1、 学案53 胚胎工程考纲要求1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础2.胚胎干细胞的移植3.胚胎工程的应用复习要求1. 早期胚胎发育的基本过程与胚胎移植的时机2. 胚胎干细胞的特点及其实践应用3. 胚胎移植的生理基础及基本程序基础自查一 胚胎工程的概念：二、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：精原细胞先进行 后进行 ；变形过程：（2）卵子的发生：在胎儿时期， ，减一分裂在 完成，形成 进入 ；减二分裂是在 中完成的。（3）受精：受精阶段：2、动物胚胎发育的基本过程（1）受精场所： （2）卵裂期特点：（3） 桑椹胚 （4） 囊胚特点：（5） 原肠胚特点：三、体外受精
2、和胚胎的早期培养（一） 体外受精a卵母细胞的采集和培养：主要方法： b精子的采集和获能处理：c 受精：（二） 胚胎的早期培养：四、胚胎工程的应用及前景1.胚胎移植(1)概念：地位：(2) 胚胎移植的意义：(3) 生理学基础：(4) 基本程序主要包括：2.胚胎分割(1)概念：(2) 意义：(3) 材料：(4) 操作过程：3.胚胎干细胞（1）哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来。（2）特点：（3）胚胎干细胞的主要用途是：课堂深化探究一精卵发生、体内受精和早期胚胎发育 1卵细胞只允许同种单个精子完成受精的保障(1)同种生物精卵结合的保障卵细胞透明带上存在精子的
3、特异识别受体，只允许同种生物的精子与卵细胞结合。(2)防止多精入卵的保障 2. 受精的标志和受精完成的标志3. 列表比较卵子和精子发生过程4.(1)个体发育起点是 ，终点是性成熟的 。(2)发育中的细胞分裂均为有丝分裂，产生的是体细胞；原肠胚阶段是个体发育中分化程度最高的阶段，但应注意细胞分化贯穿于整个个体发育过程中。(3)受精卵是新生命的第一个细胞，其全能性最高。细胞全能性随发育的深化而降低。特别提醒：1成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。动物排出的卵子并未成熟且成熟程度因动物种类不同而异，但只有达到减中期时，才具备与精子受精的能力。2.排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是
4、指卵泡从卵巢中排出。3.卵子受精完成的标志是在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体。(1)精子和卵子在发生上的重要区别是哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在胎儿出生前完成的。(2)动物精子的大小与动物的体型大小无关。(3)判断卵子是否受精的重要标志是卵黄膜和透明带的间隙可以观察到2个极体。4. 为防止其他精子进入，受精过程中一共形成两道屏障，第一道屏障为透明带生理反应，第二道屏障为卵黄膜的封闭作用。5. 受精卵的遗传物质中，核物质(染色体上的DNA)一半来自父方(精子)，一半来自母方(卵子)，细胞质中遗传物质几乎全来自卵子。二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 (2)精子
5、的采集和获能(3)体外受精 2早期胚胎发育注意的问题(1)起点是 ，在 时即已开始，直至 。(2)卵裂期的特点： 。(3) 桑椹胚以前的特点： (4)桑椹胚至囊胚的发育过程中 。(5)原肠胚的特点： 。(6)个体发育过程中从 开始初步分化，分化出 。3早期胚胎的界定： 。4胚胎早期培养液成分： 。特别提醒：1.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。2.胚胎发育到适宜阶段时，既可向受体移植，也可冷冻保存。早期胚胎一般是指可用于移植的胚胎，即在原肠胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早的阶段胚胎。三胚胎工程的应用及前景1胚胎的来源与生殖类型(1) 体外（内）受精受
6、精卵胚胎 (2) 细胞核移植重组细胞胚胎 (3)胚胎分割 。2胚胎移植(最终工序)：胚胎移植是胚胎工程技术的最终环节，任何一项胚胎工程技术，都离不开此工序。3胚胎移植、核移植及胚胎分割移植的遗传特性 特别提醒：1.同种动物之间进行胚胎移植易于成功。这里的“同种”是指“同物种”。2.作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种，供体则为优良品种。3.进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，注意在囊胚阶段分割时，分割的内细胞团要均等分割。4.试管婴儿技术为有性生殖，胚胎分割移植为无性生殖。胚胎移植是有性生殖还是无性生殖取决于胚胎是由受精卵形成的还是由核移植技术形成重组细胞发育而成的。对
7、应训练1.下列不是精子、卵细胞发生的区别是()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2.如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，请据图回答问题:(1)写出各个阶段的名称:A：_B：_C：_ (2)写出图中各标号的名称:2_4_5_7 _ 8 _ (3)A时期的细胞具有发育上的 性，B时期开始出现 ，C时期开始出现 。 (4)2将来发育成 。 (5)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的,合子只由一个精子和卵子结合,防止多精子入卵受精的两道屏障分别是 、 。 3.如图是通过体外受精培育小鼠的过程图，请据图
