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1、第第5 5讲讲 胚胎工程胚胎工程一、精子和卵子的发生及早期胚胎发育过程1.比较精子和卵子的发生精子卵子 场所精巢(或睾丸)的曲细精 管卵巢分裂 时间初情期后开始分裂，减 数第一次分裂和第二次 分裂是连续的性别分化后雌性胎儿卵巢 内即开始有丝分裂，形成 卵泡；性成熟排卵前完成 减数第一次分裂；受精后 完成减数第二次分裂减数 分裂 区别细胞质均等分裂、一个 精原细胞产生4个精细 胞，需变形形成精子细胞质不均等分裂、一个 卵原细胞只产生一个卵细 胞续表精子卵子细胞 特点失去大多数细胞质，保 留细胞核，线粒体聚集 成线粒体鞘、高尔基体 形成顶体保留大部分细胞质，为受 精卵发育提供更多营养数量精巢中可以
2、产生大量的 精子，动物一次排出数 亿的精子卵巢中总共只有数百个卵 泡能发育成熟，一次只排 出数个卵2.受精作用的过程(1)受精前的准备阶段精子获能：精子必须在雌性动物的生殖道中发 生相应的生理变化后，才能获得受精能力的生理现 象。卵子的准备：在输卵管中发育到减数第二次分 裂的中期，才具备与精子受精的能力。(2)受精阶段第一步：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 ；透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障。第二步：精子进入卵黄膜。卵黄膜封闭作用是防 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：配子结合。雌雄原核融合形成
3、合子(受 精卵)。3胚胎发育过程【友情提醒】卵子是否受精的标志是第二极体的 形成(即在透明带和卵黄膜间隙观察到两个极体)，而受精完成的标志是雌雄原核融合成含二倍染色体的合 子【例1】下列关于受精过程的叙述，错误的是( )A获能后的精子与卵子相遇后，释放顶体酶穿 过透明带进入放射冠B透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障C精子与卵黄膜相互融合，精子入卵D雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分 裂【解析】精子释放顶体酶先穿过放射冠再进入透 明带。A【例2】下列说法正确的是( )A卵裂期细胞经过了细胞分裂，不再分化B原肠胚细胞属于全能细胞C囊胚腔先于原肠腔出现D桑椹胚开始进行分化【解析】早期胚胎发育阶
4、段顺序是：卵裂期形成早期胚胎，桑椹胚、囊胚、原肠胚，桑椹胚及之前的 细胞属于全能细胞，囊胚期细胞分化，出现囊胚腔， 进一步发育而分化，分化后形成原肠胚，出现原肠腔 。因此只有C项正确。C二、早期胚胎培养和胚胎移植1胚胎工程中胚胎的早期培养(1)精子与卵子在体外受精后，移入发育培养液中 继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。2胚胎移植(1)胚胎移植的实质胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条 件下空间位置的转移，而胚胎本身的遗传物质并不 发生改变，因此各种性状能保持其原来的优良特性 。(2)胚胎移植成功的保障(生理学基础)第一，供、受体生殖器官的生理变化是相同的。第二，哺乳动物的早期胚胎
5、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，这就为胚胎的收集提供了可能。第三，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发 生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了 可能。 第四，供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组 织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕 育过程中不受任何影响。【友情提醒】胚胎移植的供体和受体必须是同种生物，同一物种的动物才有可能具有相同的生理特 征。作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种 ，供体则为优良的品种。胚胎移植的意义：大大缩短了供体本身的繁殖 周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。3胚胎分割(1)材料选择：发育良好、形态正常的桑椹胚
6、或 囊胚。(2)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。(3)意义：加快繁殖速度，是动物无性繁殖或克隆 的方法之一，其他克隆方法还有核移植。【例3】下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误 的是( )A受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植B受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状 态C超数排卵技术要使用一定的激素D试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中 进行A【解析】胚胎移植其操作的对象是早期胚胎而不是受精卵；其生理基础是供、受体排卵后产生相同的 生理变化，为移植提供相同的生理环境；超数排卵要 对供体用促性腺激素进行处理；试管婴儿实质是“体 外受精”和“胚胎移植”的共同
7、产物。掌握胚胎移植 的大体过程和需要条件，是解决该类题型的关键。三、胚胎工程的三个操作流程1试管动物的生产流程2克隆动物的培育流程3胚胎移植的培育流程以牛胚胎移植为例：(1)选择的对象包括良种公牛、母牛和普通母牛 ，处理是指对良种母牛和普通母牛做同期发情处理 ，以使其生殖器官的生理变化相同，同时要对良种 母牛做超数排卵处理，以促其多产生卵子。(2)冲卵是指将早期胚胎从良种母牛子宫内冲洗出 来，而不是冲洗出卵子。(3)良种牛后代的遗传特性是由供体公牛和母牛 决定的，受体母牛只是提供了胚胎发育的场所，不影 响后代的遗传特性。【例4】下列过程在胚胎移植中没有必要进行的是 ( )A对供体、受体要进行选
8、择B要用激素对供体进行超数排卵处理C供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫 排斥反应D胚胎移植常采用手术法和非手术法两种方法C【解析】胚胎移植的生理学基础之一表现在：供体与受体具有相同的生理环境。因此，在进行胚胎移 植时没有必要进行免疫检查。在胚胎移植时应选择有 健康的体质和正常繁殖能力的个体作为受体，选择遗 传性能和生产性能优秀的个体作为供体。在用激素对 供、受体进行同期发情处理的基础上，还要对供体用 促性腺激素进行超数排卵处理，以得到更多的卵子。 胚胎的移植方法有手术法和非手术法两种。四、胚胎干细胞1干细胞分类干细胞分为三类：全能干细胞、多能干细胞、专 能干细胞。胚胎干细胞为全能干细胞。2
