高考生物大一轮复习 第十单元 第39讲 胚胎工程教案

第39讲 胚胎工程

[考纲要求] 1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础(Ⅰ)。2.胚胎干细胞的移植(Ⅰ)。3.胚胎工程的应用(Ⅱ)。

考点一 体内受精与早期胚胎发育

1． 梳理精子、卵子的发生

(1)精子的发生

①场所：睾丸的曲细精管内。

②时期：从初情期开始，直到生殖机能衰退。

③过程

(2)卵子的发生

①场所：卵巢。

②时期：胎儿时期(性别分化以后)和初情期以后。

③过程

④两次分裂的时间：第一次是在雌性动物排卵前后完成的，第二次是在精子和卵子结合的过程中完成的。

2． 梳理受精知识

(1)场所：雌性动物的输卵管内。

(2)过程

①受精前的准备阶段

a．精子获能：正常情况下在雌性动物的生殖道内完成。

b．卵子的准备：发育到减Ⅱ中期，才具备与精子受精的能力。

②受精阶段：获能的精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜→精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵→精、卵细胞经过一系列变化分别形成雄、雌原核→雄、雌原核充分发育后结合，完成受精。

3． 梳理早期胚胎发育

哺乳动物早期胚胎发育依次经过以下不同的时期和结构：受精卵→卵裂期→桑椹胚(细胞数目为32个左右)→囊胚(出现内细胞团和滋养层，后期囊胚孵化)→原肠胚(内细胞团形成外胚层和内胚层，滋养层发育为胎儿的胎膜和胎盘)。

易错警示 (1)对卵裂阶段物质含量和体积大小的变化模糊不清

①误认为卵裂阶段的细胞分裂方式包括减数分裂，实际上只有有丝分裂。

②误认为卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量要增多，细胞体积要增大。从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有减小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小；伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中DNA含量保持相对稳定；该过程中有机物总量减少，因为一直呼吸消耗但不从外界吸收。

(2)对排卵理解不准确：排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。

(3)混淆受精标志与受精完成的标志

受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。

(4)不能对胚胎发育与胚胎工程中的有关概念进行正确区分

①对精子和卵子的发生、发育及结合场所不熟：精子发生场所——睾丸的曲细精管；卵子的发生场所——卵巢；受精场所——输卵管；受精卵发育场所——输卵管和子宫；精子发生的时间及特点——初情期后，两次分裂连续进行；卵子发生的时间及特点——胚胎性别分化以后，两次分裂不连续进行。

②对囊胚和桑椹胚在胚胎发育过程中所处的阶段、特点和在胚胎工程中的应用没有完全掌握：胚胎发育过程中开始分化的阶段是囊胚，可以移植或分割的阶段为桑椹胚和囊胚。

③忽略“透明带反应”和“卵细胞膜反应”在受精过程中的生物学意义：两者构成了防止多精入卵受精的两道屏障。

④体外受精易忽视“精子获能”和“卵子成熟”问题。

1． 下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述，正确的是 ( )

A．采集到的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用

B．排卵就是排出成熟卵细胞的过程

C．卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成

D．卵子受精完成的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体 答案 D

解析 采集到的精子必须经获能处理后才能受精，采集的卵细胞需要培养成熟后才可与获能的精子受精；初级卵母细胞的减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，其结果产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，准备与精子受精。减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的。

2． 下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，下列相关描述正确的是 ( )

A．图中3是透明带，7是原肠腔

B．发育的先后顺序是甲→丙→乙

C．1部位细胞将来发育成胎儿的各种组织

D．甲、乙、丙时期的细胞都具有发育的全能性

答案 A

解析 图中甲是桑椹胚，乙是囊胚，丙是原肠胚。图中1是滋养层，2是内细胞团，3是透明带，4是囊胚腔，5是外胚层，6是滋养层，7是原肠腔，8是内胚层。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。

1． 精子和卵子的发生的比较

项目 精子的发生 卵子的发生

场所 睾丸的曲细精管内 雌性动物的卵巢内

时期 初情期开始，直到生殖机能衰退 胚胎时期性别分化以后和初情期以后

过程特点 ①MⅠ和MⅡ是连续的，需变形；②两次分裂细胞质都是均等分配 ①MⅠ和MⅡ是不连续的，不需要变形；②只有MⅡ中的第一极体分裂为第二极体时细胞质均等分配，其余细胞质都是不均等分配

结果 形成4个精子细胞 形成1个卵细胞和3个极体

2． 受精过程中的三大反应与防止多精入卵受精的两道屏障

(1)顶体反应：精子膜和顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程即为顶体反应。顶体反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子结合必不可少的条件。 (2)透明带反应：精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，称做透明带反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。

