第47讲 胚胎工程 2026届高三生物一轮复习（人教版）

第47讲 胚胎工程 Never 1 考情分析 考点要求 考查形式 高考真题 1.体内受精 和胚胎发育 选择题 非选择题 2025·浙江卷·T24 2025·重庆卷·T4 2025·陕晋卷·T7 2025·黑吉卷·T9 2.体外受精和 早期胚胎的培养 选择题 非选择题 2025·江苏卷·T7 2022·江苏卷·T4 2025·云南卷·T4 2025·浙江卷·T24 2025·重庆卷·T4 2025·陕晋卷·T7 2025·黑吉卷·T9　 3.胚胎工程的 应用及前景 选择题 非选择题 2023·江苏卷·T17 2025·云南卷·T14 2025·河北卷·T13 2025·陕晋卷·T7 2025·黑吉卷·T9 2025·安徽卷·T14 2 思维导图构建 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。 考点一 胚胎工程的理论基础 胚胎工程：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。 体外受精、胚胎移植、胚胎分割等 生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞 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模拟操作 哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律 操作对象： 技术手段： 理论基础： 工程实质： 一、胚胎工程的概念 细胞间的信息交流（细胞膜上的糖蛋白有识别作用） 细胞膜具有一定的流动性 Q1：精卵相互识别的体现细胞膜什么功能？ Q2：精卵融合的结构基础是什么？ ①受精前的准备阶段 ②受精阶段 指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。 准备阶段Ⅰ——精子获能 准备阶段Ⅱ——卵子的准备 输卵管 2.场所： 3.过程： 1.定义： 受精 二、受精 6 1. 精 子 的 形 成 过 程 精原细胞 大量精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 精子 染色体复制及相关蛋白质合成 细胞变形 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ （2）精子的结构： 头 颈 线粒体鞘 尾巴 顶体 （主要是细胞核） （为精子运动提供能量） （由中心体演变而来） （1）场所： 曲细精管 在雄性动物的 内完成。 睾丸 有丝分裂 大鼠的精子190μm长而大象的精子却只有50μm长。 不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关 三、受精前的准备阶段——精子获能 7 （2）研究精子获能机制的意义： 实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能， 为 的建立奠定了基础。 体外受精技术 ①自然：直接利用雌性动物的生殖道 ②胚胎工程：培养在人工配制的获能液 Ca2＋载体肝素等 精子获能指精子获得受精能力，而不是获得能量。 （1）获能的方法： 2.精子获能 8 1.卵子的形成过程 （1）形成场所： 在雌性动物的 内完成。 卵巢 卵泡中的卵母细胞在排卵前都处于 。 卵细胞的形成是一个 的过程，有 次暂停 不连续 两 （2）特点： 性成熟后，受______刺激，继续分裂 减数分裂Ⅰ前期 性激素 四、受精前的准备阶段——卵子的准备 （2）时期：动物的胚胎在性别分化以后。 9 ③卵子成熟的场所： 排出的卵子都要在________内进一步成熟。 ②不同动物排出的卵子成熟程度 ： 有的可能是________________，如马、犬等； 有的可能是________________，如猪、羊等； 初级卵母细胞 次级卵母细胞 ①卵子一般在排出 后才能被精子穿入。 2-3h 不同 输卵管 ④卵子具备与精子受精能力的时期：________________期。 2.卵子的准备 减Ⅱ中期 思考：在进行体外受精操作时，需要对精子和卵子进行什么处理？ 精子——获能处理； 卵子——培养成熟 10 四、受精阶段 第1步：精子穿越卵细胞膜外结构 第2步：透明带发生生理反应 第3步：精子入卵 第4步：卵细胞膜发生生理反应 第5步：雌雄原核的形成 第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成 阻止多精入卵的两道屏障 11 获能后的精子与卵子在 相遇 释放多种酶（顶体酶） 溶解卵细胞膜外的一些结构（如透明带） 借助精子自身运动 精子接触卵细胞膜 顶体反应 第1步：精子穿越卵细胞膜外结构（放射冠和透明带） 放射冠 透明带 细胞核 卵细胞膜 输卵管 顶体是位于精子头部细胞核前方的囊状细胞器（特化的溶酶体），内含多种水解酶（如透明质酸酶、顶体素、蛋白酶等）。当精子与卵子接触时，顶体膜破裂，释放这些酶以溶解卵子外围的保护层，为精子入卵创造通道。 12 第2步：透明带反应 在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外面的透明带会迅速发生生理反应， 。 阻止多精入卵的第一道屏障 精子入卵后， 会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。 阻止多精入卵的第二道屏障 第4步：卵细胞膜反应 第3步：精子入卵 精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。 阻止后来的精子进入透明带 卵细胞膜 精子入卵后卵细胞膜会发生什么反应？有何作用？ 13 第5步：雌、雄原核的形成 ①雄原核的形成： 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，形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。 ②雌原核的形成： 精子入卵后被激活的卵子完成 ，排出第二极体，形成雌原核。 