9、胚胎干细胞的应用前景ES细胞的分离和培养成功是胚胎工程中的重大成 就之一，在基础生物学、畜牧学和医学上都具有十分 重要的应用价值。(1)ES细胞可用于治疗人类的某些顽症。利用ES细胞可以被诱导分化形成新的组织细 胞 的特性，移植ES细胞可以使坏死或退化的部位得以修 复并恢复正常功能。(2)培育成组织器官，用于器官移植。(3)对ES细胞的培养和诱导，为揭示细胞分化和 细胞凋亡的机理提供了有效手段。(4)ES细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规 律的研究。【友情提醒】胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，包括人类早期胚胎的囊胚 的内细胞团，具有胚胎细胞的特性。它能长期维持未 分化状
10、态，又有全能分化的潜能和无限增殖的能力， 在体外培养时仍能维持正常和稳定的染色体组型，在 特定的环境诱导下，能分化成各类细胞系。因此，它 是细胞的源头，是惟一不死的全能或多能细胞，并能 够无限分化，它能制造机体需要的全部细胞。【例5】利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过 程的最重要原因是( )A细胞分裂 B细胞特化C细胞分化 D细胞增殖【解析】ES细胞具有发育的全能性，可被诱导分 化形成新的组织细胞，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能，因此治疗肝衰竭主要 是利用这一特性而实现的。理解干细胞的特点，掌握 干细胞研究的意义，能运用干细胞的知识解决实际问 题。C1卵子是否受精的标志
11、是第二极体的形成(即在透明带 和卵黄膜间隙观察到两个极体)，而受精完成的标志是雌 雄原核融合成含二倍染色体的合子。 2桑椹胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其 全能性仍很高，也可用于胚胎分割。对囊胚阶段的胚胎 进行分割时，要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促进超数排卵往往用促性腺激素处理，同期发情处 理往往使用性激素。 4精子穿越透明带，接触卵黄膜时立即发生透明带反 应；精子与卵黄膜接触，立即被微绒毛抱合，精子外膜 和卵黄膜相互融合；精子入卵，立即发生卵黄膜封闭作 用。1.(2010江苏)下列关于利用胚胎工程技术繁殖 优质奶羊的叙述，错误的是( )A对受体
12、母羊与供体母羊进行同期发情处理B人工授精后的一定时间内，收集供体原肠 胚用于胚胎分割C利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完 全相同的胚胎D一次给受体母羊植入多个胚胎，可增加双 胞胎和多胞胎的比例【解析】本题考查了胚胎工程及考生理解问题的 能力。进行胚胎分割要用囊胚或桑椹胚期的胚胎。B2.(2011江苏)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B【解析】受精卵发育到桑椹胚或囊胚阶段就可
13、进 行移植。3.(2011浙江)培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。若要培育成功，下列叙述正确的是( )AA甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数 排卵 B乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟 C丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液 D丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状相同的代 孕母羊子宫内【解析】注射促性腺激素可以促进超数排卵，选项 A正确。乙过程是受精作用，选项B错。丙过程是早期胚胎发育，在发育培养液中完成；而乙过程受 精作用在获能溶液或专门的受精溶液中完成，选项 C错。胚胎移植时要保证受体和供体的生理状态相 同，而不是性状相同，选项D错。4.(2011杭州质检)下列关于哺乳
14、动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是( ) A体外受精完成后即可进行胚胎移植操作 B胚胎干细胞具有发育全能性，它可发育成新个 体 C卵裂期胚胎中细胞数目在不断增加，而有机物 的总量却在不断减少 D通过胚胎移植产生多个后代的繁殖方式都属于 有性生殖C【解析】体外受精完成后，受精卵发育到一定阶 段才能进行胚胎移植操作。胚胎干细胞具有发育 全能性，可诱导发育为器官，但不能发育成新个 体。胚胎分割后进行移植，得到动物的方式属于 无性繁殖。5.(2011广州质检)现在有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐带血，在以后他生长发育过程中如果出 现了某种难治疗的疾病，就可以通过血液中的干细 胞来为其治病，关于这
15、个实例，说法正确的是( )CA用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病， 需要激发细胞的所有全能性 B用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的 疾病 C如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用 到细胞培养技术 D如果要移植用他的干细胞培育出的器官，应该 要长期给他使用免疫抑制药物【解析】用干细胞培育出人体需要的器官用来移 植治病，不需要激发细胞的所有全能性。用脐带 血中的干细胞只能培育出人体的许多器官，可用 来移植，但不是所有疾病都能治疗(如流行性疾 病)。如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用细胞培养技术，然后发育成器官；由于器 官是自身的细胞培育成的，没有免疫排斥反应， 所以不用长期
16、给他使用免疫抑制药物。 6.(2011江苏盐城模拟)下列有关哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是( ) A移植用的胚胎一般取桑椹胚或囊胚 B滋养层细胞发育成胎膜和胎盘在囊胚期 C分割囊胚阶段的内细胞团不要求均等 D卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增 加A【解析】因桑椹胚或囊胚时期的细胞分化 程度小，所以移植的胚胎一般取桑椹胚或 囊胚；滋养层细胞发育成胎膜和胎盘是在 原肠胚期；对囊胚阶段的内细胞团的分割 要求均等；卵裂期胚胎中细胞数目增加， 但有机物总量在不断减少。 7.下列不是精子、卵细胞发生的区别的是( ) A初级精母细胞、初级卵母细胞的形成时间 B减数第一次分裂和减数第二次分裂的时间连续 性 C成熟生殖细胞是否经过变 形 D成熟生殖细胞中染色体的数量D【解析】初级精母细胞是雄性动物初情期开始 后，才由
