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1、第三章 胚胎工程一、受精作用与胚胎发育的过程一、受精作用与胚胎发育的过程1.1.受精作用与受精卵的形成受精作用与受精卵的形成(1)(1)受精受精_识别识别精子附着于卵膜精子附着于卵膜_融合融合 精卵精卵精卵质膜精卵质膜(2)(2)同种动物精卵结合的原因：同种动物精子、卵细胞表面有同种动物精卵结合的原因：同种动物精子、卵细胞表面有_。(3)_(3)_是动物个体发育的起点。是动物个体发育的起点。特异性相互识别的蛋白特异性相互识别的蛋白受精卵受精卵2.2.动物胚胎发育的基本过程动物胚胎发育的基本过程受精卵受精卵_:_:每一个细胞都有每一个细胞都有_。细胞进行。细胞进行_，细胞数目，细胞数目 _，细胞
2、体积逐渐，细胞体积逐渐_囊胚囊胚原肠胚：有了原肠胚：有了_的分化，具有的分化，具有_腔和腔和_腔腔卵裂卵裂内细胞团：细胞为内细胞团：细胞为_，具有，具有_，将来发，将来发 育成完整的胚胎育成完整的胚胎_细胞：将来发育成细胞：将来发育成_卵裂球卵裂球全能性全能性有丝分裂有丝分裂不断增加不断增加变小变小胚胎干细胞胚胎干细胞全能性全能性滋养层滋养层胚胎的附属结构或胚外结构胚胎的附属结构或胚外结构三胚层三胚层囊胚囊胚原肠原肠【点拨【点拨】卵裂过程中，卵裂球的总体积基本不变，每个细胞的体卵裂过程中，卵裂球的总体积基本不变，每个细胞的体积逐渐减小，有机物总量减少，积逐渐减小，有机物总量减少，DNADNA总
3、量增加。总量增加。二、胚胎工程二、胚胎工程1.1.体外受精体外受精采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在_中受精。中受精。过程：精子培养并过程：精子培养并_ _ 采集卵母细胞并采集卵母细胞并_ _ _，受精，受精受精卵早期培养至受精卵早期培养至_。试管试管获能获能培养成熟培养成熟精卵共同培养精卵共同培养早期囊胚早期囊胚2.2.胚胎体外培养胚胎体外培养应用人工创造的环境，对获取的早期胚胎进行体外培养。应用人工创造的环境，对获取的早期胚胎进行体外培养。培养条件：培养条件：_。培养特点：比培养特点：比_困难。困难。3.3.胚胎移植胚胎移植(1)(1)
4、选择优良母畜，经激素处理使其选择优良母畜，经激素处理使其_，受精，得到早，受精，得到早期胚胎。期胚胎。(2)(2)将早期胚胎移植到将早期胚胎移植到_的代孕母畜子宫内发育生产幼的代孕母畜子宫内发育生产幼仔。仔。动物细胞培养液动物细胞培养液组织培养和细胞培养组织培养和细胞培养超数排卵超数排卵同期发情同期发情4.4.胚胎分割胚胎分割分割对象分割对象分割工具分割工具分割要求分割要求胚胎分割优点胚胎分割优点早期胚胎或卵裂球早期胚胎或卵裂球切割针或切割刀切割针或切割刀, ,或者是酶或者是酶均等分割均等分割快速繁殖良种畜快速繁殖良种畜5.5.胚胎干细胞培养胚胎干细胞培养(1)(1)胚胎干细胞：囊胚期的胚胎干
5、细胞：囊胚期的_细胞，细胞细胞，细胞_，具有，具有_和二倍体核型。和二倍体核型。(2)(2)培养要求：既能培养要求：既能_，又要，又要_。一般用。一般用_做饲养层，因为胚胎成做饲养层，因为胚胎成纤维细胞可以分泌纤维细胞可以分泌_的物质。的物质。内细胞团内细胞团未分化未分化发育全能性发育全能性促进胚胎干细胞的生长促进胚胎干细胞的生长干细胞的分化干细胞的分化抑制胚胎抑制胚胎胚胎成纤维细胞胚胎成纤维细胞抑制细胞分化抑制细胞分化【点拨【点拨】(1)(1)胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必须是卵裂球或囊胚，而不能是原肠胚。必须是卵裂球或囊胚，而不能
