胚胎分割与胚胎干细胞培养

《高三生物胚胎工程知识点全解析》在高三生物的学习中，胚胎工程是一个重要的知识点板块。

胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。

通过这些技术，可以充分发挥优良母畜的繁殖潜力，为畜牧业生产和医学研究提供有力支持。

一、体内受精和早期胚胎发育1. 精子和卵子的发生（1）精子的发生哺乳动物的精子发生在睾丸的曲细精管内。

从初情期开始，直到生殖机能衰退，精子发生过程包括三个阶段：第一阶段是精原细胞经过数次有丝分裂产生大量的精原细胞，其中部分精原细胞继续分裂成为初级精母细胞；第二阶段是初级精母细胞经过减数分裂形成含有单倍染色体的精子细胞；第三阶段是精子细胞经过变形成为成熟的精子。

（2）卵子的发生卵子发生在卵巢内。

在胎儿时期，卵原细胞进行有丝分裂，演变成初级卵母细胞，并被卵泡细胞包围，形成卵泡。

初情期后，初级卵母细胞继续发育，在排卵前后完成减数第一次分裂，形成一个次级卵母细胞和第一极体。

在精子和卵子结合的过程中，次级卵母细胞完成减数第二次分裂，形成一个成熟的卵子和第二极体。

2. 受精（1）受精场所：输卵管。

（2）受精过程：包括精子获能、顶体反应、透明带反应和卵黄膜封闭作用等阶段。

精子在雌性动物生殖道内经过一段时间的成熟和获能后，才能与卵子结合。

当精子接触到卵子周围的放射冠时，释放顶体酶，溶解放射冠和透明带，形成精子穿越放射冠和透明带的通道。

穿过透明带的精子触及卵黄膜的瞬间，会引起透明带反应，阻止其他精子进入透明带。

随后，精子入卵，卵黄膜立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，这一过程称为卵黄膜封闭作用。

精子入卵后，尾部脱离，原有核膜破裂，形成新的核膜，最后形成雄原核。

同时，卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体，形成雌原核。

雌雄原核融合，形成合子，标志着受精过程完成。

3. 早期胚胎发育（1）卵裂期：在透明带内进行的有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有缩小。

藏躲市安详阳光实验学校考点86 胚胎工程（二）1．体外受精（1）卵母细胞的采集和培养（2）精子的采集和获能（3）受精：获能的精子和培养成熟的卵子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）目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。

（2）培养液成分巧记另有水和血清等两“酸”：氨基酸和核苷酸（3）胚胎处理：向受体移植或冷冻保存。

3．胚胎工程的应用及前景（1）胚胎移植①地位：胚胎工程其他技术的最后一道工序。

②过程③意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。

（2）胚胎分割①材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。

②实质：胚胎分割可增加动物后代，其实质是动物的无性生殖即克隆。

③分割要求：对囊胚分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

（3）胚胎干细胞①早期胚胎或原始性腺。

②特点：形态上，体积小、核大、核仁明显；功能上具有发育的全能性；体外培养条件下可以增殖而不分化。

考向一体外受精过程分析1．如图表示通过体外受精培育牛的过程，下列叙述错误的是A．获取的精子经获能后才能进行体外受精B．②过程只与细胞膜的流动性有关C．③过程的细胞增殖方式是有丝分裂D．④过程属于胚胎移植过程【参考答案】B技法提炼1．人工授精和体外受精的比较场所母畜的生殖道内体外过程人工采精→检查与储存精液→人工授精(用人工的方法将精液注入正在发情的母畜生殖道中)胚胎发育场所受精卵的形成和胚胎发育场所在母畜体内受精卵的形成和早期胚胎发育在体外，胚胎移植后的胚胎发育在母畜体内2（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于母本和父本两个个体，后者细胞核遗传物质仅来自一个个体。

