专题 3 胚胎工程 考纲内容 能力要求 命题展望 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 专题 3 胚胎工程 考纲内容 能力要求 命题展望 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 Ⅰ Ⅱ 以人类健康为背景， 考查与本专题有关 的知识

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。 2．精子和卵子的发生 一、体内受精和早期胚胎发育 1．胚胎工程概念 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。 2．精子和卵子的发生 (1)精子的发生 1)场所：睾丸的①__________。 曲细精管 2)时间：②________→生殖机能衰退。 初情期

2)时间：④____________________________。 3．受精作用 (1)场所：输卵管。 (2)过程 (2)卵子的发生 1)场所：③_______、输卵管。 2)时间：④____________________________。 3．受精作用 (1)场所：输卵管。 (2)过程 1)准备阶段：精子获能、卵子的准备。 卵巢 始于性别分化后(胚胎时期) 2)受精阶段 顶体反应(穿越放射冠)→⑤_____________(屏障 1)(穿越透 明带)→⑥__________________(屏障 2)( 进入卵黄膜)→原核形 成，配子结合成受精卵。 透明带反应 卵黄膜封闭作用

(1)卵母细胞的采集和培养：促性腺激素、超声波探测仪、 内窥镜等。 (2)精子的采集和获能 1)采集：假阴道法、手握法、电刺激法。 4．胚胎发育 受 精 卵 → 卵 裂 →⑦________→ 囊 胚 ( 内 细 胞 团)→⑧______→组织器官的分化。 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：促性腺激素、超声波探测仪、 内窥镜等。 (2)精子的采集和获能 1)采集：假阴道法、手握法、电刺激法。 2)获能：⑨________、化学诱导法。 (3)受精：获能的精子和培养成熟的卵子发生作用。 桑椹胚 原肠胚 培养法

将受精卵移入发育培养液中，发育到适宜阶段，将其取出 2．早期胚胎培养 将受精卵移入发育培养液中，发育到适宜阶段，将其取出 向受体移植或冷冻保存备用。 三、胚胎工程的应用和前景 1．胚胎移植 (1)概念 将雌性动物的早期胚胎，或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他雌性动物体内，使 之继续发育成为新个体的技术。

1)动物发情排卵后，在一段时间内同种动物的供、受体生 殖器官的生理变化是⑩_______。 2)早期胚胎处于⑪__________。 (2)意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。 (3)生理基础 1)动物发情排卵后，在一段时间内同种动物的供、受体生 殖器官的生理变化是⑩_______。 2)早期胚胎处于⑪__________。 3) 受 体 对 移 入 子 宫 的 外 来 胚 胎 基 本 上 不 发 生 ⑫ 相同的 游离状态 免疫排斥反应 _____________。 4)供体胚胎的遗传特性在孕育过程中⑬_______________。 (5)基本程序：对供、受体的选择和处理、配种或人工授精 →对胚胎的收集→检查、培养或保存→胚胎移植→检查。 不受任何影响

(1)概念：采用机械方法将早期胚胎分割成 2 等份、4 等份 2．胚胎分割 (1)概念：采用机械方法将早期胚胎分割成 2 等份、4 等份 或 8 等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。 (2)定位：动物无性繁殖或克隆的方法之一。 (3)材料：发育良好、形态正常的⑭_________________。 3．胚胎干细胞(ES 或 EK 细胞) 桑椹胚或囊胚 (1)来源：是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。 (2)特点：体积小、核大、核仁明显；具有发育的⑮_______； 全能性 在体外培养条件下可以增殖而不分化。 (3)应用：治疗人类的某些顽症、培育移植用人造组织器官、 研究体外细胞分化的理想材料。

精子、卵子的发生 1．比较

(1)哺乳动物精子发生的主要特点——精子的变形过程 (2)动物精子的大小与动物的体型大小无关。

(3)哺乳动物卵子发生的主要特点 ①初级卵母细胞的减数第一次分裂发生在排卵前后，产生 一个次级卵母细胞和一个第一极体。 ②当精子与卵子结合时，次级卵母细胞进行减数第二次分 裂形成卵细胞和第二极体。 ③卵细胞只允许同种单个精子完成受精的保障 a．第一道屏障：透明带反应。 b．第二道屏障：卵黄膜封闭作用。

①受精的标志：在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体。 ②受精完成的标志：雌、雄原核的融合。 (4)受精的标志和受精完成的标志 ①受精的标志：在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体。 ②受精完成的标志：雌、雄原核的融合。 【易错易混】 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。 ②排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是指卵泡从卵巢中排 出。

