第三讲 胚胎工程 高考生物复习教案

考点梳理
（一） 哺乳动物生殖细胞的发生和受精作用
1．精子卵子形成过程的不同点
项目 精子的发生过程 卵子的发生过程
发生场所 睾丸 卵巢和输卵管
发生时间 减数分裂 减数分裂和受精过程
发生过程 连续 不连续
核物质含量 减半（n） 减半(n)
是否变形 是 否
一个性原细胞最终产生的生殖细胞个数 4 1
细胞质分裂 均等 不均等
2．受精作用
（1）受精前的准备阶段:
① 精子获能: 精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后,才获得受精能力的生理现象，原因在于精清中含有一种能抑制精子获能的物质，只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管，卵泡液、输卵管分泌物、血清等液体可使精子获能。
② 卵子的准备: 在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期（MⅡ期），才具有与精子受精的能力
（2） 受精阶段：
① 精子穿越放射冠和透明带
        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
        透明带反应：防止多精入卵受精的第一道屏障
② 精子进入卵黄膜
        卵黄膜封闭作用：防止多精入卵受精的第二道屏障
③ 原核形成： 雄原核形成和雌原核形成
④ 配子结合：  雌雄原核融合形成合子(受精卵)
（3）受精作用的场所：输卵管的壶腹部
（4）受精标志：第二极体的形成；受精完成标志是雌雄原核融合成合子。
（5）受精作用的结果：使单倍体的精子和卵子结合形成二倍体的受精卵，染色体数目恢复到体细胞中的数目，其中一半染色体来自父方，另一半来自母方。
（二）哺乳动物胚胎发育的基本过程
受精过程的完成，标志着胚胎发育的开始。
起点：受精卵；终点：幼体；包括以下几个阶段：
（1）卵裂期：细胞有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积并不增加，或略有减小。  
（2）桑椹胚：胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。是全能细胞。
（3）囊  胚：细胞开始出现分化（该时期细胞的全能性仍比较高）。聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。
（4）原肠胚：有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。
（三） 胚胎工程的主要技术与应用
对动物生殖细胞、受精卵和早期胚胎细胞所进行的多种显微操作和处理技术，由体外受精技术、胚胎移植技术、胚胎分割技术、等组成的现代生物技术。
1．体外受精技术
是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。
（1）基本原理：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，同时使精子获能，最终完成受精作用，并有计划地保存胚胎等。
（2）卵母细胞的采集和培养： 对体型小的动物用促性腺激素处理，从输卵管冲取卵子（可直接受精）；对体型大的动物从卵巢中采集卵母细胞（要在体外培养成熟）。
（3）精子的采集和获能：在体外受精前，要对精子进行获能处理。
（4）受精：获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。
（5）胚胎的早期培养：精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。培养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。不同动物胚胎移植的时间不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行移植，小鼠、家兔等实验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎可在4个细胞阶段移植。)
2．胚胎移植技术
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。
（1）优势：可以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。
（2）胚胎移植的生理学基础：
① 动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。
② 早期胚胎在一定时间内处于游离状态。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不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体的存活提供了可能。
④ 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。
（3）胚胎移植的程序：
①  供、受体的选择和处理（使用激素进行同期发情处理、超数排卵处理）；
② 配种或人工授精；
③ 胚胎收集（冲卵）、检查（胚胎发育到桑椹胚或囊胚）、培养或保存（－196℃的液氮）；
④ 胚胎移植：手术法（引出子宫和卵巢将其注入）、非手术法（用移植管将其送入子宫）；
⑤ 移植后的检查（是否妊娠）等。
（4）地位：如转基因、核移植，或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过胚胎移植技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。
3．胚胎分割技术
用显微手术方法将早期胚胎切割成2、4、8等份，经体内或体外培养后植入受体，以获得同卵双生或同卵多生后代的技术，是动物克隆的方法之一。
 （1）材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。（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。）
（2）操作过程：用分割针或分割刀切开胚胎，吸出半个胚胎，注入空透明带或直接将裸半胚移植入受体。对囊胚阶段的胚胎分割时，要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。
（3）意义：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖。
（四） 胚胎干细胞的研究及其应用
1．干细胞：动物（包括人）胚胎及某些器官中具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞，是重建、修复病损或衰老组织、器官功能的种子细胞。
按照分化潜能的大小，干细胞基本上可分为专能干细胞（只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞）、多能干细胞（具有分化成多种细胞或组织的潜能却失去发育成完全个体能力的细胞）和全能干细胞（可以分化为全身各种细胞，并进一步形成机体的所有组织、器官）。
2．成体干细胞：存在于胎儿、儿童和成人组织中的多能干细胞。
造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源，主要存在于骨髓、脐血、外周血中。
3．胚胎干细胞：由早期胚胎（囊胚）或原始性腺（胎儿）中分离出来的一类细胞，又叫ES或EK细胞。具有增殖能力并保持未分化状态、在一定的条件下可以向各种组织和器官分化、易于进行基因改造操作等特点。如内细胞团细胞（位于囊胚的囊胚腔一侧）

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