高考总复习胚胎工程专题
编稿：宋辰霞审稿：闫敏敏
【考纲要求】
1．简述动物胚胎发育的基本过程。
2．简述胚胎工程的理论基础（了解即可，学习此部分的内容是为了更好的理解胚胎分割、胚胎移植、胚胎干细胞技术）。
3.阐述胚胎工程的主要内容（体外受精和早期胚胎培养、胚胎分割、胚胎移植、胚胎干细胞技术）。
4．举例说出胚胎工程的应用（胚胎工程技术）。
【考点梳理】
考点一、胚胎工程的理论基础——精子、卵子的发生
1.精子的发生过程
大多数动物精子结构基本一致，由头、颈和尾三部分组成。产生部位睾丸的曲细精管储存部位曲细精管的管腔中精子的变形过程如下图：
2.卵子的发生过程，如下图：
（1）胎儿期：初级卵母细胞，性成熟排卵前后：完成减数分裂受精时：完成减数第二次分裂，形成卵细胞和第二极体注意：排卵指卵子从卵泡中排出，不是指卵泡从卵巢中排出。
3.精子卵子形成过程
精子的发生过程 卵子的发生过程 不同点 发生场所 场所唯一：睾丸的曲细精管 场所不唯一：卵巢和输卵管
卵泡的形成和卵巢内的准备在出生前完成，
减数第一次分裂在卵巢内完成，减数第二次
分裂在输卵管内进行受精作用时完成 发生时间 初情期后的减数分裂 胎儿期及性成熟后的减数分裂和精卵结合过程 减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的 减数第一次分裂和减数第二次分裂是
不连续的 细胞质分裂 均等分裂 既有均等分裂又有不均等分裂 是否变形 是 否 结果 1个精原细胞形成4个精子 1个卵原细胞仅形成了1个卵细胞，其余3
个子细胞为后来退化消失了的极体 相同点 原始生殖细胞自身的增殖方式均为有丝分裂；
原始生殖细胞形成成熟生殖细胞的方式均为减数分裂；
原始生殖细胞形成的成熟生殖细胞中染色体数目即均减半；
考点二、胚胎工程的理论基础——体内受精
受精作用是在雌性动物的输卵中完成的，指精子与卵子结合，最后形成合子（受精卵）的过程，它包括受精前的准备阶段和受精阶段：
1.受精前的准备阶段
（1）精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道内发生相应的生理变化后才能获得受精能力，即“精子获能”。
（2）卵子的准备：卵子刚排出时并非为成熟的生殖细胞，仅完成减数第一次分裂，
要点诠释：
（1）受精的标志是第二极体的形成即在在卵黄膜和透明带的间隙可观察到2个极体时；
受精完成的标志是雌雄原核融合，形成合子。
（2）雌雄原核不能理解成卵子、精子原来的细胞核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。
考点三、胚胎工程的理论基础——早期胚胎发育
哺乳动物的早期胚胎发育，如下图：
受精卵是胚胎发育的起点，早期胚胎的发育分为以下几个时期：卵裂期、桑椹胚期、囊胚期、原肠胚期，如下图：
（1）卵裂期：受精卵的前5次细胞分裂在透明带内进行桑椹胚：32细胞形似桑葚，每个胚细胞都属于全能细胞囊胚期：细胞开始分化内细胞团——细胞，为胚胎干细胞，将来分化为组织器官滋养层——细胞小，将来分化为胎膜和胎盘囊胚腔——原肠胚期：分化胚层、胚层中胚层滋养层发育成胎膜和胎盘内胚层围成原肠腔消化管、消化腺、呼吸道上皮等?外胚层：中枢神经系统、皮肤表皮及附属结构等中胚层：泌尿、生殖系统的主要器官、心脏、骨骼肌肉等基本过程总结：
考点四、胚胎工程技术——体外受精和早期胚胎培养（试管动物技术）
1.体外受精，如下图：
（1）卵母细胞的采集和培养
①卵母细胞的采集：
方法一：用促性腺激素处理，使其超数排卵，从中输卵管冲取精子（针对实验动物，家畜猪、羊等）
方法二：从屠宰母畜卵巢中采集（针对大家畜或大型动物，如牛）
方法三：借助超声波探测仪、内窥镜、腹腔镜等工具直接从活体母畜卵巢中吸取（针对大家畜或大型动物，如牛）
②采集的卵母细胞都要在体外人工培养成熟后，才能进行受精作用。
（2）精子的采集和获能①精子的采集方法有假阴道法、手握法和电刺激法等。
②采集的精子在体外受精前要进行获能处理，方法有培养法（通过获能培养液）、化学诱导法（通过肝素或钙离子载体A23187）
（3）体外受精
获能溶液或
专用的受精溶液
获能的精子＋培养成熟的卵子完成受精（检查受精状况和受精卵的发育能力）
早期胚胎培养
早期胚胎一般指可用于移植的胚胎，在原肠胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早的阶段。
（1）培养的目的：检测受精状况和受精卵的发育能力，获得早期胚胎，进一步完成胚胎移植、胚胎分割等。
（2）条件：在培养液中培养
哺乳动物胚胎培养液的成分一般较复杂，需添加血清，同时还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸、无机盐、有机盐等,为防止杂菌污染还可加入抗生素。
