高考生物总复习含答案：——胚胎工程专题

高考总复习 胚胎工程专题

【考纲要求】

1．简述动物胚胎发育的基本过程。

2．简述胚胎工程的理论基础（了解即可，学习此部分的内容是为了更好的理解胚胎分割、胚胎移植、胚胎干细胞技术）。

3. 阐述胚胎工程的主要内容（体外受精和早期胚胎培养、胚胎分割、胚胎移植、胚胎干细胞技术）。

4．举例说出胚胎工程的应用（胚胎工程技术）。

【考点梳理】

考点一、胚胎工程的理论基础 ——精子、卵子的发生

1.精子的发生过程

大多数动物的精子结构基本一致，由头、颈和尾三部分组成。其产生部位为睾丸的曲细精管，储存部位为曲细精管的管腔中。动物从初情期开始产生精子，直至生殖机能衰退，其发生过程如下：

精子的变形过程如下图：

2.卵子的发生过程，如下图： 精细胞变形为精子后 细胞核成为精子头的主要部分

细胞质中 线粒体在尾基部形成线粒体鞘膜 高尔基体发育为顶体

中心体演变为精子的尾

其他物质浓缩为原生质滴直至脱落 （含有多种水解酶） 有丝分裂

变形 4个

精子 4个

精细胞 曲精细管管壁的精原细胞

保留为精原细胞 多个精原细胞

一部分

不进行减数分裂 一部分

进行减数分裂

间期

减数第一次分裂 初级精母细胞

减数第二次分裂 2个

次级精母细胞

（1）胎儿期：卵巢内的卵原细胞通过有丝分裂不断增加其数量，并演变为初级卵母细胞，被卵泡细胞包围，形成卵泡。

（2）出生后：初级卵母细胞停留在减数第一次分裂前期。

（3）性成熟后的排卵前后：卵泡的透明带形成，初级卵母细胞完成减数第一次分裂，形成次级卵母细胞和第一极体，最后进入输卵管。

（4）受精时：排卵后，次级卵母细胞和第一极体在输卵管中完成减数第二次分裂，形成卵细胞和第二极体。

注意：排卵指卵子从卵泡中排出，不是指卵泡从卵巢中排出。

3.精子与卵子形成过程比较

精子的发生过程 卵子的发生过程

不同点 发生场所 场所唯一：睾丸的曲细精管 场所不唯一：卵巢和输卵管

卵泡的形成和卵巢内的准备在出生前完成，

减数第一次分裂在卵巢内完成，减数第二次

分裂在输卵管内进行受精作用时完成

发生时间 初情期后的减数分裂 胎儿期及性成熟后的减数分裂和精卵结合过程

减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的 减数第一次分裂和减数第二次分裂是

不连续的

细胞质分裂 均等分裂 既有均等分裂又有不均等分裂

是否变形 是 否

结果 1个精原细胞形成4个精子 1个卵原细胞仅形成了1个卵细胞，其余3

个子细胞为后来退化消失了的极体

相同点 原始生殖细胞自身的增殖方式均为有丝分裂；

原始生殖细胞形成成熟生殖细胞的方式均为减数分裂；

原始生殖细胞形成的成熟生殖细胞中染色体数目即均减半；

考点二、胚胎工程的理论基础 ——体内受精

受精作用是在雌性动物的输卵中完成的，指精子与卵子结合，最后形成合子（受精卵）的过程，它包括受精前的准备阶段和受精阶段：

1.受精前的准备阶段

（1）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内发生相应的生理变化后才能获得受精能力，即“精子获能”。

（2）卵子的准备：卵子刚排出时并非为成熟的生殖细胞，仅完成减数第一次分裂，一般在排出后2－3小时才能被精子穿入，它在输卵管中进一步成熟，当达到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。

2.受精阶段，如下图：

雄、雌原核合并，形成合子（受精卵） 卵细胞形成雌原核

（卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体，并形成雌原核， 此时在卵黄膜和透明带的间隙可观察到2个极体） 精子形成雄原核

