胚胎工程-高考生物一轮复习讲义（人教版）原卷版

[高中生物一轮复习教学讲义选修3]

第29讲胚胎工程

考点一体内受精和早期胚胎发育

i.精子与卵子的发生

项目精子的发生卵子的发生

场所睾丸曲细精管卵巢

时间从初情期开始从胚胎出现性别分化后

变形需变形不需变形

分裂均等分裂不均等分裂

结果形成4个精子形成1个卵子和3个极体

2.受精：精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。包括受精前的准备阶段和受精阶段。

(1)场所：雌性的输卵管内。

(2)过程：①准备阶段：

精子获能：正常情况下在雌性动物的生殖道内完成。

卵子的准备：卵子在输卵管内进一步成熟，达到Mil中期时才具备与精子受精的能力。

②哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，原核形成利融合。

获能后的精子与卵子相遇时，首先发生顶体反应使顶体内的酶释放出来。

在精子触及丽细胞膜的瞬间，会产牛阻止后来的精子进入透明带的牛理反应，这个反应称做诱明带反

应，它是防止多个精子进入透明带，引起多精子入卵受精的第一道屏障“

精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，这种生理反应称做卵细

胞膜反应。这是防止多精人卵受精的第二道屏障。

受精标志和受精完成的标志：受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精过程完

成的标志是雌、雄原核的融合。

3.早期胚胎发育

1.场所：雌性动物的输卵管。

2.过程和特点

受精卵：胚胎发育的起点

卵裂期：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，

I邮胎总体积并不增加，或略有缩小

桑根胚：细胞为全能细胞，可进行胚胎分割

囊工：内含曩胚腔，细胞的全能性内细胞团：将来发育成胎儿的各种组织

I仍很高，也可用于胚胎分割滋养层细胞：将来发育成胎膜和胎盘

原肠胚：内含原肠腔，出现内、中、外三个胚层的分化

I

幼体

用化学诱导法，即将精子放在一定浓度的肝素或钙离载体A23I87溶液中，用化学药物诱导精子获能。

2.胚胎的早期培养

(1)培养的目的：检测受精状况和受精卵的发育能力。

(2)培养液成分：两盐(无机盐、有机盐)、两素(维生素、激素)、两酸(氨基酸、核苜酸)及血清等物质。

(3)胚胎去向：向受体内移植或冷冻保存。

考点三胚胎工程的应用及前景

1.胚胎移植：将雌性动物体内的早期胚胎，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体内，使之继续发育为新个体的技术。

(1)地位：胚胎工程其他技术的最后一道工序。

(2)实质：生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。这样胚胎本身的遗传物质并不发生

改变，保持原有的优良性状。

(3)生理学基础

生理学基础作用

移入排卵后供、受体生殖器官的生理变化相同为供体的胚胎移入受体提供了相同的

生理环境

收集早期胚胎处于游离状态为胚胎的收集提供了可能

存活受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反为胚胎在受体内的存活提供了可能

应

遗传性供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但为移植后胚胎的继续发育提供了保障

供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受任何影响

(4)基本程序

对供、受体的(选择:遗传性能和生产性能优秀的供体，有健康的体质:和正常繁殖能力的受体

选择和处理I处理：同期发情处理和超数排卵处理

配种或进行人工授逍

(收集：冲卵

对胚胎的收集、检

・检杳：对胚胎进行质量检查,这时胚胎应发育到桑根胚或囊胚阶段

查、培养或保存I保存：-196七的液氮中保存

|胚胎移植|一方法:手术法和非手术法

I

|胚胎移植后的检圄一检查受体母牛是否妊娠

巧记胚胎工程操作的“4个两”

①精子的两种获能处理方法：培养法和化学诱导法。

厂胚胎移植：冲出的是早期胚胎

②两种冲卵不同

体外受精：冲出的是卵子

第一次对收集的胚胎进行质量检查

③两次检查

-第二次对受体是否妊娠进行检查

④两次使用।第一次针对供、受体进行同期发情处理

激素L第二次针对供体做超数排卵处理

考点四胚胎分割

1.胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎

的技术。胚胎分割所需要的主要仪器设备为实体显微镜和显微操作仪。

(1)理论基础：早期胚胎细胞的全能性。

(2)材料：发育良好，形态正常的桑根胚或囊胚。

(3)实质：通过无性繁殖或克隆增加后代数量。

(4)要求：将内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

考点五胚胎分割干细胞

1.哺乳动物的胚胎干细胞(embryonicstemcel)简称ES或EK细胞，

(1)形态方面：体枳小、细胞核大、核仁明显。

(2)功能方面：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。

(3)体外培养：可以增殖而不发生分化。可以冷冻保存，也可以进行遗传改造。

2.胚胎十细胞的培养流程

受精卵也则不胎鼻部户胚胎干细胞七黑黑工;

八IL

3.应用前景

(1)治疗人类的某些顽症。

(2)培育人造组织器官，用于器官移植。

(3)用于研究体外细胞分化。

1.随着生物科学技术的发展，动物的生殖方式变得越来越多样化。如图是胚胎工程技术研究及应用的相关

情况，供体I是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是健康的黄牛，请据图回答下列问题：

供体1”

小牛

(1)应用1中获得的良种小牛，遗传物质来源于个体，性别为

(2)在应用2、3、4中，若要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其

得到的卵母细胞需要发育至时期才能受精。

⑶应用3可解决良种动物快速大量繁殖的问题；对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将

均等分割，否则将影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，如需做性别鉴定，还需从

细胞取样做DNA分析。

(4)应用4中细胞进行定向诱导，可分化形成各种组织和器官。在胚胎干细胞培养过程中除需要适宜的温

度、无菌、无毒等环境条件以外，营养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、核甘酸，还要加入

;向培养液中通入95%空气和5%二氧化碳，空气中的氧气参与细胞的代谢，二氧化碳可以维持培

养基的o

2.口本明治大学和京都府立大学的科学家团队通过转基因技术，开发出一种在猪体内生长的可为人类提供

移植器官的方法。研尢人员首先从胰腺病患者身上提取诱导性多能T细胞(iPSC),然后将丁细胞注入猪胚胎

中。这种胚胎经过基因改造，不具备长出胰腺的能力，因而在猪身上腾出了一个空间，可供人体器官在猪

胚胎内生长。在母猪分娩之前，研究人员将子宫移走，带到无病原体房间将猪仔取出，并用无菌人造牛奶

饲养I个月，之后这些猪仔就可以进行器官移植了。请回答下列问题：

(1)诱导性多能干细胞(iPSC)具有与胚胎干细胞类似的功能，可以发育成人体的各种组织和器官。人体内

有许多的多能干细胞，如乳腺中的多能干细胞、胰腺中的多能干细胞及骨髓、外周血、脐带血中的造血干

细胞等，最容易获取的多能干细胞是o多能干细胞的获得，不使用胚胎细胞或卵细胞，也不诱导

发育成个体，因此，不会像生殖性克隆那样引发问题。

(2)该类用于器官移植的猪的培养过程中，必须要经历、早期胚胎培养和。之所以能培

养出长有人体器官的猪，可见猪与人的反应较小；将从该猪身上摘下的胰腺移植到患者体内，

(填“一定有”“一定没有”或“几乎没有”院疫排斥现象。

(3)这种猪的后代是否也会产生人体器官？o

(4)为了多获得这种基因改造过的胚胎，可以采用的方法，当处理对象为囊胚时操作要点是

3.2016年4月，世界首例经过线粒体移植技术的“三亲婴儿”哈桑在墨西哥出生。下图是培育“三亲婴儿''的

示意图，请回答下列问题:

有线粒体基因分离出细胞核

缺陷的卵子

(1)“三亲婴儿”共有三位生物学意义上的父母，即所谓的“爸妈”(填“一”或“二》由于

女性自然周期产生的卵子太少，捐献者在取卵前通常需要注射激素,促使一次有更多的卵泡发育。

(2)引入的线粒体基因相当于对婴儿原来的基因进行了修饰，这一过程类似于技术。

(3)去除细胞核时普遍使用去核法。从受精卵到“三亲婴儿''的出生还需要和等

技术。

(4)“三亲婴儿”的培育技术能避免母亲的遗传病基因传递给后代，但其染色体仍有

(填比例)来自母亲提供的细胞核。

4.1978年7月25日，全球首位试管婴儿在英国诞生.试管婴人最初由英国产科医生帕特里克・斯特普托和

生理学家罗伯特・爱德华兹合作研究成功，该技术引起了世界科学界的轰动。罗伯特・爱德华兹因此获得了

2010年诺贝尔生理学或医学奖。

随着“二孩”政策放开，众多“高龄妇女”跃跃欲试，试管婴儿技术为其愿望的实现提供了可能。

请回答：

(I)试管婴儿技术被称为人类生殖技术的一大创举，为治疗开辟了新的途径。人们对于用设

计试管婴儿的方法(提供骨髓)救助患白血病的孩子，基本上持认同的态度，但反对用于设计

(2)并不是所有的不孕夫妇都适宜做试管婴儿，如40岁以上的女性，由于卵巢的产卵能力低，对药物不

敏感，且移植胚胎的流产率高，胚胎畸形率高，不适宜做试管婴儿。针对以上情况，医生在胚胎移植前，

应加强对移植胚胎的,移植时，可向女性子宫移植胚胎。

(3)培育试管婴儿涉及的生物技术有_____________________________________

__________________________________________________(回答出两项即可)。

（4）高龄妇女生育染色体异常疾病患儿的风险明显高于正常育龄的妇女。人类21三体综合任的成因是在

生殖细胞形成的过程中，第21号染色体没有分离。若女患者与王常人结婚后可以生育，其子女患该病的概

率为。正常夫妇可通过等产前诊断手段（回答出两项即可），确定胎儿是否患有某种遗传病

或先天性疾病，以降低生育出有缺陷孩子的风险。

5.现有成年个体甲、乙和丙3只羊，其中甲母羊具有产奶量高等优良性状，但其患有细胞质遗传病——肌

阵挛性癫痫且不育，乙母羊表现正常，丙为公羊，为获得健康且能大量分泌含有人的干扰素的羊乳汁乳腺

生物发生器，现进行如图所示的操作。请回答下列问题：

甲羊

乳腺细胞

O人的干扰素基因

培养r一早.期胚胎

O瑞子受精卵/髓

乙羊

卵母细胞新个体一乙羊子宫

（1）由操作①技术获得的重组细胞在体外培养后和肉羊的精子通过②技术形成受精卵，

受精卵早期培养的发育状况与乙羊有关，原因在于O为获得更多的卵母细

胞，通常给供体乙羊注射O

（2）为了培育出可分泌含有人的干扰素的羊乳汁的乳腺生物发生器，构建基因表达载体时，需要把人的干

扰素基因插入乳腺蛋白基因的启动子（填“前面”或“后面”），原因是

（3）在胚胎移植之前，该胚胎需发育到（填时期），然后筛选出性胚胎移植到乙羊子宫.

6.第三代试管婴儿技术（PGD/PGS技术）为大龄夫妇生出健康宝宝提供了保障。PGS是指胚胎桎入前进行的

遗传筛查，在胚胎植入前对早期胚胎进行染色体数目和结构异常的检测。PGD是指胚胎植入前的基因诊断,

主要用于检查胚胎是否携带有遗传缺陷的基因。

（1）为了避免某些遗传疾病的产生，有时需要对胚胎的性别进行鉴定。实验证明，鉴定胚胎性别快速、灵

敏、准确性高的方法是SRY-PCR法（SRY是位于Y染色体上的性别决定基因，其位置如下图所示），利用

PCR技术扩增SRY基因的过程中，需要种引物，至少完成轮循环，才能获得只含目的基

因的DNA片段，最后用探针对扩增产物进行检测，若出现阳性反应，则胚胎为（填“男孩”

或“女孩”）。

•模板DNA・

L——SRY—

（2）试管婴儿的培育需经过体外受精，在体外受精前要对精子进行处理，通常采用的体外获能方

法有两种。

(3)判定卵子受精的重要标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到

(4)利用(填“PGD”或“PGS”)技术可以筛选出患21三体综合征的试管婴儿。

7.科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对干扰素基因缺失小鼠进行基因治疗,，其技术流程如图1：

上皮细胞

.厂少分分、培养_

上皮细胞o'工

干扰款基因

缺失小鼠辐J培养

D重组胚胎

卵母细胞分离、培养

ES细胞