1、1第 34 讲 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()。考点一 生殖细胞的形成与胚胎的发育1.生殖细胞的形成(1)精子的发生精子的形态结构精子结构一般都可以分为头、中段和尾 3 部分。精子的头部主要由一个囊状的顶体和变形的细胞核构成。顶体内含有多种与受精有关的水解酶，细胞核中染色体高度浓缩，含有雄性动物的全部遗传信息，细胞质很少。精子发生的过程a.场所：睾丸。b.过程i.增殖期：精原细胞通过有丝分裂增殖，一部分贮藏于曲细精管中继续增殖，另一部分进入生长期。ii.生长期：进入生长期的精原细胞长大成为初级精母细胞。ii
2、i.成熟期：初级精母细胞进行连续两次分裂。iv.精子形成期：附睾中的精子一般没有受精能力，只有当精子头部的糖蛋白被分解后精子才能具备受精能力。精子发生的激素调节：雄激素的作用主要是刺激雄性生殖器官和精子的发育与成熟，激发2并维持第二性征。(2)卵细胞的发生卵细胞的形态结构：卵细胞的细胞膜外周由内向外依次是透明带、放射冠，细胞质多，核糖体十分丰富。卵细胞发生的过程a.场所：卵巢中的卵泡。b.过程i.增殖期：哺乳动物在胚胎期完成性分化后，雌性胎儿的原始生殖细胞就分化为卵原细胞。这些卵原细胞最后一次有丝分裂后发育为初级卵母细胞。初级卵母细胞进一步发育，并被卵泡细胞包围形成原始卵泡。ii.生长期：雌性
3、哺乳动物性成熟以后，原始卵泡中的初级卵母细胞陆续再次进入生长发育状态，此时其细胞体积不断增大，随后进入成熟期。iii.成熟期：随着卵泡的成熟，卵泡内的初级卵母细胞，经减数分裂形成一个次级卵母细胞和一个很小的第一极体。对多数哺乳动物来说，次级卵母细胞继续进行减数分裂，但它停止在分裂中期阶段。卵细胞发生的激素调节：卵泡刺激素(FSH)可促进卵母细胞的生长和发育，并和黄体生成素(LH)一起使卵泡细胞释放更多的雌激素促进卵泡生长，LH 增高会引起排卵。2.胚胎的发育(1)受精作用含义：是两性配子结合形成一个新细胞合子的过程。场所：哺乳动物是体内受精的。过程：当精子和卵细胞接触时，精子发生顶体反应，释放
4、出水解酶，将卵细胞的透明带分解 ， 从 而 进 入 卵 细 胞 内 。 与 此 同 时 ， 精 子 接 触 卵 黄 膜 时 ， 卵 细 胞 被 激 活 ， 释 放 出 一 种 物 质 传播 到 卵 黄 表 面 ， 引 起 透 明 带 发 生 改 变 ， 阻 止 后 来 的 精 子 入 卵 ， 所 以 哺 乳 动 物 多 是 单 精 子 入 卵的 。(2)胚胎发育的过程场所：卵细胞在输卵管中与精子受精结合。受精卵形成后，在输卵管中开始了有丝分裂的进程。早期胚胎发育包括 3 个阶段a.桑椹胚：受精卵开始进行的几次有丝分裂，较普通有丝分裂快得多，称为卵裂。当卵裂球分裂到 1632 个细胞时，细胞紧密
5、连接成为一个细胞团，此时叫桑椹胚。当卵裂球内含有 28 个细胞时，其中的每一个细胞都具有全能性，可以发育成一个完整的个体。这时的每一个细胞都可以做胚胎移植的核供体。b.囊胚：桑椹胚继续发育，细胞分泌液体，在胚胎内部形成空隙，逐渐变大成为囊胚腔，并3出现细胞定位现象，一端细胞个体较大，形成密集的内细胞团；另一面只有环透明带一排细胞叫做滋养层，此时的胚胎叫囊胚。c.原肠胚：囊胚进一步发育，内细胞团外的滋养层退化，内细胞团裸露形成胚盘，在胚盘的下方衍生出内胚层，经过变化又出现了第三个胚层，它插入到上下胚层之间，称为中胚层。这时的胚胎叫原肠胚。1.有关精、卵细胞的发生及受精的判断(1)精子和卵子的发生
6、都是在胚胎期就开始的( )(2)卵子形成过程中，减数分裂和减数分裂是连续的( )(3)排卵是指卵泡从卵巢中排出( )(4)附睾中的精子一般不具有受精能力( )(5)透明带发生改变可防止多精入卵( )2.有关早期胚胎发育的判断(1)卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大( )(2)卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加( )(3)在胚胎发育过程中，细胞的分化出现在桑椹胚期( )(4)内细胞团将来发育成胎膜和胎盘( )如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段，据图分析：(1)A、B、C 的名称分别是什么？提示 桑椹胚、囊胚、原肠胚。(2)图中的 4 和 7 两个空腔是同一个结构吗？提示 不是，分别
