胚胎工程（一）理論基礎(chǔ)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、簡(jiǎn)述哺乳動(dòng)物的精子和卵子的發(fā)生及受精過程。2．簡(jiǎn)述哺乳動(dòng)物的胚胎發(fā)育過程及主要特點(diǎn)。3．認(rèn)同胚胎工程監(jiān)理及發(fā)展的意義?！疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一：胚胎工程的概念胚胎工程通常指各種胚胎操作技術(shù)。胚胎工程的研究對(duì)象主要限定于高等脊椎動(dòng)物，特別是哺乳。研究的重點(diǎn)內(nèi)容有體外受精、胚胎體外培養(yǎng)、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。要點(diǎn)二：體內(nèi)受精和早期胚胎培養(yǎng)1、精子和卵子的發(fā)生（1）精子的產(chǎn)生①發(fā)生場(chǎng)所：睪丸（精巢）的曲細(xì)精管②發(fā)生過程:（2）卵子的產(chǎn)生①發(fā)生場(chǎng)所：卵巢②發(fā)生過程：胎兒期：形成初級(jí)卵母細(xì)胞，儲(chǔ)存在原始卵泡內(nèi)。性成熟：卵泡開始發(fā)育，進(jìn)行減數(shù)第一次分裂。排卵前后：完成的是減數(shù)第一次分裂，排的是次級(jí)卵母細(xì)胞。受精時(shí):完成減數(shù)第二次分裂，形成卵細(xì)胞和第二極體。2、精子和卵子的發(fā)生比較項(xiàng)目精子發(fā)生卵子發(fā)生區(qū)別場(chǎng)所睪丸的曲細(xì)精管（場(chǎng)所唯一）卵巢（MⅠ）、輸卵管（MⅡ）（場(chǎng)所不唯一）時(shí)間初情期后性別分化后開始，卵泡（含次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體的形成）的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備，是在出生前（胎兒時(shí)期）完成的，減Ⅱ是在精子和卵子的結(jié)合過程中（即受精的過程中）完成的過程特點(diǎn)①M(fèi)Ⅰ和MⅡ是連續(xù)的，需變形②細(xì)胞質(zhì)均等分裂①M(fèi)Ⅰ和MⅡ是不連續(xù)的，不需要變形②細(xì)胞質(zhì)不均等分裂結(jié)果形成4個(gè)精細(xì)胞，最后變形成精子形成1個(gè)卵細(xì)胞和3個(gè)極體是否變形需要不需要重要區(qū)別哺乳動(dòng)物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備是在出生前完成的，而精子是從初情期開始的相同點(diǎn)①原始生殖細(xì)胞的增殖為有絲分裂②生殖細(xì)胞的成熟為減數(shù)分裂③成熟過程經(jīng)一次復(fù)制和兩次分裂，子細(xì)胞中染色體數(shù)目減半要點(diǎn)詮釋相似之處：細(xì)胞分裂的最初階段為有絲分裂，不斷增加生殖原細(xì)胞的數(shù)量；經(jīng)過兩次減數(shù)分裂（MI和MII）才能形成精子或卵子。不同之處：由一個(gè)精原細(xì)胞分裂最后可產(chǎn)生多個(gè)精子；一個(gè)卵原細(xì)胞最后只能生成一個(gè)卵子。精子的形狀為蝌蚪狀；卵子為球形。精子和卵子在發(fā)生上的重要區(qū)別是哺乳動(dòng)物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的貯備是在胎兒出生前完成。3、受精（1）場(chǎng)所：輸卵管膨大部位（2）受精過程：①準(zhǔn)備階段——“精子獲能”和“卵子準(zhǔn)備”要點(diǎn)詮釋精子獲能：精液由精子和精清（精漿）兩部分組成。精清中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，因此，在一般情況下，精液中的精子無法獲能。只有當(dāng)交配后精液進(jìn)入雌性動(dòng)物的生殖道時(shí)，由生殖道分泌產(chǎn)生一種物質(zhì)解除對(duì)精子獲能的抑制，才能引起精子獲能。精子在雌性動(dòng)物生殖道內(nèi)獲能的部位因種類而異，但主要是子宮和輸卵管。卵子發(fā)生過程中的注意事項(xiàng)：正常情況下，1個(gè)卵泡只能形成1個(gè)成熟的卵子。排卵是指卵子從卵泡中排出，而不是卵泡從卵巢中排出。剛排出的卵子尚未完全成熟，僅完成減數(shù)第一次分裂，需要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，直到減數(shù)第二次分裂的中期才能與精子在輸卵管內(nèi)結(jié)合完成受精過程。判斷卵子是否受精的重要標(biāo)志是卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到2個(gè)極體。②受精階段：第一步：精子穿越放射冠和透明帶。頂體反應(yīng)使頂體內(nèi)的酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細(xì)胞，透明帶反應(yīng)是防止多精入卵受精的第一道屏障。第二步：精子進(jìn)入卵黃膜。卵黃膜封閉作用是防止多精入卵受精的第二道屏障。