从受精卵谈起胚胎工程

1.(2010·江苏16)下列关于利用胚胎工程技术繁殖优质奶羊的叙述，错误的是()A．对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理B．人工授精后的一定时间内，收集供体原肠胚用于胚胎分割C．利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎D．一次给受体母羊植入多个胚胎，可增加双胞胎和多胞胎的比例B【解析】本题考查了胚胎工程及考生理解问题的能力。进行胚胎分割要用囊胚或桑椹胚期的胚胎，故B项错误。2.(2009·江苏8)下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是()A．卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加B．胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割C．胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点D．胚胎干细胞是一类未分化细胞，可从早期胚胎中分离获取D【解析】本题考查胚胎干细胞的知识。A选项卵裂期细胞不断分裂但胚胎体积不变，故细胞数目增多但有机物逐渐消耗而减少；

B选项中内细胞团是囊胚时期的，不是原肠胚时期的；

C选项胚胎干细胞是具有旺盛分裂能力的细胞，即应该有分生细胞的特点——细胞核大、核仁比较大而明显的特点。

D选项，胚胎干细胞是全能干细胞，是未分化细胞。3.(2009·全国Ⅱ3)下列有关哺乳动物个体发育的叙述，错误的是()A．胚胎发育过程中也会出现细胞衰老B．幼鹿经过变态发育过程长出发达的鹿角C．胚后发育过程中伴有细胞分化D．来自原肠胚同一胚层的细胞经分化发育成不同的组织B【解析】多细胞生物体内的细胞总是在不断地更新着，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态，因此胚胎发育过程中也会有细胞衰老。变态发育指成体与幼体在形态上的差别比较大，而这种形态的改变又是集中在短期内完成的，因此B不正确。细胞分化发生在整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度。原肠胚外胚层的细胞可以发育为皮肤的表皮、感觉器官、神经系统，内胚层发育为呼吸道的上皮、消化道上皮、肝脏及胰腺，其他的基本都是由中胚层发育而来。

4.(2009·海南26)请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题：

(1)精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体，顶体内含有的

______

能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。

(2)某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于

______

卵母细胞阶段，当该细胞发育至减数第二次分裂

_____

期时，才具备受精能力。若在卵黄膜和透明带之间看到两个极体，则表明

________

过程已完成。(3)动物的早期胚胎移植到同种且_______与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎，常用_______激素对供体进行处理，其目的是获得更多的_______，经人工授精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜_____________________。(4)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到桑椹胚期或囊胚期阶段的早期胚胎进行_________处理，再植入受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置于____________条件下。【答案】

(1)顶体酶

(2)初级中受精

(3)生理状态促性腺卵母细胞对物质的吸收具有选择透性

(4)胚胎分割冷冻(或液氮)

【解析】本题考查受精作用过程。

(1)顶体内含有的顶体酶能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。

(2)动物排卵时处于减数第一次分裂时期的细胞称为初级卵母细胞，减数第二次分裂中期的细胞才具备受精能力，受精作用完成的标志是在卵黄膜和透明带之间看到两个极体。

(3)胚胎移植时受体的生理状态要和供体一致，才能保证胚胎成活。为了获得更多的早期胚胎，常用促性腺激素对供体进行处理，其目的是获得更多的卵母细胞。细胞膜具有选择透性，活胚胎细胞不能被染色，原因是细胞膜对染料的吸收具有选择性。死细胞会被染色，因为细胞膜失去选择透性。

(4)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体常用的方法是胚胎分割，要注意胚胎一定要分割均匀。生物学中常采用液氮冷冻的方法保存早期胚胎和生殖细胞。第1、2节从受精卵谈起、胚胎工程一、胚胎工程胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养、胚胎培养等技术。二、从受精卵谈起

1．受精作用

(1)含义：成熟的精卵融合成为受精卵的过程。(2)过程：精卵识别、精子附着于卵膜、精卵质膜融合等。

(3)同种动物精卵才能结合的原因之一：同种动物精子、卵细胞表面有特异性相互识别的蛋白。

2．胚胎发育的过程

(1)卵裂期：细胞有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体体积并不增加，或略有减小。

(2)桑椹胚：胚胎细胞数目达32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。这一阶段前的每一个细胞都是全能细胞。(3)囊胚：细胞开始出现分化(该时期细胞的全能性仍比较高)。囊胚外包一层滋养层细胞；集中在胚胎内侧一端，个体较大的内细胞团，为胚胎干细胞。中间的空腔称为囊胚腔。

(4)原肠胚：有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。

3．干细胞一类具有自我更新和分化潜能的细胞。它包括胚胎干细胞和成体干细胞。其中常见的成体干细胞有上皮干细胞、造血干细胞和神经干细胞。4．胚胎干细胞(ES细胞)

来源于囊胚的内细胞团，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。是一种未分化细胞，具有发育全能性和二倍体核型。在体外培养的控制条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。三、胚胎工程

1．体外受精和胚胎的早期培养

(1)卵母细胞的采集和培养：从刚屠宰母畜的卵巢中采集或是借助超声波探测仪、穿刺针等直接从活体动物的卵巢中采集到的是未成熟的卵母细胞，都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。

(2)精子的采集和获能：从附睾中取出成熟的精子，培养精子达到态能状态。

(3)受精：获能的精子和培养成熟的卵细胞在合适的培养液中培养一段时间后就可完成受精。

(4)胚胎的早期培养：精子与卵子在体外受精后，应将受精卵先发育培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。当胚胎发育到适宜的阶段(一般8细胞以上)时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。

2．胚胎移植是指将雌性动物(供体)的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物(受体)的输卵管或子宫角，使之继续发育为新个体的技术。转基因、核移植，或体外受精等任何一项生物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．胚胎分割是指借助显微操作技术将早期胚胎(

桑椹胚或囊胚

)切割成几等份，或用酶处理法将卵裂球中的细胞分散开，经移植获得同卵多胎的技术，属于无性繁殖。

4．胚胎干细胞核移植是指把胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术。考点1胎工程的基本操作及应用1．体外受精和胚胎体外培养体外受精指采取雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在试管中受精。胚胎体外培养是应用人工创造的环境，对获取的早期胚胎进行体外培养。由于胚胎不同发育时期生理代谢的需求不同，进行胚胎体外培养时，必须配制一系列含有不同成分的培养液，用以培养不同发育时期的胚胎。2．胚胎移植和胚胎分割胚胎移植是指将经济价值较高、遗传性状优秀的母畜，经激素处理，使其超数排卵后受精、然后将发育的早期胚胎分别移植到同期发情的代孕母的子宫内，通过代孕母妊娠产仔的技术，即“借腹怀胎”。胚胎分割是指借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕母子宫中发育，产生同卵多仔后代的技术。胚胎移植技术是实现胚胎分割的前提和保证。

胚胎移植成功率的高低与供、受体生理环境条件的一致性相关。只有供、受体生理环境高度一致，移植入受体的胚胎才能被接受并继续发育，胚胎移植的实质为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。【例1】下列关于动物胚胎移植的叙述中，错误的是(

)A．受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植B．受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态C．超数排卵技术要使用一定的激素D．试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行【解析】胚胎移植操作的对象是早期胚胎而不是受精卵；其生理基础是供、受体排卵后产生相同的生理变化，为移植提供相同的生理环境；超数排卵要对供体用促性腺激素进行处理；试管婴儿实质是体外受精和胚胎移植的共同产物。答案：A【变式训练1】表现型不同的10头母牛生育出基因型完全相同的小牛，产生这一结果的最可能的技术是()A．试管动物培养B．胚胎移植C．胚胎分割移植D．受精卵移植C【解析】本题考查动物细胞工程和胚胎分割的内容。表现型不同的母牛，其基因型一定不同，生育出基因型完全相同的小牛，根据题目给出的选项，很可能是将胚胎分割移植。因为由同一个胚胎分割开的细胞团的基因型完全相同。考点2胚胎发育过程1、受精作用受精：成熟的精卵融合成为受精卵的过程。包括精卵识别、精子附着于卵膜、精卵质膜融合等几个过程。同种生物精卵结合的保障：同种动物精子、卵细胞表面有特异性相互识别的蛋白。2．胚胎发育的过程

(1)起点：受精卵。(2)早期胚胎发育过程：受精卵→卵裂球→囊胚→原肠胚。

(3)几个重要时期的特点卵裂球：①受精卵不断分裂产生的细胞团。②随着卵裂球细胞数目的增加，细胞逐渐变小，有机物含量减少等。③卵裂球含2～8个细胞时，其中的每一个细胞都具有全能性。

囊胚：

①细胞出现分化，一是分化成滋养层，由滋养层发育形成胚胎的附属结构或胚外结构，如胚盘；二是胚胎干细胞即内细胞团，由内细胞团发育分化出成体动物的所有组织和器官。②出现了囊胚腔。③出现了中空的细胞团称为囊胚或胚泡。

原肠胚：①形成了内、中、外三个胚层。②出现了与外界相通的原肠腔。③这三个胚层逐渐分化形成各种器官原基。【例2】下列关于动物胚胎发育过程的叙述中，错误的是(

)A．胚胎发育的起点是受精卵B．胚胎发育过程包括细胞的分裂和分化C．受精卵首先通过卵裂发育成囊胚D．原肠胚只有内、外两个胚层【解析】动物个体胚胎发育过程中的原肠胚时期除了有内、外两个胚层，还有中胚层的分化，胚胎发育起点是受精卵，胚胎发育过程包括细胞的有丝分裂和分化，受精卵首先通过卵裂发育成囊胚。D

【变式训练2】下图是表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中，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(横坐标为发育时间)。其中正确的是()A．①②B．①③C．②④D．③④A【解析】受精卵发育至囊胚的过程，主要通过有丝分裂完成，每分裂一次，DNA分子都要复制一次，故DNA总量呈指数式增长；随着细胞数目的增加，每个细胞的体积逐步减小，而整个囊胚总体积几乎不变甚至略有减小；在细胞分裂过程中，细胞要不断消耗大量的能量供细胞分裂所需，因此有机物总量在逐步减少。考点3胚胎干细胞1．胚胎干细胞指早期胚胎(囊胚)的内细胞团的细胞，是一种未分化细胞，具有发育全能性和二倍体核型。培养胚胎干细胞需要一种培养体系，既能促进胚胎干细胞的生长，同时还要抑制胚胎干细胞的分化。2．胚胎干细胞核移植胚胎干细胞核移植是指把胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术。3．胚胎干细胞的应用前景

(1)培育成组织器官，用于器官移