8、回答下列问题:(1)所用的方法是用 处理，从 采集卵子。 (2)是 过程，因此小鼠的生殖方式是 。其常见的可遗传的变异类型有 。 (3)过程是 ，其培养液成分与动物细胞培养液的成分相似，但前者含有的是后者不含有的，则前者含有_。 (4)过程是 ，移植的胚胎是在 阶段之前。 4.(2012南通一调)下图是“万能细胞”的诞生过程，图中OCT4、SOX2、NANOG和LIN28是在胚胎干细胞中能高度表达并决定其“全能性”的四个基因，将改造后的万能细胞”植入小鼠身体上，植入的细胞长成了“肿瘤”，“肿瘤”中出现了神经、骨骼、肌肉等多种类型的细胞。请据图回答下列问题： (1)胚胎干细胞又称ES细胞，是从_
9、中分离出来的一类细胞，如果胚胎发育到了囊胚期，这时的_细胞就是ES细胞。(2)胚胎干细胞在功能上具有发育的_。(3)图中逆转录病毒的作用是_，过程利用了逆转录病毒的_特性。(4)请说出一种胚胎干细胞的应用_。实验探究随着人们生活水平的提高，乳制品需求越来越大，为了扩大生产，提高产崽率，要进行良种牛的培育。下图为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育过程，请据图回答：(1)用 激素处理使供、受体母牛同期发情。(2)冲卵实质上是用特定装置将供体母牛子宫内的 冲洗出来。(3)从A到E中，适宜于牛的胚胎移植时期有 。(4)图中标号3为 ，它将来发育为胎膜和胎盘。(5)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个
10、后代基因型相同吗？为什么？_。 (6)若对A细胞利用基因工程技术加以改造，将人的血清白蛋白基因导入，在成体的雌牛的乳汁中提取出人血清白蛋白。该基因工程操作的基本步骤是：_。(7)对于植物来说，导入外源基因，容易引起基因污染，科学家就将外源基因导入叶绿体或线粒体内，原因是: _。限时训练题组一早期胚胎培养和体外受精1.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2关于桑椹胚和囊胚的比较，以下说法不正确的是()A桑椹胚的各细胞结构功能基本相同B
11、囊胚期细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变C囊胚期细胞分化是由遗传物质突变引起的D囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起的3下面是以小鼠为对象进行的研究工作，请分析回答问题。(1)进行小鼠胚胎工程操作时，首先在光控周期下(光照14 h，黑暗10 h)饲养成年雌鼠，并注射促性腺激素，目的是_。然后从雌鼠输卵管中取出卵子，在一定条件下培养成熟；并从雄鼠附睾中取出精子，在一定条件下培养一段时间，目的是_。再在37、5%CO2条件下，精卵共同作用4 h，冲洗后继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的变化，第5天可以看到胚胎发生收缩，细胞间隙扩大，接着胚胎内部出现裂隙
12、，这是胚胎_期开始的标志。(2)如果体外受精后，在精核与卵核融合之前，用微型吸管吸除雄核，再用细胞松弛素B处理(作用类似于用秋水仙素处理植物细胞)，处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是_。(3)如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵细胞中，由重组细胞发育成小鼠丙，则小鼠丙的基因来源于_。(4)如果将外源基因导入小鼠受精卵，则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵DNA中。这种受精卵有的可发育成转基因小鼠，有的却死亡。请分析因外源基因插入导致受精卵死亡的最可能的原因。_。4.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。以下原因不正确的是()A卵子从
13、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题组二胚胎工程的应用前景5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。下列技术能用于老年痴呆症治疗的是(多选)()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6请回答下列与胚胎移植有关的问题：(1)动物的早期胚胎移植到同种且_与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎，常用_激素对供体进行
14、处理，其目的是获得更多的_，经人工授精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜_。(2)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到桑椹胚或囊胚阶段的早期胚胎进行_处理，再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置于_条件下。7.世界卫生组织解释克隆为“遗传上同一机体或细胞系(株)的无性繁殖”。相对于植物克隆而言，动物尤其是高等动物的克隆比较困难，下图表示哺乳动物克隆的几种方法的主要步骤，据图回答下列问题：(1)方法2获得的小牛的细胞核遗传物质来源于_。方法3中和发育成的小牛的遗传物质_(相同/不同)。(2)细胞B