（精子入卵后尾部脱离，原核

膜破裂，产生新核膜，形成一

个比原精 精子入卵

（发生卵黄膜封闭作用，即防止多精子入卵受精的第二道屏障） 精子被卵黄膜表面的微绒毛抱合，

精子外膜与卵黄膜融合 精子穿越透明带，与卵黄膜接触

（发生透明带反应，即防止多精子入卵受精的第一道屏障） 顶体酶继续起作用，将透明带溶出一条孔道 精子穿越放射冠，与透明带接触 精子发生顶体反应，

顶体酶溶解卵子外面放射冠卵丘细胞间的物质，形成通路 获能后的精子与卵细胞相遇

（精子和卵细胞的染色体会合在一起。

受精卵中的染色体数目有恢复到体细胞中的数目，其中有一半的染色体来自精子——父方，另一半来自卵细胞——母方） 子核还大的新核，即

雄原核。）

要点诠释：

（1）受精的标志是第二极体的形成即在在卵黄膜和透明带的间隙可观察到2个极体时；

受精完成的标志是雌雄原核融合，形成合子。

（2）雌雄原核不能理解成卵子、精子原来的细胞核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。

考点三、胚胎工程的理论基础

——早期胚胎发育

1.哺乳动物的早期胚胎发育，如下图：

受精卵是胚胎发育的起点，早期胚胎的发育分为以下几个时期：卵裂期、桑椹胚期、囊胚期、原肠胚期，如下图：

（1）卵裂期：一般为受精卵的前5次细胞分裂。

在透明带内进行，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略有缩小。

（2）桑椹胚：一般为胚胎细胞数目32细胞时 补充知识，了解即可 ：

哺乳动物、鸟类、爬行动物的受精作用发生在雌性动物的生殖系统内，而两栖类、鱼类、无脊椎动物的受精作用则发生在体外。不管是何种情况，受精作用都具有基本相同的过程：精卵间的接触、精子对卵被的穿透、精子与卵子质膜的融合、卵的激活。涉及的反应包括：顶体反应、皮层反应、原核融合等。在生物体的有性生殖过程中，精子和卵细胞通常要融合在一起，才能发育成新个体。

6.原肠胚

3. 卵裂期

胚胎形成致密的细胞团，形似桑葚，每个胚细胞都属于全能细胞，有发育成完整胚胎的潜能。

（3）囊胚期：

囊胚期细胞开始分化，其结构分为：

内细胞团——细胞较大，为胚胎干细胞，将来分化为组织器官。

滋养层——细胞较小，沿透明带内壁排列， 将来分化为胎膜和胎盘

囊胚腔——胚胎内部出现的含有液体的囊腔。

囊胚期开始时，胚胎收缩，细胞间隙扩大，胚胎内部出现裂隙。

孵化：囊胚生长扩大会导致透明带破裂，胚胎从中伸展出来，这一过程称为孵化。

（4）原肠胚期：

胚胎进一步发育，分化出内胚层、外胚层、中胚层，滋养层发育成胎膜和胎盘。

内胚层：围成原肠腔，将发育为个体的消化管、消化腺、呼吸道上皮等

外胚层：将发育为个体的中枢神经系统、皮肤表皮及附属结构等

中胚层：将发育为个体的泌尿、生殖系统的主要器官、心脏、骨骼肌肉等

要点诠释：

进行胚胎移植及分割技术往往在早期胚胎发育的桑椹胚阶段和囊胚阶段。

2.基本过程总结：

考点四、胚胎工程技术——体外受精和早期胚胎培养 （试管动物技术）

1.体外受精，如下图：

（1）卵母细胞的采集和培养

①卵母细胞的采集：

方法一：用促性腺激素处理，使其超数排卵，从中输卵管冲取精子（针对实验动物，家畜猪、羊等）

方法二：从屠宰母畜卵巢中采集（针对大家畜或大型动物，如牛）

方法三：借助超声波探测仪、内窥镜、腹腔镜等工具直接从活体母畜卵巢中吸取（针对大家畜或大型动物，如牛）

②采集的卵母细胞都要在体外人工培养成熟后，才能进行受精作用。

（2）精子的采集和获能

①精子的采集方法有假阴道法、手握法和电刺激法等。

②采集的精子在体外受精前要进行获能处理， 方法有培养法（通过获能培养液）、化学诱导法（通过肝素或钙离子载体A23187）

（3）体外受精

获能溶液或

专用的受精溶液

获能的精子＋培养成熟的卵子 完成受精（检查受精状况和受精卵的发育能力）

2.早期胚胎培养

早期胚胎一般指可用于移植的胚胎，在原肠胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早的阶段。

（1）培养的目的：检测受精状况和受精卵的发育能力，获得早期胚胎，进一步完成胚胎移植、胚胎分割等。

（2）条件：在培养液中培养

哺乳动物胚胎培养液的成分一般较复杂，需添加血清，同时还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸、无机盐、有机盐等,为防止杂菌污染还可加入抗生素。

（3）胚胎发育到适宜阶段时，可进行胚胎移植或冷冻保存。

不同动物胚胎移植的时间不同。牛、羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段才进行移植；小鼠和家兔等实验动物可在更早的时间移植；人的体外受精胚胎，可在8－16个细胞阶段移植。

要点诠释：

体外受精和早期胚胎培养技术的应用

（1）试管动物技术：即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，再经移植产生后代的技术。如试管婴儿。

试管动物生产流程：

（2）实现受精胚胎的工厂化生产。

考点五、胚胎工程技术——胚胎移植

1.概念：将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。

2.应用：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期，使供体生产的后代数是自然繁殖的十几到几十倍，促进畜牧业的发展，也可用于保护濒危物种。

3.胚胎移植的生理学基础：

（1）供体与受体相同的生理环境

哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。

注意：进行胚胎移植时，要对供体和受体进行同期发情处理。

（2）早期胚胎处于游离状态

哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这