胚 胎 工 程

胚胎发育的过程及体外受精和早期胚胎的培养 1．胚胎发育的过程。

2．体外受精。 (1)原理：人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等)，使初级卵母细胞成熟和精子获能，最终完成受精和胚胎保存。 (2)主要操作步骤： ①卵母细胞的采集： 方法一：对小型动物一般采用促性腺激素处理，排卵后直接从输卵管中冲取卵子直接与获能的精子在体外受精。 方法二：对大型动物一般采用从活体的卵巢中吸取卵母细胞，经体外人工培养成熟后与获能的精子在体外受精。

②精子的采集和获能： 采集方法：假阴道法、手握法和电刺激法等。 获能方法：培养法和诱导法。 ③受精：获能精子和成熟卵子在共同培养一段时间后便 可受精。 3．早期胚胎的培养。 (1)培养液成分：盐类，包括无机盐和有机盐；营养物 质；蛋白质的组成单位氨基酸；DNA和RNA的组成单位核苷 酸；调节物质有维生素、激素；特有物质有血清。

(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。 (3)胚胎发育到适宜阶段时，既可向受体移植，也可冷冻 保存。

♨特别提醒： (1)要注意区分受精的标志和受精过程结束的标志。受精的标志是卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体，受精过程结束的标志是雌、雄原核融合成合子。 (2)受精过程中有三大反应(作用)：顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用。三大反应(作用)的作用不同：顶体反应主要是形成精子穿越放射冠的通路；透明带反应是防止多精子入卵受精的第一道屏障；细胞膜反应则是防止多精子入卵受精的第二道屏障。

(3)动物排出卵子的成熟程度不同，有的可能是次级卵母 细胞，如猪、羊等；有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等， 但它们都要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂 的中期时，才具有与精子受精的能力。 (4)胚胎早期培养过程中有两次用到了显微镜进行检查： ①在进行卵母细胞成熟培养前，要抽取卵母细胞在显微镜下 检查并挑选；②胚胎培养前要用显微镜检查受精卵。

【例1】　下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段， 下列相关描述正确的是(　　)

A．图中3是透明带，7是原肠腔 B．发育的先后顺序是甲→丙→乙 C．1部位细胞将来发育成胎儿的各种组织 D．甲、乙、丙时期的细胞都具有发育的全能性 解析：图中甲是桑椹胚，乙是囊胚，丙是原肠胚。图中1是滋养层，2是内细胞团，3是透明带，4是囊胚腔，5是外胚层，6是滋养层，7是原肠腔，8是内胚层。内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。 答案：A

规律总结 有关体内受精与早期胚胎发育的辨析 (1)对卵裂阶段物质含量和体积大小的变化模糊不清 ①误认为卵裂阶段的细胞分裂方式包括减数分裂，实际上 只有有丝分裂。 ②误认为卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量要增多，细 胞体积要增大。从受精卵到囊胚阶段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；伴随细胞分裂，细 胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中DNA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)对排卵理解不准确：排卵是指卵子从卵泡中排出，而不 是卵泡从卵巢中排出。 (3)混淆受精标志与受精完成的标志。 受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体； 而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。 (4)不能对胚胎发育与胚胎工程中的有关概念进行正确区分。 ①对精子和卵子的发生、发育及结合场所不熟：精子发生 场所——睾丸的曲细精管；卵子的发生场所——卵巢；受精场 所——输卵管；受精卵发育场所——输卵管和子宫；精子发生 的时间及特点——初情期后，两次分裂连续进行；卵子发生的 时间及特点——胚胎性别分化以后，两次分裂不连续进行。

②对囊胚和桑椹胚在胚胎发育过程中所处的阶段、特点 和在胚胎工程中的应用没有完全掌握：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。 ③忽略“透明带反应”和“卵细胞膜反应”在受精过程 中的生物学意义：两者构成了防止多精入卵受精的两道屏障。 ④体外受精易忽视“精子获能”和“卵子成熟”问题。

跟踪训练 下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙 述，正确的是(　　) A．采集到的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用 B．排卵就是排出成熟卵细胞的过程 C．卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成 D．卵子受精完成的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到 两个极体

解析：采集到的精子必须经获能处理后才能受精，采集的卵细胞需要培养成熟后才可与获能的精子受精；初级卵母细胞的减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，其结果产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，准备与精子受精。减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的。 答案：D

胚胎工程的应用 1．胚胎移植——借腹怀胎。 (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。 (2)胚胎移植成功的保障(生理学基础)： 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)胚胎移植的培育流程。以牛胚胎移植为例：

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♨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。

(3)促性腺激素两次使用：①同期发情处理；②超数排卵。 (4)两次检查：①收集胚胎检查；②移植后是否妊娠检查。 (5)冲卵含义：冲出早期胚胎，不是冲出卵子。 (6)胚胎移植的供体和受体必须是同种生物。 (7)同期发情处理用雌性激素,超数排卵处理用促性腺激素。 (8)试管动物的性别和性状由父本、母本决定，而克隆动物 的性别和性状与核供体相同。 (9)胚胎的产生过程一般是有性生殖，但胚胎分割是无性生 殖方式。

2．胚胎分割——无性繁殖。 (1)实质： 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 孕母体中妊娠并产生多胎的技术，这种技术又称做人工同卵多 胎技术。胚胎分割可成倍增加胚胎数量，是一种快速繁殖种畜 的方法，属于动物无性繁殖或克隆的方法之一，其法还有核 移植。

(2)要点： 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过程图解：

3．干细胞。 (1)干细胞分类： 干细胞分为三类：全能干细胞、多能干细胞、专能干细 胞。胚胎干细胞为全能干细胞。 (2)胚胎干细胞的应用前景： ES细胞的分离和培养成功是胚胎工程中的重大成就之一， 在基础生物学、畜牧学和医学上都具有十分重要的应用价值。

①ES细胞可用于治疗人类的某些顽症。利用ES细胞可以被 诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可以使坏死或 退化的部位得以修复并恢复正常功能。 ②培育成组织器官，用于器官移植。 ③对ES细胞的培养和诱导，为揭示细胞分化和细胞凋亡的 机理提供了有效手段。 ④ES细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。

【例2】　(双选)下列有关哺乳动物胚胎工程的叙述正确的 是(　　) A．透明带反应和细胞膜反应是防止多精入卵受精的两道 屏障 B．进行体外授精时，将卵细胞取出后应将它置于与输卵 管相似的环境 C．在采集卵母细胞时，用性腺激素处理，使其排出更多 的卵子 D．对囊胚阶段的胚胎分割时，内细胞团可以不均等分割

解析：在采集卵母细胞时，用促性腺激素处理，使其排 出更多的卵子；对囊胚阶段的胚胎分割时，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。 答案：AB

跟踪训练 在试管牛培育过程中，不涉及的操作过程是(　　) A．用物理或化学方法激活重组细胞，使其完成分裂和 发育 B．用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理 C．将精子放入一定浓度的肝素溶液中培养，使其获能 D．胚胎移植后，对受体母牛进行是否妊娠的检查

解析：试管牛培育过程是通过人工操作使卵子和精子在 体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再 经移植产生后代。因此，需要用促性腺激素对供体母牛做超 数排卵处理；将精子放入一定浓度的肝素溶液中培养，使其 获能；胚胎移植后，对受体母牛进行是否妊娠的检查等。试 管牛培育是受精卵分裂发育，不是重组细胞，A错误。 答案：A