第三步：原核形成。雄原核形成和雌原核形成。第四步：配子結(jié)合。雌雄原核融合形成合子（受精卵）。要點(diǎn)詮釋①成熟的精子并不代表具有受精能力，必須獲能后方才具備受精能力。②動(dòng)物排出的卵子并未成熟且成熟程度因動(dòng)物種類不同而異，但只有達(dá)到減Ⅱ中期時(shí)，才具備與精子受精的能力。③為防止其他精子進(jìn)入，受精過程中一共形成兩道屏障，第一道屏障為透明帶生理反應(yīng)，第二道屏障為卵黃膜的封閉作用。④受精卵的遺傳物質(zhì)中，核物質(zhì)(染色體上DNA)一半來自父方(精子)，一半來自母方(卵子)，細(xì)胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)幾乎全來自卵子。⑤雄原核為精子細(xì)胞核進(jìn)入卵子后，原核膜被新核膜替代后形成的新核，雌原核為次級(jí)卵母細(xì)胞核繼續(xù)減數(shù)分裂釋放第二極體后形成的卵細(xì)胞的細(xì)胞核，兩核中染色體數(shù)均為體細(xì)胞的一半，且雌原核一般略小于雄原核。（3）受精作用的意義：維持每種生物前后代體細(xì)胞中染色體數(shù)目的恒定，對(duì)于生物的遺傳和變異十分重要。要點(diǎn)三：胚胎發(fā)育1、概念：胚胎發(fā)育是指受精卵發(fā)育成為幼體2、胚胎發(fā)育的過程：（1）卵裂期：細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，數(shù)量增加，胚胎總體積不增加。（2）桑椹胚：32個(gè)細(xì)胞左右的胚胎（之前所有細(xì)胞都有能發(fā)育成完整胚胎的潛能屬全能細(xì)胞），是胚胎分割的最佳時(shí)期。（3）囊胚：細(xì)胞開始分化，其中個(gè)體較大的細(xì)胞叫內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，將來發(fā)育成胎兒的各種組織；而滋養(yǎng)層細(xì)胞將來發(fā)育成胎膜和胎盤；胚胎內(nèi)部逐漸出現(xiàn)囊胚腔，囊胚的擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致透明帶的破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫孵化。（4）原腸胚：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層形成外胚層，下方細(xì)胞形成內(nèi)胚層，由內(nèi)胚層包圍的囊腔叫原腸腔。要點(diǎn)詮釋:(1)起點(diǎn)是受精卵分裂，在輸卵管內(nèi)完成受精作用時(shí)即已開始，直至發(fā)育成為成熟的胎兒。(2)卵裂期的特點(diǎn)：細(xì)胞有絲分裂使細(xì)胞數(shù)目增加，但胚胎總體積并不增加或略縮小，因此每個(gè)細(xì)胞的體積會(huì)隨分裂的進(jìn)行不斷縮小，但核內(nèi)遺傳物質(zhì)并未減少。(3)桑椹胚以前的細(xì)胞均未分化，細(xì)胞全能性最高，是胚胎分割的最佳時(shí)期。(4)桑椹胚至囊胚的發(fā)育過程中，細(xì)胞開始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。(5)原腸胚的特點(diǎn)：個(gè)體發(fā)育中分化能力最強(qiáng)階段，細(xì)胞已分化形成外、中、內(nèi)三個(gè)胚層。(6)個(gè)體發(fā)育過程中從囊胚階段開始初步分化，分化出內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層細(xì)胞，囊胚之前細(xì)胞未分化，為全能細(xì)胞，囊胚之后的原腸胚階段細(xì)胞分化最高，但仍有全能細(xì)胞?！镜湫屠}】類型一：精子和卵子的發(fā)生例1、下列不是精子、卵細(xì)胞發(fā)生的區(qū)別的是（）。A．初級(jí)精母細(xì)胞、初級(jí)卵母細(xì)胞的形成時(shí)間B．MⅠ和MⅡ的時(shí)間連續(xù)性C．成熟生殖細(xì)胞是否經(jīng)過變形D．成熟生殖細(xì)胞中染色體的數(shù)量【答案】D【解析】初級(jí)精母細(xì)胞是雄性動(dòng)物初情期開始后，才由精原細(xì)胞分裂形成的，而初級(jí)卵母細(xì)胞是在胎兒期完成的。精子的產(chǎn)生在MⅠ和MⅡ是連續(xù)的，而卵細(xì)胞的產(chǎn)生通過MⅠ形成次級(jí)卵母細(xì)胞，在精子與卵子的結(jié)合過程中才完成MⅡ。精子細(xì)胞形成后變形為蝌蚪狀，卵細(xì)胞不需要變形。成熟的精子和卵細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂形成，都含有相當(dāng)于親本體細(xì)胞一半的染色體數(shù)目?！军c(diǎn)評(píng)】考查精子和卵子的形成過程?！九e一反三】：【變式一】（2018江蘇卷）下列關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞工程和胚胎工程的敘述,正確的是（）A.乳腺細(xì)胞比乳腺癌細(xì)胞更容易進(jìn)行離體培養(yǎng)B.細(xì)胞核移植主要在同種動(dòng)物、同種組織的細(xì)胞之間進(jìn)行C.