2023届高三生物一轮复习课件 细胞工程【胚胎】

这是一份2023届高三生物一轮复习课件 细胞工程【胚胎】，共41页。PPT课件主要包含了细胞工程，植物细胞工程，动物细胞工程，植物组织培养，植物体细胞杂交，动物细胞融合，单克隆抗体的制备，动物细胞核移植，动物细胞培养，胚胎工程等内容，欢迎下载使用。
一、植物细胞工程技术1：植物组织培养技术2：植物体细胞杂交二、动物细胞工程动物细胞培养动物细胞融合单克隆抗体的制备动物细胞核移植三、胚胎工程（一）理论基础 1.受精：①概念②场所③过程 2.胚胎早期发育：①场所②过程（二）技术体外受精①过程②意义胚胎移植①概念②过程③实质④地位⑤意义胚胎分割①概念②基础③繁殖方式④注意事项⑤优点⑥局限性
我国对奶类的总需求量很大，但与奶业发达的国家相比，我国奶牛的单产水平还存在一定差距。奶牛品种是影响产奶量的主要因素之一，而引进一头成年奶牛往往需要数万元，高昂的价格使得靠大量引进优良品种来提高产量不太可行。能不能让引进的优良奶牛快速、大量繁殖呢？遗憾的是，牛的生育率很低，一头母牛一胎一般只产一头犊牛，一生约生育四五次。如何解决这个难题呢？
可以通过体外受精、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛的胚胎，然后通过胚胎移植给代孕母牛生下后代。
胚胎工程是指对 进行多种显微操作和处理，然后将获得的 移植到 体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
1.操作对象：______________________________________；2.技术种类：________________________________；3.工程实质：__________________________________________；4.理论基础：______________________________________；
动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞
体外受精、胚胎移植、胚胎分割
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作
生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
受精是精子与卵子结合形成合子的过程。 (受精卵)
受精前的准备阶段和受精阶段
1.准备阶段精子获能：
刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力的现象。意义：实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能，为体外受精技术的建立奠定了基础。
直接利用雌性动物的生殖道，使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中，使其获能等。【获能液的成分因动物种类不同有所差异,常见的有肝素，钙离子载体等。】
P56相关信息：精子获能方法
1.准备阶段：精子获能：卵子的准备：
卵子产生的场所 。卵子一般在排出______后才能被精子穿入动物排出的卵子成熟程度不同：有的可能是____________，如马、犬等；有的可能是____________，如猪、羊等；卵子成熟的场所： 排出的卵子都要在________进一步成熟⑤卵子具备与精子受精能力的时期：⑥具备受精能力的卵子结构：2.受精阶段
1.准备阶段：2.受精阶段：
精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带
释放出多种酶，以溶解这些结构
精子形成雄原核、卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核
精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带
精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内
防止多精入卵的两个屏障
精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。
核膜消失，形成受精卵。
观察到两个极体或雌、雄原核。
多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体，观察到的两个极体为一个第一极体，一个第二极体；
（1）精子如何穿越卵细胞膜外结构______________________________（2）防止多精入卵的两个屏障__________________________________（3）透明带反应具体表现______________________________________________________________________________________________（4）卵细胞膜反应具体表现____________________________________（5）透明带反应发生时间___________________________________（6）卵细胞膜反应发生时间___________________________________
释放多种酶，溶解这些结构
透明带反应、卵细胞膜反应
