《时代》杂志评出的2007年十大科学发现中指出,美国及日本两个研究团队的报告中证实皮肤细胞经过基因重组后直接可以转化成为具有胚胎干细胞特性的细胞。这项发现一方面解决了利用胚胎进行干细胞研究的道德争议,另一一方面也使得干细胞研究的来源更不受限。请回答下面有关胚胎工程的若干问题。
(1)在胚胎发育中,根据胚胎形态的变化,可将早期发育的胚胎分为 、 、
。三个阶段。
(2)胚胎工程中的胚胎移植实际上是生产胚胎的 和孕育胚胎的 繁殖后代的过程。其生理学基础主要有那些? (至少答出两点)
(3)哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞,是由 分离出来的一类细胞。美日科学家的研究过程是利用病毒分别将四个基因送入皮肤细胞,促使普通的皮肤细胞产生变化,最后成为带有 性质的细胞,称为诱导式多能性干细胞(iPS)。在基因工程中,这四个基因称为 ,所利用的病毒称为 ,在基因工程中常用的工具酶有 。与借助胚胎提取胚胎干细胞比较,这样获得的干细胞的研究,其最大突破就是在不破坏胚胎的前提下提取可以复制成器官或组织的细胞,不仅避开了长期以来有关生物技术的 方面的争议,也使其来源更加广泛而方便。
(4)通过体细胞核移植技术,从患者身上取出体细胞,将其细胞核植入去核的卵母细胞,从而获得早期人类胚胎,然后在从中培育“患者自身的”胚胎干细胞供医学临床使用的技术叫做 。这一技术也可以用来研究“克隆人”,中国政府对生殖性克隆人研究所持态度的“四不原则”是: 、 、 、不接受任何生殖性克隆人的实验。
(1)桑椹胚 囊胚 原肠胚
(2)供体 受体 a,胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致:b.哺乳动物的早期胚胎形成后处于游离状态;c.受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应:d.供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但供体胚胎的遗传特性不受任何影响(合理答案酌情给分)
(3)早期胚胎或原始性腺 胚胎干细胞 目的基因 运载体 限制性核酸内切酶和DNA连接酶 伦理(道德)问题
(4)“治疗性克隆”; 不赞成、不允许、不支持
体内受精和早期胚胎发育:
1、精子和卵子的发生:
项目 | 精子 | 卵子 |
场所 | 睾丸曲细精管 | 卵巢 |
时间 | 初情期开始 | 胎儿时期性别分化以后 |
过程 | (在卵细胞膜和透明带的间隙有两个集体是判断卵子受精的标志) | |
结果 | 4个精子 | 1个卵细胞;3个极体 |
MⅠ和MⅡ是否连续 | 是 | 否 |
2、受精作用
(1)受精作用的场所:输卵管。
(2)受精前的准备阶段
①精子获能:精子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生理现象。
②卵子的准备:在输卵管中发育达到减数第二次分裂的中期,才具备与精子受精的能力。
(3)受精阶段——四步曲
第一步: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,透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障。
第二步:精子进入卵细胞腆。卵细胞膜反应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:合子形成。雌雄原核融合形成合子(受精卵)。
3、胚胎发育:
(1)过程:受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚。
①卵裂期:细胞进行有丝分裂,数量增加,胚胎总体积不增加;
②桑椹胚:32个细胞左右的胚胎(之前所有细胞都能发育成完整胚胎的潜能属全能细胞);
③囊胚:细胞开始分化,其中个体较大的细胞叫内细胞团将来发育成胎儿的各种组织;而滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘;胚胎内部逐渐出现囊胚腔(注:囊胚的扩大会导致透明带的破裂,胚胎伸展出来,这一过程叫孵化);
④原肠胚:内细胞团表层形成外胚层,下方细胞形成内胚层,由内胚层包围的囊腔叫原肠腔。(细胞分化在胚胎期达到最大限度)
(2)图示:
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