6、是原肠胚。(2)(2)促性腺激素两次使用：促性腺激素两次使用：超数排卵；超数排卵；同期发情处理。同期发情处理。(3)(3)胚胎分割时，如选用酶处理的方式，应处理卵裂球，而不应胚胎分割时，如选用酶处理的方式，应处理卵裂球，而不应是囊胚。是囊胚。 胚胎发育的过程胚胎发育的过程1.1.起点是受精卵分裂，在输卵管内完成受精作用时即已开始，起点是受精卵分裂，在输卵管内完成受精作用时即已开始，直至发育成为成熟的胎儿。直至发育成为成熟的胎儿。2.2.卵裂期的特点：细胞有丝分裂使细胞数目增加，但胚胎总体卵裂期的特点：细胞有丝分裂使细胞数目增加，但胚胎总体积并不增加或略缩小，因此每个细胞的体积会随分裂的进行不积
7、并不增加或略缩小，因此每个细胞的体积会随分裂的进行不断缩小，但核内遗传物质并未减少。断缩小，但核内遗传物质并未减少。3.3.囊胚以前的细胞囊胚以前的细胞( (不包括囊胚不包括囊胚) )均未分化，细胞全能性最高，均未分化，细胞全能性最高，是胚胎分割的最佳时期。是胚胎分割的最佳时期。【高考警示钟【高考警示钟】从受精卵发育至囊胚的过程中，由于细胞通过呼吸作用消耗有从受精卵发育至囊胚的过程中，由于细胞通过呼吸作用消耗有机物，而且不能从外界吸收有机物，因此胚胎中有机物总量减机物，而且不能从外界吸收有机物，因此胚胎中有机物总量减少，但有机物的种类增加。少，但有机物的种类增加。【典例训练【典例训练1 1】高
8、等哺乳动物受精后不久，受精卵开始进行细胞高等哺乳动物受精后不久，受精卵开始进行细胞分裂，经分裂，经3232细胞期、囊胚、原肠胚和组织器官的分化，最后发细胞期、囊胚、原肠胚和组织器官的分化，最后发育成一个完整的幼体。如图是胚胎发育过程中某阶段示意图，育成一个完整的幼体。如图是胚胎发育过程中某阶段示意图，有关叙述不正确的是有关叙述不正确的是( )( )A.A.依次为滋养层、内细胞团依次为滋养层、内细胞团B.B.高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵卵裂期卵裂期3232细细胞期胞期囊胚期囊胚期原肠胚期原肠胚期幼体，其中最关键的时期是原肠胚幼体，其中最关键的时期是
9、原肠胚期期C.C.高等哺乳动物细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束高等哺乳动物细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束D.D.进行胚胎分割时，应选择原肠胚期的胚胎进行进行胚胎分割时，应选择原肠胚期的胚胎进行【解题指南【解题指南】1.1.考查实质：早期胚胎发育的过程和各时期细胞的特点。考查实质：早期胚胎发育的过程和各时期细胞的特点。2.2.解题关键：通过内细胞团解题关键：通过内细胞团可判断为囊胚期。可判断为囊胚期。【解析【解析】选选D D。图示为囊胚期结构，图中。图示为囊胚期结构，图中依次为滋养层、内依次为滋养层、内细胞团；高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵细胞团；高等哺乳动物胚胎发育经历的时期
10、是受精卵卵裂期卵裂期3232细胞期细胞期囊胚期囊胚期原肠胚期原肠胚期幼体，其中原肠胚分化形成幼体，其中原肠胚分化形成三胚层，将来分化成不同的器官，是最关键的时期。分化发生三胚层，将来分化成不同的器官，是最关键的时期。分化发生于自囊胚期开始的整个生命进程中。胚胎分割应选择囊胚期或于自囊胚期开始的整个生命进程中。胚胎分割应选择囊胚期或3232细胞期。细胞期。 胚胎工程胚胎工程1.1.体外受精和胚胎体外培养的流程体外受精和胚胎体外培养的流程 雌性子宫雌性子宫早期胚胎早期胚胎“试管动物试管动物”受精卵受精卵获能的精子获能的精子成熟后的卵细胞成熟后的卵细胞良种雌性的卵巢良种雌性的卵巢超数排卵超数排卵卵母