胚胎工程知识点填空附答案一、胚胎工程的概念胚胎工程是指对动物（）所进行的多种显微操作和处理技术，如（）、（）、（）、（）等技术。

经过处理后获得的胚胎，还需移植到（）动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。

答案：早期胚胎或配子；体外受精；胚胎移植；胚胎分割；胚胎干细胞培养；雌性二、精子和卵子的发生1、精子的发生（1）场所：（）（2）时间：从（）开始，到（）。

（3）过程：精原细胞经过（）形成初级精母细胞，再经过（）形成次级精母细胞，最后经过（）形成精子。

（4）精子的形态：外形似（），分头、颈和尾三大部分。

答案：睾丸；初情期；生殖机能衰退；有丝分裂；减数第一次分裂；减数第二次分裂；蝌蚪2、卵子的发生（1）场所：（）（2）时间：（）和（）。

（3）过程：卵原细胞经过（）形成初级卵母细胞，然后被（）包围，形成卵泡。

初级卵母细胞经过（）形成次级卵母细胞和第一极体。

次级卵母细胞经过（）形成卵子和第二极体。

答案：卵巢；胚胎期；初情期后；有丝分裂；卵泡细胞；减数第一次分裂；减数第二次分裂三、受精1、场所：（）2、过程（1）准备阶段 1——（）：精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化，获得受精能力的过程。

（2）准备阶段 2——（）：卵子在输卵管内达到减数第二次分裂（）期时，才具备受精能力。

（3）受精阶段：包括精子穿越（）和（），进入（），（）形成和（）结合。

答案：输卵管；精子获能；卵子的准备；中；放射冠；透明带；卵细胞膜；雌雄原核；雌雄原核融合四、早期胚胎发育1、卵裂期特点：细胞分裂方式为（），细胞数量（），但胚胎总体积（）或略有（）。

2、桑椹胚特点：这一阶段的细胞都属于（）。

3、囊胚（1）结构：囊胚包括（）、（）和（）。

（2）特点：细胞开始出现（），将来发育成胎儿的各种组织的是（），沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞是（），将来发育成胎膜和胎盘的是（）。

4、原肠胚特点：具有（）胚层，内胚层包围着的腔叫（）。

专题 3 3 胚胎工程胚胎工程是指对动物_早期胚胎_或配子___所进行的多种显微操作和处理技术，如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。

经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。

1890 年，英国剑桥大学的生物学家将纯种安哥拉兔的两个 4 细胞胚胎移入一只纯种比利时兔的输卵管内，成功地产下两只纯种安哥拉子兔。

这个实验首次证实_同种动物的胚胎在异体动物体内发育的可能性。

3.1 体内受精和早期胚胎发育精子的发生哺乳动物精子的发生是在睾丸内完成的。

雄性动物从_初情期__（相当于人的青春期）开始，直到生殖机能衰退，在睾丸的_曲细精管__内不断进行着生殖细胞的增殖，源源不断地产生精子。

各种家畜精子发生的过程大体可以分为三个阶段。

第一阶段，位于曲细精管管壁的精原细胞进行数次_有丝分裂__，产生大量的精原细胞，其中部分精原细胞经过染色体复制和其他物质的合成，进一步形成初级精母细胞。

第二阶段，初级精母细胞连续进行两次分裂（即减数分裂，包括 M Ⅰ和 MⅡ）；第一次分裂产生两个_初级精母细胞_，每个次级精母细胞再分裂一次产生两个含_单__倍染色体的_精子细胞______。

第三阶段，圆形的精子细胞经过变形，其中的细胞核变为_精子头的主要部分__，高尔基体发育为_头部顶体__，中心体演变为_精子的尾_，线粒体聚集在尾的基部形成_线粒体鞘___。

同时，细胞内的其他物质浓缩为球状，叫做原生质滴，随精子的成熟过程向后移动，直到最后脱落。

对于多数家畜来说，精子在睾丸内形成的时间为两个月左右。

卵子的发生卵子的发生是在雌性动物的卵巢内完成的。

动物的胚胎在_性别分化__以后，雌性胎儿卵巢内的卵原细胞，就通过_有丝分裂__的方式不断增加其数量，并进一步演变为初级卵母细胞，这时，它被_卵泡_____细胞包围，形成卵泡。

