1、学海导航高考总复习（第1轮）生物 现代生物科技专题 第3讲 胚胎工程 选 修 3高考有我，前程无忧 考点1 体内受精和早期胚胎发育 1胚胎工程是指对 或 所进行的 和 技术，如 、等技术。2精子的发生：进行 的生物，在 的生殖细胞发展为 的生殖细胞的过程中，要经过减数分裂。其结果是：新产生的生殖细胞中的染色体数目，比 的生殖细胞减少了 。(1)哺乳动物精子的发生是在 内完成的。雄性动物从 期开始，直到 衰退。试梳理 动物早期胚胎 配子 多种显微操作 处理 胚胎移植 体外受精 胚胎分割 胚胎干细胞培养 有性生殖 原始 成熟 原始 一半 睾丸 初情 生殖机能(2)过程：进行数次 ，产生多个 。连续
2、进行两次分裂产生 个含 的 细胞。变形。3卵子的发生：(1)卵子的发生是在 内完成的。(2)卵原细胞有丝分裂，并演变为 ，然后经过两次分裂，形成 成熟的卵子和 。(3)哺乳动物 的形成和在 内的储备，是在 (即 )完成的。4受精：(1)受精是 和 结合成 (即)的过程。它包括 和 。精原细胞 有丝分裂 精原细胞 初级精母细胞 4 单倍染色体 精子 精子细胞 卵巢 初级卵母细胞 1个 2个极体 卵泡 卵巢 出生前 胎儿时期 精子 卵子 合子 受精卵 受精前的准备阶段 受精阶段(2)准备阶段1：。刚刚排出的精子，在 发生相应的生理变化后，获得受精能力。准备阶段2：卵子的准备。动物排出的卵子，在 内
3、进一步成熟，达到 时，具备受精能力。受精阶段：受精过程主要包括 、。(3)防止多精子入卵的机制：第一道屏障：反应；第二道屏障：封闭作用。(4)受精标志和受精完成的标志：受精的标志是在 之间观察到两个极体；而受精过程完成的标志是 。5早期胚胎发育：(1)过程：受精卵 。精子获能 雌性动物生殖道内 输卵管 减数第二次分裂中期 精子穿越放射冠和透明带 进入卵黄膜 原核形成和配子结合 透明带 卵黄膜 透明带和卵黄膜 雌、雄原核的融合 卵裂期 桑椹胚 囊胚 原肠胚(2)卵裂期：细胞进行 分裂，数量增加，胚胎总体积 。桑椹胚：个细胞左右的胚胎，这一阶段前所有细胞都有发育成完整胚胎的潜能，属 细胞。囊胚：细
4、胞开始 ，其中个体较大的细胞叫，将来发育成 ；而滋养层细胞将来发育成 ；胚胎内部逐渐出现 (胚胎从 中伸展出来，这一过程叫孵化)。原肠胚：出现了 个胚层和 腔。考点2 体外受精和早期胚胎培养1卵母细胞的采集和培养：主要方法：用 处理，使其排出更多的卵子，然后，从 中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。第二种方法：从刚 中采集卵母细胞。有丝 不增加 32 全能 分化 内细胞团 胎儿的各种组织 胎膜和胎盘 囊胚腔 透明带 三 原肠 促性腺激素 输卵管 被屠宰母畜的卵巢 第三种方法：借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从 中吸取卵母细胞。采集的卵母细胞，都要在体外经 后，才能与 受精。精子进行 处理。3
5、受精：获能的精子和培养成熟的卵细胞在 溶液或 溶液中完成受精过程。4胚胎的早期培养：精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入 中继续培养，以检查 。培养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需添加 等营养成分，以及 等物质。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向 。不同动物胚胎移植的时间不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行移植，小鼠、家兔等实验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎可在4个细胞阶段移植。)活体动物的卵巢 人工培养成熟 获能的精子 获能 获能 专用的受精 发育培养液 受精状况和受精卵的发育能力 维生素、激素、氨基酸、核苷酸 血清 受体移植或冷冻保存 考点3 胚胎工
6、程的应用及前景 1胚胎移植：(1)胚胎移植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 其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为 ，接受胚胎的个体称为 。(供体为 品种，作为受体的雌性动物应为 的品种。)地位：如 等任何一项技术所获得的胚胎，都必须经过胚胎移植技术才能获得后代，是 。(2)胚胎移植的意义：大大缩短了 ，充分发挥 。同种的、生理状态相同的“供体”“受体”优良 常见或存量大 转基因、核移植或体外受精 胚胎工程其他技术的最后一道“工序”供体本身的繁殖周期 雌性优良个体的繁殖能力(3)生理学基础：动物发情排卵后，同种动物的供、受体
