理化生专题三胚胎工程一轮复习

1、 专题3 胚胎工程 操作对象：早期胚胎和配子操作对象：早期胚胎和配子 技术手段：体外受精、胚胎移植、技术手段：体外受精、胚胎移植、 胚胎分割、胚胎干细胞培养等胚胎分割、胚胎干细胞培养等 理论基础：哺乳动物的受精和早期胚胎理论基础：哺乳动物的受精和早期胚胎 的发育规律的发育规律胚胎工程的概念胚胎工程的概念:一、体内受精和早期胚胎发育一、体内受精和早期胚胎发育（一）、精子和卵子的发生（一）、精子和卵子的发生（二）、受精（二）、受精（三）、胚胎发育（三）、胚胎发育（一）（一）1、精子的发生、精子的发生1 1）、场所：）、场所：2 2）、时期：）、时期：3 3）、过程：）、过程：睾丸（的曲细精管）睾丸

2、（的曲细精管）从从初情期初情期开始直到开始直到生殖功能生殖功能衰退衰退发生的过程大体可分为发生的过程大体可分为三个三个阶段阶段精原细胞精原细胞有丝分裂有丝分裂初级精母细胞初级精母细胞次级精母细胞次级精母细胞精子细胞精子细胞精子精子MM第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段MM精精子子发发生生的的过过程程多个精原细胞多个精原细胞染色体复制染色体复制变形变形精子细胞变形中的主要变化：精子细胞变形中的主要变化：1.1.细胞核细胞核2.2.高尔基体高尔基体3.3.中心体中心体4.4.线粒体线粒体5.5.细胞内其他物质细胞内其他物质精子头的主要部分精子头的主要部分头部的顶体头部的顶体精子的尾精

3、子的尾线粒体鞘线粒体鞘( (尾的基部尾的基部) )原生质滴原生质滴( (球状球状, ,最后最后脱落脱落) )2.2.卵子的发生卵子的发生 1)1)发生部位：卵巢发生部位：卵巢 2)2)时间：胚胎性别分化以后直至生殖机能衰退时间：胚胎性别分化以后直至生殖机能衰退 减数第一次分裂在雌性动物排卵前后完成；减数第一次分裂在雌性动物排卵前后完成； 减数第二次分裂在精子和卵子结合减数第二次分裂在精子和卵子结合的过程中完成。的过程中完成。卵泡卵泡=卵泡细胞卵泡细胞+初级卵母细胞初级卵母细胞卵子卵子=次（初）级卵母细胞次（初）级卵母细胞 +透明带透明带+放射冠放射冠排卵排卵=卵子从卵泡中排出卵子从卵泡中排出卵

4、原细胞卵原细胞有丝分裂有丝分裂多个卵原细胞多个卵原细胞染色体复制染色体复制初级卵母细胞初级卵母细胞M第一极体第一极体次级卵母细胞次级卵母细胞两个第二极体两个第二极体第二极体第二极体卵子卵子退化消失退化消失（3 3、卵子发生过程、卵子发生过程M排卵前后完成排卵前后完成在受精过程完成在受精过程完成被卵泡细胞包被卵泡细胞包围围, ,形成卵泡形成卵泡胎儿期完成胎儿期完成误点警示：误点警示：1 1、一个卵泡中一般能形成一个成熟的卵子。、一个卵泡中一般能形成一个成熟的卵子。2 2、排卵是指卵子从卵泡中排出而不是指卵泡、排卵是指卵子从卵泡中排出而不是指卵泡 从卵巢中排出。从卵巢中排出。3 3、刚排出的卵子尚

5、未完全成熟，一般仅完成、刚排出的卵子尚未完全成熟，一般仅完成 减数第一次分裂，需要在输卵管内进一步减数第一次分裂，需要在输卵管内进一步 成熟。成熟。（二）受精（二）受精1 1、受精部位、受精部位: :2 2、受精标志、受精标志: :在在卵黄膜和透明带卵黄膜和透明带的间隙可以观察到的间隙可以观察到两个极体两个极体时。时。输卵管输卵管3 3、过程、过程受精前的准受精前的准备阶段备阶段受精阶段受精阶段精子获能精子获能（在雌性动物生殖道）（在雌性动物生殖道）卵子获能卵子获能（达到减数第二次分（达到减数第二次分裂中期时才具备与精裂中期时才具备与精子受精的能力）子受精的能力）受精阶段受精阶段: :1)1)