11、细胞卵母细胞体外培养体外培养良种雄性的附睾良种雄性的附睾成熟的精子成熟的精子体外获能体外获能体外受精体外受精( (胚胎体外培养胚胎体外培养) )利用培养液培养利用培养液培养( (胚胎移植胚胎移植) )选择的对象包括良种公牛、母牛和普通母牛，需要对良种母牛选择的对象包括良种公牛、母牛和普通母牛，需要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，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，以促进其多产生卵细胞。同时要对良种母牛做超数排卵处理，以促进其多产生卵细胞。2.2.胚胎分割的流程胚胎分割的流程3.3.胚胎干细胞及其培养胚胎干细胞
12、及其培养(1)(1)形态：体积小、细胞核大、核仁明显。形态：体积小、细胞核大、核仁明显。(2)(2)功能：具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种功能：具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。组织细胞。(3)(3)培养过程：培养过程：制备饲养层制备饲养层( (胚胎成纤维细胞胚胎成纤维细胞) ) 培养胚胎到内细胞团突出饲养层外培养胚胎到内细胞团突出饲养层外 酶消化或机械剥离内细胞团酶消化或机械剥离内细胞团 分为单个细胞分为单个细胞 加饲养层继续传代培养加饲养层继续传代培养【高考警示钟【高考警示钟】良种牛后代的遗传特性是由供体公牛和母牛决定的，受体母牛良种牛后代的遗传特性是由
13、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。只是提供了胚胎发育的场所，不影响后代的遗传特性。【典例训练【典例训练2 2】(2011(2011浙江高考浙江高考) )培育培育“试管山羊试管山羊”的基本过程的基本过程如图所示，若要培育成功，下列叙述正确的是如图所示，若要培育成功，下列叙述正确的是( )( )A.A.甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵B.B.乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟C.C.丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液丙过程与乙过程中应采用相同
14、成分的培养液D.D.丁过程中早期胚胎需移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫丁过程中早期胚胎需移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内内【解题指南【解题指南】1.1.知识储备：超数排卵技术；体外受精、早期胚胎培养和胚胎知识储备：超数排卵技术；体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。移植。2.2.解题关键：精子是成熟的生殖细胞，但必须经获能处理才能解题关键：精子是成熟的生殖细胞，但必须经获能处理才能参与受精。参与受精。【解析【解析】选选A A。A A项，甲过程为获取卵母细胞，可以用促性腺激项，甲过程为获取卵母细胞，可以用促性腺激素使其超数排卵；素使其超数排卵；B B项，乙过程的目的之一是促进卵母细胞成熟项，乙
15、过程的目的之一是促进卵母细胞成熟到减数第二次分裂中期和使精子获能而不是成熟；到减数第二次分裂中期和使精子获能而不是成熟；C C项，乙过程项，乙过程的目的之一是使精子获能，需要获能液，丙过程为培养早期胚的目的之一是使精子获能，需要获能液，丙过程为培养早期胚胎，用培养液，两者成分不同；胎，用培养液，两者成分不同；D D项，丁过程中早期胚胎需移植项，丁过程中早期胚胎需移植到与供体生理状态相同而不是性状相同的代孕母羊子宫内。到与供体生理状态相同而不是性状相同的代孕母羊子宫内。1.1.下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是是( )( )A.A.