15、取自囊胚的_，具有全能性，称为_细胞。囊胚_(已经/尚未)出现分化。(3)应用图示方法_得到的小牛与供体1遗传物质最相似。(4)克隆也可以理解为复制、拷贝，结合世界卫生组织的定义，你认为还有哪些现代生物技术也属于克隆？_。(5)2009年3月9日，美国总统奥巴马签署行政令，决定解除对使用联邦政府资金支持胚胎干细胞研究的限制。对此，各界反应不一，你的态度及理由是_。题组三综合题8(2010广州质检)随着科学技术的发展，人们可以根据人类的需求来改造生物的性状，在许多领域取得了可喜的成果，如图是利用奶牛乳汁生产血清白蛋白的图解，根据下图回答：(1)在此工程过程中涉及的现代生物技术主要有_。(2)在基
16、因工程中，我们称为_，在进入之前要用_等工具来构建基因表达载体。(3)图中一般经_处理可以得到，从到的过程中一般用未受精的卵细胞去核后作为受体，不用普通的体细胞，原因是_。(4)从AD中选出到的过程中正确的操作方法_，把送入的最佳时期是_。(5)是生出的后代，那么的遗传性状和_最相似，为什么？_，如果的数量太少常用_来扩增。要实现批量生产血清白蛋白，则要求的性染色体是_，利用该方法得到的动物叫做_。(6)用这种方法生产药物与工厂化生产药物的优越性在于_。和某些转基因羊可通过分泌乳汁来生产人类所需药物，这类的转基因动物被称为_。9控制哺乳动物性别对于畜牧生产具有重要意义。目前，通过分离精子技术选
17、择含不同性染色体的精子进行受精是控制哺乳动物性别的有效方法。含X染色体的牛精子中DNA含量比含Y染色体精子高4%左右，人们现在能够利用这一差异把牛含X染色体的精子与含Y染色体的精子分离。请结合图解回答：(1)精子在受精以前必须进行_处理。(2)受精卵在体外培养时，培养液中除加入必需的葡萄糖、氨基酸、无机盐离子、维生素、激素等外，还要加入少量的_及通入一定浓度的CO2，通入CO2的主要目的是_。(3)如果想利用牛乳腺反应器生产人的干扰素，应选择上图中的_为受体细胞，将基因表达载体导入受体细胞的常用方法是_；要最终确定目的基因是否表达，需要对牛的_进行检测，若_，说明目的基因成功表达，否则说明目的
18、基因没有表达。(4)该受体细胞培养至一定时期可通过_的方法，从而一次得到多个转基因牛个体。高考真题体验1.（2013天津卷，2）哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程，只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成。下面为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图（N 表示染色体组）据图分析，下列叙述错误的是（ ）A.次级卵母细胞形成的过程需要激素调节B.细胞III 只有在精子的作用下才能形成成熟卵子C.II、III 和IV 细胞分裂后期染色体数目相同D.培育转基因动物应选择细胞IV 作为受体细胞2.（2013江苏卷，13） 软骨发育不全为常染色体显性遗传病，基因型为HH 的个体早期死亡。一对夫妻均
19、为该病患者，希望通过胚胎工程技术辅助生育一个健康的孩子。下列做法错误的是A. 首先经超排卵处理后进行体外受精B. 从囊胚中分离细胞，培养后检测基因型C. 根据检测结果筛选基因型为hh 的胚胎D. 将胚胎培养至原肠胚期后移植到子宫3.（2013福建卷，33） 生物-现代生物科技专题必答题（10 分）克隆猪成功率较低，与早期胚胎细胞的异常凋亡有关。Bcl-2 基因是细胞凋亡抑制基因，用PCR 技术可以检测该基因转录水平，进而了解该基因与不同胚胎时期细胞凋亡的关系。克隆猪的培育及该基因转录水平检测流程如图。请回答：（1）图中重组细胞的细胞核来自 细胞，早期胚胎移入受体子宫后继续发育，经桑椹胚、囊胚和
20、 胚最终发育为克隆猪。（2）在PCR 过程中可检测出cDNA 中Bcl-2 cDNA 的分子数，进而计算总mRNA 中Bcl-2 mRNA 的分子数，从而反映出Bcl-2 基因的转录水平。图中X 表示 过程。从基因组数据库中查询Bcl-2 mRNA 的核苷酸序列，以便根据这一序列设计合成 用于PCR 扩增，PCR 扩增过程第一轮循环的模板是 。4.（2012山东）【生物现代生物科技专题】毛角蛋白II型中间丝（KIFII）基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFII基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。（1）过程中最常用的运载工具是_，所需要的酶是限制酶和_。（2）在过程中，用_处理将皮肤组织块
21、分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是_。（3）在过程中，用_处理以获得更多的卵（母）细胞。成熟卵（母）细胞在核移植前需要进行_处理。“（4）从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是_。在胚胎移植前，通过_技术可获得较多胚胎。5.（2012天津）下列有关干细胞的叙述，错误的是A.自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应B.胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化C.组织的细胞更新包括细胞凋亡和干细胞增殖分化等过程D.造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力，可用于治疗白血病6.（2012浙江）下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的
