2026届高三生物一轮复习课件第53讲：胚胎工程

2026届高考一轮复习 第53讲 胚胎工程 考情分析 从命题题型和内容上看：胚胎工程在选择题中时有出现，选择题通常考查对胚胎工程基本概念、原理、技术流程等某一具体知识点的理解和判断，难度相对较小，非选择题一般会以转基因动物的培育、治疗性克隆等为信息载体，综合考查多个知识点，要求学生具备较强的综合应用能力和知识迁移能力。 从命题思路上看，从以下几个方面进行考查： (1)结合生产生活实际：常以人类的生产生活为背景，考查学生运用所学知识解决实际问题的能力。 (2)以科研情景为载体：创设科研情景，培养学生的科学思维和科学探究能力。 (3)考查核心概念和关键技术：重点考查精子和卵子的发生及受精作用、胚胎移植的生理学基础和基本程序、胚胎分割的应用等核心概念和关键技术，要求学生对这些重要知识点有深入的理解和掌握。 复习目标 复习目标： 1.生命观念：掌握早期胚胎发育的阶段特征，理解精子、卵子发生及受精作用的细胞分子机制。 2. 科学思维：提升逻辑分析与推理能力，区分体内受精和体外受精的异同。 3. 科学探究：强化实验分析与设计思维，理解胚胎分割和胚胎移植的实验过程。 考情解码·考点定标 2 指对 进行多种 ，然后将获得的胚胎 生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括 等。 操作对象 技术手段 生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞 显微操作和处理 移植到雌性动物体内 体外受精、胚胎移植和胚胎分割 目的 体外受精、胚胎移植、胚胎分割等 操作对象： 技术手段： 生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞 工程实质： 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 理论基础： 哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律 1 胚胎工程 四、胚胎工程 1、概念： 2、场所： 3、过程： 指精子和卵子相互识别，融合形成合子（即受精卵）的过程。 自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。 精卵相互识别的体现细胞膜什么功能？精卵融合的结构基础是什么？ 体现细胞膜的功能：进行细胞间信息交流； 依赖细胞膜的结构特点：细胞膜具有一定的流动性。 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 四、胚胎工程 2 受精 4 概念： 受精是_______和_______结合形成________的过程。 精子 卵子 合子 场所： 输卵管内 过程： 包括_____________________和____________。 受精前的准备阶段 受精阶段 进行细胞间信息交流 细胞膜的流动性 成熟精子和几种主要家畜的精子示意图 四、胚胎工程 2 受精 精卵接触 准备阶段2 卵子的准备 精子入卵 原核形成 合子形成 准备阶段 受精阶段 准备阶段1 精子获能 （1）准备阶段1——精子获能 刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能”。 ①精子获能的原因： ②精子获能的方法： 精液由精子和精浆组成，精浆中含有抑制精子顶体酶的释放以及与卵子识别结合的物质（如去能因子等），只有交配后精液进入雌性动物的生殖道后，生殖道分泌产生某些物质（某些酶类等物质）解除对精子的抑制，才能使精子获得受精的能力。 直接利用雌性动物生殖道使精子获能。 将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。 卵泡液、输卵管分泌物、血清等液体可使精子获能。 获能液的成分因动物种类不同而有差异， 常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。 2 受精过程 四、胚胎工程 ②不同动物排出的卵子成熟程度不同： 有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等； 有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等。 ①卵子一般在排出2-3h后才能被精子穿入。 ③排出的卵子要在输卵管内发育到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。 精卵接触 准备阶段2 卵子的准备 精子入卵 原核形成 合子形成 准备阶段 受精阶段 准备阶段1 精子获能 具备受精能力的卵子结构： 透明带 卵细胞膜 核 (纺锤体-染色体复合物) 第一极体 （1）准备阶段2——卵子的准备 四、胚胎工程 （2）受精阶段 精卵接触 准备阶段2 卵子的准备 精子入卵 原核形成 合子形成 准备阶段 受精阶段 准备阶段1 精子获能 ①精子穿越卵细胞膜外结构（放射冠和透明带） 放射冠 （卵丘细胞） 透明带 细胞核 卵细胞膜 受精作用 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，阻止后来的精子进入透明带。 ——防止多精入卵的第一道屏障 获能后的精子与卵子在输卵管相遇 释放多种酶（顶体酶） 顶体反应 借助精子自身运动 精子接触卵细胞膜 溶解卵细胞膜外的一些结构（如透明带） 四、胚胎工程 精卵接触 准备阶段2 卵子的准备 精子入卵 原核形成 合子形成 准备阶段 受精阶段 准备阶段1 精子获能 ②精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。 