初级卵母细胞需经过减数分裂才能变为成熟的卵子。

减数第一次分裂是在雌性动物__排卵__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。

〖《胚胎移植和胚胎分割》〗之小船创作一、教材分析《胚胎移植和胚胎分割》是人教版高中生物选修三的专题三第三节《胚胎工程的应用及前景》中的内容。

针对本节，教材集中讲述了胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞的分离和培养这三种胚胎工程技术。

由于此节内容较多，所以把胚胎移植和胚胎分割处理为第一课时进行教学。

课程标准对本节课的要求是“举例说出胚胎工程的应用”。

胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”，胚胎分割是动物无性繁殖或克隆的一种方法，两者是目前在生产中应用较多的胚胎工程技术。

二、学情分析基于专题三前两节的学习，学生已经知道体内受精、早期胚胎发育的理论基础，也掌握体外受精和早期胚胎培养的方法。

通过本节学习，学生要对胚胎移植的优势、生理基础、基本程序，胚胎分割的步骤，注意事项等有进一步的认识，从而达到课程标准的要求，能“举例说出胚胎工程的应用”。

本节课知识点较多，书本介绍较为详尽，且很多知识点需要学生识记，若采取满堂灌的教学方式，很容易造成学生疲劳，失去学习的兴趣。

所以采用“教师问题导学，学生合作探究”的教学方式，使学生成为学习的主体，自主获得知识，营造生动活泼的学习氛围。

三、教学目标（一）知识目标1、结合牛胚胎移植示意图，认真理解胚胎移植的生理基础，并能叙述胚胎移植的具体操作程序。

2、根据胚胎发育各个阶段的特点，识记进行胚胎切割所需的仪器和注意事项，并能了解其实际意义。

（二）能力目标1、通过自主阅读、合作探究，尝试从书本获得知识，解决问题。

2、通过对胚胎移植基本程序图的解读和有关问题的表述，基于专题三前两节的学习，学生已经知道体内受精、早期胚胎发育的理论基础，也掌握体外受精和早期胚胎培养的方法。

通过本节学习，学生要对胚胎移植的优势、生理基础、基本程序，胚胎分割的步骤，注意事项等有进一步的认识，从而达到课程标准的要求，能“举例说出胚胎工程的应用”。

本节课知识点较多，书本介绍较为详尽，且很多知识点需要学生识记，若采取满堂灌的教学方式，很容易造成学生疲劳，失去学习的兴趣。

高中生物：胚胎工程知识点总结体内受精和早期胚胎发育胚胎工程的建立1. 精子的发生场所：睾丸的曲细精管时间：从初情期开始，到生殖机能衰退过程：（1）精原细胞→多个初级精母细胞（通过数次有丝分裂）（2）1个初级精母细胞→2个次级精母细胞→4个精子细胞（通过减数分裂，即MI和MII）（3）精子细胞→精子（通过变形）2.卵子的发生场所：卵巢时间：从胎儿时期开始（胎儿时期完成了卵泡的形成和在卵巢内的储备）过程：（1）卵原细胞→初级卵母细胞（2）1个初级卵母细胞→1个次级卵母细胞＋第一极体（排卵前后完成）（3）1个次级卵母细胞→1个卵子＋第二极体（精子和卵子结合中完成）3.受精概念：精子和卵子结合成合子（受精卵）的过程。

场所：雌性的输卵管内过程：（1）受精前的准备阶段1：精子获能（2）受精前的准备阶段2：卵子的准备（到减数第二次分裂中期，具备与精子受精的能力）（3）受精阶段a.精子穿越放射冠和透明带：顶体反应，透明带反应b.进入卵黄膜：卵黄膜封闭作用c.原核形成和配子结合 4. 早期胚胎发育卵裂期：细胞在透明带中进行有丝分裂，细胞数不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略减小。