22、是A. 绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性B. 卵裂球细胞的体积随分裂次数的增加而不断增大C. 囊胚的滋养层细胞具有发育全能性D. 原肠胚发育分化形成内外两个胚层7（2012江苏）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. 对供体和受体母牛都要进行相同激素处理“汉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“汉D. 胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低8.（2011福建）生物-现代生物科技专题必答题一对表现型正常的夫妇，生了一个镰刀型细胞贫血症（常染色体隐性遗传病）患儿。在他们欲生育第二胎时，发现妻子的双侧输卵管完全堵塞
23、，不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断，过程如右图。请回答：（1）过程是指在体外进行的 处理，从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程称为 。（2）在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取物质 进行PCR扩增。然后用 Mst对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断，Mst是一种 酶。（3）不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同，形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如，据此判断胎儿为 （正常/患者/携带者）。9.（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
24、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10.（2011广东）华南虎是国家一级保护动物，可采用试管动物技术进行人工繁殖，该技术包括的环节有转基因核移植体外受精体细胞克隆胚胎移植ABCD11.（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A、甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使用其超数排卵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12(
25、2011浙江卷，2)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()A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供体性状相同的代孕母羊子宫内13(2011江苏卷，18)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14(2010江苏卷，16)下列关于利用胚胎工程技术繁殖
26、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，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学案53 胚胎工程答案与解析 基础自查一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，如胚胎移植、体外受精、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。二、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： 有丝分裂后进行减数分裂；细胞核为精子头的主要部分，高尔基体发育为顶体，中心体
27、演变为精子的尾，线粒体在尾基部形成线粒体鞘膜，其他物质浓缩为原生质滴直至脱落。线粒体为精子运动提供能量。（2） 卵子的发生： 卵原细胞进行有丝分裂演变成初级卵母细胞，被卵泡细胞包围 排卵前后 次级卵母细胞和第一极体 输卵管准备受精 受精过程 （3）受精：精子获能（在雌性动物生殖道内）；卵子的准备（排出的卵子要在输卵管中进一步成熟到减数第二次分裂中期才具备受精能力）；受精阶段：a顶体反应：精子释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质，穿越放射冠。b透明带反应：顶体酶可将透明带溶出孔道，精子穿入，在精子触及卵黄膜的瞬间阻止后来精子进入透明带的生理反应，它是防止多精子入卵受精的第一道屏障；c卵黄膜的封闭作用
28、：精子外膜和卵黄膜融合，精子入卵后，卵黄膜会拒绝其他精子再进入卵内的过程，它是防止多精入卵受精的第二道屏障；精子尾部脱落，原有核膜破裂形成雄原核，同时卵子完成减二分裂，形成雌原核。注意：受精标志是第二极体的形成；受精完成标志是雌雄原核融合成合子。2、动物胚胎发育的基本过程（1）受精场所：母体的输卵管上段。（2）卵裂期 特点：细胞有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积并不增加，或略有减小。 （3）桑椹胚 特点：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。是全能细胞。（4）囊胚特点：细胞开始出现分化（该时期细胞的全能性仍比较高），聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞团，将