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。 ——防止多精入卵的第二道屏障 （2）受精阶段 四、胚胎工程 精卵接触 准备阶段2 卵子的准备 精子入卵 原核形成 合子形成 准备阶段 受精阶段 准备阶段1 精子获能 （2）受精阶段——原核形成 ③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。 雌原核的形成： 精子入卵后被激活的卵子完成减Ⅱ，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 雌原核 多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ 输卵管 精子入卵激活后 发生时间： 发生场所： 卵子受精的标志 ： 观察到两个极体或雌雄原核。 四、胚胎工程 精卵接触 准备阶段2 卵子的准备 精子入卵 原核形成 合子形成 准备阶段 受精阶段 准备阶段1 精子获能 （2）受精阶段——合子形成 ④ 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 受精完成的标志 ： 雌、雄原核融合形成合子 受精卵遗传物质的来源： ①核遗传物质(染色体）精子与卵细胞各提供一半。 ②细胞质遗传物质几乎全部来自卵细胞。 四、胚胎工程 例1．下列有关哺乳动物精子、卵子的发生及受精作用的叙述，正确的是(　 　) A．人体卵子成熟及形成受精卵的场所均为输卵管 B．获能后的精子和卵子相遇时，会释放多种水解酶，以防止其他精子入卵 C．精子入卵后会立即与卵细胞核发生融合 D．卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体是受精的唯一标志 以便精子穿越卵细胞膜外的结构（如透明带等），不属于防止其他精子入卵的屏障。 精子入卵后先形成雄原核，然后才能与雌原核融合。 卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体是受精的标志之一，观察到雌、雄原核也可以作为受精的标志。 习题巩固 1、场所： 2、分裂方式： 输卵管和子宫 有丝分裂 3、发育过程： 5 胚胎早期发育 2细胞 4细胞 8细胞 桑葚胚 受精卵 囊胚 透明带 内细胞团 囊胚腔 滋养层 受精卵 2细胞胚 4细胞胚 8细胞胚 桑椹胚 囊胚 原肠胚 四、胚胎工程 13 （1）概念： 胚胎发育早期，有一段时间是在透明带内进行分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。 （2）场所： 透明带内 （3）分裂方式： 有丝分裂 （4）特点： 3、发育过程： （1）卵裂 特点 变化 细胞数目 胚胎总体积 每个细胞体积 有机物总量 物质种类 DNA总量 每个细胞内的DNA总量 增加 增多 不变 减少 减小 增多 不变 四、胚胎工程 桑葚胚 囊胚 卵裂 受精卵 原肠胚 （2）桑葚胚 ①概念：当卵裂产生的子细胞数目达到32个左右，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。 ②特点： 这一阶段及之前的每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。 桑葚胚 桑葚胚 桑葚 3、发育过程： 四、胚胎工程 胎儿的各种组织 胎盘和胎膜 桑葚胚 囊胚 卵裂 受精卵 原肠胚 （3）囊胚 ①特点： 细胞继续分化（细胞的结构、功能出现差别） ②结构： 内细胞团 滋养层 囊胚腔 透明带 （聚集在胚胎一端的细胞） （沿透明带内壁扩展和排列的细胞） 发育成 发育成 （内含液体，发育过程中缩小或消失） 具有全能性， 胚胎干细胞主要来源 ③孵化：囊胚进一步扩大会导致透明带破裂破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。 3、发育过程： 四、胚胎工程 桑葚胚 囊胚 卵裂 受精卵 原肠胚 （4）原肠胚 ①特点： 出现胚层分化 ②结构： 表面的细胞层 向内迁移的细胞 内外两个胚层之间 中胚层： 外胚层： 内胚层： 囊胚腔 外胚层 内胚层 中胚层 原肠腔 表皮及其附属结构 神经系统和感觉器官 消化道上皮 呼吸道上皮 腺体 循环系统 脊索 真皮 肌肉 内脏器官外膜 泌尿系统 生殖系统 各种组织器官系统 个体 3、发育过程： 四、胚胎工程 桑葚胚 囊胚 卵裂 受精卵 原肠胚 （4）原肠胚 3、发育过程： 四、胚胎工程 受精卵 桑葚胚 原肠胚 孵化 囊胚 幼体 出生 生长发育 性成熟个体 卵裂 个体发育 胚后发育 胚胎发育 继续分化 胚胎发育和个体发育 全能细胞 细胞分化 例1．下列关于桑葚胚和囊胚的叙述，错误的是(　 　) A．桑葚胚的各细胞结构、功能基本相同 B．囊胚期细胞分化是由遗传物质突变引起的 C．囊胚期的细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变 D．囊胚期内细胞团和滋养层细胞的差异不是DNA复制水平上的差异，而是转录水平上的差异 囊胚期的细胞进行有丝分裂，遗传物质一般不变；内细胞团和滋养层细胞内遗传物质相同，蛋白质不同，是转录水平上的差异。 习题巩固 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 2、涉及的胚胎工程技术： 3、繁殖方式： 有性生殖 1、概念： 1978年世界首例试管婴儿【露易丝.布朗】 1988年中国首例试管婴儿【郑萌珠】 试管动物 克隆动物 ≠ 四、胚胎工程 21 核移植 体外受精 早期胚胎培养 胚胎移植 克隆牛 无性生殖 重组细胞 受精卵 试管牛 有性生殖 试管动物 VS 克隆动物 四、胚胎工程 比较项目 试管动物(婴儿) 克隆动物 技术基础 生殖类型 发育起点 遗传物质来源 体外受精、胚胎早期培养、胚胎移植 动物细胞培养、动物体细胞核移植、胚胎移植 有性生殖 无性生殖 受精卵 核移植后的重组细胞（重构胚） 亲本双方 主要来源于供核方 1.