7、生殖器官的 。这就为供体的胚胎移入受体提供了。早期胚胎在一定时间内处于 状态。这就为 。受体对移入子宫的外来胚胎不发生 。这为 。供体胚胎可与受体子宫建立正常的 联系，但供体胚胎的 在孕育过程中不受影响。(4)基本程序主要包括：。选择 优秀的供体，有 的受体，供体和受体是 物种。并用激素进行，用 对供体母牛做 处理。生理变化是相同的 相同的生理环境 游离 胚胎的收集提供了可能 免疫排斥反应 胚胎在受体的存活提供了可能 生理和组织 遗传特性 对供、受体的选择和处理 遗传特性和生产性能 健康的体质和正常繁殖能力 同一 同期发情处理 促性腺激素 超数排卵 。配种或输精后第7天，用特制的 装置，把供体
8、母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)。对胚胎进行 检查，此时的胚胎应发育到 阶段。直接向受体移植或放入 中保存。对 进行移植。移植后的检查。对受体母牛进行 的检查。配种或人工授精 对胚胎的收集、检查、培养或保存 冲卵 质量 桑椹胚或囊胚 196 的液氮 胚胎 是否妊娠 2胚胎分割：(1)概念：是指采用机械方法将 切割成2等份、4等份等，经移植获得 的技术。(2)意义：来自同一胚胎的后代具有 的遗传物质，属于 繁殖。(3)材料：发育良好，形态正常的 。(桑椹胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其 ，也可用于胚胎分割。)(4)操作过程：对囊胚阶段的胚胎分割时，要将 分割，否则会影响。早期胚胎 同
9、卵双胎或多胎 相同 无性 桑椹胚或囊胚 全能性仍很高 内细胞团均等 分割后胚胎的恢复和进一步发育 1判断下列有关体内受精和早期胚胎发育的叙述的正误(1)从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精(2014江苏卷T16B)()(2)成熟的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力()(3)排卵是指卵泡从卵巢中排出()(4)精子和卵子的发生都是从初情期开始的()(5)卵子形成过程中，减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的()(6)卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大(2012浙江卷T2B)()(7)判断卵子是否受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体()答案：（1）（2
10、）（3）（4）（5）（6）（7）查能力(8)透明带反应和卵黄膜的封闭作用是防止多精子入卵的两道屏障()(9)内细胞团将来发育成胎膜和胎盘()2判断下列有关体外受精和早期胚胎培养的叙述的正误(10)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割()(11)囊胚的滋养层细胞具有发育全能性(2012浙江卷T2C)()(12)从卵巢中采集的卵母细胞不可直接与获能的精子受精()3判断下列有关胚胎工程的应用及前景的叙述的正误(13)胚胎移植技术中对供体和受体母牛都要进行相同激素处理(2012江苏卷T9A)()(14)胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低(2012江苏卷T9D)()答案：（8）(9)(10)(1
11、1)(12)(13)(14)(15)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()(16)受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植()(17)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()(18)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎()(19)卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加()(20)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割()(21)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()答案：(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)考点1 体内受精和早期胚胎发育 例1 下图表示卵子的发生过程。与此相关的叙述中，不合理的是()A图中A是第一
