1、第 42 课时 胚胎工程 考点 122 精子和卵子的发生及受精作用突破考点提炼方法特点提醒 1哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前(即胎儿时期)完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别，但不是唯一的区别，如发生场所、过程及结果也不相同。2精子的发生中两次减数分裂是连续的，是在睾丸的曲细精管内进行的。卵子的发生中两次减数分裂是不连续的，减数第一次分裂在卵巢内完成，产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，在与精子的结合过程中完成减数第二次分裂，产生一个成熟的卵子和第二极体。当雌雄原核融合时，第一极体完成分裂，形成 2 个第二极体。有的哺乳动物的第一极体不再分裂。3不同种动物精子的形态
2、相似，大小略有不同，但与动物的体型大小无关。4哺乳动物卵巢、卵泡和卵子的关系 卵巢是卵子形成、卵泡存在的场所，内部包含许许多多不同发育阶段的卵泡，而成熟的卵泡中可释放出卵子，其中卵子的外面有辅助结构透明带，由卵丘细胞(卵泡细胞)形成放射冠，而卵子外面的胞膜即卵黄膜。排卵指卵子从卵泡中排出，而非卵泡从卵巢中排出。5受精的标志是在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体；而受精完成的标志为雌雄原核的融合。对位训练 1下列不是精子、卵子发生的区别是 ()A初级精母细胞、卵母细胞的形成时间 B减和减的时间连续性 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目 解析 初级精母细胞是雄性动物初情期开始后
3、，才由精原细胞分裂形成的，而初级卵母细胞是在胎儿期形成的；精子的产生在减和减时期是连续进行的，卵子的产生通过减形成次级卵母细胞，在精子与卵子的结合过程中才完成减；精细胞形成后变成蝌蚪状的精子，卵子不需变形，成熟的精子和卵子经过减数分裂形成，都含有相当于亲本体细胞一半的染色体数目。因而，D 项不是两者的区别。答案 D 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 受精作用的场所为输卵管。C3下列关于精子的说法，不正确的是()A
4、精子的发生从初情期开始 B它与卵细胞的受精发生在子宫内 C精细胞变形为精子时保留的细胞器主要是线粒体 D精细胞形成为精子时细胞内的一些物质最后脱落 解析 受精作用的场所为输卵管。B考点 123 体外受精和早期胚胎培养 1体外受精(1)卵母细胞的采集和培养 实验动物以及家畜猪、羊等：用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。大家畜或大型动物：从刚被屠宰的母畜的卵巢中采集卵母细胞或直接从活体动物的卵巢中吸取，然后在体外进行人工培养成熟后，才能与获能精子受精。(2)精子的采集和获能 收集精子的方法：主要有假阴道法、手握法和电刺激法等。精子体外获能的方
5、法：主要有培养法(啮齿动物、家兔、猪等)和化学诱导法(牛、羊等家畜的精子常采用化学法，即将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体 A23187 溶液中，用化学药物诱导精子获能)。(3)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。2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 特别提醒 1体外受精时，精子与卵子在体外结合前，需要对精子进行获能处理，并将卵母细胞培养成熟至减数第二次分裂中期。2胚胎发育的起点是受精卵，发育过程中的细胞分裂均为有丝分裂。3桑椹胚细胞仍具有全能性，是胚胎分割的最佳时期。4囊胚是开始分化的阶段，分化为滋养层细胞发育成胎膜和
6、胎盘等结构和内细胞团细胞发育成胎儿，该阶段还可进行胚胎分割。5孵化囊胚后期，透明带破裂，胚胎伸展出来；原肠胚早期还保留缩小的囊胚腔，最后消失。对位训练 4下列关于哺乳动物受精和发育的叙述，正确的是 ()A雌性动物排卵后遇精子即完成受精 B胚胎发育至囊胚时即已开始了细胞分化，这是基因进行选择性表达的结果 C动物卵子形成过程始于初情期后 D动物的个体发育过程是：受精卵卵裂桑椹胚囊胚原肠胚 答案 B 解析 雌性动物排出的卵子并非成熟的卵子，即使遇到精子，也要在继续成熟至减数第二次分裂中期时才具备与精子进行受精作用的能力。胚胎在桑椹胚后继续发育至囊胚时开始分化、分化的实质是基因的选择性表达。动物卵子的
7、发生始于性别分化后(胚胎时期)。动物个体发育过程并非胚胎发育过程，不要混淆概念。据以上分析可知，只有 B 项正确。5发展试管动物技术具有重要意义，下列关于这方面叙述错误的是 ()A试管动物技术可解决动物生育率低的问题 B试管动物技术可以更多、更有效地利用动物的卵子 C试管动物技术可以通过普通家畜繁育良种家畜 D试管动物技术不能实现家畜的快速繁殖 解析 牛的生育率很低，一头牛一胎只产一头牛犊，一生只能生育四五次，但是母牛体内的卵母细胞却相当多，其卵巢中的卵母细胞数要比一生中正常排出的卵子多 1000 倍。公牛产生的精子的数量更多。因此，可通过试管动物技术，人工采集卵子和精子，在体外进行受精以获得
