2026届高三生物一轮复习课件第53讲 胚胎工程

第53讲 胚胎工程 贺老师 大概念九 利用生物技术与工程生产对人类有用的产品 1 胚胎工程 概述 定义：对动物早期胚胎或配子进行的多种显微操作和处理技术，包括胚胎移植、体外受精等。 注意：防止多精入卵的第一道屏障、第二道屏障 理论基础：哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律。 场所：母体输卵管 过程：精子获能、卵子准备、顶体反应、透明带反应、卵细胞膜反应等过程。 定义：将早期胚胎移植到同种、生理状态相同的雌性动物体内。(同期发情处理） 胚胎移植一般不会出现免疫排斥的原因 体内受精 早期胚胎发育：包括卵裂期、桑葚胚、原肠胚等 胚胎移植 优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 实质：实现早期胚胎在相同生理环境下空间位置的转移。 胚胎分割：用机械方法将早期胚胎切割成多等分，内细胞团要均等分割。 应用：畜牧业中，提高家畜生产性能，改良品种。 2 受精 精子获能 受精前的准备 卵子准备 MⅡ期具备受精能力 雌性动物的生殖道或培养到获能液 精子穿过卵细胞外结构 精子接触卵细胞膜 精子入卵称为雄原核；卵子释放第二极体，形成雌原核 雌雄原核靠近 核膜消失 桑葚胚 受精卵 每个细胞能发育成组成个体的任何细胞类型及胚外组织 囊胚 原肠胚 内细胞团 滋养层 组成个体的各种组织细胞 胎盘、胎膜等胚外组织细胞 外胚层内胚层中胚层 考点一 胚胎工程的理论基础 3 操作对象 技术种类 工程实质 理论基础 动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞 体外受精、胚胎分割、胚胎移植 在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的 。 哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律 胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。 考点一 胚胎工程的理论基础 1 胚胎工程的概念： 模拟操作 4 考点一 胚胎工程的理论基础 2 受精： 受精前的准备阶段 受精阶段: 准备阶段Ⅰ:精子获能 准备阶段Ⅱ:卵子的准备 精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。 哺乳动物的输卵管内。 受精 定义 阶段 细胞膜的功能：进行细胞间信息交流 细胞膜具有：一定的流动性 5 体内：在 使精子获能； 体外：培养在 中使其获能； 雌性动物生殖道 人工配制的获能液 肝素、Ca2+载体 卵子要在 内进一步成熟，达到 时，才具备与精子受精的能力。 输卵管 减数第二次分裂中期 (1)准备阶段——精子获能 透明带 卵细胞膜 核 (纺锤体—染色体复合物) 第一极体 (2)准备阶段——卵子的准备 考点一 胚胎工程的理论基础 2 受精： 精子获能指精子获得受精能力，而不是获得能量。 卵泡中的卵母细胞在排卵前都处于 。 减数分裂Ⅰ前期 6 精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带 精子释放多种酶溶解膜外结构 精子接触卵细胞膜 透明带反应 精子触及卵细胞的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带 精子入卵 精子形成雄原核、卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核 卵细胞膜反应 精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内 精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核——雄原核 防止多精入卵的两个屏障 3 受精过程 考点一 胚胎工程的理论基础 注意：雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。 7 3 受精过程 考点一 胚胎工程的理论基础 雌、雄原核靠近 核膜消失，形成受精卵。第一次卵裂即将开始 两个极体 雌雄原核 受精标志 卵子完成减数分裂Ⅱ 输卵管 精子入卵激活后 发生场所： 发生时间： 受精的标志： a.观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间） b.观察到雌、雄原核。 受精完成的标志： 雌、雄原核融合形成合子 雌、雄原核靠近 核膜消失，第一次卵裂即将开始 雌雄原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失。这个含有两个染色体组的合子就是受精卵。受精过程结束后，受精卵的发育也就开始了。 8 准备阶段 准备阶段1：精子获能 准备阶段2：卵子的准备： 精子穿越卵细胞膜外的结构（放射冠和透明层） 透明带反应(阻止多精入卵的第一道屏障) 精子接触卵细胞膜 精子入卵(进入卵细胞膜) 卵细胞膜反应(阻止多精入卵的第二道屏障) 雄、雌原核形成 雌、雄原核融合形成合子 受精阶段 (受精的标志：观察到两个极体或雌、雄原核) ——受精完成的标志 雌性动物生殖道 人工配制的获能液 在输卵管内发育到MⅡ期 保证受精卵中的遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证了遗传的稳定性。 受精作用小结 9 胚胎发育的起点 当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。（通常为16-32个细胞） 受精卵 桑葚胚 卵裂期 ①细胞分裂方式是__________ ②细胞数目_________ ③胚胎总体积________ ④每个细胞的体积________ ⑤胚胎总有机物_______ ⑥胚胎总DNA数______ 有丝分裂 增加 不增加 减小 减小 增加 细胞未分化→ 4 胚胎早期发育 考点一 胚胎工程的理论基础 受精卵 2细胞 4细胞 8细胞 桑葚胚 囊胚 原肠胚 卵裂（期） 细胞进行代谢分解有机物 每个细胞都具有全能性 桑葚胚 胚胎总体积不变 在透明带内人类桑葚胚：受精后第3-4天形成，由16-32个卵裂球（blastomere）紧密排列成实心球体，形似桑葚。此时细胞仍具全能性，未分化为内细胞团或滋养层细胞。 10 囊胚 原肠胚 内细胞团 内含液体 发育 胎盘和胎膜 胎儿的各种组织 逐渐分化形成各种组织、器官等 透明带 囊胚腔 滋养层 发育 外胚层 内胚层 中胚层 原肠腔 孵化 细胞开始分化 4 胚胎早期发育 考点一 胚胎工程的理论基础 桑葚胚→囊胚形成 囊胚扩大→孵化 →具有全能性 应用：性别鉴定 提醒：卵裂、桑葚胚阶段的细胞都具有全能性，囊胚的内细胞团细胞也属于全能细胞。随着胚胎的发育，细胞的全能性逐渐下降。 11 全能细胞 细胞分化 幼体 继续分化 出生发育 性成熟个体 孵化 卵裂期 胚胎发育 胚后发育 个体发育 内细胞团 滋养层细胞 囊胚腔 外胚层 中胚层 内胚层 拓展：胚胎发育 vs 个体发育 【注意点】高等动物的个体发育过程包括胚胎发育和胚后发育，胚胎发育的起点是受精卵，终点是成熟的胎儿；胎儿出生后的发育过程属于胚后发育。因此，高等动物个体发育的起点是受精卵子，终点是性成熟的个体。 12 通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。 体外受精、体外胚胎培养、胚胎移植 试管动物： 1 涉及的胚胎工程技术： 2 受体动物 (代孕) 精子 卵子 早期胚胎培养 胚胎移植 受精卵 早期胚胎 试管动物 体外受精 繁殖方式： 3 有性生殖 试管动物 克隆动物 ≠ 1988年中国首例试管婴儿 郑萌珠 考点二 胚胎工程技术及其应用 13 考点二 胚胎工程技术及其应用 1 体外受精 卵巢 MⅡ期卵母细胞 体外受精 获能精子 精子离心处理 新鲜或解冻的精液 受精卵培养 去除精浆，以利于精子获能 (提取纯度较高精子) 胚胎早期培养的基本条件:①营养条件、②无菌、无毒的环境条件③适宜的温度、pH和渗透压、④适宜的气体环境 目的 体外 培养 包括 、 和 等步骤 卵母细胞的采集 精子的获取 受精 肝素等 适当的培养液 14 考点二 胚胎工程技术及其应用 (1)概念理解 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 ①对象： ②过程： ③供体： ④受体： ⑤结果： ⑥实质： ⑦优势： 转基因、核移植和体外受精获得的胚胎 移植到同种的、 生理状态相同的雌性动物的体内 提供胚胎的是遗传性状优良、生产能力强的个体 健康的体质和正常的个体繁殖能力 发育为新个体 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 2 胚胎移植 15 考点二 胚胎工程技术及其应用 供体：提供胚胎 受体：接受胚胎 胚胎移植 将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。 （遗传性状优良，生产能力强） （有健康体质和正常繁殖能力） 体内受精、转基因、核移植等 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。 2 胚胎移植 (1)概念： (2)实质： (3)优势： 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 胚胎移植是胚胎工程的最终技术环节，还将推动胚胎工程其他技术的研究和应用。 16 考点二 胚胎工程技术及其应用 发情配种或人工授精 优良公牛 收集胚胎并检查 胚胎移植 对受体进行妊娠检查 正常繁殖或两三个月后进行另一次移植 优良供体母牛 受体母牛 超数排卵 ——————进行同期发情处理—————— 受体发情 着床前冲卵 发育到桑椹胚或囊胚阶段 (放入-196℃的液氮中保存) (一般用孕激素或雌激素) （促性腺激素） 体内受精 直接注射性激素，通过负反馈调节会导致性腺萎缩。 确保供体和受体的生殖器官处于相同的生理状态，使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致 (4)过程： 17 生理学基础 意义 动物的供、受体排卵后（同期发情） 的生理变化是相同的 为供体的胚胎移入受体提供 了相同的 。 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 状态 游离 为胚胎的 提供了可能 收集 受体对移入子宫的外来胚胎基本 上不发生 。 免疫排斥反应 为胚胎在受体内的 提 供了可能 存活 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其 不受任何影响 遗传特性 为移植后胚胎继续发育提供了营养等方面的保障 胚胎移入的基础 移入胚胎存活的基础 保留胚胎遗传特性基础 胚胎收集的基础 同种 生殖器官 生理环境 考点二 胚胎工程技术及其应用 (5)胚胎移植成功的生理学基础及相应意义 18 显微操作仪 采用_______方法将____________切割成_______________________等，经移植获得__________________的技术 1.概念： 机械 早期胚胎 2等份、4等份或8等份 同卵双胎或多胎 2.理论依据: 早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性。 后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。 体视显微镜和显微操作仪 3.特点: 5.主要仪器设备: 注：分割囊胚时，要将内细胞团均等分割 体视显微镜 考点二 胚胎工程技术及其应用 3 胚胎切割 发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚。 19 胚胎分割动态演示 20 1.（2025·江苏·高考真题）梅花鹿和马鹿杂交后代生命力强、茸质好，但自然杂交很难完成，人工授精能解决此难题。胚胎工程技术的应用，可提高繁殖率，增加鹿场经济效益。下列相关叙述合理的是（    ） A．采集的精液无需固定、稀释，即可用血细胞计数板检测精子密度 B．人工授精时，采集的精液经获能处理后才能输入雌性生殖道 C．超数排卵处理时，常用含促性腺激素的促排卵剂 D．母体子宫对胚胎的免疫耐受性低下是胚胎移植的生理学基础 C A、采集的精子需要经过稀释和固定处理，否则活动精子会影响计数准确性，且血细胞计数板通常用于已固定的细胞，A错误 B、人工授精时，精子在雌性生殖道内自然获能，无需提前体外处理，B错误； C、超数排卵通过注射促性腺激素（如FSH和LH）促进卵泡发育和排卵，C正确； D、胚胎移植的生理学基础是母体子宫对胚胎的免疫耐受性高，不会发生免疫排斥，而非耐受低下，D错误。 真题必刷 21 真题必刷 2.（2025·重庆·高考真题）为保护濒危哺乳动物甲，科研工作者将甲的近亲物种乙（种群数量多）进行了如图所示的研究，下列叙述正确的是（    ） A．克隆动物的核基因组来源于甲、乙 B．体外受精需用获能的精子与MI期的卵母细胞受精 C．囊胚①的内细胞团可发育为胎盘、个体 D．滋养层可影响内细胞团的发育 D A、克隆动物的核基因组来源于甲，细胞质中的基因来源于乙，A错误； B、体外受精需用获能的精子与MⅡ期的卵母细胞受精，而不是MI期，B错误； C、囊胚①的内细胞团可发育为个体，滋养层细胞发育为胎膜和胎盘，C错误； D、滋养层可影响内细胞团的发育，如滋养层细胞分泌的某些物质可能会影响内细胞团细胞的分化等，D正确。 22 真题必刷 A、胰蛋白酶处理后直接培养的细胞为原代细胞，A错误； B、将特定基因或特定蛋白（特定的转录因子如Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc）导入已分化的T细胞，可将其诱导形成iPS细胞，B正确； C、融合细胞有具有同种核的融合细胞和杂交瘤细胞，需筛选才能获得分泌特定抗体的杂交瘤细胞，C错误； D、囊胚细胞已开始分化，D错误。 3.（2025·安徽·高考真题）细胞工程技术已在生物制药和物种繁育等领域得到了广泛应用。下列关于动物细胞工程的叙述，正确的是（    ） A．从动物体内取出组织，用胰蛋白酶处理后直接培养的细胞称为传代细胞 B．将特定基因或特定蛋白导入已分化的T细胞，可将其诱导形成iPS细胞 C．将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合，经诱导融合的细胞即为能分泌所需抗体的细胞 D．采用胚胎分割技术克隆动物常选用桑葚胚或囊胚，因这两个时期的细胞未发生分化 B 23 4.（2025·陕晋青宁卷·高考真题）科研人员通过对绵羊受精卵进行基因编辑和胚胎移植等操作，获得了羊毛长度显著长于对照组的优良品系。下列叙述错误的是（    ） A．为获取足够的卵子，需对供体绵羊注射促性腺激素进行超数排卵处理 B．为确保受体绵羊与供体绵羊生理状态一致，需进行同期发情处理 C．受精卵发育至桑葚胚阶段，细胞数量和胚胎总体积均增加 D．对照组绵羊的选择需考虑年龄、性别等无关变量的影响 B 真题必刷 桑葚胚阶段的细胞通过卵裂增殖，细胞数量增加，但胚胎总体积不变，C错误。 24 5.（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）研究显示，约70%的小鼠体细胞核移植胚胎未能成功发育至囊胚期，且仅有约2%的胚胎移植到代孕母鼠后可正常发育。下列叙述错误的是（    ） A．体细胞核进入去核的MⅡ期卵母细胞形成重构胚 B．移植前胚胎发育率低，可能是植入的体细胞核不能完全恢复分化前的功能状态 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时从滋养层内孵化 D．为提高胚胎成活率，可用胚胎细胞核移植代替体细胞核移植 C 真题必刷 根据题干，早期胚胎大多都不能发育至囊胚期，必然不是孵化的原因，着床在孵化之后发生，孵化是胚胎从透明带中伸展出来（不是滋养层），C错误。 移植前胚胎发育率低，一方面可能是植入的体细胞核不能完全恢复分化前的功能状态，另一方面可能是对动物胚胎进行操作的技术尚不完善。 25 真题必刷 6.（2025·云南·高考真题）孕酮具有促进子宫内膜增生，为受精卵着床做准备的作用。某奶牛场发现一头高产奶量母牛生产两胎后重复配种均未成功妊娠，该牛可正常排卵但孕酮量低于正常母牛。为获得该母牛的后代，下列说法正确的是（　　） A．运用体外受精或人工授精技术可提高该牛的妊娠率 B．使用外源促性腺激素处理该牛获得更多卵子进而可获得多枚胚胎 C．体外受精或人工授精后形成受精卵移植到健康受体可提高存活率 D．使用该牛MⅡ期卵母细胞的细胞核进行核移植可获得可育后代 C 该母牛孕酮量低于正常母牛，子宫内膜增生可能不足，不利于受精卵着床，即使运用体外受精或人工授精技术，也难以提高妊娠率，A 错误； 使用外源促性腺激素处理该牛，可促使其超数排卵，获得更多卵子，但孕酮量低于正常母牛，受精卵不能成功着床，不能获得成活胚胎，B 错误； 该牛可正常排卵但孕酮量低于正常母牛，故可通过体外受精或人工授精后形成受精卵移植到健康的受体内可提高存活率，C 正确; 使用该牛 MⅡ期卵母细胞的细胞核进行核移植，由于该牛本身孕酮分泌异常等问题，获得的后代也可能存在发育等方面的问题，不一定可育，D 错误。 26 $