29、来发育成胎儿的各种组织。中间的空腔称为囊胚腔。（5）原肠胚特点：有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。三、体外受精和胚胎的早期培养（一） 体外受精a卵母细胞的采集和培养：主要方法：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。第二种方法：从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞；第三种方法是借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从活体动物的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。b精子的采集和获能处理：采集方法有假阴道法、手握法和电刺激法；在体外受精前，要对精子进行获能处理。不同动物精子获能方法不同，对啮齿动物、兔、猪
30、等的精子用培养法（放入人工配制的获能液中）；对牛、羊等精子用化学法（放在肝素或钙离子载体溶液中）c 受精：获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。（二）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。培养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。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816个
31、细胞阶段移植。四、胚胎工程的应用及前景1.胚胎移植(1)概念：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，移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”。（供体为优良品种，作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种。）地位：如转基因、核移植，或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过胚胎移植技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。(2) 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能力。(3) 生理学基础：动物发情排卵后，同种动物的供、
32、受体生殖器官的生理变化是相同的。这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。早期胚胎在一定时间内处于游离状态。这就为胚胎的收集提供了可能。受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应。这为胚胎在受体的存活提供了可能。供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。(4) 基本程序主要包括：对供、受体的选择和处理。选择遗传特性和生产性能优秀的供体，有健康的体质和正常繁殖能力的受体，供体和受体是同一物种。并用激素进行同期发情处理，再用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。配种或人工授精。对胚胎的收集、检查、培养或保存。配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供
33、体母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)。对胚胎进行质量检查，此时的胚胎应发育到桑椹或胚囊胚阶段。直接向受体移植或放入196的液氮中保存。对胚胎进行移植。移植后的检查。对受体母牛进行是否妊娠的检查。2.胚胎分割(1)概念：是指采用机械方法将早期胚胎切割2等份、4等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。(2)意义：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖。(3)材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。（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。）(4)操作过程：对囊胚阶段的胚胎分割时，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.胚胎
34、干细胞（2）具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，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。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。（3） 可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律；是在体外条件下研究细胞分化的理想材料，在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段；可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、少年糖尿病等。课堂深化探究一精卵发生、体内受精和早期胚胎发育1卵细胞只允许同种单个精子完成受精的保障(2)