12、极体，B是合子，E是指受精，阶段C是指胎儿期，阶段D是指初情期后B当观察到第二极体时，可以表明卵子已经完成了受精C能发生染色体着丝点分裂的阶段是D阶段存在的变异方式有基因突变、基因重组和染色体变异解析：图中为有丝分裂，可增加卵原细胞的数量，卵原细胞进一步演变为初级卵母细胞；为减数第一次分裂，只有在受精后，次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂，因此E是受精，B是合子；卵泡的形成是在胎儿期，减数分裂是从初情期开始的，因此阶段C为胎儿期，阶段D为初情期后。当观察到两个第二极体时，表明卵子已完成了受精作用。着丝点分裂可发生在有丝分裂中，也可发生在减数第二次分裂中，因此均能发生着丝点分裂。有丝分裂中的
13、变异类型只有基因突变和染色体变异，没有基因重组。答案：D提升一：精子和卵子的发生(1)过程：(2)比较：提升二：早期胚胎发育(1)过程：受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚。(2)图示：(3)卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化：有机物：胚胎没有和母体建立联系，没有从母体获取有机物，而一直呼吸消耗，有机物总量减少。细胞体积：胚胎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。细胞中DNA含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。变式1 分析下面图解判断以下哪一项不是精子、卵细胞发生的区别()A初级精母细胞、初级卵母细胞的形成时间BM和M的时间连
14、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目D 解析：初级精母细胞是雄性动物初情期开始后，才由精原细胞分裂形成的，而初级卵母细胞是在胎儿期性别分化后形成的。精子的产生过程中，M和M是连续的，而卵细胞的产生是通过M形成次级卵母细胞，在精子与卵子的结合过程中才完成M。精子细胞形成后变形为蝌蚪状，卵细胞不需要变形。成熟的精子和卵细胞经过减数分裂形成，都含有相当于亲本体细胞一半的染色体数目。同卵双生和异卵双生有什么区别 同卵双生是指一个受精卵在第一次分裂后彼此分开，进行各自的分裂、分化形成完全相同的两个个体。异卵双生是指一次同时排出两个卵子，且同时受精形成两个受精卵，且这两个受精卵都发育
15、成新的个体。考点2 体外受精和早期胚胎培养 例2 下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过程只与细胞膜的流动性有关C过程的细胞增殖方式是有丝分裂D过程属于胚胎移植过程解析：在进行体外受精时，获取的精子需获能后才能进行体外受精；图中的过程是受精作用，该过程涉及精卵细胞的识别、细胞膜的融合(与膜的流动性有关)、核的融合等；过程是卵裂过程，该过程的细胞增殖方式是有丝分裂；过程是将早期胚胎移入受体子宫的过程，属于胚胎移植过程。答案：B提升一：人工授精和体外受精的比较 提升二：克隆动物和试管动物的异同(1)试管动物和克隆动物的性状不同：前者由父本和母
16、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。(5)获得试管动物和克隆动物相同之处：二者都经过早期胚胎培养和胚胎移植环节。(试管动物技术还涉及有体外受精)提升三：胚胎的早期培养的培养液与动物细胞培养液成分的比较 胚胎的早期培养与动物细胞培养所用的培养液类似，但是二者所依据的原理和培养目的不同。变式2 采集的卵母细胞，都要在体外
17、经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。以下原因不正确的是()A卵子从输卵管中冲出也要经历类似精子获能的过程B动物排出的卵子成熟程度不同C体外人工培养至减数第二次分裂中期时，才算成熟D冲出的卵子还需要培养一段时间由小变大解析：冲出的卵子还不成熟，只有培养至减数第二次分裂中期时，才具有与精子受精的能力。在此之前，也要经历类似精子获能的处理。D“试管牛”工厂化生产的流程考点3 胚胎工程的应用及前景 例3 如图为牛胚胎移植过程示意图，请回答下列问题。(1)阶段常用_激素对供体母牛进行处理，其目的是获得更多的卵子。(2)冲卵的生理基础是_。(3)阶段对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到_或_阶段。(
18、4)若要通过获得遗传物质完全相同的多个新个体，可对阶段检查合格的胚胎进行_技术处理，该过程中应注意对_进行均等分割。(5)ES或EK细胞的形态特征是_，在培养液中加入_，可诱导其向不同类型的组织细胞分化。解析：(1)胚胎工程中常用促性腺激素对供体母牛进行处理，其目的是获得更多的卵子。(2)早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系，这是冲卵的生理基础。(3)胚胎移植前对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。(4)应用胚胎分割技术可以获得遗传物质完全相同的多个新个体，胚胎分割时注意对内细胞团进行均等分割。(5)胚胎干细胞具有体积小、细胞核大、核仁明显等形态特征，胚胎干细胞在