6、精子穿越放射冠和透明带精子穿越放射冠和透明带 顶体反应顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞 透明带反应透明带反应是防止多精入卵受精的是防止多精入卵受精的第一道屏障第一道屏障2)2)精子进入卵黄膜精子进入卵黄膜 卵黄膜封闭作用卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的是防止多精入卵受精的第二道屏障第二道屏障3)3)原核形成：原核形成： 雄原核形成和雌原核形成雄原核形成和雌原核形成4)4)配子结合：配子结合： 雌雄原核雌雄原核融合融合形成合子形成合子( (受精卵受精卵) )发生发生顶体顶体反应反应，穿越放射冠穿越放射冠穿过透明带穿过透明带发生透明

7、带发生透明带反应反应精、卵相遇精、卵相遇顶体反应顶体反应顶体酶释放顶体酶释放顶体酶溶顶体酶溶解透明带解透明带接触透明带接触透明带穿越放射冠穿越放射冠溶解卵丘细胞溶解卵丘细胞 （放射冠）（放射冠）穿越透明带穿越透明带接触卵黄膜接触卵黄膜产生透明带反应产生透明带反应形成第一道屏障（形成第一道屏障（作用作用 ）精子被微绒毛抱合精子被微绒毛抱合精子外膜与卵黄膜融合精子外膜与卵黄膜融合精子进入卵精子进入卵精精子子进进入入卵卵后后变化变化变化变化变化变化产生卵黄膜产生卵黄膜封闭作用封闭作用形成第二道屏障形成第二道屏障 （作用）（作用）尾部脱离尾部脱离核膜破裂核膜破裂形成雄原核形成雄原核形成雌原核形成雌原核

8、激活卵子完激活卵子完成减数第二成减数第二次分裂，排次分裂，排出第二极体出第二极体发育发育 移动移动 接触接触 合并合并形形成成受受精精卵卵1 1、成熟的精子无受精能力，需要在生殖道内、成熟的精子无受精能力，需要在生殖道内 获能后方能受精。获能后方能受精。2 2、动物排出的卵子并未成熟，只有达到减数、动物排出的卵子并未成熟，只有达到减数 第二次分裂中期时，才具备受精能力。第二次分裂中期时，才具备受精能力。3 3、受精卵的遗传物质中，核遗传物质一半、受精卵的遗传物质中，核遗传物质一半 来自精子，一半来自卵子，质遗传物质几来自精子，一半来自卵子，质遗传物质几 乎全来自卵子。乎全来自卵子。4.4.意义

9、意义 维持每种生物前后代体细胞中染色体数维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定目的恒定 ；对于生物的遗传和变异十分；对于生物的遗传和变异十分重要。重要。（三）胚胎发育（三）胚胎发育受精卵受精卵2细胞细胞4细胞细胞8细胞细胞桑葚胚桑葚胚受精卵受精卵桑椹胚桑椹胚囊胚（内含囊胚腔）囊胚（内含囊胚腔）原肠胚（内含原肠腔）原肠胚（内含原肠腔）胎儿形成胎儿形成由具有由具有全能性细胞全能性细胞构成，细胞数在构成，细胞数在3232个个左右，排列紧密，形似桑椹左右，排列紧密，形似桑椹内细胞团：内细胞团：发育成胎儿各组织发育成胎儿各组织滋养层细胞：滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘发育成胎膜和胎盘：最初发育在最初发

10、育在输卵管输卵管进行有丝分裂进行有丝分裂1 1、胚胎发育过程、胚胎发育过程一孔：一孔：胚孔胚孔二腔：二腔：扩大的原肠腔，扩大的原肠腔，缩小的囊胚腔缩小的囊胚腔三胚层：三胚层： 外胚层，中胚层，外胚层，中胚层，内胚层内胚层内细胞团：内细胞团：发育成胎儿各组织发育成胎儿各组织滋养层细胞：滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘发育成胎膜和胎盘囊胚（内含囊胚腔）囊胚（内含囊胚腔）（开始分化（开始分化) )原肠胚（内含原肠腔）原肠胚（内含原肠腔）例例1下图表示高等动物卵子的发生过程，请据图回答下图表示高等动物卵子的发生过程，请据图回答有关问题：有关问题：(1)图中图中A是是_，B是是_，E(过程过程)是指是指_，