35、防止多精入卵的保障 单个精子穿过透明带，触及卵黄膜的瞬间引发透明带反应，透明带蛋白质变性成为较坚韧的一层，阻止其他精子进入，这是防止多精入卵的第一道屏障。单个精子穿过卵黄膜入卵后，立即引发卵黄膜的封闭作用，拒绝其他精子再进入卵细胞，这是防止多精入卵的第二道屏障。2. 受精的标志和受精完成的标志受精标志：在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体。受精完成的标志：雌、雄原核的融合。3. 卵子和精子发生过程的比较4.(1)受精卵，性成熟的个体。(2)发育中的细胞分裂均为有丝分裂，产生的是体细胞；原肠胚阶段是个体发育中分化程度最高的阶段，但应注意细胞分化贯穿于整个个体发育过程中。(3)受精卵是新生命的第一个
36、细胞，其全能性最高。细胞全能性随发育的深化而降低。二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
37、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早期胚胎发育注意的问题(1) 受精卵分裂 在输卵管内完成受精作用时 发育成为成熟的胎儿。(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断缩小，但核内遗传物质并未减少。(3) 细胞全能性最高，是胚胎分割的最佳时期。(4) 细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。(5) 个体发育中分化能力最强，细胞已分化形成外、中、内三个胚层。(6) 从桑椹胚阶段开始初步分化，分化出内细胞团和滋养层细胞。3一般指可用于移植的胚胎，在
38、原肠胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早的阶段。4与动物细胞培养液成分基本相同，除盐类、营养成分和调节物质外，还需要血清，两者都是液体培养基。三胚胎工程的应用及前景1胚胎的来源与生殖类型(1) 有性生殖 (2) 无性生殖 (3)胚胎分割(无性生殖)。2 胚胎移植是胚胎工程技术的最终环节，任何一项胚胎工程技术，都离不开此工序。3 胚胎移植所产生的后代具有双亲的遗传特性。核移植所产生的后代胚胎具有提供细胞核和细胞质个体的遗传特性。分割移植是将早期胚胎分割的技术，尽管也兼有双亲的遗传物质，但彼此间的遗传特性则基本相同。对应训练1. 【答案】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
39、，而初级卵母细胞是在胎儿期形成的；精子的产生在减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的，而卵细胞产生通过减数第一次分裂形成次级卵母细胞，在精子和卵子的结合过程中才完成减数第二次分裂；精子细胞形成后变形为蝌蚪状，卵细胞不需变形；成熟的精子和卵细胞经过减数分裂形成，都含有亲本细胞一半的染色体数目。2. 【答案】(1)桑椹胚 囊胚 原肠胚 (2)内细胞团 囊胚腔 外胚层 原肠腔 内胚层 (3)全能 细胞分化 胚层分化 (4)胎儿的各种组织 (5)透明带反应 卵黄膜封闭作用【解析】解答本题首先应根据图示判断出A、B、C各属于胚胎发育的哪个时期，然后再分析各时期的特点。(1)图中A是桑椹胚,B是囊胚，C是
40、原肠胚。(2)图B中1是滋养层，2是内细胞团，3是透明带，4是囊胚腔；图C中5是外胚层，6是滋养层，7是原肠腔，8是内胚层。(3)桑椹胚细胞具全能性；囊胚开始出现细胞分化，已分化为滋养层和内细胞团；原肠胚已有胚层分化，分化为外胚层、内胚层，在内、外胚层之间将形成中胚层。(4)内细胞团将发育为胎儿的各种组织，滋养层将发育为胎膜和胎盘。(5)受精时的透明带反应和卵黄膜封闭作用是防止多精入卵的两道屏障。3. 【答案】(1)促性腺激素 输卵管(2)受精 有性生殖 基因突变、基因重组、染色体变异(3)体外早期胚胎培养 有机盐、无机盐、维生素、激素、氨基酸和核苷酸，水及血清等 (4)胚胎移植 桑椹胚或囊胚
41、【解析】小鼠常用的采集卵母细胞的方法是用促性腺激素处理，促进其超数排卵，然后从其输卵管中收集卵子，卵子与精子结合的过程称为受精，因此小鼠的生殖方式为有性生殖。进行有性生殖的动物，其可遗传的变异类型有基因突变、基因重组和染色体变异。受精卵到早期胚胎的培养称为体外胚胎的早期培养。在该过程中培养液的成分主要有有机盐、无机盐、维生素、激素、氨基酸和核苷酸,还有水及血清等。胚胎培养到桑椹胚或囊胚阶段开始进行移植。4. 【答案】(1)早期胚胎内细胞团(2)全能性 （3）作为基因工程的载体感染(宿主细胞)(4)不会产生免疫排斥反应(5)用于研究细胞分化和细胞凋亡的机理；用于器官移植等(答出一种即可)【解析】
42、(1)胚胎干细胞是从早期胚胎中分离出来的一类细胞，囊胚期的内细胞团细胞就是ES细胞。(2)胚胎干细胞具有发育的全能性。(3)逆转录病毒能感染宿主细胞，可以作为载体(4)胚胎干细胞用于研究细胞分化和细胞凋亡的机理、用于器官移植等。实验探究【答案】(1)促性腺(2)早期胚胎(3)D、E(4)滋养层(5)不一定相同，因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来，它们的基因型可能相同，也可能不同(6)提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(7)叶绿体或线粒体的遗传表现为母系遗传，目的基因不会通过花粉传递而在下一代中显现出来。【解析】(1)用促性腺激素处理使供、受体母牛同期发