16、卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加B.B.胚胎分割获得的后代性状一定相同胚胎分割获得的后代性状一定相同C.C.胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点D.D.胚胎干细胞是一类未分化细胞，可从早期胚胎中分离获取胚胎干细胞是一类未分化细胞，可从早期胚胎中分离获取【解析【解析】选选D D。卵裂期胚胎中细胞数目增加，而有机物总量不断。卵裂期胚胎中细胞数目增加，而有机物总量不断减少。生物的性状受遗传物质和环境因素共同作用，胚胎分割减少。生物的性状受遗传物质和环境因素共同作用，胚胎分割获得的后
17、代性状不一定相同。胚胎干细胞是一类可从早期胚胎获得的后代性状不一定相同。胚胎干细胞是一类可从早期胚胎中分离获得的未分化细胞，其具有细胞核大、核仁大、蛋白质中分离获得的未分化细胞，其具有细胞核大、核仁大、蛋白质合成旺盛等特点。合成旺盛等特点。 2.2.下列说法中不正确的是下列说法中不正确的是( )( )A.A.利用干细胞治疗某些顽疾，是因为干细胞具有再生各种组织、利用干细胞治疗某些顽疾，是因为干细胞具有再生各种组织、器官的潜能器官的潜能B.B.在功能上，胚胎干细胞具有发育的全能性在功能上，胚胎干细胞具有发育的全能性C.C.用骨髓移植法治疗白血病的优点之一是不发生排斥反应用骨髓移植法治疗白血病的优
18、点之一是不发生排斥反应D.D.异体骨髓移植成功后，康复者的血型有可能发生改变异体骨髓移植成功后，康复者的血型有可能发生改变【解析【解析】选选C C。胚胎干细胞体外培养，可以被诱导分化成人造。胚胎干细胞体外培养，可以被诱导分化成人造组织、器官用于器官移植，也可移植胚胎干细胞修复坏死、退组织、器官用于器官移植，也可移植胚胎干细胞修复坏死、退化的组织细胞。骨髓移植必须进行配型实验，即使配型合适的化的组织细胞。骨髓移植必须进行配型实验，即使配型合适的骨髓，移植造血干细胞后也会有排斥反应，只是排斥反应较小骨髓，移植造血干细胞后也会有排斥反应，只是排斥反应较小而已。异体骨髓移植，受体的血细胞来自异体骨髓造
19、血干细胞而已。异体骨髓移植，受体的血细胞来自异体骨髓造血干细胞的增殖，血型有可能发生改变。的增殖，血型有可能发生改变。3.(20123.(2012杭州模拟杭州模拟) )下列是有关胚胎工程的叙述，正确的下列是有关胚胎工程的叙述，正确的是是( )( )A.A.培养胚胎干细胞时需抑制胚胎干细胞的生长和分化培养胚胎干细胞时需抑制胚胎干细胞的生长和分化B.B.“试管动物试管动物”的产生与动物细胞培养技术无关的产生与动物细胞培养技术无关C.C.将原肠胚的内细胞团均等分割，可以获得同卵双胞胎或多胞将原肠胚的内细胞团均等分割，可以获得同卵双胞胎或多胞胎胎D.D.体外受精时需要做卵母细胞的采集和培养体外受精时需
20、要做卵母细胞的采集和培养【解析【解析】选选D D。培养胚胎干细胞时需抑制胚胎干细胞的分化；。培养胚胎干细胞时需抑制胚胎干细胞的分化；“试管动物试管动物”需要通过动物细胞培养技术获得卵裂球或囊胚，然后需要通过动物细胞培养技术获得卵裂球或囊胚，然后进行胚胎移植；胚胎分割应对囊胚的内细胞团进行分割。进行胚胎移植；胚胎分割应对囊胚的内细胞团进行分割。4.(20114.(2011江苏高考江苏高考) )下列关于胚胎工程的叙述，错误的是下列关于胚胎工程的叙述，错误的是( )( )A.A.体外受精是指获能的精子和成熟的卵细胞在相应溶液中受精体外受精是指获能的精子和成熟的卵细胞在相应溶液中受精B.B.受精卵发育
