第頁第41講胚胎工程（知識清單）學習導航站知識主脈絡：可視化思維導圖，建立知識框架核心知識庫：重難考點總結，梳理必背知識、歸納重點考點1胚胎工程的理論基礎★★★☆☆考點2胚胎工程技術及其應用★★☆☆☆陷阱預警臺：識別高頻錯誤，提供防錯策略（2大陷阱規(guī)避）素養(yǎng)加油站：前沿科研成果或熱點問題分析真題挑戰(zhàn)場：感知真題，檢驗成果，考點追溯考點1胚胎工程的理論基礎★★★☆☆1.胚胎工程概念指對生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞進行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動物體內生產后代，以滿足人類的各種需求。2.胚胎工程技術包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。3.體內受精（1）哺乳動物受精場所：雌性動物的輸卵管內。（2）受精前的準備階段①準備階段1——精子獲能：剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在雌性動物的生殖道發(fā)生相應的生理變化后，才能獲得受精能力。②準備階段2——卵子的準備：動物排出的卵子成熟度不同，有的可能是初級卵母細胞，如馬、犬等；有的可能是次級卵母細胞，如豬、羊等。卵子要在輸卵管內進一步成熟，到MⅡ期時，才具備與精子受精的能力。（3）受精階段過程主要變化精子穿越卵細胞膜外的結構獲能后的精子與卵子相遇時，首先它釋放出多種酶，以溶解卵細胞膜外的一些結構，同時借助自身的運動接觸卵細胞膜精子入卵防止多精入卵的第一道屏障：精子的細胞膜與卵細胞膜融合，卵細胞膜外的透明帶會迅速發(fā)生生理反應，阻止后來的精子進入透明帶。防止多精入卵的第二道屏障：精子入卵后，卵細胞膜也會立即發(fā)生生理反應，拒絕其他精子再進入卵內形成雄、雌原核精子入卵后，尾部脫離，原有的核膜破裂并形成一個新的核膜，形成雄原核；同時卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，排出第二極體后，形成雌原核受精卵形成雄、雌原核充分發(fā)育后，相向移動，彼此靠近，核膜消失。這個含有兩個染色體組的合子就是受精卵【教材拾遺】（選擇性必修3P56相關信息）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。特別提醒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.卵子的減數(shù)分裂Ⅱ、受精作用和受精卵的早期細胞分裂都是在雌性動物的輸卵管中進行的。3.卵子減數(shù)分裂Ⅱ是在精子和卵子結合的過程中完成的。4.受精的標志≠受精完成的標志受精的標志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體，或觀察到雌、雄原核的形成。受精完成的標志是雌、雄原核的融合。4.胚胎早期發(fā)育（1）場所：輸卵管。（2）過程：早期發(fā)育的胚胎包括以下幾個階段：受精卵→①桑葚胚→②囊胚。（3）卵裂期的特點①細胞分裂方式：有絲分裂，發(fā)生在透明帶內。②有機物：有機物總量不斷減少，但有機物種類增加。③細胞體積：胚胎總體積不變或略有減小，但細胞數(shù)目增多，所以每個細胞體積減小。④細胞中DNA含量：伴隨細胞分裂，細胞數(shù)目增多，總DNA含量增多，但每個細胞中核DNA含量保持相對穩(wěn)定。（4）桑葚胚：由卵裂產生的子細胞形成的致密細胞團，形似桑葚。（5）囊胚：細胞逐漸分化，結構如圖所示。①內細胞團——其細胞具有全能性，將來發(fā)育成胎兒的各種組織。②滋養(yǎng)層——沿透明帶內壁擴展和排列的細胞，將來發(fā)育成胎膜和胎盤。③囊胚腔——胚胎內部含有液體的腔。（6）原腸胚：形成外胚層、中胚層、內胚層三個胚層，這三個胚層將逐漸分化形成各種組織、器官等。特別提醒1.桑葚胚的細胞和囊胚期內細胞團的細胞都具有全能性。2.卵裂時胚胎中有機物的含量不斷減少，但有機物的種類增加；胚胎總DNA含量增多，但每個細胞中核DNA含量保持穩(wěn)定。3.