第5講胚胎工程

科學(xué)建立胚胎移植和試管動物的基本操作流程模型，培養(yǎng)

1.簡述胚胎形成經(jīng)過了受精思維學(xué)生解決問題的能力

及早期發(fā)育等過程

2.簡述胚胎工程包括體外受科學(xué)分析體外受精的主要步驟以及胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)

精、胚胎移植和胚胎分割等探究和基本程序，探討胚胎工程的應(yīng)用

技術(shù)

社會關(guān)注胚胎工程的科技進(jìn)展，關(guān)注試管嬰兒等輔助生殖

責(zé)任技術(shù)引發(fā)的社會問題

一、胚胎工程的理論基礎(chǔ)

1.受精

(1)胚胎工程的概念

(2)受精過程

①概念：精子和卵子結(jié)合形成__合子__(即受精卵)的過程。

②場所：雌性動物的__輸卵管__內(nèi)。

③過程

2.胚胎早期發(fā)育

【易錯易混自糾】

(1)判斷卵子是否受精的標(biāo)志是在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙觀察到兩個極體。(√)

(2)動物排卵是指排出成熟的卵細(xì)胞。(×)

提示：動物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初級卵母細(xì)胞；有的可能是次級卵母

細(xì)胞。它們都要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟到MⅡ期才具備受精的能力。

(3)卵裂階段的細(xì)胞分裂方式包括有絲分裂和減數(shù)分裂。(×)

提示：卵裂階段的細(xì)胞分裂是有絲分裂。

(4)卵裂階段細(xì)胞中有機(jī)物、DNA的含量增多，細(xì)胞體積增大。(×)

提示：卵裂階段細(xì)胞中有機(jī)物含量減少、有機(jī)物種類增多，每個細(xì)胞的DNA的含量不

變，細(xì)胞體積減小。

二、胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用

1.體外受精

(1)過程

(2)意義：體外受精技術(shù)是提高動物__繁殖能力__的有效措施，還可以為胚胎移植提供

可用的胚胎。

2.胚胎移植

(1)概念

(2)基本程序

(3)生理學(xué)基礎(chǔ)

動物發(fā)情__排卵__后，在一段時間內(nèi)同種動物的供受體生殖器官的

移入

__生理變化__是相同的

收集早期胚胎處于__游離__狀態(tài)

存活受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生__免疫排斥__

遺傳特征供體胚胎的__遺傳特性__在孕育過程中不受影響

(4)意義：__充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力__。

3.胚胎分割

(1)材料：發(fā)育良好、形態(tài)正常的__桑葚胚或囊胚_(dá)_。

(2)實(shí)質(zhì)：胚胎分割可增加動物后代的數(shù)量，其實(shí)質(zhì)是__無性繁殖__，即克隆。

(3)分割要求：在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將__內(nèi)細(xì)胞團(tuán)__均等分割，否則會影

響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。

(4)意義：促進(jìn)優(yōu)良動物品種的繁殖，產(chǎn)生的遺傳性狀__相同__的后代是進(jìn)行遺傳學(xué)研

究的寶貴材料；胚胎移植前進(jìn)行__性別鑒定__、__遺傳病篩查__等，對于人工控制__動物性

別__、動物繁育健康后代具有重要意義。

【易錯易混自糾】

(1)可選用囊胚期或原腸胚期的胚胎進(jìn)行移植。(×)

提示：可選用桑葚胚或囊胚期的胚胎進(jìn)行移植。

(2)胚胎移植技術(shù)中對供體和受體母牛都要進(jìn)行相同激素處理。(×)

提示：胚胎移植技術(shù)中對供體和受體母牛都要用相同激素進(jìn)行同期發(fā)情處理，對供體母

牛還要用促性腺激素進(jìn)行超數(shù)排卵處理。

(3)胚胎分割移植應(yīng)選取發(fā)育良好、形態(tài)正常的囊胚或原腸胚。(×)

提示：胚胎分割移植應(yīng)選取發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚。

(4)對囊胚進(jìn)行分割時，要將滋養(yǎng)層細(xì)胞均等分割。(×)

提示：對囊胚進(jìn)行分割時，要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞均等分割。

1.(選擇性必修3P61圖2－23)供體母牛和受體母牛的選擇標(biāo)準(zhǔn)為__供體是遺傳性狀優(yōu)良、

生產(chǎn)能力強(qiáng)的個體，受體是有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的個體，且二者必須是同一物種_

_。

2.(選擇性必修3P62)胚胎移植的實(shí)質(zhì)是__早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的

轉(zhuǎn)移__。

3.(選擇性必修3P62思考討論)胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)是__發(fā)情后，同種動物供、受體生

