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考点点拨:第1课时
一、相关知识
(一)基本概念
体内受精、减数分裂、精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精子细胞、精子、原生质滴;受精、精子获能、透明带反应、卵黄膜封闭作用、雄原核;胚胎发育、卵裂、桑椹胚、囊胚、囊胚腔、原肠胚、原肠腔、内胚层、滋养层细胞、孵化、胎膜胎盘。
(二)知识网络
产生场所:精巢或卵巢
精子发生过程:精原细胞→初级精母细胞→次级精母细胞
→精子细胞→精子
精子卵子的发生
受精
概念:
场所:雌性动物的输卵管中
过程:精子获能→卵子准备→受精阶段(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
场所:透明带
特点:细胞分裂方式为有丝分裂,细胞数目不断
增加,但胚胎的总体积并不增加,或略有缩小。
卵裂期
桑椹胚
囊胚
原肠胚:出现不同胚层的分化(外胚层、内胚层)、出现原肠腔
概念:
特点:该阶段前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎
的潜能
胚胎发育
特点:此时细胞开始出现分化
变化:内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,滋养层细胞
将来发育成胎膜和胎盘
二、疑难解析
相似之处:哺乳动物精原细胞和卵原细胞都通过细胞的有丝分裂来产生初级精母细胞和初级卵母细胞,通过有丝分裂不断增加初级精母细胞和初级卵母细胞的数量;再分别经过两次减数分裂(MI和MII)才能形成精子或卵子。
不同之处:由一个初级精母细胞分裂最后可产生四个精子;一个初级卵母细胞最后只能生成一个卵子。精细胞有变形的过程,精子的形状为蝌蚪状;卵子为球形。多数哺乳动物卵子的形成和在卵巢内的贮备是在胎儿出生前完成。
,防止多精入卵的两道防线的形成机制
精液由精子和精清(精浆)两部分组成。精清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入雌性动物的生殖道时,由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制,才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异,但主要是子宫和输卵管。
防止多精入卵主要通过透明带反应和卵黄膜封闭作用两道屏障。在精子和卵子受精过程中,当精子越过放射冠,进入透明带并接触卵黄膜时,卵子发出指令(信号),阻止后续的精子进入透明带的一种生理反应,叫透明带反应。它是受精过程中,防止多精入卵继而造成多精子受精的第一道屏障。当第一个精子进入卵黄膜后,会立即引起卵黄膜的紧缩、增厚,阻止其他精子进入卵内与卵子结合受精,也叫做多精子入卵阻滞,是防止多精子受精的第二道屏障。多精子入卵的结果将形成多个雄原核与一个雌原核融合完成受精,产生多倍体受精卵,属异常受精现象,意味着受精的失败,不能继续发育和产生后代。
卵原细胞即原始生殖卵细胞。在人类,卵原细胞的增殖期到胚胎发育结束时已完成,因此,女性生殖周期中能够分化成卵的所有卵原细胞在诞生时就已形成。
将在卵子发生过程中进行减数分裂的卵原细胞称为卵母细胞。分为初级卵母细胞、次级卵母细胞和成熟的卵母细胞,它们分别是经过一次、两次和三次减数分裂的产物。
桑椹胚的细胞数在32个左右,细胞排列致密,形似桑椹,由具有发育全能性的细胞构成。
囊胚则出现细胞分化,聚集于一端个体较大的细胞为内细胞团(ICM),将发育为胎儿本身;沿透明带内壁扩展和排列的个体小的细胞为滋养层细胞,将发育为胎膜和胎盘,为胎儿发育提供营养。
三考点例析
有
机
物
总
量
例1(2001年广东高考题)如图表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中,DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化趋势(横坐标为发育时间)。其中正确的是:
所有细胞体积
之和
每个细胞体积
DNA
总
量
时间时间时间时间
①②③④
A.①②B.①③C.②④D.③④
解析:蛙受精卵发育至囊胚的过程中,由于细胞不断分裂,DNA的总量将逐渐增多;又因为细胞分裂所需营养物质全部来自卵黄,因此分裂所产生的细胞体积越来越小。由于生命活动对有机物的消耗,有机物的数量会越来越少。
答案:A
例2(1996年上海高考题)高等动物胚胎发育过程中的一个重要的阶段是原肠胚的形成,其主要特点是:
、、原肠腔和神经管
、中胚层、、中胚层、内胚层和原肠腔
解析:原肠胚的特点是:形成原肠腔,分化出三个胚层。
答案:D
考点点拨:第2课时
一、相关知识
(一)基本概念
体外授精、假***法、手握法、仿生学、假台畜;胚胎移植、供体、受体;胚胎分割、实体显微镜、显微操作仪;胚胎干细胞。
采集的方法:用促性腺激素处理;
从屠宰场采集。
采集后的处理:在体外经人工培养成熟
(二)知识网络
卵母细胞的采集
精子的获取
受精——获能的精子和培养成熟的卵子,一般都可以在获能
溶液或专用的受精溶液中完成受精过程
采集的方法:假***法、手握法、电刺激法
精子获能处理的方法:培养法和化学诱导法
体外受精
胚胎的早期培养
胚胎工程的应用
胚胎移植的现状和意义
胚胎移植的生理学基础
胚胎移植的基本程序
胚胎移植
胚胎分割
胚胎干细胞
概念
需要的仪器
胚胎分割的要求
具体操作
二、疑难解析
(1)胚胎干细胞(ES细胞)
当受精卵分裂发育成囊胚时,内层细胞团(InnerCellMass)的细胞即为胚胎干细胞。胚胎干细胞具有全能性,可以自我更新并具有分化为体内所有组织的能力。早在1970年MartinEvans已从小鼠中分离出胚胎干细胞并在体外进行培养。而人的胚胎干细胞的体外培养直到最近才获得成功。
进一步说,胚胎干细胞(ES细胞)是一种高度未分化细胞。它具有发育的全能性,能分化出成体动物的所有组织和器官,包括生殖细胞。研究和利用ES细胞是
当前生物工程领域的核心问题之一。ES细胞的研究可追溯到上世纪五十年代,由于畸胎瘤干细胞(EC细胞)的发现开始了ES细胞的生物学研究历程。
目前许多研究工作都是以小鼠ES细胞为研究对象展开的,如:德美医学小组在去年成功的向试验鼠体内移植了由ES细胞培养出的神经胶质细胞。此后,密苏里的研究人员通过鼠胚细胞移植技术,使瘫痪的猫恢复了部分肢体活动能力。随着ES细胞的研究日益深入,生命科学家对人类ES细胞的了解迈入了一个新的阶段。在98年末,两个研究小组成功的培养出人类ES细胞,保持了ES细胞分化为各种体细胞的全能性。这样就使科学家利用人类ES细胞治疗各种疾病成为可能。然而,人类ES细胞的研究工作引起了全世界范围内的很大争议,出于社会伦理学方面的原因,有些国家甚至明令禁止进行人类ES细胞研究。无论从基础研究角度来讲还是从临床应用方面来看,人类ES细胞带给人类的益处远远大于在伦理方面可能造成的负面影响,因此要求展开人类ES细胞研究的呼声也一浪高似一浪
(2)多能干细胞
有诸多理由可说明多能干细胞对科学和人类健康的进展的重要性。最基本的,多能干细胞可以帮助我们理解人类发育过程中的复杂事件。该项工作的首要目标是,确定参与导致细胞特化的决定因素。虽然我们已知基因的启动和关闭是该进程的核心,但我们对这些“决定”
基因以及使之启动或关闭的因素知之甚少。人类最严重的医学难题,如癌症和先天缺陷就是因异常的细胞特化和细胞分化所导致。如果能更好地了解正常细胞的分化发育过程,从而能更深刻地理解其中的基本错误,了解这些致死疾病的成因。
人体多能干细胞研究也能大大地改变研制药品和进行安全性实验的方法。例如,新的药物/治疗方法可以先用人类细胞系进行实验,如目前的癌细胞系就是为了这种实验而建立的。多能干细胞则使更多类型的细胞实验成为可能。这不会取代在整个动物和人体身上进行实验,但这会使药品研制的过程更为有效。只有当细胞系实验表明药品是安全的,并有好的效果时,才有资格在实验室进行动物和人体的进一步实验。