(3)卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，称为卵细胞膜反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。

考点二 体外受精和早期胚胎培养

1． 体外受精

(1)精子、卵子的获取与培养

获取方法 获能方法

卵子 促性腺激素处理后冲卵 人工培养成熟 在活体或屠宰体的卵巢内直接采集

精子 假阴道法 培养法和化学诱导法(在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中获能) 手握法

电刺激法

(2)受精：获能的精子和成熟的卵子可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用。

2． 胚胎的早期培养

(1)培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等物质。

(2)胚胎处理：当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植，或冷冻保存。

3． 下列关于胚胎工程的叙述，错误的是 ( )

A．体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精

B．受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植

C．早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清 D．试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术

答案 B

解析 体外受精是获能的精子与成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精的过程；胚胎应培养至桑椹胚或囊胚期才可进行移植；早期胚胎培养液中含有一些无机盐和有机盐类、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质，动物细胞培养液的成分为糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素，还需加入血清、血浆等一些天然成分；试管婴儿技术与试管动物技术类似，包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。

1． 早期胚胎是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。

2． 受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入或着床。

3． 胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分基本相同，除无机盐、营养成分和调节物质外，还需要血清、抗生素等，两者都是液体培养基，但植物组织培养为固体培养基，其中加入琼脂，所需植物激素主要是生长素和细胞分裂素两大类。

考点三 胚胎移植和胚胎分割

1． 胚胎移植的生理学基础

胚胎移入的基础 哺乳动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的

胚胎收集的基础 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

移入胚胎存活的基础 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应

保留遗传特性的基础 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在孕育过程中不受影响

2． 用流程图形式写出胚胎移植的基本程序

答案

3． 胚胎分割

(1)理论基础：细胞的全能性。

(2)所需仪器设备：实体显微镜和显微操作仪。 (3)基本程序：选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中，然后用分割针或分割刀进行分割。

(4)囊胚期分割要求：内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

(5)意义：加快繁殖速度。

4． 胚胎干细胞

(1)是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的。

(2)特点 ①形态：体积小、细胞核大、核仁明显②功能：具有发育的全能性③体外培养：可增殖而不发生分化

(3)应用 ①治疗人类某些顽症②培育人造组织器官③研究体外细胞分化的理想材料

易错警示 (1)胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。

(2) 移植胚胎来源及生殖方式 核移植――→早期胚胎培养无性繁殖体外受精――→早期胚胎培养有性生殖体内受精→冲卵→移植→有性生殖

(3)促性腺激素两次使用：①同期发情处理；②超数排卵。

(4)两次检查：

①收集胚胎检查；

②移植后是否妊娠检查。

(5)冲卵含义：冲出早期胚胎，不是冲出卵子。

(6)胚胎移植的供体和受体必须是同种生物。

(7)同期发情处理用雌性激素，超数排卵处理用促性腺激素。

(8)试管动物的性别和性状由父本、母本决定，而克隆动物的性别和性状与核供体相同。

(9)胚胎的产生过程一般是有性生殖，但胚胎分割是无性生殖方式。

4． 牛胚胎移植的基本程序如图，请据图回答：

(1)图中a、b、c过程分别是指____________、____________、____________。 (2)供体母牛的主要职能是______________________________________________；受体母牛必须具备______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)为了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是__________；

处理的时期是_____________________________________________________________。

答案 (1)超数排卵 冲卵 胚胎移植

(2)只产生具有优良遗传特性的胚胎 健康的体质和健康的繁殖能力

(3)胚胎分割 桑椹胚或囊胚期

解析 (1)a过程是良种母畜在激素刺激下的超数排卵。b是用人工方法将母畜体内已经开始发育的受精卵取出的冲卵过程。c是将符合移植要求的早期胚胎移植到受体母畜子宫内的过程。

(2)供体母牛的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎，受体母牛则是提供胚胎发育场所，所以受体母牛应具有健康的体质和健康的繁殖能力。

(3)进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。

1． 试管动物和克隆动物(细胞核移植)的培育

(1)试管动物技术：是指通过人工操作使精子和卵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。

(2)试管动物的培育过程

(3)克隆动物的培育过程

提示 (1)试管动物的培育属有性生殖范畴，而克隆动物的获得属无性生殖。(2)两技术的最后阶段都利用胚胎移植技术获得新个体，移植所选胚胎一般是发育到原肠胚之前的桑椹胚或囊胚期的胚胎。

2． 胚胎干细胞的培养和移植