【突破题 1】下列不是精子、卵细胞发生的区别的是( ) A．初级精母细胞、初级卵母细胞的形成时间 B．MⅠ和 MⅡ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 【解题指导】初级精母细胞的形成是雄性动物初情期开始 后，由精原细胞分裂形成的，而初级卵母细胞的形成是在胎儿 期完成的。精子的产生在 MⅠ和 MⅡ是连续的，而卵细胞的产 生通过 MⅠ形成次级卵母细胞，在精子与卵子的结合过程中才 完成 MⅡ。精子细胞形成后变形为蝌蚪状，卵细胞不需要变形。 【答案】D

个体发育的过程 图 3－3－1

1．早期胚胎的发育 (1)早期胚胎发育所经历的几个重要阶段(如图 3－3－2 所示) 图 3－3－2

这些细胞都是全能细胞。囊胚则出现了细胞分化，聚集于一端 个体较大的细胞为内细胞团，将发育为胎儿本身；沿透明带内 (2)哺乳动物桑椹胚和囊胚的主要特点 桑椹胚的细胞数在 32 个左右，细胞排列致密，形似桑椹， 这些细胞都是全能细胞。囊胚则出现了细胞分化，聚集于一端 个体较大的细胞为内细胞团，将发育为胎儿本身；沿透明带内 壁扩展和排列的个体小的细胞为滋养层细胞，将发育为胎膜和 胎盘，为胎儿发育提供营养。 2．胚后发育 (1)直接发育：幼体的身体长大，生殖器官成熟，形成成体。 (2)变态发育：幼体在发育过程中，形态结构和生活习性在 短时间内发生显著的变化，形成成体。如蛙、昆虫等。

(2)外因：环境(温度、水、氧气、营养等)。 【易错易混】 3．影响发育的因素 (1)内因：遗传信息。 (2)外因：环境(温度、水、氧气、营养等)。 【易错易混】 ①个体发育的起点是受精卵的分裂，终点是性成熟的个体。 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的过程中。 ③受精卵是新生命的开始，其全能性最高。细胞全能性随 发育的深化而降低。

【突破题 2】关于桑椹胚和囊胚的比较，以下说法不正确的 是( ) A．囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的 B．囊胚期的细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变 C．桑椹胚的各细胞结构功能基本相同 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。 【解题指导】细胞分化是基因的选择表达，不发生遗传物 质突变；桑椹胚时期的细胞未分化，属于胚胎干细胞，结构功 能基本相同。 【答案】A

(1)培养液成分：除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维 早期胚胎培养和胚胎移植 1．胚胎工程中胚胎的早期培养 (1)培养液成分：除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维 生素、激素、氨基酸、核苷酸和血清等物质。 (2)胚胎去向：受体移植、冷冻保存。 2．胚胎移植 (1)胚胎移植的实质 胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位 置的转换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性 状能保持其原来的优良特性。

子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这就为胚胎的收 集提供了可能。 (2)胚胎移植成功的保障 ①供、受体生殖器官的生理变化是相同的。 ②哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体 子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这就为胚胎的收 集提供了可能。 ③受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反 应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。 ④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但 移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。 (3)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潜力。

(4)胚胎分割 ①材料选择：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。 ②囊胚期分割要求：内细胞团均等分割，以免影响分割后 胚胎的恢复和进一步发育。 ③意义：加快繁殖速度，是动物无性繁殖或克隆的方法之 一，其他克隆方法还有核移植。

【突破题 3】供、受体母牛选择好后，要用激素进行同期发 情处理的原因是( ) A．防止受体牛不愿意接受胚胎 B．只有受体与供体的生理状态相同，被移植的胚胎才能继 续正常发育 C．只要发情排卵后，各阶段时间内的变化，供、受体生理 状态完全相同 D．同期发情处理后，卵细胞和精子受精结合能力强 【解题指导】用孕激素处理，使受体与供体的生理状态相 同，被移植的胚胎才能继续正常发育。 【答案】B

胚胎干细胞的移植 1．胚胎干细胞的特性 (1)在形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显。 (2)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。 (3)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。 2．胚胎干细胞的主要用途 (1)可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律。 (2)是在体外条件下研究细胞分化的理想材料。

(3)可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合征、青年 糖尿病等。 (4)利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植 ES 细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。 (5)通过 ES 细胞体外诱导分化定向培育出人造组织器官， 用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问 题。 【易错易混】ES 细胞来源于早期胚胎，是从早期胚胎细胞中分 离出来的，也可从原始性腺中分离出来。