8、大量的胚胎，然后通过移植到其他动物体内孕育。这样充分利用了动物的卵子，提高了动物生育率，并且通过“借腹怀胎”使普通的家畜可以繁育良种家畜。答案 D 6下列关于卵子采集的叙述，不正确的是()A有些动物在采集时要用促性腺激素处理 B从输卵管中取出卵子，可直接与获能的精子在体外受精 C对有些动物可以直接从活体卵巢中吸取卵母细胞 D采集的卵母细胞也可直接与获能的精子在体外受精 答案 D 解析 对于实验动物如小鼠、兔，以及家畜猪、羊等，采用的主要方法是：用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后从输卵管中取出卵子，直接与获能的精子在体外受精，故 A、B 两项正确；对于家畜或大型动物，可以直接从活体动物的
9、卵巢中吸取卵母细胞，采集的卵母细胞，都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精，故 C 项正确，D 项错误。考点 124 胚胎工程的应用及前景 特别提醒 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.移植胚胎来源核移植 无性繁殖及生殖方式体外受精 有性繁殖体内受精冲卵移植有性生殖3促性腺激素两次使用：同期发情处理；超数排卵。4两次检查：收集胚胎检查；移植后是否妊娠检查。早期胚胎培养早期胚胎培养5冲卵含义：冲出早期胚胎，不是冲出卵子。6对囊胚进行分割时，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。对位训练 7(2010江苏生物
10、，17)老年痴呆症患者的脑血管中有一种特殊的 淀粉样蛋白体，它的逐渐积累可能导致神经元损伤和免疫功能下降，某些基因的突变会导致 淀粉样蛋白体的产生和积累。下列技术不能用于老年痴呆症治疗的是 ()A胚胎移植技术 B胚胎干细胞技术 C单克隆抗体技术 D基因治疗技术 答案 A 解析 由题意知，要求应用现代生物技术对老年痴呆患者进行修复神经组织、提高机体免疫能力以及修复突变引起的蛋白质变化等方面进行针对性治疗，该过程不是为了获得移植胚胎而获得相应个体。8(2010江苏生物，16)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，
11、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 答案 B 解析 用于胚胎分割的早期胚胎为发育良好的桑椹胚或囊胚，并且均分内细胞团，不能分割原肠胚。9韩国“首席科学家”黄禹锡曾因有关人类胚胎干细胞论文的造假行为，被处以最高处分撤销教授职务。胚胎干细胞是哺乳动物或人早期胚胎中的细胞，可以分裂、分化形成各种组织干细胞，再进一步分化形成各种不同的组织细胞。下列叙述错误的是 ()A治疗性克隆可以克隆器官，治疗疾病 B胚胎干细胞有细胞周期，神经干细胞分化形成的神经细胞没有细胞周期 C造血干细胞分化形成白细胞的过程是不
12、可逆的 D如果通过转基因技术，成功改造了某血友病女性的造血干细胞，使其凝血功能全部恢复正常。当她与正常男性结婚，婚后所生子女的表现型都正常 答案 D 解析 血友病女性改造好后但遗传物质未变，故后代子女中男孩全为患病体。胚胎工程与实践应用 考纲能力 识图析图与知识应用能力 考题 1 (2010山东理综，35)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。下图是通过胚胎工程培养试管牛的过程。考题链接(1)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_；从良种公牛采集的精子需 _后才能进行受精作用。(2)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的 O2以维持细胞呼吸外
13、，还需要提供_气体以维持_。(3)图中过程 A 称为_，它在胚胎工程中的意义在于_。(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是_；获得转基因母牛后，如果_即说明目的基因已经表达。解析 刚获取的卵母细胞还没有发育成熟，不能与精子受精，需要在人工模拟环境(如温度、营养、pH 等)条件下，使获取的卵母细胞成熟，采集的精子要进行获能处理，获能方法有培养法和化学诱导法；在培养受精卵时，需要提供一定的 CO2用来维持培养液的 pH 的稳定；胚胎移植是胚胎工程实施过程的重要一环，可以充分发挥优良个体的繁殖能力，大大推动畜牲业的发展；动物受精卵导入目的基因
14、大多采用显微注射法，转基因成功与否，就是看是否有目的基因控制的产物合成。答案(1)使卵母细胞成熟(或：使卵母细胞获得受精能力)获能(2)CO2 培养液(基)的pH(3)胚胎移植 提高优良母畜的繁殖率(4)显微注射法 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胞介素)胚胎工程与基因工程综合考查 考纲能力 知识之间横向联系能力 考题 2 (2010海南生物，26)请回答胚胎工程和基因工程方面的问题：(1)应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、_、_以及在母体中发育和产出等过程。(2)在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处