殖器官的生理變化是相同的；早期胚胎形成后，在一定時間內(nèi)不會與子宮建立聯(lián)系，處于游

離狀態(tài)；受體對來自供體的胚胎不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)__。

教材拾遺

1.(選擇性必修3P56相關(guān)信息)使精子獲能的方法有__直接利用雌性動物的生殖道使精

子獲能；將精子培養(yǎng)在人工配制的獲能液__中使其獲能等。獲能液的成分因動物種類不同而

有所差異，常見的有效成分有__肝素、Ca2+載體__等。

2.(選擇性必修3P58相關(guān)信息)判斷卵子受精的標(biāo)志是__觀察到兩個極體或者雌、雄原核

__。

3.(選擇性必修3P62相關(guān)信息)超數(shù)排卵是指應(yīng)用__外源促性腺激素__，誘發(fā)卵巢排出比

自然情況下更多的成熟卵子。

考點(diǎn)1胚胎工程的理論基礎(chǔ)

1.受精過程中的反應(yīng)和防止多精入卵生理反應(yīng)

(1)精子獲能：雌性動物生殖道分泌一些物質(zhì)使精子表面發(fā)生變化，暴露出精子表面識

別卵細(xì)胞的受體。

(2)透明帶反應(yīng)：精子的細(xì)胞膜與卵細(xì)胞膜融合后，會產(chǎn)生阻止后來的精子進(jìn)入透明帶

的生理反應(yīng)。

(3)卵細(xì)胞膜反應(yīng)：精子入卵后，卵細(xì)胞膜拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)也會立即發(fā)生生理

反應(yīng)。

2.明辨體內(nèi)受精應(yīng)注意的幾個問題

(1)精子獲能是指精子獲得受精“能力”，而不是獲得能量；排卵是指卵子從卵泡中排出，

而不是卵泡從卵巢中排出。

(2)動物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次級卵母細(xì)胞，如豬、羊等；有的可能

是初級卵母細(xì)胞，如馬、犬等。但它們都要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，當(dāng)達(dá)到MⅡ期時，才具

備與精子受精的能力。

(3)受精的標(biāo)志≠受精完成的標(biāo)志：受精的標(biāo)志是在透明帶和卵細(xì)胞膜之間觀察到兩個極

體或雌、雄原核；而受精完成的標(biāo)志是雌、雄原核的融合。

(4)受精卵遺傳物質(zhì)的來源：核遺傳物質(zhì)來自精子的細(xì)胞核與卵細(xì)胞的細(xì)胞核(即精卵各

提供1/2)，而細(xì)胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自卵細(xì)胞。

3.卵裂期胚胎發(fā)育過程中物質(zhì)和體積變化的規(guī)律

(1)有機(jī)物：胚胎沒有和母體建立聯(lián)系，沒有從母體獲取有機(jī)物，而胚胎一直呼吸消耗，

有機(jī)物總量減少。

(2)細(xì)胞數(shù)目和體積：胚胎總體積并不增加，但細(xì)胞數(shù)目增多，每個細(xì)胞體積減小。

(3)細(xì)胞中DNA含量：伴隨細(xì)胞分裂，細(xì)胞數(shù)目增多，總DNA含量增多，但每個細(xì)胞

中核DNA含量保持相對穩(wěn)定。

圍繞受精作用，考查生命觀念

1.體外受精技術(shù)實(shí)際上是在體外條件下，對自然受精條件進(jìn)行的模擬操作。如圖表示人

體內(nèi)一個精子受精的部分過程，有關(guān)分析錯誤的是()

A.排出的精子經(jīng)“精子獲能”過程才可與發(fā)育至減數(shù)分裂Ⅱ的卵子完成受精

B.①②過程卵子會通過透明帶生理反應(yīng)和卵細(xì)胞膜生理反應(yīng)拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)

C.精子入卵后被激活的卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，排出第二極體，形成雌原核

D.受精卵形成后即進(jìn)行有絲分裂，在輸卵管內(nèi)完成胚胎發(fā)育的過程

【解析】D受精作用、受精卵發(fā)育的最早期是在輸卵管中完成的，然后進(jìn)入子宮，在

子宮內(nèi)完成后續(xù)的胚胎發(fā)育過程。

圍繞胚胎早期發(fā)育，考查科學(xué)思維

2.(2024·江蘇模擬)為探討K＋對小鼠體外胚胎發(fā)育的影響，將經(jīng)體外受精獲得的小鼠受

精卵分別置于含0、2.5、12.5和50.0mmol·L-1KCl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，觀察各組胚胎的發(fā)育