也许人体多能干细胞最为深远的潜在用途是生产细胞和组织,它们可用于所谓的“细胞疗法”。许多疾病及功能失调往往是由于细胞功能障碍或组织破坏所致。如今,一些捐赠的器官和组织常常用以取代生病的或遭破坏的组织。遗憾的是,受这些疾病折磨的病人数量远远超过了可供移植的器官数量。多能干细胞经刺激后可发展为特化的细胞,使替代细胞和组织来源的更新成为可能,从而可用于治疗无数的疾病、身体不适状况和残疾,包括帕金森氏病、Alzheimer’s病(痴呆症)、脊髓损伤、中风、烧伤、心脏病、糖尿病、骨关节炎和类风湿性关节炎。几乎没有一个医学领域是这项发明没有涉及到的,举其中两例说明如下:
①健康心肌细胞的移植可为慢性心脏病病人提供新的希望,这些病人的心脏已无法正常跳动。这种希望在于,从人体多能干细胞中发育出心肌细胞,并移植到逐渐衰退的心脏肌肉,以便增加衰退的心脏功能。在小鼠和其它动物身上进行的初期工作已表明,植入心脏的健康心肌细胞成功地进驻心脏,并与宿主细胞一起工作。这些实验表明这种类型的移植是切实可行的。
②在许多患有I型糖尿病的人身上,特异的胰腺细胞,即胰岛细胞的生成胰岛素的功能遭到破坏。已有证据表明,移植完整的胰腺或分离的胰岛细胞可减少胰岛素的注射量。人体多能干细胞中分化胰岛细胞系可用于糖尿病研究,最终可用于移植。
试管婴儿是通俗名词,在专业文献中称为体外授精及胚胎移植。试管婴儿是指精子和卵子的结合是在试管内进行,并使受精卵在符合条件的环境内生长、分裂和发育4-6天,形成胚胎。然后将胚胎移植到子宫腔内,使之能在子宫腔内种植、发育,最后降生人世的一种生育方法,这是科学技术要求非常高的一种方法。它的成功和发展,不仅给不育夫妇带来了希望,而且对研究人类的生殖生理和胚胎发生学以及优生学等方面课题,有不可估量的积极作用。
试管婴儿又名体外授精后胚胎移植。也就是借助内窥镜或在B超指引下,从患有不孕症妇女的卵巢取出成熟的卵子,和精子一起放入试管内或培养皿中,先体外培养70小时左右,使卵受精并发育形成胚胎,然后再借助于内窥镜将之送到未来母亲的子宫内,使之逐步发育成胎儿,也就是经过取卵——受精——植入三步曲,最终还是在母体子宫内发育成熟的,而所用的精子、卵子,或两者均可用夫妇双方的或者是他人提供的。试管婴儿的成功率约为10%~30%
三考点例析
例1(2001年上海高考题)胚胎移植技术目前应用于
A解决某些不孕症的生育问题B治疗某些遗传病
C提高家畜的繁殖力D提高动物的抗病力
解析:胚胎移植技术主要是从母体取出卵细胞,在体外进行人工授精、培养,当胚胎发育到一定时期,再将胚胎移植到米提子宫内继续发育成胎儿的技术。胚胎工程技术应用于人类解决了某些不孕症的生育问题,应用于家畜,则为了提高家畜的繁殖力。
答案:AC
例2(2003年上海高考题)“试管婴儿”技术属于:
A胚胎移植B组织培养C克隆技术D基因工程
解析:从试管婴儿的产生过程来看,试管婴儿是体外受精并发育成早期胚胎,然后将早期胚胎通过胚胎移植移入母体的子宫内,遗传物质来源与普通婴儿一样,也是来自于父母双方的有性生殖细胞。
答案:A
四自我检测
、卵子发生的区别的是()
、卵母细胞的形成时间
①第一次卵裂开始②释放第二极体③顶体反应④穿越透明带⑤雌、雄原核的形成⑥核膜消失,雌、雄原核融合
A.①②③④⑤⑥B.③②④⑤⑥①C.④⑤②①③⑥D.③④②⑤⑥①
()
、胚胎分割、体外生产胚胎技术
“供体”,接受胚胎的个体叫“受体”
()
、受体要进行选择
,防止发生免疫排斥反应
()
()
,下面关于这方面叙述错误的是()
、更有效的利用动物的卵细胞
()
①体外受精技术②胚胎移植技术③植入前胚胎遗传学诊断技术④克隆技术⑤转基因技术
A.①②③④B.①②③C.②③④D.①②④
,错误的是()
:首先用激素a促进成熟雌性个体多排卵,然后将卵细胞从母体内取出,在试管内与人工采集的精子进行体外受精,培育成胚胎,再把胚胎送入经过激素b处理,可以接受胚胎植入的母体子宫内,孕育成幼体。
(1)你认为用胚胎移植的方法产生子代属于哪类生殖方式?