的干细胞在实验室培养后生成了多种人体器官组织，如骨骼、 【突破题 4】科学家研究发现，从怀孕妇女胎盘的羊水中发现 的干细胞在实验室培养后生成了多种人体器官组织，如骨骼、 血管、肌肉、神经以及肝脏等。以下有关说法不正确的是( ) A．这个实验证明了干细胞具有全能性 B．从羊水中提取的干细胞与由其生成的肌肉细胞的染色体 组成不一样 C．这些骨骼、肌肉、血管、神经等的形成是细胞分裂与分 化的结果 D．这些干细胞可以生成更多种类、更有价值的人体细胞， 将有助于更多的医学用途

整个个体。干细胞与其他体细胞一样都来自于受精卵的有丝分 裂，所含的染色体一样。 【解题指导】羊水中的干细胞属于胚胎干细胞，将发育成 整个个体。干细胞与其他体细胞一样都来自于受精卵的有丝分 裂，所含的染色体一样。 【答案】B

胚胎移植和胚胎分割移植的应用 1．胚胎移植成功的两个重要条件 (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)供、受体生理状态要相同 ①供、受体母畜的发情时间一致。 ②移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同 或相似。

牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段；小鼠、家兔在桑椹胚 前；人胚胎可在 4 个细胞阶段移植；几乎所有动物不能到原肠 2．胚胎移植时间：不同动物其胚胎移植的时间不同。 牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段；小鼠、家兔在桑椹胚 前；人胚胎可在 4 个细胞阶段移植；几乎所有动物不能到原肠 胚阶段移植，因为此时分化程度高，移植成功率很低。 3．胚胎分割的时间及原因 (1)桑椹胚以前的细胞均未分化，细胞全能性最高，是胚胎 分割的最佳时期。 (2)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。

【演绎题】早期胚胎培养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 状态相同的其他雌性动物的体内。以下说法中，不正确的是 ( ) A．这里说的同“种”是指同一“物种” B．加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛，可以成功地生 出荷斯坦奶牛 C．同种动物之间的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功 D．不管是否妊娠，同种动物生殖器的生理变化都是一样的

态会发生相适应的变化。因此，在选择好供、受体牛后，要用 激素处理，使它们同期发情，为供体的胚胎植入受体提供相同 【解题指导】哺乳动物在发情排卵后，生殖器官的生理状 态会发生相适应的变化。因此，在选择好供、受体牛后，要用 激素处理，使它们同期发情，为供体的胚胎植入受体提供相同 的生理环境。 【答案】D

分割，否则将出现分开的胚胎某侧发育不正常。 【答案】C 备选题在进行囊胚切割时，要注意将( )等分。 A．透明带 C．内细胞团 B．滋养层 D．囊胚腔 【解析】在囊胚阶段对胚胎进行分割时要将内细胞团均等 分割，否则将出现分开的胚胎某侧发育不正常。 【答案】C

1．(2010 年广州二模)下列关于哺乳动物胚胎工程的叙述， 错误的是( ) A．胚胎分割时，最好选择桑椹胚或原肠胚 B．胚胎干细胞具有发育的全能性，可从早期胚胎中分离获 取 C．胚胎移植时，受体母畜的生理状态必须与供体母畜相同 D．培育试管动物时，受精过程及早期胚胎发育过程在体外 进行

胚或囊胚；干细胞分化程度低，细胞全能性高，可以从早期胚 胎或胚儿的生殖腺细胞中获得；胚胎移植时，供体与受体母畜 【解析】胚胎分割是对早期胚胎进行切割，一般利用桑椹 胚或囊胚；干细胞分化程度低，细胞全能性高，可以从早期胚 胎或胚儿的生殖腺细胞中获得；胚胎移植时，供体与受体母畜 的生理状况应该一样；试管动物的受精和早期胚胎的培养在试 管中进行。 【答案】A

B．进行胚胎分割移植时应选用发育及形态正常的桑椹胚或 述，错误的是( ) A．用稀释涂布平板法可通过统计菌落数来推测样品中的活 菌数 B．进行胚胎分割移植时应选用发育及形态正常的桑椹胚或 囊胚 C．利用试管婴儿技术培育新个体的过程属于无性繁殖 D．利用 PCR 技术进行 DNA 扩增时不需要加入解旋酶

【解析】试管婴儿是经过两性生殖细胞结合为受精卵，再 由受精卵发育而来，属于有性生殖。 【答案】C