進(jìn)程并統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，結(jié)果如下表。相關(guān)敘述錯誤的是()

KCl濃度/受精卵2細(xì)胞4細(xì)胞桑葚

囊胚/%

(mmol·L-1)總數(shù)胚/%胚/%胚/%

11

0400(0)0(0)0(0)

(27.5)

10510110288

2.5115

(91.3)(87.8)(88.7)(76.5)

87796250

12.5120

(72.5)(65.8)(51.7)(41.7)

50.05043(86)10(20)0(0)0(0)

A.早期胚胎的體外培養(yǎng)過程需要控制好溫度、氣體環(huán)境和營養(yǎng)條件

B.當(dāng)KCl濃度為0和50.0mmol·L-1時，小鼠胚胎的發(fā)育出現(xiàn)明顯阻滯

C.由上表數(shù)據(jù)可知，早期胚胎發(fā)育的不同階段對K＋的需求一致

D.K＋可能通過引起細(xì)胞膜電位的改變來調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂和早期胚胎發(fā)育

【解析】C由上表數(shù)據(jù)可知，早期胚胎發(fā)育的不同階段對K＋的需求不同，當(dāng)KCl濃

度為0時，受精卵的細(xì)胞數(shù)為40，2細(xì)胞胚的細(xì)胞數(shù)為11，4細(xì)胞胚、桑葚胚、囊胚的細(xì)胞

數(shù)均為0，這說明4細(xì)胞胚、桑葚胚、囊胚比受精卵、2細(xì)胞胚更需要K＋，C錯誤。

考點(diǎn)2胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用

1.人工授精和體外受精的比較

類型人工授精體外受精

卵母細(xì)胞的采集和

人工采精→檢查與儲存精

培養(yǎng)（體外）

液→人工授精(用人工的精子的采集和獲能

過程

方法將精液注入正在發(fā)情（體外）

受精

的母畜生殖道中)

（體外）

受精卵的形成和早期胚胎發(fā)育

胚胎發(fā)受精卵的形成和胚胎發(fā)育

在體外，胚胎移植后的胚胎發(fā)

育場所場所在母畜體內(nèi)

育在母畜體內(nèi)

2.胚胎移植中的注意點(diǎn)

兩次激第一次：用激素對供、受體進(jìn)行同期發(fā)情處理。

素使用第二次：用促性腺激素處理，使供體超數(shù)排卵

第一次：對收集的胚胎進(jìn)行檢查。

兩次檢查

第二次：對受體母畜是否妊娠進(jìn)行檢查

胚胎由受精卵形成，屬于有性生殖；

繁殖方式

胚胎由核移植或胚胎分割形成，屬于無性生殖

3.“克隆羊”“試管羊”“轉(zhuǎn)基因羊”的產(chǎn)生過程及分析比較

不同點(diǎn)

名稱產(chǎn)生過程主要生物相同點(diǎn)

遺傳物質(zhì)遺傳性狀生殖方式

技術(shù)

動物體細(xì)A羊核基幾乎全部都用到胚

克隆羊胞核移植因，B羊表現(xiàn)A羊無性生殖胎移植技

技術(shù)質(zhì)基因性狀術(shù)、動物

A、B羊細(xì)胞培養(yǎng)

試管羊體外受精雙親性狀有性生殖

核基因，技術(shù)

B羊質(zhì)基

因

目的基目的基因

轉(zhuǎn)基DNA重

因、雙親性狀、雙有性生殖

因羊組技術(shù)

基因親性狀

結(jié)合體外受精，考查科學(xué)思維

1.(2024·湖北三模)將未受精的青蛙卵母細(xì)胞浸泡在中性等滲溶液中，以防止由于滲透作

用引起體積的變化。在中性等滲溶液中補(bǔ)充放射性標(biāo)記的氨基酸，每30min采集一次卵母

細(xì)胞樣本并測定其放射性，在時刻1卵母細(xì)胞受精，受精后每隔5min采集一次樣本并測

定其放射性，結(jié)果如圖所示。該實(shí)驗(yàn)的對照組應(yīng)設(shè)置為()

A.在受精前將卵母細(xì)胞浸入非放射性標(biāo)記的中性等滲溶液

B.受精后每隔30min對卵母細(xì)胞進(jìn)行采樣

C.將卵母細(xì)胞分成兩組，一組浸入非放射性標(biāo)記的中性等滲溶液中，一組浸入放射性標(biāo)