15、理，使其_。另外，培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和_。(3)通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞，常使用的激素是_。(4)利用基因工程可以获得转基因牛，从而改良奶牛的某些性状。基因工程的四个基本操作步骤是_、基因表达载体的构建、_和_。若要使获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，则所构建的基因表达载体必须包括：某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、_、_、_和复制原点等。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是_(显微注射法、农杆菌转化法)，为获得能大量产生人干扰素的转基因牛，该基因表达载体应导入的受体细胞是_
16、(受精卵、乳腺细胞)。解析(1)试管牛的产生是有性生殖的一种。要经过体外受精、胚胎的早期培养、胚胎移植等程序。(2)体外受精时，要对精子进行获能处理，卵母细胞要培育至减数第二次分裂的中期才具有与精子结合的能力，此时细胞完成了减数第一次分裂，具有一个大的次级卵母细胞和一个小的极体。(3)获取卵母细胞时，通常采用促性腺激素处理，促使生物多排卵，从而可以一次性获取多个卵细胞。(4)基因工程包括四步：获取目的基因、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。其中基因表达载体的构建是基因工程的核心。基因表达载体由目的基因(人干扰素基因)、启动子、终止子、标记基因(抗生素基因)等组成
17、。将基因表达载体导入植物受体细胞可采用农杆菌转化法，导入动物细胞可采用显微注射法等。将基因表达载体导入动物受精卵中，经培养可获得转基因动物，因动物细胞全能性很难表达，将基因表达载体导入动物体细胞中，其全能性不能表达，无法获得转基因动物。答案(1)早期胚胎培养 胚胎移植(2)获能 第一极体(3)促性腺激素(4)目的基因的获取 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 人干扰素基因(或目的基因)终止子 标记基因 显微注射法 受精卵 对卵裂过程中物质的量变化及胚 胎工程中知识点模糊不清 典例 1 下图表示蛙的受精卵发育至囊胚的过程中，DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化趋
18、势(横坐标为发育时间)。其中正确的是()易错警示A.B C D 答案 A 错因分析 卵裂过程中总体积基本不变和不能从外界吸收营养物质这两个知识点不清楚。解析 蛙受精卵发育至囊胚的过程中，由于细胞不断分裂，故 DNA 的总量逐渐增多；又因细胞分裂所需的营养全部来自卵黄，并非来自外界，故分裂后的细胞体积越来越小。事实上，由于细胞分裂等生命活动的消耗，其有机物总量亦减少。纠错笔记(1)对卵裂阶段物质含量和体积大小的变化模糊不清 卵裂阶段的细胞分裂方式有丝分裂。受卵膜制约，从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有减小，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 DN
19、A 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)对胚胎工程中一些说法辨析不清 精子发生场所睾丸曲细精管；卵子的发生场所卵巢和输卵管；受精场所输卵管；发育场所输卵管和子宫。精子发生时间及特点初情期后，两次分裂连续进行；卵子发生时间及特点胚胎性别分化以后，两次分裂不连续。受精的标志和受精完成的标志不是一回事。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。防止多精入卵的两道屏障的名称透明带反应和卵黄膜封闭作用。体外受精易怱视“精子获能”和“卵子成熟”问题。对试管婴儿、设计试管婴儿与 克隆技术辨析不清 典例 2“设计试管婴儿”与“试管婴儿”均用到了下列哪些生物技术手段 ()A核移植技术 B体外受精技术 C植入前遗传学诊断技术 D胚胎分割技术 答案 B 错因分析 对两项技术手段混为一谈。解析“试管婴儿”运用了体外受精技术、胚胎移植技术，“设计试管婴儿”除涉及上述两种技术外，还要进行遗传学诊断，所以两者均用到了 B 项中的技术。纠错笔记(1)试管婴儿技术与克隆技术的区别：试管婴儿技术的生物学原理是有性生殖(又称为体外受精技术)，克隆技术的生物学原理是无性生殖(又称为体细胞核移植技术)(2)试管婴儿与设计试管婴儿的区别 上述过程是试管婴儿的培育过程，是设计试管婴儿的过程。后者比前者多了胚胎移植前的遗传学诊断。返回