43、情。(2)冲卵的实质是冲洗出早期胚胎。(3)必须进行一定次数的细胞分裂，才能为胚胎的正常发育创造有利条件，D、E是适宜的移植时期。(4)胎膜和胎盘由滋养层发育而来。(5)移入的胚胎可能是由多个不同受精卵发育来的，它们的基因型可能相同，也可能不同。如果是经过胚胎分割移植产生的后代，基因型就相同。(6)基因工程操作分四步。(7)叶绿体或线粒体上的基因属于细胞质基因，表现为母系遗传，花粉粒不携带转基因，可避免基因污染。限时训练题组一早期胚胎培养和体外受精1【答案】A【解析】本题考查受精原理。哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，雌雄原核结合。获能后的精子与卵子相遇后，首先释
44、放顶体酶穿过放射冠进入透明带，当精子接触卵黄膜的瞬间，会产生透明带反应，阻止多个精子进入透明带。精子与卵黄膜相互融合，精子入卵后，形成雄原核，此时卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核，二者相互融合形成受精卵，受精过程完成。2 【答案】C【解析】细胞分化并非遗传物质的改变，而是基因的选择性表达的结果，即转录水平上的调控。3 【答案】(1)促进排卵(或超数排卵)使精子获能囊胚(2)容易获得纯合子并缩短育种时间(3)小鼠甲(体细胞)的核基因和小鼠乙(卵细胞)的细胞质基因(4)外源基因的插入使受精卵内生命活动所必需的某些基因不能正常表达【解析】第(1)小题中注射促性腺激素和在光控周期下饲养成年雌鼠的目的
45、是促进排卵；取出的精子要在一定条件下培养是为了使精子获能；囊胚期开始的标志是胚胎收缩，细胞间隙扩大，胚胎内部出现裂隙。第(2)小题的处理类似于单倍体育种的方法，因此，能轻松总结出其优点是容易获得纯合子并能缩短育种时间。第(3)小题的方法是动物的“克隆”，其基因来源是：核基因来自小鼠甲，质基因来自小鼠乙。由第(4)小题的题干叙述可知外源基因要随机插入到小鼠的受精卵DNA中，在插入过程中可能会破坏原有基因的完整性，使其不能表达，假如破坏的基因是对小鼠生长发育至关重要的基因，则小鼠会死亡。题组二胚胎工程的应用前景5【答案】BCD【解析】本题考查了现代生物技术的应用。采用胚胎干细胞技术可以产生新的神经
46、元细胞，单克隆抗体技术定向改善免疫能力，基因治疗技术可以从基因水平对老年痴呆症进行治疗，而胚胎移植技术则不能治疗老年痴呆，正确选项为A。6【答案】(1)生理状态促性腺卵母细胞对物质的吸收具有选择透过性(2)胚胎分割冷冻(或液氮)【解析】(1)胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎移植到同种的、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。为了获得更多的早期胚胎，可以对供体母畜进行超数排卵处理，给供体注射促性腺激素，使其排出更多的卵子。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜对物质的吸收具有选择透过性。(2)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两
47、个新个体，可在移植前进行胚胎分割。放在液氮(冷冻)条件下可使早期胚胎长期保存。7. 【答案】(1)供体1和供体2相同(2)内细胞团胚胎干已经(3)1(4)单克隆抗体、植物组织培养、PCR等(5)支持，胚胎干细胞的研究，有利于治疗人类某些顽症(治疗性克隆)，以及揭示细胞分化和细胞凋亡的机理等；反对，胚胎干细胞取自胚胎，胚胎也是生命，另外可能被用于克隆人研究，引起伦理问题(合理即可)【解析】方法1是用核移植克隆动物，供体1提供细胞核，供体3提供卵细胞。方法2是供体1和供体2体内受精，取其囊胚的胚胎干细胞，进行核移植。方法3是供体1和供体2体内受精，然后进行胚胎分割移植。克隆除去上述个体克隆外，植物
48、的组织培养也是个体克隆，单克隆抗体是细胞的克隆，PCR是分子的克隆。题组三综合题8【答案】(1)基因工程、核移植技术、动物细胞培养等(2)目的基因限制性核酸内切酶、DNA连接酶和运载体(3)胰蛋白酶卵细胞体积大易操作、分化程度低，体细胞的细胞核在卵细胞质中才能表现出全能性(4)C桑椹胚和囊胚(5)荷斯坦奶牛因为个体的核遗传物质来自荷斯坦奶牛，主要为胚胎发育提供营养和场所PCR技术XX转基因克隆动物(6)节约资源、降低成本等乳腺(房)生物反应器【解析】(1)该图表示胚胎移植的过程，涉及基因工程、核移植技术、动物细胞培养等技术。(2)图中为目的基因，目的基因导入之前要用限制性核酸内切酶、DNA连接
49、酶和运载体等工具来构建基因表达载体，然后使用显微注射法把其导入受体细胞。(3)由组织得到单个细胞，必须使用胰蛋白酶处理，核移植过程中，由于卵细胞大，细胞质中含有刺激细胞核全能性表达的物质，因此选用卵细胞作为细胞核的受体。(4)胚胎分割的关键是要把内细胞团均等分割。(5)的核基因与荷斯坦奶牛一致，因此其性状与荷斯坦奶牛最相似；目的基因的扩增通过PCR技术完成，由于血清白蛋白从乳汁中提取，因此必须培育母牛，其性染色体为XX，培育出的这种动物称为转基因克隆动物。9【答案】(1)获能(2)动物血清调节pH(3)受精卵甲显微注射法乳汁牛乳中含有人的干扰素(4)胚胎分割移植【解析】(1)精子获能后才具备受