（3）胚胎发育到适宜阶段时，可进行胚胎移植或冷冻保存。
不同动物胚胎移植的时间不同。牛、羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段才进行移植；小鼠和家兔等实验动物可在更早的时间移植；人的体外受精胚胎，可在8－16个细胞阶段移植。
要点诠释：
体外受精和早期胚胎培养技术的应用
试管动物技术：即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，再经移植产生后代的技术。如试管婴儿。
试管动物生产流程：
（2）实现受精胚胎的工厂化生产。
考点五、胚胎工程技术——胚胎移植
1.概念：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。：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期。胚胎移植的生理学基础：对供体和受体进行同期发情处理胚胎移植的程序：
①对供、受体母牛进行选择，用激素进行同期发情处理；②用激素对供体母牛用激素做超数排卵处理；③超数排卵的母牛发情后，选择同种优秀公牛配种[有性生殖过程]；④对胚胎进行收集[此时胚胎处于游离状态]；⑤对胚胎进行质量检查[此时胚胎应发育到桑椹胚或囊胚]；⑥胚胎移植[或冷冻保存]；⑦检查受体母牛是否受孕；产下胚胎移植的犊牛。胚胎分割是借助显微操作技术或徒手操作方法切割早期胚胎成2、4等多等份再移植给受体母畜，从而获得同卵双胎或多胎的生物学新技术。来自同一胚胎的后代有相同的遗传物质，因此胚胎分割可看成动物无性繁殖或克隆的方法之一。胚胎分割所需要的仪器设备为实体显微镜和显微操作。具体操作时，用分割针或分割刀将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明袋中，或直接将裸半胚胎移植给受体在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，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。
要点诠释：培养胚胎干细胞时，需在培养皿底部制备一层饲养层细胞（胚胎成纤维细胞，能分泌抑制细胞分化的物质）添加抑制因子（维持细胞生长但不分化）的培养液?
5.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，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。
③可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合征、少年糖尿病等。
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随着组织工程技术的发展，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。
【典型例题】
类型一、胚胎工程的理论基础受精卵发育的过程中细胞进行有丝分裂，因而有DNA的半保留复制和姐妹染色单体的分开。而同源染色体的分离出现在减数分裂。到原肠胚的过程中已经出现分化，故A正确。）
A、小鼠胚胎干细胞可来自对囊胚内细胞团的分离培养
B、移植前，患病小鼠体内靶细胞缺失胰岛素受体
C、移植后，小鼠体内靶细胞加强了对葡萄糖的摄取、利用和储存
D、小鼠体内血糖浓度对胰高血糖素的分泌存在反馈调节
【答案】B
【解析】胚胎干细胞的来源有囊胚期的内细胞团和胎儿的原始性腺；A正确。由“胰岛样细胞移植给患糖尿病小鼠，可使患病小鼠血糖恢复正常水平”可知患病小鼠的病因是胰岛B细胞受损伤导致胰岛素缺乏引起；B错误。移植后胰岛样细胞可合成分泌胰岛素，胰岛素能促进靶细胞对葡萄糖的摄取、利用和储存；C正确。体内血糖浓度高于正常水平促进胰高血糖素的分泌；反之抑制胰高血糖素的分泌；D正确。
类型二、胚胎工程技术
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①中最常用的运载工具是______，所需要的酶是限制酶和。
（2）在过程②中，用_______处理将皮肤组织块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）在过成③中，用_________处理以获取更多的卵（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。
【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
（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】基因工程所用的基本工具有限制性内切酶、DNA连接酶和运载体，其中，常用的运载体是质粒，也可用噬菌体衍生物和动植物病毒。