精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带
精子触及卵细胞膜的瞬间
（7）雄原核的形成 精子入卵后，尾部______，原有的核膜_____并__________________，最后形成一个____________________的核，叫做雄原核；（8）雌原核的形成 精子入卵后,被_______的卵子完成____________，______________后，形成雌原核
（9）受精的标志__________________________________________________________________________________
①观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间）
（10）受精完成的标志：
胚胎发育早期，有一段时间是在透明带内进行分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂
当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。
这一阶段及之前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。
胚胎进一步发育，细胞开始出现____，形成_______、______；随着胚胎进一步发育，胚胎内部出现了含有____的囊腔—______，这个时期的胚胎叫做囊胚；
将来发育成胎儿的各种组织
沿透明带内壁扩展和排列，将来发育成胎膜和胎盘
囊胚进一步扩大，会导致_______破裂，胚胎从_______中________，的过程。
孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育
________后，将发育形成______；原肠胚表面的细胞层为_______，向内迁移的细胞形成_______；随着发育的进行，一部分细胞还会在内外两个胚层之间形成_______；这三个胚层将 ；
逐渐分化形成各种组织、器官等
不同动物受精卵发育的比较
几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间
注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间
1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段
2.将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时，应选择至少发育到什么阶段的？如果换成牛又该怎样处理？
小鼠应选择至少发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移植；牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8-16细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常发育到囊胚阶段的胚胎进行移植；
3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础？
人们正是在认识自然受精和早期胚胎发育的规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟，精子能在体外完成获能，获能的精子和培养成熟的卵子能在试管中完成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等
课本P59 一.概念检测
1.判断下列有关哺乳动物受精的表述是否正确。 (1)在自然条件下，受精在子宫中完成。( ) (2)精子需要获能才能与卵子结合，而卵子一经排出就具备受精能力。 ( ) (3)精子人卵后，卵细胞膜会发生反应阻止其他精子人卵。 ( )
2.下列有关哺乳动物早期胚胎发育的叙述,错误的是 ( ) A.在桑葚胚阶段，胚胎的内部开始出现含有液体的腔 B.胚胎干细胞是一类未分化的细胞，可以从早期胚胎中分离获得 C.桑葚胚的细胞一般都具有全能性，囊胚的细胞逐渐分化 D.受精卵早期分裂时，胚胎中细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加
课本P59 二.拓展应用
1.精母细胞在变成精子的过程中，很多结构会消失，而细胞核与线粒体都保留了下来，请尝试用你所了解的哺乳动物受精的相关知识来解释这一现象。
提示: 细胞核和线粒体都是精子的重要结构。其中，细胞核是遗传物质储存的场所，决定后代的遗传特性，它参与受精过程。线粒体是精子进行有氧呼吸的主要场所，为精子的生存和运动提供能量。
2.精子在雌性动物的生殖道内是如何获能的?除了教材中介绍的，防止多精入卵的机制还有哪些?感兴趣的话，请通过查阅相关资料或请教专家来进行了解。关于受精作用，你还能提出其他问题吗?