(2)题中提及的“激素a”最可能是指___________。
(3)若希望同时获得多个性状相同个体,该如何实现?
(4)你认为胚胎移植技术在生产实践中的主要意义有哪些?
⑧
应用治疗
⑦
分化
⑥
诱导
分化
分离
分离
体胞
人体
取出
①
②
细胞核
③
移植
去核
卵细胞
④
发育
囊胚
细胞群
血液组织干细胞、
神经组织干细胞等
各种血细胞、
神经细胞等
⑤
,美国33名诺贝尔获得者联名上书国会,要求政府支持对胚胎干细胞的研究。胚胎干细胞是从哺乳动物或人的早期胚胎中分离出来的一类细胞,具有发育的全能性,它可进一步分化成各种组织干细胞,进而分化成各种不同的组织细胞。因此在临床上具有极大的应用价值。如图是干细胞的培养过程:
请分析回答:
(1)图中哪一阶段的细胞是胚胎干细胞?
(2)胚胎干细胞具有发育全能性的原因是什么?
(3)请举例说明胚胎干细胞研究在临床治疗上的应用。
,在广州中山医科大学第一附属医院出生一健康女婴,她是我国首例第三代试管婴儿,父母身体健康。婴儿的母亲7年前生下一个男婴,孩子1岁后发病,最后死于脑出血。5年后,她第二次怀孕到6个月时,到医院抽羊水检查及脐带血诊断,发现胎儿是男孩,而且是血友病患者,随引产。夫妇二人最后来到中山医科大学附属医院做试管婴儿。医生培养了7个可作活体检查的胚胎,并抽取每个胚胎1
—2个细胞进行检查后,选择了两个胚胎进行移植,最后一个移植成功。根据此资料回答下列问题:
(1)试管婴儿技术作为现代生物技术和母亲正常怀孕、生产的过程相同之处是,不同点在于。
(2)血友病的遗传方式为,如果用B、b表示正常基因或血友病基因,则父母基因型分别是和。如果该夫妇再生一男孩,患血友病的概率是。
(3)医生抽取活体胚胎1—2个细胞后,可以通过观察判断早期胚胎的性别,你认为医生应选用性胚胎进行移植,原因是
。应用现代生物技术,现在人们已经能够选取最理想的胚胎,其基因型应该是。自然状态下,出现这样胚胎的概率是。该实例体现了现代科学技术应用于社会和人类生活的重要意义。
(4)题目中的试管婴儿确切地说应称为。原因是
。
参考答案
10.(1)有性生殖
(2)促性腺激素
(3)利用同一受精卵发育成的胚胎进行胚胎分割,分别置入不同母牛的子宫内,使它们正常发育成新个体。
(4)胚胎移植技术可以加速优良种畜的繁殖速度,迅速推广新品种;可保存品种资源和濒危物种;胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力等等
11.(1)细胞群
(2)细胞中含有全部的遗传信息,能够全部得以表达
(3)提取出干细胞,在体外经诱导分化培养***的皮肤,用于烧伤病人的皮肤移植。
12.(1)通过有性生殖产生,在母体子宫内发育成胎儿受精作用在体外,并在体外发育成早期胚胎后进行胚胎移植
(2)伴X染色体隐性遗传XBYXBXb1/2
(3)染色体组成女男性胎儿可从母亲获得b基因,患病可能性为50%,女性正常XBXB1/4
(4)设计试管婴儿该试管婴儿的胚胎在移植前经过了基因检测