50、精能力。(2)在培养受精卵时，培养液中要加入动物血清使受精卵正常分裂，通入CO2调节培养液的pH。(3)用牛的乳腺反应器生产人的干扰素，转基因牛必须为雌性，应选择受精卵甲为受体细胞，因为受精卵甲为XX，发育为雌性。目的基因导入动物受体细胞一般为显微注射法。若目的基因表达成功，则牛的乳汁中含有人的干扰素。(4)一次得到多个转基因牛可利用胚胎分割技术将早期胚胎分割为多份，再进行胚胎移植。高考真题体验1.【答案】C【解析】据图可知，初级卵母细胞形成次级精母细胞的过程需要促性腺激素的调节，A项正确；细胞III 为次级卵母细胞，减数第二次分裂是在输卵管中伴随着受精作用完成的，B 项正确；II、III 和
51、IV 分别为初级卵母细胞、次级卵母细胞和受精卵，它们在细胞分裂后期的染色体组数依次为:2N、2N、4N，染色体数不同，C 项错误；动物细胞的受精卵全能性高，因此培育转基因动物常用受精卵作为受体细胞，D 项正确。【试题评价】本题综合考查卵细胞的形成过程和考生理解识图能力，涉及基因工程、细胞分裂过程中染色体数目变化等相关内容，难度不大，较易得分。2.【答案】D【解析】超数排卵可以得到多个次级卵母细胞，以便于体外受精得到更多的胚胎，A正确；检测基因型，是从囊胚中分离细胞，以便于选择正常胚胎，B正确；软骨发育不全为常染色体显性遗传病，健康个体基因型应为hh，C正确；人类进行胚胎移植的时间一般8-16个
52、细胞时期，D错误。【试题评价】此题考查胚胎工程的原理及关键技术，难度不大。3.【答案】（1）体原肠（2）反转录引物Bcl-2 cDNA【解析】（1）图中重组细胞的细胞核来自良种猪的体细胞，胚胎发育过程中囊胚继续发育形成原肠胚。（2）以mRNA 为模板形成DNA 的过程为反转录（或逆转录）。PCR 扩增的前提是需要有一段已知的核苷酸片段，以便根据这一序列合成引物。图示可知，PCR 扩增过程第一轮循环的模板是以mRNA 为模板反转录形成的cDNA，因引物是依据Bcl-2 mRNA 的核苷酸序列合成，故模板实际是其中的Bcl-2 cDNA。【试题点评】本题通过胚胎工程和基因工程的综合知识，主要考查学
53、生对基础知识的识记和理解应用能力。4.【答案】（1）质粒； DNA连接酶 （2）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）； 维持培养基（液）的PH稳定 （3）促性腺激素（或促滤泡素，孕马血清）； 去核 （4）（早期）胚胎培养 胚胎分割【解析】熟练掌握基因工程和胚胎工程的基本知识就能解答本题.（1）运载工具（体）包括质粒、噬菌体衍生物及动植物病毒,其中质粒是主要运载体;所需工具酶是限制酶和DNA连接酶。（2）分散皮肤组织块成单个细胞使用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）。在动物细胞培养过程中，CO2的作用是维持培养液pH的相对稳定。（3）要得到更多的卵（母）细胞需用促性腺激素进行超数排卵处理；成熟卵（母）细胞在核移植前需
54、要进行去核处理，以保证克隆后代的遗传性状主要了来自供体核。（4）把重组细胞培养到早期胚胎叫早期胚胎培养技术；在胚胎移植前，通过胚胎分割技术可获得较多胚胎。5.【答案】B【解析】胚胎干细胞在体外培养能增殖，并能被诱导分化形成各种的组织细胞，胚胎干细胞具有发育的全能性，B项错误。6【答案】A【解析】胚胎发育的卵裂期，卵裂球的总体积基本不变，因此细胞的体积会随着分裂次数的增加而不断减小。囊胚的滋养层细胞不具有发育全能性，只能发育成胎盘和胎膜，内细胞团细胞才具有发育全能性。原肠胚发育分化形成内中外三个胚层。7【答案】D【解析】对供体和受体母牛进行同期发情处理，所用激素相同，但对供体母牛进行超数排卵要用
55、促性腺激素，受体母牛则不需要，A错；受精可在体内进行，B错；冲卵得到的胚胎应培养到桑椹胚或囊胚方可移植，C错；到目前为止，最常见的是分割产生的同卵双胎，而同卵多胎成功的比例很小，D正确8【答案】（1）精子获能 胚胎移植“ （2）DNA 限制性内切酶 （3）正常【解析】（1）体外受精前，要对精子进行获能处理。将雌性动物体内的早期胚胎，或者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，称为胚胎移植。（2）多聚酶链式反应是一种体外迅速扩增DNA片段的技术；用对扩增产物DNA进行切割，用限制性核酸内切酶。（3）该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的
56、电泳带谱可知父亲Aa、母Aa、患儿aa，胎儿基因型为AA表现为正常9.【答案】B10.【答案】体外受精11.【答案】A12【答案】A【解析】对小型动物而言，一般采用注射促性腺激素的方法来促进雌性个体的超数排卵，A项正确；乙过程为体外受精过程，B项错误；乙过程即受精时用获能培养液或者专门的受精溶液，丙过程为体外胚胎培养过程，所用溶液为发育培养液，C项错误；对代孕母羊的要求只是身体健康，而对它的性状无要求，D项错误。13【答案】B【解析】体外受精是指获能的精子与成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精的过程，A项正确；胚胎移植应在早期胚胎培养至桑椹胚或囊胚期进行，B项错误；早期胚胎培养液中含有一些无机盐和有机盐类，含维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及激素、血清等物质，动物细胞培养液的成分为糖类、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素，还有血清等成分，故C项正确；试管婴儿技术与试管动物技术类似，包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术等，D项正确。14【答案】B【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，B项错误。