7、是囊胚腔和原肠腔。(3)细胞分化开始出现于哪个时期？1 部分的细胞将来形成什么结构？提示 细胞分化开始出现于 B(囊胚)时期，1 部分的细胞将来形成胎膜和胎盘。(4)早期胚胎的发育过程中，卵裂时细胞的体积和所有的细胞体积之和有何变化？提示 卵裂过程中，细胞只分裂而不生长，所以每个细胞的体积越来越小，但总体积并不增加或略有缩小。4命题点一 精、卵细胞的发生与受精过程分析1.下列不是精子、卵子发生的区别的是( )A.初级精母细胞、初级卵母细胞的形成时间 B.减数分裂和减数分裂的时间连续性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目答案 D解析 初级精母细胞的形成时间是从初情期到生殖机
8、能衰退，初级卵母细胞的形成时间是在胚胎出现性别分化后，A 项正确；精子形成过程中，减数分裂和减数分裂在时间上是连续的，而卵细胞形成过程中，减数分裂和减数分裂在时间上是不连续的，B 项正确；精子的形成过程需要变形，卵细胞的形成过程不需要变形，C 项正确；精子和卵细胞中的染色体数目相同，都是体细胞的一半，D 项错误。2.(2018贵阳第一中学联考)如图表示高等动物卵子的发生过程，请据图回答下列有关问题：(1)图中 A 是_，B 是_，E 是_。(2)精子形成过程不同于卵子形成过程的最主要特征是_，该过程保留的主要结构是_和_。(3)当观察到两个极体时，表明_。(4)能发生染色体的着丝点分裂的阶段是
9、_(填序号)。(5)阶段 C 发生的场所是_。答案 (1)第一极体 合子 精子 (2)需要变形 细胞核 线粒体 (3)卵子已经完成了受精 (4) (5)卵巢解析 (1)图中为卵原细胞增殖(有丝分裂)并演变为初级卵母细胞的过程；为减数分裂，只有在受精时，次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂，因此 E 是精子，B 是合子；阶段 C 为卵泡的形成。(2)精原细胞经过减数分裂，产生精子细胞，精子细胞需要经过变形过程才能形成精子(卵子形成不需要变形)，精子细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体则会保留下来。(3)当观察到两个极体时，表明卵子已经完成了受精。(4)染色体的着丝点分5裂可发生在有丝分裂后期
10、和减数第二次分裂后期，即图中的。(5)阶段 C(卵泡的形成)发生在卵巢内。命题点二 早期胚胎发育过程的分析3.下图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是( )A.图中过程表示胚胎发育，过程表示胚后发育B.受精卵卵裂处于囊胚形成的过程中，每个细胞的体积不断增大C.兔子、雄鹰和眼镜蛇在个体发育过程中会出现羊膜D.原肠胚是进行胚胎移植的最好时期答案 C解析 由受精卵发育为幼体的过程是胚胎发育，由幼体发育为成体的过程是胚后发育，A 项错误；卵裂形成的囊胚总体积基本不变，而每个细胞的体积减小，B 项错误；兔子、雄鹰和眼镜蛇分别是哺乳类、鸟类和爬行类动物，都是真正的陆生脊椎动物，羊膜和羊水能保证其胚
11、胎发育所需的水环境，还具有防震和保护作用，C 项正确；原肠胚期已发生了细胞的分化，最好在早期胚胎时进行移植，如牛、羊一般在桑椹胚或囊胚阶段移植，而其他生物要在更早阶段进行，D 项错误。4.如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段，请据图回答下列问题：(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_。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)完整的胚胎解析 (1)图中
12、A 是桑椹胚，B 是囊胚，C 是原肠胚。(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6内胚层。(3)桑椹胚细胞具有全能性；囊胚开始出现细胞分化，已分化为滋养层细胞和内细胞团；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)内细胞团将发育为完整的胚胎，滋养层将发育为胎儿的胎膜和胎盘。考点二 胚胎工程实验技术1.人工授精和胚胎体外培养(1)人工授精精子的获取a.采精：常用人工采集的方式采集精液。b.精液的保存：通常需要加入特殊的稀释液，并在低温下保存。卵细胞的获取a.获取场所：可以从卵巢中采集处于