19、培养时加入分化诱导因子，可诱导其向不同类型的组织细胞分化。答案：(1)促性腺(2)早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系(3)桑椹胚 囊胚(4)胚胎分割 内细胞团(5)体积小、细胞核大、核仁明显 分化诱导因子提升一：胚胎移植的基本程序 提升二：胚胎干细胞及其应用(1)干细胞的种类：(2)胚胎干细胞的培养过程：(3)胚胎干细胞的主要用途：将胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物。基因敲除，获得移植器官。培育出人造组织器官，用于器官移植。改良创造动物新品种。变式3 通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是()A对供
20、体和受体母牛都要进行相同激素处理B受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行C对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植D早期胚胎需移植到与供体生理状态相同的代孕母牛体内解析：A错误，对供体和受体母牛要进行同期发情处理，但不一定是用相同激素处理。B错误，受精和胚胎的早期培养可以在体内进行。C错误，对冲卵获得的早期胚胎即桑椹胚或囊胚检查合格后方可移植。D正确，早期胚胎需移植到与供体生理状态相同的代孕母牛体内。D 1.胚胎移植中供体公、母牛和受体母牛的选择依据及对供体和受体母牛进行同期发情处理的原因 供体公、母牛应该是具有人类所需的优良遗传性状的个体，而受体母牛必须具有正常的孕育、生殖后代的能力；用促性腺激素
21、处理供体母牛是为了引起超数排卵，这样就可以获得较多的胚胎；在用促性腺激素处理供体母牛前，对供体和受体母牛进行同期发情处理，才能使它们的生理条件达到同步或一致，使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件。2用胚胎移植繁育良种种畜的实用意义 胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。具体表现为：缩短了供体本身的繁殖周期，同时通过超数排卵处理和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代。可在短期大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良工作。经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换，代替活畜的引种或进出口。通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎。可以通过保存胚胎来保
22、存品种资源和濒危动物。误区1 精子的形成(1)精子细胞变形中的主要变化：细胞核精子头的主要部分；高尔基体头部的顶体；中心体精子的尾；线粒体线粒体鞘；细胞内其他物质原生质滴。(2)精子外形似蝌蚪，分头、颈和尾三部分。不同动物的精子形态相似，但细胞略有不同，与动物体型大小无关。误区2 受精过程的三个易混点(1)精子的采集和获能是两个不同的过程。采集是人为地使动物精子从体内射出而收集，获能是将收集的精子进行人工处理，使其获得受精能力，而不是获得能量；精子的采集方法可以是机械的，但获能必须在人工配制的获能液或化学药物中进行。(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。(3)受精的标志受精完
23、成的标志：受精的标志是在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体；而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。误区3 不同动物胚胎移植的时间不同(1)牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段。(2)小鼠、家兔在桑椹胚前。(3)几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植，因为此时分化程度高，移植成功率很低。误区4 滋养层与饲养层(1)滋养层：囊胚时期沿透明带内壁排列的个体较小的细胞，滋养层最终发育成胎膜和胎盘。(2)饲养层：饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。考点1 体内受精和早期胚胎发育 1以下对精子形成过程的说法，不正确的是()A精子细胞中的细胞核变为精子头的主要部分B高尔基
