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第 36讲 胚胎工程
1
胚胎工程的概念
胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。
胚胎工程技术包括：体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
操作对象
P56
阅读教材“受精阶段”部分内容，思考、回答以下问题（ P57）：
1.受精时，精子依次经过了哪些结构？
2.防止多精入卵的机制有哪些？
3.精子入卵后，它的结构发生了哪些变化？
2
受精
①准备阶段1——精子获能：正常情况下在雌性动物的生殖道
内完成；
②准备阶段2——卵子的准备：在输卵管内发育到MⅡ期，
才具备与精子受精的能力。
“精子获能”指的是获得受精能力。
将精子培养在人工配制的获能液中使其获能。
（有效成分：肝素、Ca2+载体等）
2
受精
(1)概念：精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
(2)场所：雌性动物的输卵管内。
排卵？
是指卵子从卵泡中排出。排放到输卵管中
正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。
输卵管
步骤 主要过程 生理反应
第一步 精子释放多种酶溶解卵细胞膜外的一些结构(如透明带等)，接触卵细胞膜 透明带反应：防止后来精子进入透明带，是防止多精入卵受精的第一道屏障
第二步 精子入卵，尾部脱落 卵细胞膜反应：拒绝其他精子再进入卵内，是防止多精入卵受精的第二道屏障
③受精阶段。
第三步 精子核膜破裂后形成新核，叫作雄原核；卵子被激活完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核 形成雄原核和雌原核：受精的标志
第四步 雌、雄原核充分发育，相向移动、彼此靠近，核膜消失 形成合子(受精卵)：个体发育的起点
受精完成的标志
3
胚胎早期发育
受精卵
桑葚胚
滋养层
囊胚腔
内细胞团
桑葚胚
囊胚
（含有液体的腔）
囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从中伸展出来，叫作孵化。
内胚层、中胚层和外胚层，逐渐分化成各种组织、器官等
（致密的细胞团，形似桑葚）
卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律
(1)有机物：胚胎没有和母体建立联系，不能从母体获取有机物，而呼吸消耗一直进行，因此有机物总量减少。
(2)细胞数目和体积：胚胎总体积不变或略有减小，但细胞数目增多，每个细胞的体积减小。
(3)细胞中DNA含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。
归纳拓展
1
体外受精
(1)过程
(2)意义：①提高动物__________；
②为胚胎移植提供可用的______。
成熟培养
获能
繁殖能力
胚胎
体外受精
获能精子
受精卵培养
成熟培养
置于适当的培养液共同培养
新鲜或解冻的精液
精子离心处理
体外受精
接下来，老师给你们展示一下我以前做的体外受精实验吧！
2
胚胎移植
(1)概念：
转基因、核移植和体外受精
同种的、生理状
态相同
遗传性状优良、生产能
力强
健康的体质和正常
繁殖能力
指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
（2）胚胎移植的优势：
可以发挥雌性优良个体的繁殖能力，大大缩短了供体本身的繁殖周期。
2. 胚胎移植的过程
（以牛胚胎移植为例P61）
受体母牛
具有优良性状的后代
进行同期发情处理
超数排卵处理
受体发情
发情配种或人工授精
移植胚胎
收集胚胎并检查
对受体进行妊娠检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
优良供体母牛
优良公牛
（囊胚期之前）
供体、受体的选择和处理
配种或人工授精
胚胎的收集、检查、培养或保存
胚胎的移植
移植后的检查
1
对供、受体的选择和处理
①为什么应对供体和受体母畜进行同期发情处理？
如何处理？
②为什么要对供体进行超数排卵处理？如何处理？
一般用激素（雌激素、孕激素等）处理；
目的：为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境
应用外源促性腺激素
诱发卵巢排出(比自然情况下)更多的成熟卵子。
2
胚胎移植
①胚胎的收集：
②该阶段检查的目的：
③胚胎保存的方法：
同种的优良公牛
-196℃液氮中保存
2
配种或人工授精
供体、受体的选择和处理
配种或人工授精
胚胎的收集、检查、培养或保存
胚胎的移植
移植后的检查
应选择
3
胚胎的收集、检查、培养或保存
移植前：对收集的胚胎进行质量检查
移植后：对受体是否妊娠进行检查
用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来
2
胚胎移植
(2)源于选择性必修3 P62“思考·讨论”：胚胎移植的生理学基础
同种动物
生理变化
游离
免疫排斥
遗传特性
3
胚胎分割
1. 胚胎分割概念：
指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份，经移植获得同卵双胞胎或多胎的技术。
2. 特点：
3. 实质：
理论依据
早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性。
具有相同的遗传物质，可产生遗传性状相同的后代。
胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。
4.仪器设备：体视显微镜和　　　　　。
显微操作仪
3
胚胎分割
5.材料：发育良好、形态正常的　　　　　　。若分割囊胚阶段的胚胎时，要　　　　　　　　　。
6.意义：促进　　　　　　的繁殖，产生的遗传性状　　的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；胚胎移植前进行　　　　、　　　　　等，对于人工控制　　　　、动物繁育健康后代具有重要意义。
桑葚胚或囊胚
将内细胞团均等分割
优良动物品种
相同
性别鉴定
遗传病筛查
动物性别
防止影响分割后胚胎的恢复和进一步发育
3
胚胎分割
①性别鉴定的取样部位：______
②性别鉴定的方法：_________
滋养层
做DNA分析
过程：
发育成胎盘和胎膜，不会发育成胎儿的组织或器官，不会对胎儿产生影响。
【归纳总结】胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同
项目 胚胎分割动物 体细胞核克隆动物
相同点 都属于 或克隆，最终技术是 .