21、到原肠胚阶段才能进行胚胎移植受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植C.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.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术【解析【解析】选选B B。胚胎工程中的主要技术有：体外受精技术、胚胎。胚胎工程中的主要技术有：体外受精技术、胚胎分割技术、胚胎移植技术等。其中，胚胎移植技术是最为突出的分割技术、胚胎移植技术等。其中，胚胎移植技术是最为突出的一项技术，要求较高，胚胎移植的时机应在受精卵发育到一项技术，要求较高，胚胎移植的时
22、机应在受精卵发育到8 8细胞细胞以上的胚胎，如早期囊胚，此时，胚胎未着床，仍处于游离状态；以上的胚胎，如早期囊胚，此时，胚胎未着床，仍处于游离状态；若进入原肠胚，则因胚胎的着床而难以进行剥离。若进入原肠胚，则因胚胎的着床而难以进行剥离。5.5.胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。如图是通过胚胎工程培育试管牛的过业等领域发挥重要作用。如图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。程。(1)(1)从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是的是_；从良种公牛采
23、集的精子需；从良种公牛采集的精子需_后才能进后才能进行受精作用。行受精作用。(2)(2)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O O2 2以维持细胞呼以维持细胞呼吸外，还需要提供吸外，还需要提供_气体以维持气体以维持_。(3)(3)图中过程图中过程A A称为称为_，它在胚胎工程中的意义在于，它在胚胎工程中的意义在于_。(4)(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，获得研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，获得转基因母牛后，如果转基因母牛后，如果_即说明目的基因已经表达。即说明目的基因已经表达。 【解析【解析】(1)(1)从良种母牛采集的卵母
24、细胞，只是发育到减数第从良种母牛采集的卵母细胞，只是发育到减数第一次分裂或减数第二次分裂，不具备受精能力，需进行体外培一次分裂或减数第二次分裂，不具备受精能力，需进行体外培养使卵母细胞继续发育至成熟。精子存在的精液中含有能抑制养使卵母细胞继续发育至成熟。精子存在的精液中含有能抑制精子获能的物质，只有解除这种物质对精子获能的抑制，才能精子获能的物质，只有解除这种物质对精子获能的抑制，才能使精子获能。使精子获能。(2)(2)细胞培养时给予一定量的细胞培养时给予一定量的COCO2 2能调节培养液能调节培养液( (基基) )的的pHpH，因，因COCO2 2溶于水呈酸性，而其本身对细胞没有危害。溶于水
25、呈酸性，而其本身对细胞没有危害。(3)A(3)A过程是胚胎植入受体母牛子宫的过程，叫胚胎移植。其意义过程是胚胎植入受体母牛子宫的过程，叫胚胎移植。其意义在于提高优良母畜的繁殖率。在于提高优良母畜的繁殖率。(4)(4)有相应基因产物产生，才说明目的基因已表达。人类白细胞介有相应基因产物产生，才说明目的基因已表达。人类白细胞介素是本题中目的基因的产物，牛奶中含有人类白细胞介素即说明素是本题中目的基因的产物，牛奶中含有人类白细胞介素即说明目的基因已经表达。目的基因已经表达。答案答案: :(1)(1)使卵母细胞成熟使卵母细胞成熟( (或：使卵母细胞获得受精能力或：使卵母细胞获得受精能力) ) 获能获能(2)CO(2)CO2 2 培养液培养液( (基基) )的的pHpH(3)(3)胚胎移植胚胎移植 提高优良母畜的繁殖率提高优良母畜的繁殖率(4)(4)牛奶中含有人类白细胞介素牛奶中含有人类白细胞介素( (或：牛乳腺细胞已合成人类白细或：牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素胞介素) )