在动物细胞工程中，若将动物组织分散成单个细胞，常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶来处理；若进行核移植，需先将卵母细胞培养到MⅡ中期并做去核处理；动物细胞的培养需要无菌无毒条件，一定的营养条件，血浆血清和O2、CO2气体条件，其中CO2主要用于维持培养液的pH。
在动物胚胎工程中，常用促性腺激素处理雌性个体而使其超数排卵；常采用核移植和早期胚胎培养技术获得重组胚胎，并进一步培育出克隆动物，常采用胚胎分割和胚胎移植技术获得更多的优良个体。
【点评】本题综合考查基因工程的基本工具、动物细胞工程和胚胎工程的基础知识，考查识图、获取信息与处理信息的能力。
举一反三：
【高清课堂：胚胎工程407909典型例题3】
【变式1】下列关于干细胞的叙述，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
【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新的组织细胞，B项错误。
【变式2】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
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
D．胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低
【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；冲卵得到的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚，方可成功移植，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
例3（2015广东高考）下图为培育转基因山羊生产人β-酪蛋白的流程图
下列叙述正确的是
过程①所用的人β-酪蛋白基因可从人cDNA文库中获得
过程②可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植
过程③可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体
过程④人β-酪蛋白基因在细胞质内进行转录、翻译
【答案】AC
【解析】在构建基因表达载体的时候，我们可以从cDNA文库中获取，A正确。胚胎移植应在囊胚期之前，B错误。过程3中，利用胚胎分割可以得到多个遗传性状相同的个体，从而扩大转基因山羊种群，C正确。转录是在细胞核中完成的，D错误。
有丝分裂
变形
4个
精子
4个
精细胞
曲精细管精原细胞
保留为精原细胞
多个精原细胞
一部分
一部分
间期
减数第一次分裂
初级精母细胞
减数第二次分裂
2个
次级精母细胞
精细胞变形为精子后
细胞核成为精子头的主要部分
细胞质中
线粒体在尾基部形成线粒体鞘膜
高尔基体发育为顶体
中心体演变为精子的尾
其他物质浓缩为原生质滴直至脱落
（含有多种水解酶）
雄、雌原核合并，形成合子（受精卵）
卵细胞形成雌原核
（卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体，并形成雌原核，此时在卵黄膜和透明带的间隙可观察到2个极体）
精子形成雄原核
（精子入卵后尾部脱离，原核
膜破裂，产生新核膜，形成一
个比原精
子核还大的新核，即雄原核）
精子入卵
（发生卵黄膜封闭作用，即防止多精子入卵受精的第二道屏障）
精子被卵黄膜表面的微绒毛抱合，
精子外膜与卵黄膜融合
精子穿越透明带，与卵黄膜接触
（发生透明带反应，即防止多精子入卵受精的第一道屏障）
顶体酶继续起作用，将透明带溶出一条孔道
精子穿越放射冠，与透明带接触
精子发生顶体反应，
顶体酶溶解卵子外面放射冠卵丘细胞间的物质，形成通路
获能后的精子与卵细胞相遇
（精子和卵细胞的染色体会合在一起。受精卵中的染色体数目有恢复到体细胞中的数目，其中有一半的染色体来自精子父方，另一半来自卵细胞母方
子核还大的新核，即
雄原核。）
补充知识，了解即可：
哺乳动物、鸟类、爬行动物受精作用发生在雌性动物的生殖系统内，而两栖类、鱼类、无脊椎动物受精作用发生在体外。不管是何种情况，受精作用都具基本相同的过程：精卵间的接触、精子对卵被的穿透、精子与卵子质膜的融合、卵的激活。涉及的反应包括：顶体反应、皮层反应、原核融合等。在生物体的有性生殖过程中，精子和卵细胞通常要融合在一起，才能发育成新个体。
6.原肠胚
3.卵裂期
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