11、阶段，阶段C是指个体发育的是指个体发育的_(时期时期)，阶，阶段段D是指个体发育的是指个体发育的_(时期时期)。(2)当观察到第二极体时，可以表明当观察到第二极体时，可以表明_。(3)能发生染色体的着丝点分裂的阶段是能发生染色体的着丝点分裂的阶段是_。(填序填序号号)(4)阶段存在的变异方式是阶段存在的变异方式是_。二、体外受精和早期胚胎培养二、体外受精和早期胚胎培养（一）、试管动物技术（一）、试管动物技术（二）、体外受精（二）、体外受精（三）、早期胚胎培养（三）、早期胚胎培养 是指通过人工操作使卵是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下子和精子在体外条件下成熟和受成熟和受精精，并通过，并通过

12、培养培养发育成早期胚胎发育成早期胚胎后，再经后，再经移植移植产生后代的技术。产生后代的技术。（一）试管动物技术（一）试管动物技术19821982年世界首例试管牛犊问世年世界首例试管牛犊问世 实现良种牛快速大量繁殖首先要做的是实现良种牛快速大量繁殖首先要做的是 和和 的培养。的培养。体外受精体外受精早期胚胎早期胚胎1.1.卵母细胞的采集和培养卵母细胞的采集和培养（1）卵细胞的采集： a a小型动物如小鼠、兔，以及家畜猪、羊等注射促性腺激素，使其超数排卵，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。 b b大家畜或大型动物，如牛，采用的主要方法：从屠宰场已屠宰母畜的卵巢卵巢中采集卵母细胞，也可

13、以借助超声波超声波(B(B超超) )探测仪探测仪、内窥镜内窥镜或或腹腔镜腹腔镜等等工具确定卵泡位置，直接从活体动物中吸取泡卵液（连同卵母细胞）取出，在体外进行人工培养，使其成熟。2.2.精子的收集和获能 收集精子的收集精子的方法有：方法有：假阴道法假阴道法手握法手握法电刺激法电刺激法 在体外受精前，要对精子进行获能处理。通常在体外受精前，要对精子进行获能处理。通常采用的采用的体外获能体外获能方法有方法有培养法培养法和和化学诱导法化学诱导法两种。两种。 对于对于啮齿动物啮齿动物、家兔家兔和和猪猪的精子，一般采用的精子，一般采用培培养法养法；对于；对于牛牛、羊羊等家畜的精子常用等家畜的精子常用化学

14、法化学法。培养法培养法：精子在：精子在获能液获能液中获能。中获能。化学诱导法化学诱导法：精子一定浓度的：精子一定浓度的肝素肝素或或钙离子载体钙离子载体A23187溶液溶液中，用化学药物诱导获能。中，用化学药物诱导获能。3.3.受精 获能的精子获能的精子和培养成熟的卵和培养成熟的卵子，一般情况下子，一般情况下在在获能溶液获能溶液或或专专用受精溶液用受精溶液中完中完成受精过程。成受精过程。 发育培养液发育培养液:(:(两盐、两素、两酸、水和血两盐、两素、两酸、水和血清等）清等）无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及水、动物血清等。核苷酸以及水、动物血

15、清等。（三）、胚胎的早期培养（三）、胚胎的早期培养 胚胎发育到适宜的阶段时，可取出向受体胚胎发育到适宜的阶段时，可取出向受体移植或冷冻保存移植或冷冻保存试管动物与克隆动物的区别试管动物与克隆动物的区别试管动物试管动物克隆动物克隆动物生殖方式生殖方式技术手段技术手段遗传规律遗传规律有性生殖有性生殖无性生殖无性生殖试管动物技术试管动物技术动物细胞核动物细胞核移植技术移植技术遵循遵循不遵循不遵循三、胚胎工程的应用及前景三、胚胎工程的应用及前景（一）、胚胎移植（一）、胚胎移植（二）、胚胎分割（二）、胚胎分割（三）、胚胎干细胞的培养（三）、胚胎干细胞的培养（一）、胚胎移植（一）、胚胎移植 1 1、概念、