記的中性等滲溶液中

D.將卵母細(xì)胞分成兩組，一組受精，另一組模擬受精，但不讓精子進(jìn)入卵細(xì)胞

【解析】D根據(jù)題意可知，在中性等滲溶液中補(bǔ)充放射性標(biāo)記的氨基酸，每30min

采集一次卵母細(xì)胞樣本并測定其放射性，受精后每隔5min采集一次樣本；并測定其放射

性，因此該實(shí)驗(yàn)的目的是測試受精對蛋白質(zhì)合成的影響。根據(jù)對照原則，除了被測試的項(xiàng)目，

對照組要和實(shí)驗(yàn)組保持一致。因此，對照組應(yīng)和實(shí)驗(yàn)組除實(shí)際受精外的一切條件保持一致。

因此實(shí)驗(yàn)對照組應(yīng)將卵母細(xì)胞分成兩組，一組受精，另一組模擬受精，但不讓精子進(jìn)入卵細(xì)

胞，D正確。

2.(2024·長沙3月調(diào)研)(不定項(xiàng))第三代試管嬰兒技術(shù)(PGD/PGS)是對早期胚胎細(xì)胞進(jìn)行

基因診斷和染色體檢測后再進(jìn)行胚胎移植，流程如圖所示。圖中檢測包括PGD、PGS(PGD

是指胚胎植入前的基因診斷，PGS是指胚胎植入前的染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)檢測)。下列敘述錯

誤的是()

A.采集的卵子需培養(yǎng)至MⅡ期才能與獲能的精子進(jìn)行受精

B.PGD和PGS技術(shù)可分別用于篩選紅綠色盲和唐氏綜合征

C.將成熟的精子放入ATP溶液中進(jìn)行獲能處理

D.“理想胚胎”需培養(yǎng)至桑葚胚或原腸胚才能植入子宮

【解析】CD將成熟的精子放在一定濃度的肝素或Ca2+溶液中，用化學(xué)藥物誘導(dǎo)精子

獲能，C錯誤；“理想胚胎”需培養(yǎng)至桑葚胚或囊胚才能植入子宮，D錯誤。

結(jié)合胚胎移植和胚胎分割，考查科學(xué)思維

3.(2024·湖南“一起考”一模)為獲得導(dǎo)入R基因的轉(zhuǎn)基因小鼠，科研人員進(jìn)行了如下圖

所示的操作過程。相關(guān)敘述錯誤的是()

A.過程①需用促性腺激素處理以獲得更多的卵母細(xì)胞

B.過程②操作中通常需多個表達(dá)載體和多個受精卵

C.過程③需使用藥物抑制雌鼠b對植入胚胎的免疫排斥

D.過程④處理的目的是使多只雌鼠b處于受孕準(zhǔn)備狀態(tài)

【解析】C為了胚胎移植成功往往需要更多的卵母細(xì)胞，所以過程①用促性腺激素對

供體進(jìn)行超數(shù)排卵處理，A正確；將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞用多個表達(dá)載體和多個受精卵可

以提高成功率，所以過程②操作中通常需多個表達(dá)載體和多個受精卵，B正確；受體對移入

子宮的外來胚胎不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，故過程③不需要抑制雌鼠b對植入胚胎的免疫排斥，

C錯誤；胚胎移植成功需要受體和供體達(dá)到相同的生理狀態(tài)，所以過程④處理的目的是使多

只雌鼠b處于受孕準(zhǔn)備狀態(tài)，D正確。

4.(2024·湖南考前仿真三)(不定項(xiàng))如圖為經(jīng)過體外受精和胚胎分割、移植培育優(yōu)質(zhì)奶牛

的過程。下列敘述錯誤的是()

A.精子需要獲能處理后才能參與體外受精，而卵母細(xì)胞可直接參與受精

B.②是內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，用分割針將其均等分割成2、3或8等份

C.胚胎移植的實(shí)質(zhì)是早期胚胎在相同環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移

D.胚胎移植前需要對受體進(jìn)行免疫抑制處理以避免發(fā)生免疫排斥反應(yīng)

【解析】ABD體外受精時獲取的精子一般需要經(jīng)過獲能處理才能參與受精，獲取的

卵母細(xì)胞也需要在體外進(jìn)行成熟培養(yǎng)，A錯誤；①是囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，胚胎分割時需要用分

割針將其均等分割成2、4或8等份，而不能分割成3等份，B錯誤；根據(jù)胚胎移植的操作

流程可知，胚胎移植的實(shí)質(zhì)是早期胚胎在相同環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移，C正確；胚胎移

植的理論基礎(chǔ)之一是受體不會對外來的早期胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，所以無需對受體進(jìn)行免