卵裂期胚胎發(fā)育過程中物質和體積變化的規(guī)律（1）有機物：胚胎沒有和母體建立聯(lián)系，沒有從母體獲取有機物，而胚胎一直呼吸消耗，有機物總量減少。（2）細胞數(shù)目和體積：胚胎總體積并不增加，但細胞數(shù)目增多，每個細胞體積減小。（3）細胞中DNA含量：伴隨細胞分裂，細胞數(shù)目增多，總DNA含量增多，但每個細胞中核DNA含量保持相對穩(wěn)定。5.孵化（1）概念：囊胚進一步擴大，透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來的過程。（2）意義：如果不能正常孵化，胚胎就無法繼續(xù)發(fā)育。考點2胚胎工程技術及其應用★★★☆☆1.體外受精（1）試管動物含義：通過人工操作使卵子在體外受精，經(jīng)培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再進行移植產生的個體。（2）體外受精過程①主要包括：卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等步驟。采集到的卵母細胞和精子，要分別在體外進行成熟培養(yǎng)和獲能處理。②哺乳動物體外受精過程1）采集到的卵母細胞和精子，要分別在體外進行成熟培養(yǎng)（即培養(yǎng)至MⅡ期）和獲能處理，然后才能用于體外受精。2）一般情況下，可以將獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子置于適當?shù)呐囵B(yǎng)液中共同培養(yǎng)一段時間，來促進它們完成受精。（3）意義：體外受精技術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①定義：指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動物體內，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術。②供體：提供胚胎的個體；受體：接受胚胎的個體。③胚胎來源：體外受精、體內受精、轉基因、核移植及其他方式得到的胚胎等。（2）基本程序供體、受體的選擇和處理→配種或人工授精→胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存→胚胎的移植→移植后的檢查。（3）過程（以牛的胚胎移植為例）（4）優(yōu)勢①充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。②大大縮短了供體本身的繁殖周期。③對供體施行超數(shù)排卵處理后，可獲得多枚胚胎，經(jīng)移植可得到多個后代，這使供體的后代數(shù)是自然繁殖的十幾倍到幾十倍。（5）地位：胚胎移植作為胚胎工程的最終技術環(huán)節(jié)，還將推動胚胎工程其他技術的研究和應用。（6）實質：早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉移。特別提醒1.超數(shù)排卵是指應用外源促性腺激素，誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。2.胚胎移植的生理學基礎3.體外受精、體內受精形成的胚胎進行胚胎移植屬于有性生殖，動物體細胞核移植形成的胚胎進行胚胎移植屬于無性生殖，即判斷胚胎移植為何種生殖方式時，關鍵是看胚胎通過何種方式獲得。3.胚胎分割（1）概念：指采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術。（2）實質：動物的無性繁殖或克隆。（3）特點：后代遺傳性狀相同。（4）主要儀器設備：體視顯微鏡和顯微操作儀。（5）操作程序①選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中。②在顯微鏡下用分割針或分割刀分割，在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內細胞團均等分割。③分割后的胚胎可以直接移植給受體，或經(jīng)體外培養(yǎng)后，再移植給受體。（6）意義①可以促進優(yōu)良動物品種的繁殖。