16、概念: :将雌性动物的早期胚胎将雌性动物的早期胚胎, ,或者通过其他方式或者通过其他方式得到的胚胎得到的胚胎, ,移植到同种的、生理状态相同的其他雌移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之发育为新个体的技术。性动物的体内，使之发育为新个体的技术。2 2、胚胎移植的生理学基础、胚胎移植的生理学基础1)1)供体和受体相同的生理环境供体和受体相同的生理环境2)2)早期胚胎处于游离状态早期胚胎处于游离状态, ,为胚胎的收集提供了可能为胚胎的收集提供了可能3)3)受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥4)4)胚胎与受体建立正常的联系胚胎与受体建立正常

17、的联系, ,但遗传物质没有改变但遗传物质没有改变选择选择 供体母牛供体母牛受体母牛受体母牛同期发情处理同期发情处理超数排卵超数排卵供体公牛供体公牛配种配种冲卵冲卵质量检查、培养质量检查、培养胚胎移植胚胎移植妊娠检查妊娠检查分娩（胚胎移植的犊牛）分娩（胚胎移植的犊牛）3 3、胚胎移植的基本程序、胚胎移植的基本程序5 5、胚胎移植的意义、胚胎移植的意义 可充分发挥优秀个体的繁殖潜能，可充分发挥优秀个体的繁殖潜能， 缩短繁殖周期缩短繁殖周期, ,增加一生繁殖的后代数量增加一生繁殖的后代数量1.1.概念概念: :采用机械方法将早期胚胎切割成采用机械方法将早期胚胎切割成2 2等份等份,4,4等份或等份或

18、8 8等份等等份等, ,经移植获得同卵经移植获得同卵双胎或多胎的技术。双胎或多胎的技术。2.2.特点特点: :后代具有相同的遗传物质（无性繁殖或克隆）后代具有相同的遗传物质（无性繁殖或克隆）3.3.选择的胚胎选择的胚胎: :发育良好的发育良好的, ,形态正常的桑椹胚或囊胚。形态正常的桑椹胚或囊胚。4.4.分割要求：内细胞团均等分割分割要求：内细胞团均等分割5.5.存在的问题存在的问题（二）、胚胎分割（二）、胚胎分割1.1.概念概念: :简称简称ESES或或EKEK细胞细胞, ,是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。（三）、胚胎干细胞的培养（三）

19、、胚胎干细胞的培养2.2.分类：分类：全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞4.4.主要用途主要用途(1)(1)治疗人类的某些顽症治疗人类的某些顽症(2)(2)培育出人造组织器官，用于器官移植培育出人造组织器官，用于器官移植(3)(3)是研究体外细胞分化的理想材料是研究体外细胞分化的理想材料3.3.特点特点: :1)1)形态形态: :体积小，细胞核大体积小，细胞核大, ,核仁明显。核仁明显。2)2)功能功能: :具有发育的全能性。可分化为成年动物体内任具有发育的全能性。可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。何一种组织细胞。3 3）在体外培养的条件下，）在体外培养的

20、条件下，ESES细胞可以增殖而不发生分细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。做一题做一题例例2(2012太原模拟太原模拟)下图表示利用胚胎工程培育优质奶下图表示利用胚胎工程培育优质奶牛的基本流程：牛的基本流程：(1)桑椹胚是胚胎细胞数目为桑椹胚是胚胎细胞数目为_个左右的胚胎，这个个左右的胚胎，这个阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜力，属阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜力，属于于_。补充填写胚胎发育的几个重要阶段：受。补充填写胚胎发育的几个重要阶段：受精卵精卵桑椹胚桑椹胚 _ _。优质。优质奶牛的培育过程需

21、要进行胚胎移植，移植后的胚胎能奶牛的培育过程需要进行胚胎移植，移植后的胚胎能在受体子宫中存活，其生理基础是在受体子宫中存活，其生理基础是_。(2)在优质奶牛的培育过程中，为了能够快速繁殖，常用体外在优质奶牛的培育过程中，为了能够快速繁殖，常用体外受精技术，其过程为：受精技术，其过程为：该过程中卵母细胞可以直接在体外受精吗？该过程中卵母细胞可以直接在体外受精吗？_(“能能”或者或者“不能不能”)，在进行体外受精前要对精子进行，在进行体外受精前要对精子进行_处理。处理。(3)若要同时获得多头与此优质奶牛相同的小牛，可进行胚若要同时获得多头与此优质奶牛相同的小牛，可进行胚胎分割。应选择发育到胎分割。