采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胚的數(shù)量是有限的D.培養(yǎng)早期胚胎的培養(yǎng)液中含維生素、激素等多種能源物質(zhì)【答案】C【解析】乳腺癌細(xì)胞比乳腺細(xì)胞更容易進(jìn)行離體培養(yǎng)，A錯(cuò)誤；細(xì)胞核移植可以在同種生物之間進(jìn)行，不一定在同種組織細(xì)胞間進(jìn)行，B錯(cuò)誤；由于早期胚胎細(xì)胞數(shù)量有限，而且受到技術(shù)的限制，因此胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胚的數(shù)量有限，C正確，維生素是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，不是能源物質(zhì)，D錯(cuò)誤。類型二：受精例2、杜泊羊以其生長(zhǎng)速度快、肉質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，被稱為“鉆石級(jí)”肉用綿羊?？蒲泄ぷ髡咄ㄟ^胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下圖所示，相關(guān)敘述正確的是A.為了獲得更多的卵母細(xì)胞，需用雌激素對(duì)雌性杜泊羊進(jìn)行處理B.從卵巢中采集的卵母細(xì)胞可直接與獲能的精子進(jìn)行體外受精C.為避免代孕綿羊?qū)χ踩肱咛ギa(chǎn)生排斥反應(yīng)，應(yīng)注射免疫抑制劑D.為了進(jìn)一步擴(kuò)大繁殖規(guī)模，可通過胚胎分割技術(shù)獲得同卵雙胎【答案】D【解析】超數(shù)排卵用促性腺激素而不是雌激素，A錯(cuò)。根據(jù)采集部位而定，如果是從輸卵管采集的卵細(xì)胞，已發(fā)育成熟，可直接與獲能的精子在體外受精;如果是從卵巢是采集的卵細(xì)胞，未發(fā)育成熟，都要經(jīng)過體外人工培養(yǎng)成熟后才能與獲能的精子受精，故B錯(cuò)；受體對(duì)移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，C錯(cuò)；為了進(jìn)一步擴(kuò)大繁殖規(guī)模,可通過胚胎分割技術(shù)獲得同卵雙胎或多胎，故D項(xiàng)正確【舉一反三】：【變式一】采集的卵母細(xì)胞，都要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精，以下原因不正確的是（）A．卵子從輸卵管中沖出也要經(jīng)歷類似精子獲能的過程B．動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同C．體外人工培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期時(shí)，才算成熟D．沖出的卵子還需要培養(yǎng)一段時(shí)間由小變大【答案】D【解析】沖出的卵子還不成熟，只有培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期時(shí)，才具有與精子受精的能力。在此之前也要經(jīng)過類似精子獲能的過程?！咀兪蕉渴芫瓿傻臉?biāo)志是（）A．雌、雄原核的形成B．精卵相遇，發(fā)生頂體反應(yīng)C．精子接觸透明帶D．卵黃膜和透明帶中間出現(xiàn)兩個(gè)極體【答案】D【解析】精子是與MⅡ分裂中期的次級(jí)卵母細(xì)胞結(jié)合受精卵的，當(dāng)受精以后，次級(jí)卵母細(xì)胞繼續(xù)完成MⅡ分裂，這樣就可在卵黃膜和透明帶之間出現(xiàn)兩個(gè)極體，表示精卵已經(jīng)完成了受精作用。類型三：胚胎發(fā)育的過程例3、以下關(guān)于桑椹胚的說法不正確的是（）A．胚胎細(xì)胞達(dá)到32個(gè)左右，形似桑椹B．每一個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，即每個(gè)細(xì)胞都具有全能性C．良種母牛體內(nèi)此時(shí)的細(xì)胞都有可能克隆出基因型完全相同的小牛，性別一定為雌性D．是由受精卵經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生的【答案】C【解析】當(dāng)胚胎細(xì)胞數(shù)目達(dá)到32個(gè)左右時(shí)，胚胎形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑椹，叫做桑椹胚。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，這一階段的每一個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能細(xì)胞。這些細(xì)胞都是由受精卵經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生的。故A、B、D正確。良種母牛體內(nèi)桑椹胚是由受精卵發(fā)育而成，受精卵經(jīng)有絲分裂形成的各細(xì)胞基因型相同，由它們克隆而成的小牛性別也相同，但不一定都是雌性，這要由受精卵的情況決定。若受精卵為XY型，則全為雄性；若受精卵為