②產生的遺傳性狀相同的后代是進行遺傳學研究的寶貴材料。③在胚胎移植前，進行性別鑒定、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。（7）胚胎分割時應注意的問題①胚胎選擇：選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚。②分割要求：在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內細胞團均等分割。③做DNA分析，鑒定性別時，要取滋養(yǎng)層細胞。④實質：通過無性繁殖或克隆增加后代數(shù)量。特別提醒1.將內細胞團均等分割，以免影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。2.胚胎移植前進行性別鑒定的方法：取滋養(yǎng)層細胞做DNA分析。陷阱1胚胎工程的理論基礎的幾點易錯點易錯表現(xiàn)正確理解認為高等動物精子和卵子的發(fā)生都是連續(xù)的高等動物中，一般精子的形成是連續(xù)的，卵子的形成是不連續(xù)的，其減數(shù)分裂Ⅰ是在排卵前后（不同動物有差異），受精時才繼續(xù)完成減數(shù)分裂Ⅱ認為原腸胚發(fā)生的孵化非常重要，影響到胚胎能否繼續(xù)發(fā)育囊胚擴大導致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來叫作孵化，孵化影響到胚胎能否繼續(xù)發(fā)育，故非常重要。陷阱2胚胎工程技術及其應用的幾點易錯點易錯表現(xiàn)正確理解認為從雄性奶牛中采集到的成熟精子遇到卵子即可進入卵子內從雄性奶牛中采集到的成熟精子需要進行獲能處理后，才能進行受精認為胚胎移植前要檢查胚胎質量并在囊胚或原腸胚階段移植不同動物胚胎移植的時間不同，一般要培養(yǎng)到桑葚胚或囊胚階段而不選擇原腸胚進行移植認為應選用原腸胚做雌雄鑒別應選擇囊胚期的滋養(yǎng)層細胞做性別鑒別認為鑒別后的雄性胚胎可直接做胚胎移植因為利用乳腺生物反應器進行生物制藥，所以鑒別后的雌性胚胎才可直接做胚胎移植1.功能性人類羊膜囊體外模型的構建：2025年5月15日發(fā)表在《Cell》雜志上的一項研究，研究人員成功開發(fā)出一種全新的、基于人類干細胞的體外三維模型——原腸胚形成后類羊膜囊（PGAs）。該模型不僅在形態(tài)、大小上高度模擬了人類胚胎在約4周時的胚胎外結構，包括類羊膜囊和類卵黃囊，還能重現(xiàn)它們在細胞組成、分子特征甚至功能分泌方面的關鍵特性。PGAs模型的構建為解析生命早期發(fā)育機制提供了新模型，有助于深入理解胚胎外組織在早期胚胎發(fā)育中的作用。2.人類皮膚細胞育成功能性卵子：2025年9月30日《自然?通訊》發(fā)表的一項研究稱，美國俄勒岡健康與科學大學研究團隊利用人類皮膚細胞育成了可受精的功能性卵子。研究人員將人類皮膚細胞的細胞核移植到去核的人類卵母細胞中，通過模擬自然減數(shù)分裂的機制，促使其中一套染色體被選擇性地丟棄，從而獲得染色體數(shù)目正常的單倍體卵母細胞。這些卵子在體外與精子結合受精后，約9%的受精卵發(fā)育至第6天的囊胚階段。盡管該技術仍存在效率和精確性有待提高等局限，但為治療不孕癥提供了潛在路徑。3.胚胎選育技術的發(fā)展：基于高通量測序和生物信息學分析的基因組選擇技術，能夠對胚胎進行早期遺傳評估，識別與生產性能相關的關鍵基因位點，提高選育效率。代謝組學篩選技術通過分析胚胎培養(yǎng)液或生物樣本中的小分子代謝物，建立代謝指紋圖譜，評估其發(fā)育潛能和營養(yǎng)利用效率，結合機器學習算法的代謝組學模型在牛胚胎分級中準確率達85%。此外，多組學整合分析技術整合基因組、轉錄組、蛋白質組及代謝組數(shù)據(jù)，構建胚胎發(fā)育的多維度調控網(wǎng)絡，揭示性狀形成的分子機制，在家畜中驗證顯示，多組學整合預測的胚胎成活率準確度較單一組學提升40%。4.人工智能在胚胎選擇中的應用：AI系統(tǒng)使用時間延時成像技術監(jiān)控胚胎發(fā)育，通過分析大量數(shù)據(jù)準確評估胚胎的質量，幫助選擇最有可能成功著床的胚胎。2024年8月《NatureMedicine》雜志發(fā)表的一項多中心、隨機、雙盲臨床試驗研究顯示，機器學習算法在體外受精胚胎選擇中，雖然臨床妊娠率與標準形態(tài)學評估相比沒有提高，但評估過程大大縮短，節(jié)省了約90%的評估時間，且避免了人為偏差?？键c預測：1.胚胎選育技術的智能化升級（1）多組學整合分析的深入：進一步整合基因組、轉錄組、蛋白質組及代謝組等多組學數(shù)據(jù)，構建更完善的胚胎發(fā)育多維度調控網(wǎng)絡，揭示更多性狀形成的分子機制，提高胚胎選育的準確性和效率，推動胚胎選育從“經(jīng)驗選育”向“精準設計”轉變。（2）人工智能與大數(shù)據(jù)的融合：結合人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術，對胚胎的顯微成像數(shù)據(jù)、代謝組學數(shù)據(jù)等進行更高效的分析和處理，建立更精準的胚胎發(fā)育預測模型，實現(xiàn)胚胎質量評估和篩選的自動化、智能化，減少人為誤差。2.胚胎體外培養(yǎng)模型的完善（1）復雜胚胎模型的構建：繼續(xù)構建更復雜、更接近體內真實情況的胚胎體外培養(yǎng)模型，如模擬胚胎發(fā)育后期的各種組織和器官的相互作用，為研究胚胎發(fā)育過程中的各種生理和病理過程提供更好的平臺。（2）培養(yǎng)條件的優(yōu)化：深入研究胚胎體外培養(yǎng)過程中的各種影響因素，優(yōu)化培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)環(huán)境等，提高胚胎的體外培養(yǎng)效率和質量，延長胚胎在體外的存活時間，為胚胎工程的各種操作提供更優(yōu)質的胚胎材料。1.（2025·云南·高考真題）孕酮具有促進子宮內膜增生，為受精卵著床做準備的作用。某奶牛場發(fā)現(xiàn)一頭高產奶量母牛生產兩胎后重復配種均未成功妊娠，該?？烧Ｅ怕训型康陀谡Ｄ概?。為獲得該母牛的后代，下列說法正確的是（）A.運用體外受精或人工授精技術可提高該牛的妊娠率B.使用外源促性腺激素處理該牛獲得更多卵子進而可獲得多枚胚胎C.體外受精或人工授精后形成受精卵移植到健康受體可提高存活率D.使用該牛MⅡ期卵母細胞的細胞核進行核移植可獲得可育后代【答案】C【分析】體外受精是指將卵子和精子在體外人工控制的環(huán)境中完成受精過程的技術?！驹斀狻緼、該母牛孕酮量低于正常母牛，子宮內膜增生可能不足，不利于受精卵著床，即使運用體外受精或人工授精技術，也難以提高妊娠率，A錯誤；

B、使用外源促性腺激素處理該牛，可促使其超數(shù)排卵，獲得更多卵子，但孕酮量低于正常母牛，受精卵不能成功著床，不能獲得成活胚胎，B錯誤；

C、該?？烧Ｅ怕训型康陀谡Ｄ概?，故可通過體外受精或人工授精后形成受精卵移植到健康的受體內可提高存活率，C正確；

D、使用該牛MⅡ期卵母細胞的細胞核進行核移植，由于該牛本身孕酮分泌異常等問題，獲得的后代也可能存在發(fā)育等方面的問題，不一定可育，D錯誤。

故選C。【考點追溯】胚胎移植實質上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉移。（P62“思考·討論”）2.（2025·江蘇·高考真題）梅花鹿和馬鹿雜交后代生命力強、茸質好，但自然雜交很難完成，人工授精能解決此難題。胚胎工程技術的應用，可提高繁殖率，增加鹿場經(jīng)濟效益。下列相關敘述合理的是（

）A.采集的精液無需固定、稀釋，即可用血細胞計數(shù)板檢測精子密度B.人工授精時，采集的精液經(jīng)獲能處理后才能輸入雌性生殖道C.超數(shù)排卵處理時，常用含促性腺激素的促排卵劑D.母體子宮對胚胎的免疫耐受性低下是胚胎移植的生理學基礎【答案】C【分析】體外受精主要操作步驟：（1）卵母細胞的采集和培養(yǎng):方法一:對小型動物一般用促性腺激素處理，使其排出更多的卵子，然后，從輸卵管中沖取卵子，直接與獲能的精子在體外受精。方法二:對大型動物是借助超聲波探測儀、腹腔鏡等直接從活體動物的卵巢中吸取卵母細胞，在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精（或從剛屠宰母畜的卵巢中采集卵母細胞）。