桑椹胚：胚胎细胞达32个左右，每一个细胞都是全能细胞囊胚：有囊胚腔，出现孵化过程。

开始出现分化：内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。

滋养层发育成胎膜和胎盘。

原肠胚：出现外中内三个胚层和原肠腔3.2 体外受精和早期胚胎培养方法一：用促性腺激素处理，使其超数排卵，从中输卵管冲取卵子（针对实验动物，家畜猪、羊等）卵母细胞的采集方法二：从屠宰母畜卵巢中采集方法三：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）1.体外受精卵母细胞的培养：在体外人工培养成熟子的采集：方法有假阴道法、手握法和电刺激法等精子的获能：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）获能溶液或专用的受精溶液受精：获能的精子＋培养成熟的卵子→完成受精2. 胚胎早期培养条件：受精卵在发育培养液中培养培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等3. 试管动物技术：通过人工操作使卵子和精子在体外成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎（桑葚胚或囊胚）后，再经移植产生后代的技术。

胚胎干细胞培养流程
胚胎干细胞培养流程主要分为以下几个步骤：
1. 胚胎获取：从受精卵或早期胚胎中获取胚胎干细胞。

这一过程通常在体外受精（IVF）过程中进行，通过收集多余的受精卵或选择性将早期胚胎分离出来。

2. 胚胎培养：将获取的胚胎放置在含有营养物质和适当环境条件的培养皿中，以促进其细胞分裂和生长。

培养基通常包括必需的营养物质、生长因子和激素等。

通过优化培养条件，可以促进胚胎细胞的增殖。

3. 胚胎分离：在细胞分裂的早期阶段，胚胎细胞开始形成不同的细胞群，包括内胚层、外胚层和滋养层。

通过机械或酶法等方法，将这些不同细胞群分离开来。

其中，内胚层细胞具有胚胎干细胞的潜能。

4. 胚胎干细胞扩增：将分离得到的内胚层细胞培养在含有适当营养物质和生长因子的培养基中，促进其进一步增殖。

这个过程可以通过细胞培养技术，如经典的细胞培养方法或新兴的三维培养技术（如胶体微珠培养）来实现。

5. 胚胎干细胞鉴定：通过特定标记和检测方法，确认扩增的细胞群中是否存在胚胎干细胞。

常用的鉴定标志包括OCT4、SOX2和NANOG等胚胎干细胞特异性标记物。

6. 胚胎干细胞应用：胚胎干细胞可用于医学研究，如疾病机制研究、药物筛选和组织工程等领域。

此外，它们还
可以用于再生医学的临床应用，如组织修复和再生等。

需要注意的是，胚胎干细胞的研究和应用涉及伦理和法律等多个方面的问题，在进行相关研究和应用时应遵守相关规定和伦理原则。

胚胎工程（二）技术手段【学习目标】1、简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。

2、简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。

3、举例说出胚胎移植和胚胎分割。

4、关注胚胎工程的研究进展和应用价值。

【要点梳理】要点一、体外受精1．原理人工模拟体内环境（包括营养、温度、PH等），使初级卵母细胞成熟和精子获能，最终完成受精和胚胎保存。

哺乳动物体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等主要步骤。

2.卵母细胞的采集3.精子采集和获能（1）收集精子的方法：假阴道法、手握法和电刺激法要点诠释①假阴道法是用特制的假阴道，满足雄性动物交配时对压力、温度和润滑度的要求。

同时要配备有与采精动物相适应的台畜，训练动物爬跨台畜，借假阴道收集精液。

②手握法是通过徒手或戴乳胶手套的手，直接把握雄性动物阴茎，施以适当压力和刺激引起射精，并收集富含精子的精液。

③电刺激法是采用特制的电极伸入动物的直肠，直接刺激位于腰荐部的射精中枢神经，引起射精，此方法多用于野生或某些经济动物。

（2）精子获能的处理方法：在体外受精前，必须先对精子进行获能处理，诱导方法有：4.体外受精获能的精子和培养成熟的卵子可以在获能液或专用的受精溶液中完成受精过程。

要点二、胚胎的早期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。

（2）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。

植物组织培养则为固体培养基，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。

（3）移植方式：当胚胎发育到适宜的阶段时，冷冻保存或移植到受体动物子宫内培养。

（4）试管动物生产流程：要点三、胚胎移植 1. 胚胎移植的概念（1）胚胎移植的概念：是指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。