。
(3)从A到E中,适宜于牛的胚胎移植时期有__________。
(4)图中标号3为________,它将来可发育为胎膜和胎盘。
(5)若一次给受体移入多个胚胎,产生多个后代,其基因型都相同吗?(要求说明理由)显示答案10、(1)促性腺激素(2)胚胎(3)DE (4)滋养层(5)不一定相同,因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来,它们的基因型可能相同,也可能不同解析:(1)超数排卵技术即对供体母牛注射促性腺激素。
(2)冲卵实质是将供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来。
(3)桑椹胚和囊胚期的胚胎适于进行胚胎移植。
(4)图中标号3为滋养层,1为内细胞团,2为囊胚腔。
(5)若一次给受体移入多个胚胎,则由于这些胚胎可能来自多个受精卵,故基因型可能相同也可能不同。
-END-课外拓展胚胎移植的发展概况怎样?胚胎移植技术的发展分为实验生物学、家畜试验和畜牧生产三个阶段。
实验生物学阶段的标志是,1890年英国的希普(W. Heape)成功地进行了家兔的胚胎移植。
该实验证实了早期胚胎在生理条件一致的受体母兔体内正常发育的可能性。
其后在多种实验动物上的成功,为研究者提供了在家畜方面进行试验的经验,首先在羊、猪、牛和马等主要家畜上取得成功,使胚胎移植进入了具有生产意义的畜牧生产领域。
20世纪60年代以来,对胚胎移植技术环节中的胚胎收集、保存和移植等研究取得了很大进展,为这项技术在畜牧生产中的实际应用奠定了基础。
20世纪70年代以后,胚胎移植进入了生产应用阶段。
其中牛的胚胎移植技术发展最快,并逐步在奶牛的育种和生产中得到应用。
一些国家陆续成立了牛胚胎生产和移植公司,国际国内的胚胎贸易和技术服务广泛开展。
近20年来,在牛的胚胎移植中,技术方法更为简捷、方便、实用。
目前已达到一头供体牛平均每次收集到的胚胎经移植可产下2~4头犊牛。
20世纪60年代,我国获得家兔、绵羊、牛、马和山羊的胚胎移植成功。
近10年来,牛、羊的胚胎移植在我国部分地区已进入生产应用阶段。
为什么说胚胎分割技术也是动物克隆的方法之一?生物的无性繁殖方式统称为克隆。
就胚胎分割技术本身而言,是将同一胚胎分割成几部分,借助胚胎移植技术产生遗传物质完全相同的后代,是一种无性繁殖的方式,因此,也属于动物克隆的一种方法。
-END-高考解析例1、下列关于利用胚胎工程技术繁殖优质奶羊的叙述,错误的是()A.对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理B.人工授精后的一定时间内,收集供体原肠胚用于胚胎分割C.利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎D.一次给受体母羊植入多个胚胎,可增加双胞胎和多胞胎的比例答案:B解析:本题考查了胚胎工程及考生理解问题的能力。
进行胚胎分割要用囊胚或桑椹胚期的胚胎,B项错误。
例2、下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。
图中tet R表示四环素抗性基因,amp R表示氨苄青霉素抗性基因,BamHI、HindIII、SmaI直线所示为三种限制酶的酶切位点。
据图回答:(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体,需用__________限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。
筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含__________的培养基上进行。
(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是__________(填字母代号)。
A.启动子B.tet R C.复制原点D.amp R(3)过程①可采用的操作方法是__________(填字母代号)。
A.农杆菌转化B.大肠杆菌转化C.显微注射D.细胞融合(4)过程②可采用的生物技术是__________。
(5)对早期胚胎进行切割,经过程②可获得多个新个体。
这利用了细胞的__________性。