（2）精子的采集和獲能:在體外受精前，要對精子進行獲能處理。采集方法:假陰道法、手握法和電刺激法等。獲能方法:培養(yǎng)法和化學法。（3）受精:獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵細胞在獲能溶液或專用的受精溶液中完成受精過程。?！驹斀狻緼、采集的精子需要經(jīng)過稀釋和固定處理，否則活動精子會影響計數(shù)準確性，且血細胞計數(shù)板通常用于已固定的細胞，A錯誤；B、人工授精時，精子在雌性生殖道內自然獲能，無需提前體外處理，B錯誤；C、超數(shù)排卵通過注射促性腺激素（如FSH和LH）促進卵泡發(fā)育和排卵，C正確；D、胚胎移植的生理學基礎是母體子宮對胚胎的免疫耐受性高，不會發(fā)生免疫排斥，而非耐受低下，D錯誤。故選C?！究键c追溯】超數(shù)排卵是指應用外源促性腺激素,誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。(P62)3.（2025·陜晉青寧卷·高考真題）科研人員通過對綿羊受精卵進行基因編輯和胚胎移植等操作，獲得了羊毛長度顯著長于對照組的優(yōu)良品系。下列敘述錯誤的是（

）A.為獲取足夠的卵子，需對供體綿羊注射促性腺激素進行超數(shù)排卵處理B.為確保受體綿羊與供體綿羊生理狀態(tài)一致，需進行同期發(fā)情處理C.受精卵發(fā)育至桑葚胚階段，細胞數(shù)量和胚胎總體積均增加D.對照組綿羊的選擇需考慮年齡、性別等無關變量的影響【答案】C【分析】動物胚胎發(fā)育的基本過程：（1）受精場所是母體的輸卵管。（2）卵裂期：細胞有絲分裂，細胞數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體體積并不增加，或略有減小。（3）桑葚胚：胚胎細胞數(shù)目達到32個左右時，胚胎形成致密的細胞團，形似桑葚，是全能細胞。（4）囊胚：細胞開始出現(xiàn)分化（該時期細胞的全能性仍比較高），聚集在胚胎一端個體較大的細胞稱為內細胞團，將來發(fā)育成胎兒的各種組織。中間的空腔稱為囊胚腔。（5）原腸胚：有了三胚層的分化，具有囊胚腔和原腸腔?！驹斀狻緼、促性腺激素可促進供體超數(shù)排卵，從而獲得更多卵子，A正確；B、為確保受體綿羊與供體綿羊生理狀態(tài)一致，受體與供體需同期發(fā)情處理以保證胚胎移植后生理環(huán)境同步，B正確；C、桑葚胚階段的細胞通過卵裂增殖，細胞數(shù)量增加，但胚胎總體積不變，或略有減小，C錯誤；D、本實驗的自變量是是否對綿羊受精卵進行基因編輯等，其余為無關變量，對照組與實驗組的無關變量（如年齡、性別）需保持一致，以排除干擾，D正確。故選C?！究键c追溯】超數(shù)排卵是指應用外源促性腺激素,誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。(P62)4.（2025·黑吉遼蒙卷·高考真題）研究顯示，約70%的小鼠體細胞核移植胚胎未能成功發(fā)育至囊胚期，且僅有約2%的胚胎移植到代孕母鼠后可正常發(fā)育。下列敘述錯誤的是（

）A.體細胞核進入去核的MⅡ期卵母細胞形成重構胚B.移植前胚胎發(fā)育率低，可能是植入的體細胞核不能完全恢復分化前的功能狀態(tài)C.胚胎移植到代孕母鼠后成活率低，可能是早期胚胎未能及時從滋養(yǎng)層內孵化D.為提高胚胎成活率，可用胚胎細胞核移植代替體細胞核移植【答案】C【分析】動物體細胞分化程度高，表現(xiàn)全能性十分困難。因此動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植。胚胎移植是指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動物體內，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術。其中提供胚胎的個體稱為“供體”，接受胚胎的個體叫“受體”。通過任何一項技術（如轉基因、核移植和體外受精等）獲得的胚胎，都必須移植給受體才能獲得后代。【詳解】A、由于MⅡ期卵母細胞的細胞更大，便于進行技術操作，細胞質中含有激發(fā)細胞核全能性的