不 同 点 胚胎的 来源 雌性动物的早期胚胎或 及其他方式得到的胚胎 通过 技术获得的重构胚
遗传 物质 胚胎分割动物具有相同的遗传物质，两个亲本提供的核遗传物质一样多 克隆动物的核遗传物质主要由 提供
起点 经过 或其他方式形成的一个细胞（受精卵） 经过 技术形成的一个细胞
无性繁殖
胚胎移植
体外受精
核移植
供体细胞核
受精作用
核移植
不一样
核移植——无性生殖
体外受精——有性生殖
胚胎分割——无性生殖
思考·讨论
利用核移植技术、体外受精（试管婴儿）、胚胎分割获得胚胎，生殖方式一样吗？
课后练习
1．透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。 ( )
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葚胚期。 ( )
4．在胚胎移植中，对供体母畜要用促性腺激素进行超数排卵处理。 ( )
5．可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植。 ( )
6．为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应，应注射免疫抑制剂。 ( )
7．利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。 ( )
√
×
×
√
×
×
√
1.(2020·山东，14)经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚，通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是
A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子
B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理
C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植
D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得
C
不同动物胚胎移植的时间不同，一般选择桑葚胚阶段或囊胚阶段的胚胎，C项错误。
2.(2020·江苏，23改编)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如图所示。下列叙述正确的是
A.为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄
　鼠产生更多的精子
B.细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同
C.用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞
D.胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养
D
3.(2019·江苏，29)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。如图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：
(1)对1号猪使用___________处理，使其超数排卵，收集并选取处在____
时期的卵母细胞用于核移植。
促性腺激素
MⅡ
(2)采集2号猪的组织块，用_______________________处理获得分散的成纤维细胞，放置于37 ℃的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是_______
__________。
胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)
维持培
养液的pH
(3)为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行_____。产出的基因编辑猪的性染色体来自于___号猪。
分割
2
(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达，可采用的方法有______(填序号)。
①DNA测序　②染色体倍性分析　
③体细胞结构分析　④抗原—抗体杂交
①④
1．下列关于精卵结合的叙述错误的是 (　 )
A．哺乳动物受精过程中精子穿越透明带后，进入卵细胞膜
B．卵子一般在排出2～3小时后才能被精子穿入
C．刚刚排出的精子，不能立即与卵子结合受精
D．在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜会发生生理反应，阻止其他精子进入卵细胞
解析：在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会发生生理反应，阻止其他精子进入透明带，D错误。
答案：D　
2．(2022·正定模拟)下图表示精子入卵后，发生(或引起)的一系列变化形成受精卵的过程，下列叙述错误的是 (　 )
A．图中X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数分裂Ⅱ
B．经图中Y过程只形成了雌原核
C．精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合
D．精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶
答案：B　
3．(2022·海淀模拟)如图为受精作用及早期胚胎发育示意图，下列叙述错误的是 (　 )
A．①过程需依赖细胞表面糖蛋白识别 B．②过程通过有丝分裂方式增殖
C．③过程细胞的核/质比逐渐变小 D．④过程细胞的基因表达发生了差异
答案：C　
4．下图表示的是蛙的受精卵发育至囊胚的过程中，DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化趋势(横坐标表示发育时间)。其中正确的是 (　 )
A．①②　　B．①③ C．②④ D．③④
答案：A　
1．下列有关哺乳动物体外受精的叙述，正确的是 (　 )
A．给实验动物注射促性腺激素，使其产生更多的精子
B．从输卵管中采集的卵母细胞经培养后才能与获能的精子受精
C．获能的精子和成熟的卵子要在适当的培养液中完成受精
D．卵母细胞与精子受精前均已完成减数分裂Ⅱ
解析：给实验动物注射促性腺激素，目的是使其产生更多的卵细胞，A错误；从卵巢中采集的卵母细胞要在体外进行成熟培养，然后才能与获能的精子共同培养完成受精，B错误，C正确；次级卵母细胞的减数分裂Ⅱ是在精子和卵子结合过程中完成的，D错误。
答案：C　
2．(2022·济南模拟)下列关于“试管牛”培养流程的叙述，不正确的是 (　 )
A．过程①可对供体母牛注射促性腺激素，使其排出更多的卵子
B．过程②发生的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体或雌、雄原核
C．大量的研究已经证明，过程③基本不会发生免疫排斥反应
D．移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中受受体的影响
解析： (1)胚胎移植过程中两次使用激素：第一次常用孕激素对受、供体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素处理供体，使其超数排卵。(2)胚胎移植过程中有两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查，第二次对受体母畜是否妊娠进行检查。　
答案：D　
3．(2022·肥城模拟)如图表示研究人员利用胚胎工程培育优质奶牛的过程，下列相关说法正确的是 (　 )
A．在胚胎发育过程中，受精卵通过有丝分裂不断增加体细胞数目
B．在进行步骤③时，应选择发育良好的原肠胚来操作
C．在胚胎发育中，卵裂期细胞数量不断增多，胚胎体积不断增大
D．步骤①代表奶牛的体外受精，属于无性繁殖的方式
答案：A　
4．胚胎工程技术能充分发挥动物的繁殖潜力，为优良牲畜的大量繁殖提供了有效的办法。如图是育种工作者采用不同方法培育良种牛的过程(a～h为操作过程)，下列相关叙述错误的是 (　 )
A．为获得大量的卵母细胞，可用促性腺激素处理良种母牛
B．采集的精子必须置于ATP溶液中进行获能处理
C．若要生产高产奶牛，可取①处细胞做DNA分析鉴定性别
D．A、B牛的基因型相同，表现型可存在差异
答案：B　

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