13、不同发育时期的卵细胞，也可以从输卵管或子宫内采集卵细胞。b.超数排卵：指人为注射外源促性腺激素，促使卵巢排出较正常情况下更多的成熟卵细胞。c.采卵技术：有手术采卵(冲洗输卵管采卵)和非手术采卵(子宫冲卵)两种方法。(2)体外授精体外培养条件：利用化学药物(咖啡因、肝素等)使精子达到获能状态，这样才能够穿入到卵细胞内部。含义：采取雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在试管中受精。过程：取出成熟附睾精子，放入培养液中，在 CO2培养箱内放置 2 h，使精子活力增强；采集成熟的卵细胞，放入含有精子的卵细胞培养液中，6 h 后检查受精情况。(3)显微授精含义：是将完整精子或精核用显微操作仪注入卵周隙
14、或卵胞质，激活卵母细胞并完成受精作用。优点：显微授精过程不受精子的数量、活力等因素的影响。(4)胚胎体外培养含义：胚胎体外培养是应用人工创造的环境，对获取的早期胚胎进行体外培养。要求：进行胚胎体外培养时，必须配制一系列含有不同成分的培养液，培养不同发育时期的胚胎。2.胚胎移植技术(1)胚胎移植前的准备胚胎的采集7a.胚胎的来源：一种是采用超数排卵技术(简称超排)，以增加可用卵的数量；另一种是利用体外授精技术培育胚胎。b.要求：胚胎移植的整个过程必须迅速准确，并保持无菌操作。供体、受体动物的准备a.供体的选择：应先从那些遗传性能优良而稳定的健康母畜中选择，然后再根据营养情况、繁殖力、年龄、发情周
15、期、对超数排卵的反应及自然排卵是否正常等指标来进一步选择理想的供体群，并建立严格的供体档案。b.受体的选择：原则上选择那些生产性能较低、数量较多、健康无病、发情周期正常的适龄母畜作为移植受体。c.要求：进行胚胎移植时要求受体母畜的发情同步化。胚胎的保存胚胎保存是指在一定条件下使胚胎停止发育并保持重新恢复发育活性的一种方法。(2)胚胎移植的实施手术法a.适宜动物：一般用于中小型的动物。b.过程特点：不同的动物和胚胎细胞数量，胚胎植入的部位不同。非手术法a.适宜动物：一般用于大家畜。b.过程特点：将装有胚胎的吸管装入移植枪内，通过子宫颈插入子宫角深部，注入胚胎。(3)胚胎移植技术的应用首先，是充分
16、发挥优良母畜的繁殖潜力，迅速扩大优良种群。其次，是保存品种资源，建立优良种质资源基因库。3.胚胎分割技术胚胎分割技术是把一个胚胎的细胞分成两组或多组，经过短暂培养使其修复、发育后，再一同或分别移植到不同的代孕母中妊娠并产生多胎的技术。(1)胚胎分割的程序切割器具的准备：胚胎分割需要的器械有体视显微镜、倒置显微镜和显微操作仪。在进行胚胎分割之前需要制作胚胎固定管和分割针。胚胎的预处理：为了减少切割损伤，胚胎在切割前一般用链霉蛋白酶进行短时间处理，使透明带软化并变薄或去除透明带。胚胎的分割：将发育良好的胚胎移入含有操作液的培养皿中，然后在显微镜下用切割针或切割刀把胚胎一分为二。不同发育阶段的胚胎，
17、可以采用不同的切割方法。分割胚的培养：分割后的半胚需放入空透明带中，或者用琼脂包埋移入中间受体输卵管内，或直接在体外培养到桑椹胚或囊胚阶段。8分割胚的移植：按照胚胎移植的无菌操作程序，将发育良好的胚胎移植到受体内后，受体受孕产仔。(2)胚胎分割技术的应用在畜牧生产上，常通过胚胎分割来扩大优良家畜的数量；可以用来培育遗传特性相同的动物群，为生物学、医学、药学和畜牧学的研究提供实验动物。胚胎切割取样还可以用于胚胎的性别鉴定。4.胚胎干细胞核移植技术胚胎干细胞是一种高度未分化细胞，它具有发育的全能性和二倍体核型，能分化出成体动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。胚胎干细胞的形态表现为胞体小、泡状、核大
18、。(1)胚胎干细胞核移植程序饲养层细胞培养体系的建立a.对培养体系的要求，必须能促进干细胞的生长，同时还要抑制干细胞的分化。b.培养胚胎干细胞的方法：首先要在培养皿底部制备一层细胞，这层细胞称为饲养层，然后把干细胞接种在饲养层上面。c.用于饲养层的细胞：一般是胚胎成纤维细胞。胚胎干细胞的获得：小鼠的胚胎干细胞一般取自桑椹胚、囊胚和延迟着床的囊胚；人和猪的胚胎干细胞可从囊胚和原始生殖细胞中获得。胚胎干细胞的核移植：指把胚胎干细胞核移植到去核的卵母细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后由代孕母直接获得克隆动物的技术。(2)胚胎干细胞的应用目前，科学家已成功分离到人的胚胎干细胞，而体细胞克隆技术为