22、应选择发育到_时期的胚胎进行操作，时期的胚胎进行操作，进行分割时，应注意将进行分割时，应注意将_分割，通过胚胎分割产分割，通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同的生的两个或多个个体具有相同的_。(4)胚胎干细胞胚胎干细胞(简称简称ES细胞或细胞或EK细胞细胞)是由是由_胚胎或胚胎或者原始性腺中分离出来的一类细胞。具有很强的者原始性腺中分离出来的一类细胞。具有很强的_能力和多向能力和多向_的潜能。的潜能。ES细胞将会给细胞将会给人类移植医学带来一场革命，原因是人类移植医学带来一场革命，原因是ES细胞可以被诱细胞可以被诱导分化形成新的导分化形成新的_，还可以培育出新的，还可以培育出新的_。答案答

23、案 (1)32全能细胞囊胚原肠胚受体子宫对全能细胞囊胚原肠胚受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应外来胚胎不发生排斥反应(2)不能获能不能获能(3)桑椹胚桑椹胚或囊胚或囊胚 内细胞团均等遗传物质内细胞团均等遗传物质(4)早期增殖分早期增殖分化组织细胞组织器官化组织细胞组织器官做一题做一题 例例3下图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图，请据图完成下图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图，请据图完成下列问题：下列问题：(1)填出图中字母所代表的结构名称：填出图中字母所代表的结构名称：A_；B._；C._；D._；(2)写出甲、乙、丙过程的技术名称：写出甲、乙、丙过程的技术名称：甲甲_；乙；乙_；丙；丙_；进行乙过程时

24、，；进行乙过程时，所取的样本是所取的样本是_。(3)进行甲过程时，所使用的基本仪器是进行甲过程时，所使用的基本仪器是_，本过程的技，本过程的技术关键是术关键是_。(4)尽管胚胎分割技术在多种动物中取得成功，但仍然存在一些尽管胚胎分割技术在多种动物中取得成功，但仍然存在一些问题，如刚出生的动物体重偏轻，毛色和斑纹上还存在差问题，如刚出生的动物体重偏轻，毛色和斑纹上还存在差异等，同时很难取得同卵多胎，成功率较高的是异等，同时很难取得同卵多胎，成功率较高的是_。答案答案(1)囊胚腔透明带滋养层细胞内细胞团囊胚腔透明带滋养层细胞内细胞团(2)胚胎分割做胚胎分割做DNA分析性别鉴定胚胎移植滋养层分析性别

25、鉴定胚胎移植滋养层细胞细胞(3)显微操作仪和实体显微镜将内细胞团均等分割显微操作仪和实体显微镜将内细胞团均等分割(4)同卵双胎同卵双胎 第一处：在课本第一处：在课本7070页，超数排卵法中冲页，超数排卵法中冲出的卵实质是减数第二次分裂中期的次出的卵实质是减数第二次分裂中期的次级卵母细胞。级卵母细胞。 第二处：在课本第二处：在课本7777页，收集胚胎时在母页，收集胚胎时在母体子宫中冲卵实质是桑椹胚或囊胚体子宫中冲卵实质是桑椹胚或囊胚本专题共涉及到了二处冲卵，它们都在课文本专题共涉及到了二处冲卵，它们都在课文中的什么位置上，冲出的卵实质是什么？中的什么位置上，冲出的卵实质是什么？一、体内受精和早期胚胎发育一、体内受精和早期胚胎发育（一）、精子和卵子的发生（一）、精子和卵子的发生（二）、受精（二）、受精（三）、胚胎发育（三）、胚胎发育2.2.卵子的发生卵子的发生 1)1)发生部位：卵巢发生部位：卵巢 2)2)时间：胚胎性别分化以后直至生殖机能衰退时间：胚胎性别分化以后直至生殖机能衰退 减数第一次分裂在雌性动物排卵前后完成；减数第一次分裂在雌性动物排卵前后完成； 减数第二次分裂在精子和卵子结合减数第二次分裂在精子和卵子结合的过程中完成。的过程中完成。（二）受精（二）受精1 1、受精部位、受精部位: