高中生物选修三学案--专题3:胚胎工程(填空版)

专题3 胚胎工程

胚胎工程是指对动物 或 所进行的多种显微操作和处理技术,如 、 、 、 等技术。经过处理后获得的胚胎,还需移植到 体内生产后代,以满足人类的各种需求。

（一）体内受精和早期胚胎发育

1．精子的发生

（1）、场所： 。

（2）、时期：从初情期开始，直到生殖机能衰退。

1精原细胞→多个精原细胞→初级精母细胞；2初级精母细胞→次级精母细胞（3）、过程：○○

3精子细胞→精子(其中 变为精子头部的主要部分； 发育→精子细胞○

为头部的顶体 演变为精子的尾；线粒体形成线粒体鞘；其它物质浓缩为 )

2．卵子的发生

（1）、场所： 。

（2）、时期：胚胎在 以后（包括胎儿期和初情期后）。

1卵原细胞→多个卵原细胞→初级卵母细胞，（3）、过程：○此时它被卵泡细胞包围形成卵泡2初级卵母细胞需经过 才能变成成熟的卵子。（在胎儿期完成）○减数第一次分

裂是在雌性动物排卵前后完成的，其结果产生了一个 和 ，进入输卵管，准备与精子受精。减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的，次级卵母细胞经分裂产生一个 和 。因此当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到 时，说明卵子已经完成受精，可以作为判断卵子是否受精的重要标志。

（4）、精子与卵细胞比较：

1相似点：○最初阶段均进行有丝分裂，不断增加生殖原细胞的数量；经过两次减数分裂才能形成精子和卵子。

2不同点：一个精原细胞→ 个精子；一个卵原细胞→ 个卵子；精子形状为蝌蚪状；○

卵子为球形；精子的形成从 开始，而多数哺乳动物卵子的形成和在卵巢内的贮备是 出生前完成的。

3．受精

（1）、概念:指 和 结合形成合子(即 )的过程。

（2）、标志:在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到 时。

（3）、场所:在雌性的 内完成的。

（4）、过程：

1受精前的准备阶段： ○

准备阶段1—— ：即精子必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。

准备阶段2——卵子的准备：即卵子在输卵管内达到 时，才具备受精能力。 2受精阶段主要包括：精子穿越 和 ，进入卵细胞膜， 和○

融合。获能后的精子精子、卵子相遇→发生 (→ 释放→溶解卵丘细胞之间的物质→穿越 )→接触透明带→顶体酶溶解透明带→穿越

透明带→接触卵细胞膜→产生 →形成第一道屏障→精子被微绒毛抱合→精子外膜与卵黄膜融合→精子进入卵→产生 →形成第二道屏障→形成雄原核→形成雌原核→雌雄原核发育、移动、接触、合并→形成受精卵。

（5）、意义：维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定；对于生物的遗传和变异十分重要。

4．胚胎发育

胚胎发育：指 发育成幼体的过程。

合子形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。胚胎发育的早期有段时间是在透明带内进行的这一时期称为 ，其特点是：细胞分裂方式为有丝分裂，细胞的数量不断 ，但胚胎总体积并不 ，或略有 。根据胚胎形态变化，可将早期发育的胚胎分为以下几个阶段：

1桑椹胚 胚胎细胞数目达到 个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。叫○

做 。实验证实，这一阶段前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于 。

2囊胚 细胞开始出现 （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 ，将来发育成胎儿的 ；而沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞称为 ，它们将来发育成胎膜和胎盘；随着胚胎的进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的囊腔称为 ；这个事情的胚胎叫做 。囊胚进一步扩大，会导致透明带的破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程称为 。 3原肠胚 囊胚孵化后，再进一步发育，内细胞团表层的细胞形成 ，下方的细胞○

形成 。这时的胚胎称为 ，由内胚层包围的囊腔叫做 。滋养层则发育为胎儿的胎膜和胎盘。

（二）体外受精和早期胚胎培养

试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为 后，再经过移植产生后代的技术。

1、体外受精

哺乳动物的体外受精主要包括 、 和 等几个步骤。

（1）卵母细胞的采集和培养

1 对于实验动物如小鼠、兔，以及家畜猪、羊等采用的主要方法：用 处理，使○

其排出更多的 ，然后，从 中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精； 2 对于大家畜或大型动物，○如牛，采用的主要方法： 从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞；

3 也可以借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具，直接从活体动物的卵巢中吸取卵母○

2○3方法采集的卵母细胞，细胞。通过○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

收集的方法有假阴道法、手握法和电刺激等。在体外受精前，要对精子进行 。通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法：

1 培养法：将取自附睾的精子，放入人工配制的 中，培养一段时间精子就可获○

能。如啮齿动物、家兔和猪 ；

2 化学法：○将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能。如牛、羊。等家畜。

（3）受精 和培养 （MⅡ期卵母细胞）在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。过程详见选修三P 72 。

2、胚胎的早期培养

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 中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。哺乳动物胚胎的培养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需添加 、 、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及 等物质。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向 移植或冷冻保存。不同动物胚胎移植的时间 。如牛、羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段；小鼠、家兔可以更早；而人的试管胚胎可在8～16细胞阶段移植。（以牛体外受精胚胎工厂话生产流程图为例，详见选修三P 73）

（三）胚胎工程的应用及前景

胚胎工程技术在生产中应用较多的是家畜的 、 、和 。还有多项胚胎工程技术仍在深入研究或小规模试用。

1、胚胎移植

（1）胚胎移植概念 ：

指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的体内，使之继续发育为新个体的技术。

其中提供胚胎的个体称为“ ”，接受胚胎的个体叫“ ”。胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。在胚胎工程技术中通过任何一项技术，如转基因、核移植，或体外受精等技术获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代，因此，胚胎移植又是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。

（2）胚胎移植的现状和意义 ：

进行胚胎移植的优势是可以充分发挥 。

（3）胚胎移植的生理学基础 ：

胚胎移植能否成功，与供体和受体的生理状况有关。

第一、哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，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 ； 第二、哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是

处于游离状态：这就为 提供了可能 ；

第三、大量研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生 ：

这就为胚胎在受体的存活提供了可能 ；

第四、供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎

的 ，在孕育过程中不受影响。

（4）胚胎移植的基本程序 ：

1 对供、受体的选择和处理：选择遗传特性和生产性能优秀的 ，有健康的体质和正○

常繁殖能力的 ，供体和受体是同一物种。并用激素进行同期发情处理，用 对供体母牛做 处理。

2 配种或进行人工授精：超数排卵的母牛发情后，选择同种优秀的公牛进行配种或人工受○

精。精子来源：同种优良的雄性动物。

3 对胚胎的收集、检查、培养或保存：配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体○

母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫 )。冲卵后对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到 或 阶段。将收集的胚胎直接向受体移植或放入－196℃的液氮中保存。 4 对胚胎进行移植：手术法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。 ○

非手术法：将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。

5 移植后的检查：对受体母牛进行是否妊娠的检查。 ○

2、胚胎分割

（1）胚胎分割概念 ：

是指采用机械方法将 切割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。

（2）胚胎分割的意义 ：

来自同一胚胎的后代具有相同的 ，因此，胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。

（3）胚胎分割的理论基础 ：

动物胚胎细胞的 。所以进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的 ，将其移入盛有操作液的培养皿中，然后用分割针或分割刀进行分割。

（4）胚胎分割的操作过程 ：

用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚移植给受体。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将 ，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

3、胚胎干细胞

哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由 或 中分离出来的一类细胞。

（1）ES细胞具有胚胎细胞的特性 ：

1 形态上：体积小、细胞核大、核仁明显 ； ○

2 功能上：具有 ，即可分化为成年动物体内任何一种组织细胞 ； ○

3 在体外培养的条件下，ES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。

（2）胚胎干细胞主要用途 ：

1 可以用于治疗人类的某些顽症。○人类由于细胞 、退化或功能异常引起的疾病， 如帕金森综合症、少年糖尿病等 ；

2 利用ES细胞可以被诱导分化形成 的特性，○移植ES细胞可使坏死或 退化的部位得以修复并恢复正常功能 ；

3 通过ES细胞体外诱导分化，○可以培育出人造组织器官，解决目前临床上存在的供体器 官不足和器官移植后 的问题 。

4 是研究体外细胞分化的理想材料 ：○添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态， 添加分化诱导因子后，可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化 和细胞凋亡的机理提供了有效的手段；

5ES细胞还可以用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究 ○