提示:精液由精子和精浆两部分组成。精浆中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进人雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一些物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。不同动物的精子在雌性动物生殖道内获能的部位可能会所有差异，但主要是在子宫和输卵管中。精子的获能涉及以下变化:雌性动物生殖道分泌的一些物质使精子表面的物质发生变化(如某些酶将顶体表面的糖蛋白降解);精子表面脱结构一些物质的比例发生变化;膜的通透性发生变化等。这些变化可以暴露出精子表面与卵细胞相识别的受体，改变精子的活力，为后续受精做准备。关于防止多精人卵的机制，教材只进行了简单介绍，内容主要涉及防止多精人卵的两道重要屏障:透明带反应和卵细胞膜反应。它们分别发生在精子穿越透明带触及卵细胞膜的瞬间及精子人卵之后。如果学生查阅专业书籍，还会发现，生殖道对精子具有初步的筛选作用，在经过雌性动物生殖道的一些屏障后，只有少数活动力强的精子能到达受精部位;在精子和卵细胞识别后会发生一些反应，如卵细胞表面的精子识别受体很快发生分子修饰，使后来的精子表面的卵细胞结合蛋白不能识别受体等。具体的生理、生化机制，请参阅有关专著。
“试管婴儿”并不是真正在试管里长大的婴儿，而是从卵巢内取出几个卵子，在实验室里让它们与男方的精子结合，形成胚胎，然后转移胚胎到子宫内，使之在妈妈的子宫内着床，妊娠。世界上第一个“试管婴儿”路易丝·布朗是伴随体外授精技术的发展而来的，最初由英国产科医生帕特里克·斯特普托和生理学家罗伯特·爱德华兹合作研究成功。“试管婴儿”一诞生就引起了世界科学界的轰动，甚至被称为人类生殖技术的一大创举，也为治疗不孕不育症开辟了新的途径。罗伯特·爱德华兹因此获得2010年诺贝尔生理学或医学奖。
1978年世界首例试管婴儿诞生，1982年世界首例试管牛犊问世。
什么是试管婴儿、试管牛？ 试管婴儿和试管牛都是通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生的后代。它们是在试管中长大的吗？ 它们并非自始至终都在试管中长大，只有胚胎发育的早期阶段在培养皿和试管中生长，胚胎长至一定阶段就要移植到母体子宫中发育。它们是有性生殖还是无性生殖产生的呢？ 它们都是有性生殖。试管婴儿和试管牛技术可以解决什么问题呢？ 可以解决人类不孕不育的问题和良种奶牛大量繁殖的问题。主要技术包括：
体外受精、胚胎移植、胚胎分割等
包括_______________、__________和_____等步骤
是提高动物繁殖能力的有效措施，可以为胚胎移植提供可用胚胎
胚胎移植是指将通过体外受精及其他方法得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
通过转基因、核移植和体外受精等方式得到。
遗传性状优良，生产能力强
产生具有优良遗传特性的胚胎
有健康体质和正常繁殖能力
承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务
（遗传性状优良，生产能力强）
（有健康体质和正常繁殖能力）
（以牛的胚胎移植为例）
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
胚胎移植主要包括_____、_____的选择和处理，_____或人工受精，胚胎的_____、_____、培养和保存，胚胎的移植，以及移植后的_____等步骤。
用雌激素对供、受体母牛进行同期发情处理
用促性腺激素使供体母牛超数排卵
对收集的胚胎进行质量检查
对受体母牛是否妊娠进行检查
课本P62相关信息 超数排卵是指应用外源促性腺激素处理，诱发卵巢排出更多的成熟卵子。 超数排卵使用的激素为多肽类，应注射，口服会失效。
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
胚胎工程的最终技术环节
①可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，大大缩短了供体本身的繁殖周期
对供体施行________处理后，可获得多枚胚胎，经移植可得到多个后代，使供体生产下的后代数量是自然繁殖的十几倍到几十倍
②胚胎移植作为胚胎工程的最终技术环节，还将推动胚胎工程其他技术的研究和应用。
1.将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗?如果不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理? 不一定； 一般情况下检查合格的胚胎需要移植到同种的、生理状况相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育。 在胚胎移植前应该对受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器的生理变化同步，目的是为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境2.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应? 受体对来自供体的胚胎基本上不发生免疫排斥反应3.胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致?为什么? 胚胎移植后，经受体孕育的后代的遗传特性与供体保持一致，供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系，其遗传物质在孕育过程中一般不发生变化。4.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移。你认为这样的概括正确吗?为什么? 正确；胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境的一致性密切相关，只有供体、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。
采用________将_________切割成___________________等，经移植获得_______________的技术
2等份、4等份或8等份
（1）理论基础：细胞的全能性。（2）物质基础：每个细胞核内具有相同的遗传物质。
体视显微镜、显微操作仪
来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此，胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。
做DNA分析，鉴定性别遗传病的筛查
盛有操作液的培养皿中，在显微镜下分割
牛胚胎性别鉴定和分割示意图
做性别鉴定时选取滋养层细胞DNA分析分割囊胚时，要将内细胞团均等分割
直接移植给受体或经体外培养后，再移植给受体
①可以促进优良动物品种的繁殖②产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料③在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义
实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高。另外，还存在刚出生动物体重偏低，毛色、斑纹可能存在差异等问题。
课本P64 荷斯坦奶牛是世界上产奶量最高的奶牛品种之一。某良种公司引进了纯种荷斯坦奶牛并用胚胎分割技术繁育了良种荷斯坦奶牛群体、如果你是一名科技专栏的记者，现在需要写一篇关于用胚胎分割技术繁育良种奶牛的报道，请写出你准备向胚胎工程专家提出的三个问题，然后与其他同学交换问题，再以访谈录的形式回答他提出的问题(可通过查阅网络、书籍上的资料或向专家请教等方式解决自己回签不出的问题)1.公司繁育成功的良种奶牛是将胚胎几等分得到的后代?2.采用胚胎分割技术，理论上一头纯种荷斯坦奶牛一年可由代孕母牛生下多少头小牛?实际得到了多少头?3.如果理论值与实际值存在差异，产生差异的原因是什么?4.胚胎分割后经移植获得的同卵双胎或多胎，是否保持了良种奶牛所有的优良性状?5.是否有生理缺陷?等等。
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，后者一般与核供体相同。②试管动物和克隆动物的生殖方式不同：前者是有性生殖，后者是无性生殖。③试管动物和克隆动物的产生过程不同：前者经过了体外受精过程，后者经过了核移植过程。④试管动物和克隆动物细胞核遗传物质来源不同：前者细胞核遗传物质来自母本和父本两个个体，后者细胞核遗传物质仅来自供核亲本一个个体。⑤试管动物和克隆动物的发育起点不同：前者的发育起点是受精卵，后者的发育起点是经过核移植后的重组细胞。⑥获得试管动物和克隆动物相同之处：二者都经过早期胚胎培养和胚胎移植环节。
试管动物和克隆动物的异同
如果你是良种牲畜培育专家，想大量获得良种牛，有哪些办法？
利用核移植技术、体外受精（试管婴儿）、胚胎分割获得胚胎，生殖方式一样吗？
不一样核移植——无性生殖; 体外受精——有性生殖; 胚胎分割——无性生殖
课本P64 一.概念检测
1.体外受精和胚胎移植都是在医学和农业生产上应用较多的胚胎工程技术。判断下列相关表述是否正确。 (1)采集来的卵母细胞和精子可以直接用于体外受精。 ( ) (2)经胚胎移植产生的后代，其遗传特性与受体保持一致。 ( ) (3)进行胚胎移植前，要对供体和受体进行免疫检查，以防止发生免疫排斥反应。 ( )
2、杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，成为受广大消费者喜欢的绵羊品种。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示。
(3)在进行体外受精操作之前，还要对获得的卵母细胞和精子进行怎样的处理?
(1)请将图中括号内的内容补充完整。
(2)为了获得数量较多的卵母细胞，可以对雌性杜泊羊进行怎样的处理?
可以对雌性杜泊羊进行超数排卵处理。
要对采集到的卵母细胞进行成熟培养，对采集到的精子进行获能处理。
课本P64 二.拓展应用
北方白犀牛曾经广泛分布于非洲中部等地，但由于猖獗的盗猎和自然栖息地的丧失，它们的数量不断减少。2018年3月，世界上最后一头雄性北方白犀牛死亡，该物种仅剩下两头雌性。在此之前，研究人员设法保存了北方白犀牛的精子。请回答下列问题。(1)我们可以使用哪些现代生物技术来人工繁育北方白犀牛?运用这些技术一定能繁育成功吗?请说出你的理由。
提示:可以使用人工授精、体外受精、胚胎移植、体细胞核移植等技术来人工繁育北方白犀牛。运用这些技术不一定能成功繁育北方白犀牛，因为任何一项技术都不能保证百分之百的成功率，何况现存的北方白犀牛数量极少。
北方白犀牛曾经广泛分布于非洲中部等地，但由于猖獗的盗猎和自然栖息地的丧失，它们的数量不断减少。2018年3月，世界上最后一头雄性北方白犀牛死亡，该物种仅剩下两头雌性。在此之前，研究人员设法保存了北方白犀牛的精子。请回答下列问题。
(2)如果繁育成功，这样人工繁育的种群与野生种群相比。有什么区别?
提示:这样人工繁育的种群与野生种群相比，遗传多样性会降低，野外生存能力也会下降。