雄原核 第一极体 放出的 第二极体 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： 雌原核 多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ 减Ⅱ 14 第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成 雌、雄原核充分发育 相向移动，彼此靠近 核膜消失，形成含有两个染色体组的合子，受精卵形成 雌、雄原核靠近 核膜消失，第一次卵裂即将开始 两个极体 雌雄原核 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 核遗传物质: 精子和卵子各占一半 质遗传物质: 几乎全部来自卵子 受精卵的遗传物质 15 受精阶段 精子获能 受精前的准备 卵子准备 刚排出的精子必需在雌性动物的生殖道发生相应生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为“精子获能” 卵子排出后需要在输卵管中进一步成熟，到减II中期，才具备与精子受精的能力 精子获能的方法：利用雌性动物的生殖道；将精子培养到获能液 （Ca2+载体、肝素等）中使其获能 精子穿过卵细胞外结构 精子进入卵细胞膜 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、融合 透明带反应 阻止多精入卵的两道屏障 胚胎早期发育 受精小结 16 五、早期胚胎发育 卵裂 细胞未分化 1.卵裂期 17 次级卵母细胞 受精 2细胞期 4细胞期 8细胞期 受精卵 桑葚胚 囊胚 着床 （1）场所 输卵管、子宫 （2）分裂方式 有丝分裂 18 （3）特点 项目 变化 细胞数目 每个细胞体积 DNA总量 每个细胞内的DNA总量 有机物总量 物质种类 胚胎总体积 增多 减小 增多 不变 减少 增多 不增加或略有减小 19 2.桑葚胚 当卵裂产生的子细胞数目达到32个，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。 每个细胞都具有全能性， 属于全能性细胞。 3.囊胚 囊胚腔 滋养层 内细胞团 胎盘和胎膜 胎儿的各种组织 发育 发育 内细胞团的细胞未分化， 可以作为胚胎干细胞的来源。 内细胞团细胞具有全能性 细胞开始出现分化 滋养层细胞已经分化 内细胞团 滋养层 囊胚腔 透明带 孵化 囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。 子宫内膜 囊胚腔 滋养层 内细胞团 如果不能正常孵化， 胚胎就无法继续发育。 22 4.原肠胚 滋养层 内胚层 原肠腔 外胚层 外胚层 内胚层 中胚层 出现三个胚层和原肠腔 1.下列有关哺乳动物受精作用和早期胚胎发育规律的叙述，正确的是(　 　) A．精子需获能才能与卵子结合，而卵子一经排出就具备受精能力 B．精子头部触及卵细胞膜时，发生卵细胞膜反应以防止多精入卵 C．囊胚的细胞逐渐分化，形成内细胞团和滋养层 D．原肠胚扩大导致透明带破裂，胚胎伸展出来叫作孵化，发生在输卵管内 C 课堂随练 考点二 胚胎工程技术及其应用 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 1.过程： 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 一、体外受精 目的：去除精浆（含有抑制精子获能的物质），以利于精子获能 (提取纯度较高精子) 在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程 26 采集方法 适用范围 采集过程 体外培养 实验动物以及家畜 大型动物 或大家畜 小鼠、兔、猪、羊 牛、马 利用促性腺激素促使雌性动物排出更多的卵子，从输卵管中冲取卵子。 从已屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞 借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等仪器，直接从活体动物卵巢中吸取卵母细胞。 可直接与获能的精子在体外受精。 采集后的卵母细胞都要在体外经过人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。 (不需要) (需要) 卵母细胞的采集和培养 输卵管采卵 (冲取卵子) 卵巢采卵 屠宰动物 的卵巢采卵 活体采卵 提高动物 能力的有效措施，为 提供可用的胚胎。 繁殖 胚胎移植 2.意义 27 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。 1.概念 2.实质 二、胚胎移植 “借一般动物之腹 怀优秀个体之胎” 胚胎移植一般应在同种雌雄供体和受体之间进行。这里的“同种”是指“同物种”。 借腹生子 28 优良供体母牛 受体母牛 受体发情 同期发情处理 超数排卵处理 发情配种 或人工受精 胚胎移植 收集胚胎并检查 对受体进行妊娠检查 具有优良性状的后代 优良公牛 注射外源促性腺激素 诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。 冲卵 排出早期胚胎 Q1:同期发情处理的目的是什么？ Q2:如何进行超数排卵？ Q3:超数排卵的目的是什么？ Q4:冲卵的目的是什么？ 正常繁殖或两三个月后进行另一次移植 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 (一般用孕激素或雌激素) 直接注射性激素，通过负反馈调节会导致性腺萎缩。 (放入-196℃的液氮中保存) 3.过程 29 胚胎移植的生理学基础 胚胎移入的基础 胚胎收集的基础 胚胎存活的基础 保留胚胎遗传特性基础 排卵后，同种动物的供、受体生殖器官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生理环境。 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，为胚胎的收集提供可能。 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体内存活提供了可能。 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，其遗传物质不会发生改变，为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障，同时保障了供体优良遗传性状。 30 两个条件 两次检查 两次使用激素 第一次对受、供体进行同期发情处理； 第二次用于供体的超数排卵。 第一次对收集的胚胎进行检查； 第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。 胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。 4.注意事项 （1）超数排卵使用的激素是 。 （2）用于胚胎移植的早期胚胎是 。 （3）良种牛的后代的遗传特性是由 牛决定的。 （4）胚胎工程的最后一道“工序”是 。 （5）胚胎移植的方法有 和 。 （6）冲卵 。且胚胎分割的次数不宜过多;但一次给受体动物 ，可增加双胞胎和多胞胎的比例 供体公牛和供体母 胚胎移植 手术法 非手术法 把供体子宫内的胚胎冲洗出来 植入多个胚胎 促性腺激素 桑椹胚或囊胚 课堂随练 比较项目 克隆动物 试管动物 转基因动物 概念 技术基础 遗传特性 相同点 用核移植的方法获得的动物 动物细胞培养、动物体细胞核移植、胚胎移植，动物细胞融合，早期胚胎培养 主要与供核体相同 用体外受精的方法获得的动物 体外受精、胚胎早期培养、胚胎移植 具备双亲的遗传性状 由被转入了目的基因的受精卵发育成的动物 基因工程 具备受精卵及被转入的目的基因两方的遗传性状 三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术，且胚胎移植所选胚胎一般是桑葚胚或囊胚期的胚胎 拓展：比较克隆动物，试管动物和转基因动物 显微操作仪 采用___________将____________切割成_______________________等，经移植 获得__________________的技术 1.概念： 机械方法 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: 4.适合分割的胚胎: 5.主要仪器设备: 发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚。 注：分割囊胚时，要将内细胞团均等分割 体视显微镜 三、胚胎分割 34 6.胚胎分割示意图： 做DNA分析， 鉴定性别 选取滋养层细胞。 因为内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，如果取了内细胞团细胞，可能会影响胎儿以后的发育。而滋养层细胞将来发育成胎儿的胎盘和胎膜，只为胚胎提供营养；同时滋养层细胞和内细胞团细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂和细胞分化形成，具有相同的遗传物质。 优点 ①可以促进优良动物品种的繁殖 ②产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料 ③在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义。 局限性 实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高。另外，还存在刚出生动物体重偏低，毛色、斑纹可能存在差异等问题。 7.优点和局限性： 项目 胚胎分割动物 体细胞核移植克隆动物 相同点 不 同 点 胚胎的 来源 遗传 物质 起点 都属于无性繁殖或克隆，最终技术是胚胎移植 雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎 通过核移植技术获得的重组胚胎 胚胎分割动物具有相同的遗传物质，两个亲本提供的核遗传物质一样多 克隆动物的核遗传物质主要由供体细胞核提供 经过受精作用或其他方式形成的一个细胞 经过核移植技术形成的一个细胞 比较胚胎分割动物和体细胞核移植克隆动物 1.（2025·山东泰安·二模）由PRRSV病毒引发的传染病—“猪繁殖与呼吸综合征”俗称猪蓝耳病，是对猪最具经济破坏性的疾病。科学家通过以下流程培育能自动产生PRRSV抗体的转基因克隆猪，进而对该病进行诊断和治疗。下列说法正确的是（　　） C A．获得D猪的基础技术是动物体细胞核移植技术 B．步骤①通常采用离心法使两细胞融合 C．步骤②中可采用Ca2+载体激活重构胚 D．步骤③中涉及的主要是胚胎早期培养技术 课堂随练 [解析] 沸盐水需要冷却后加入坛中，防止杀死菜料表面的乳酸菌，A错误；盐水需要浸没全部菜料，主要目的是制造无氧环境，有利于乳酸菌无氧呼吸，B错误；盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，目的是排气减压、隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；整个发酵过程中，亚硝酸盐的含量变化是先增加后逐渐下降并趋于相对稳定，不是一直降低，D错误。 2.我国科学家体外诱导食蟹猴胚胎干细胞，形成了类似囊胚的结构(类囊胚)， 为研究灵长类胚胎的发育机制提供了实验体系(如图)。相关叙述错误的是(　 　) A．实验证实食蟹猴胚胎干细胞具有分化潜能 B．实验过程中使用的培养基含有糖类 C．类囊胚的获得利用了核移植技术 D．可借助胚胎移植技术研究类囊胚的后续发育 C 课堂随练 3.波尔山羊享有“世界山羊之王”的美誉，具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中常采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊。下列叙述错误的是(　 　) A．选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排卵处理 B．胚胎移植前可采集滋养层细胞进行遗传学检测 C．普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体 D．生产中对提供精子的波尔公山羊无需筛选 D 课堂随练 真题感知·命题洞见 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 真题跟练 42 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 真题跟练 43 3.（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 真题跟练 44 4.（2025·河北·高考真题）生物工程在社会生产中的应用日益广泛，下列相关技术和方法错误的是（    ） A．利用组织培养技术实现兰花的快速繁殖和优良性状的保持 B．在没有CO2的有氧环境中进行胚胎干细胞培养 C．利用灭活病毒诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合 D．对供体母牛注射促性腺激素使其超数排卵用于胚胎制备 B 真题跟练 45 5.（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 真题跟练 46 讲师：xxx 2026年高考一轮复习 感谢观看 THANK YOU 我爱生物 47 $