24、体发育为头部的顶体C线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘D细胞内的其他物质浓缩为球体，叫作原生质滴，原生质滴中存在中心体解析：在精子细胞演变为精子的过程中，细胞发生一系列的变化。其中，中心体演变为精子的尾，并没有随原生质滴脱落消失。A 2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子入卵的第一道屏障C精子与卵细胞膜相互融合，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：受精时精子依次穿越放射冠和透明带；阻止多精子入卵的屏障依次是透明带反应和卵黄膜的封闭作用；卵子完成减数第二次分裂是在雄原核形成时进行的。A 3以下关于桑椹胚
25、的说法不正确的是()A胚胎细胞达到32个左右，形似桑椹B每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，即每个细胞都具有全能性C良种母牛体内此时的细胞都有可能克隆出基因型完全相同的小牛，它们的性别一定为雌性D是由受精卵经有丝分裂产生的解析：当胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹，叫作桑椹胚。实验证实，这一阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。这些细胞都是由受精卵经有丝分裂产生的。良种母牛体内桑椹胚是由受精卵发育而成的，受精卵经有丝分裂形成的各细胞基因型相同，由它们克隆而成的小牛性别也相同，但不一定都是“母牛”或者说是雌性，这要看一开始此受精卵的情况。若受精卵为
26、XY型，则全为雄性，若受精卵为XX型，则全为雌性。C 考点2 体外受精和早期胚胎培养4下列有关动物胚胎早期培养的说法正确的是()A精子与卵子在发育培养液中完成受精B培养液的成分一般包括无机盐、维生素、激素、氨基酸、蔗糖C胚胎发育到一定阶段，可将其向受体移植或冷冻保存D动物胚胎移植的时间都是桑椹胚阶段，因为这个时候的细胞是全能细胞解析：精子和卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程；培养液的成分一般比较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需维生素、激素、氨基酸、核苷酸，以及血清等物质，没有蔗糖。不同动物胚胎移植的时间不同。C 5试管动物技术正广泛应用于畜牧业生产。请根据试管牛的生产流程图回答相关
27、问题：(1)过程分别表示 、。(2)对供体母牛的要求是 ，通常母牛每次只排出一枚卵母细胞。(3)从母牛体内获得的卵母细胞需要培养到 (时期)才能与精子结合。在体外培养受精卵时，需要满足以下条件：，营养、温度和pH以及气体环境。(4)生产上常用 期的胚胎进行过程。体外受精 胚胎移植 遗传性能和生产性能优良 减数第二次分裂中期 无菌无毒的环境 桑椹胚或囊胚 解析：培育试管动物首先选择遗传性能和生产性能优良的母牛，获取的卵母细胞要培养到减数第二次分裂中期才能进行体外受精，等胚胎发育到桑椹胚或囊胚期时进行胚胎移植。考点3 胚胎工程的应用及前景 6关于胚胎分割的叙述，正确的是()A可以将胚胎任意分割成多
28、块B胚胎分割是一种有性生殖C胚胎分割后，移植获得的后代基因型完全相同D胚胎分割是在动物体内进行的解析：胚胎分割可以看作无性生殖，它所形成的后代基因型完全相同，遗传性状极为相似。胚胎分割是在体外进行的操作。C 7(2014江苏)杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，被称为“钻石级”肉用绵羊。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示，相关叙述正确的是()A为了获得更多的卵母细胞，需用雌激素对雌性杜泊羊进行处理B从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精C为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应，应注射免疫抑制剂D为了进一步扩大繁殖规模，可通过胚胎分割技术获得同卵双胎D 解析：超数排卵应使用促性腺激素而不是雌激素；从卵巢中采集的卵母细胞需培养至成熟后才能与获能的精子进行体外受精；受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，故不需注射免疫抑制剂；为了进一步扩大繁殖规模，可通过胚胎分割技术获得同卵双胎或多胎。高考有我，前程无忧