19、生产患者自身的胚胎干细胞提供了可能。1.有关胚胎移植与胚胎分割技术的判断(1)在胚胎移植中，对供体母畜要进行超数排卵处理，对供、受体要进行同期发情处理( )(2)胚胎移植技术中对供体和受体母畜都要进行相同激素处理( )(3)胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚( )(4)胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低( )(5)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎( )(6)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割( )(7)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割( )2.有关胚胎干细胞的判断(1)胚胎干细胞在体外培养条件下具有增殖而不发生分化的特点( )(2)胚胎干细胞具
20、有胞体小、泡状、核小等特点( )9(3)胚胎干细胞在分化诱导因子的作用下可以向不同类型的组织细胞分化( )据图分析胚胎移植的操作流程(1)图中供体牛和受体牛分别是哪些？选择标准是什么？提示 供体牛是良种公、母牛；受体牛是一般受体奶牛和一般受体肉牛。选择标准：供体是遗传性能和生产性能优良的个体，受体是健康、有繁殖能力的个体。(2)对供体牛和受体牛要进行怎样的处理？提示 对供体母牛进行超数排卵处理；对供、受体母牛进行同期发情处理。(3)用于移植的早期胚胎应是发育到哪些阶段的胚胎？提示 桑椹胚或囊胚。(4)排卵和冲卵有什么区别？提示 排卵是指卵子从卵泡中排出，冲卵是把供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来
21、。命题点一 体外授精和胚胎体外培养过程分析1.如图表示通过体外授精培育牛的过程，下列叙述错误的是( )A.获取的精子经获能后才能进行体外授精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答案 B10解析 在进行体外授精时，获取的精子需获能后才能进行体外授精，A 项正确；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，B 项错误；过程是卵裂过程，该过程的细胞增殖方式是有丝分裂，C 项正确；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，D 项正确。2.培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。据图回答下列问题
22、：(1)甲过程为_，该过程中可通过给母山羊注射_使其超数排卵。(2)乙过程的操作之一是对精子进行_处理。(3)乙过程与丙过程中采用的培养液成分不同，乙过程的培养液为_或专用的受精溶液，丙过程的培养液为_。(4)丁过程是_，是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的代孕母羊子宫内。答 案 (1)卵 细 胞 的 获 取 外 源 促 性 腺 激 素 (2)获 能 (3)获 能 溶 液 发 育 培 养 液 (4)胚 胎 移植解析 分析图示可知，甲过程为卵细胞的采集，一般用外源促性腺激素处理良种母山羊，使其超数排卵。乙过程为精子获能以及受精作用，获能的精子和成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精
23、。丙过程为早期胚胎培养，在发育培养液中进行。丁过程为胚胎移植，是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同(而不是性状相同)的其他雌性动物子宫内使之继续发育为新个体。命题点二 胚胎移植和干细胞技术应用实例分析3.牛胚胎移植试验的主要流程如下，下列相关叙述正确的是( )供体超数排卵配种胚胎收集_胚胎移植子代小牛。A.过程需要注射有关激素，目的是获得更多的卵母细胞并完成减数分裂B.过程是以哺乳动物早期胚胎与子宫建立了组织上的联系为前提C.过程是“对胚胎进行质量检查” ，可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚D.过程成功率的高低主要决定于供、受体生理状况是否一致答案 D解析 卵细胞形成中的减数第二次分裂是在受精作用过程中完成的，A 错误；过程是以哺乳动物早期胚胎处于游离状态为前提，B 错误；过程是“对胚胎进行质量检查” ，可移植的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚，C 错误；过程成功率的高低主要决定于供、受体生理状况是否一致，D 正确。