疫抑制處理，D錯誤。

1.(2024·北京卷)我國科學(xué)家體外誘導(dǎo)食蟹猴胚胎干細(xì)胞，形成了類似囊胚的結(jié)構(gòu)(類囊

胚)，為研究靈長類胚胎發(fā)育機(jī)制提供了實(shí)驗(yàn)體系(如圖)。相關(guān)敘述錯誤的是()

A.實(shí)驗(yàn)證實(shí)食蟹猴胚胎干細(xì)胞具有分化潛能

B.實(shí)驗(yàn)過程中使用的培養(yǎng)基含有糖類

C.類囊胚的獲得利用了核移植技術(shù)

D.可借助胚胎移植技術(shù)研究類囊胚的后續(xù)發(fā)育

【解析】C體外誘導(dǎo)食蟹猴胚胎干細(xì)胞，形成了類似囊胚的結(jié)構(gòu)(類囊胚)，證實(shí)了食

蟹猴胚胎干細(xì)胞具有分化潛能，A正確；實(shí)驗(yàn)過程中使用的培養(yǎng)基需含有糖類，糖類可為細(xì)

胞培養(yǎng)提供能源物質(zhì)，B正確；類囊胚的獲得利用了動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，并沒有進(jìn)行核移植，

C錯誤；可借助胚胎移植技術(shù)將類囊胚移植到相應(yīng)的雌性受體中繼續(xù)胚胎發(fā)育，從而可以用

來研究類囊胚的后續(xù)發(fā)育，D正確。

2.(2024·甘肅卷)甘加藏羊是甘肅高寒牧區(qū)的優(yōu)良品種，是季節(jié)性發(fā)情動物，每年產(chǎn)羔一

次，每胎一羔，繁殖率較低。為促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展，研究人員通過體外受精、胚胎移植等胚胎

工程技術(shù)提高藏羊的繁殖率，流程如下圖。下列敘述錯誤的是()

A.藏羊甲需用促性腺激素處理使其卵巢卵泡發(fā)育和超數(shù)排卵

B.藏羊乙的獲能精子能與剛采集到的藏羊甲的卵母細(xì)胞受精

C.受體藏羊丙需和藏羊甲進(jìn)行同期發(fā)情處理

D.后代丁的遺傳物質(zhì)來源于藏羊甲和藏羊乙

【解析】B促性腺激素能作用于卵巢，藏羊甲需用促性腺激素處理使其卵巢卵泡發(fā)育

和超數(shù)排卵，A正確；從卵巢中剛采集的卵母細(xì)胞需培養(yǎng)至MⅡ期后才可與獲能的精子進(jìn)行

體外受精，B錯誤；在胚胎移植前要對接受胚胎的受體和供體進(jìn)行同期發(fā)情處理，使受體的

生理狀況相同，因此受體藏羊丙需和藏羊甲進(jìn)行同期發(fā)情處理，C正確；后代丁是由藏羊甲

的卵細(xì)胞和藏羊乙的精子結(jié)合形成的受精卵發(fā)育而來的，因此后代丁的遺傳物質(zhì)來源于藏羊

甲和藏羊乙，D正確。

3.(2022·全國甲卷改編)某牧場引進(jìn)一只產(chǎn)肉性能優(yōu)異的良種公羊，為了在短時間內(nèi)獲得

具有該公羊優(yōu)良性狀的大量后代，該牧場利用胚胎工程技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)操作。回答下列問題：

(1)為了實(shí)現(xiàn)體外受精需要采集良種公羊的精液，精液保存的方法是冷凍保存。在體外

受精前要對精子進(jìn)行獲能處理，其原因是___________________________________________

_______________________________________________________________________________

______________________。利用該公羊的精子進(jìn)行體外受精需要發(fā)育到一定時期的卵母細(xì)胞，

因?yàn)槁涯讣?xì)胞達(dá)到__________時才具備與精子受精的能力。

(2)請以保存的囊胚和相應(yīng)數(shù)量的非繁殖期受體母羊?yàn)椴牧线M(jìn)行操作，以獲得具有該公

羊優(yōu)良性狀的后代。主要的操作步驟是_____________________________________________

_______________________________________________________________________________

____________________。

【答案】(1)剛排出的精子必須在雌性生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)生理變化后才能獲得受精能力

MⅡ期(2)對受體母羊進(jìn)行發(fā)情處理，在合適的時間，將保存的囊胚移植入受體母羊的子

宮

(2024·河南模擬)ω－3多不飽和脂肪酸在預(yù)防和治療心腦血管疾病、癌癥等多種疾病方

面有著重要作用，然而人和哺乳動物因?yàn)樽陨砣鄙佴兀?