过程： 包括__________________、_____________和________等步骤。 卵母细胞的采集 精子的获取 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 成熟培养 获能处理 适当的培养液 2.意义： 是提高动物繁殖能力的有效措施，可以为胚胎移植提供可用胚胎。 去除精浆，以利于精子获能 (提取纯度较高精子) 目的 1 体外受精 四、胚胎工程 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 四、胚胎工程 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。 24 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 冲卵 正常繁殖或两三个月后进行另一次移植 使用孕激素等，是供受体母牛生殖器官生理变化相同，为供体胚胎植入受体提供相同的生理环境 同期发情 处理 超数排卵处理 注射促性腺激素 超数排卵处理 发情配种 或人工受精 体外受精技术可提高动物繁殖能力，包括卵母细胞的采集、精子的获取、受精等步骤。 四、胚胎工程 4、过程： 25 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 冲卵 正常繁殖或两三个月后进行另一次移植 同期发情 处理 超数排卵处理 收集胚胎的方式： 除体外受精得到的胚胎，还有核移植、基因工程、胚胎分割得到的胚胎。 收集胚胎并检查 胚胎早期培养： 受精卵（在输卵管内）进行有丝分裂，卵裂期细胞的数量不断增加，胚胎的总体积不变。 四、胚胎工程 26 Q.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应? 思考•讨论 受体对来自供体的胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。 胚胎移入 的基础 胚胎收集 的基础 移入胚胎 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。 胚胎移植的生理学基础 四、胚胎工程 5、意义： ①充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力；缩短供体繁殖周期，增加一生繁殖后代数量。 ②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。 供体 受体 产生具有优良 遗传特性的胚胎 负责繁重而漫长 的妊娠和育仔任务 四、胚胎工程 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 3 胚胎切割 发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚。 四、胚胎工程 29 对囊胚阶段胚胎进行分割时一定要均分内细胞团。 6、操作程序： 四、胚胎工程 ①选择胚胎：选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中。 ②分割胚胎：在显微镜下用分割针或分割刀对胚胎进行分割 ③移植胚胎：分割后的胚胎可直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体。 还可用分割针分割滋养层，做DNA分析，鉴定性别。 做DNA分析 鉴定性别 为什么要取滋养层细胞进行分析和鉴定？ 为什么要取滋养层细胞进行分析和鉴定？ 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。 内细胞团 滋养层 囊胚腔 发育 胎盘和胎膜 发育 胎儿的各种组织 四、胚胎工程 ①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。 ②存在刚出生动物体重偏低，毛色、斑纹可能存在差异等问题。 应用胚胎分割技术获得的三卵六羔羊 8、胚胎分割的局限性： 7、意义： ①提高优良动物品种的繁殖率； ②为遗传学研究的提供宝贵材料； ③通过鉴定，对繁育健康后代及人为控制动物性别有重要意义。 四、胚胎工程 33 例1．下列有关人工授精、体外受精和自然受精的叙述，错误的是(　 　) A．人工授精能更有效地发挥公畜的优良特性 B．体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能 C．人工授精、体外受精的本质与自然受精不同 D．人工授精过程中的精卵结合发生在母畜体内，而体外受精中这一过程发生在体外培养液中 人工授精、体外受精的本质与自然受精相同，均是精子与卵子结合形成合子。 习题巩固 例2．下图表示研究人员利用胚胎工程培育优质奶牛的过程，下列相关说法正确的是(　 　) A．①代表体外受精，与体内受精不同的是体外受精的精子需要获能 B．②代表早期胚胎培养，该过程中细胞进行有丝分裂，无细胞分化 C．③代表胚胎分割，需均等分割桑葚胚的内细胞团，以免影响胚胎发育 D．⑤代表胚胎移植，胚胎移植能否成功，与供体和受体的生理状态有关 均需要获能 ③代表胚胎分割，在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，桑葚胚中无内细胞团。 习题巩固 1.（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。 真题感知·命题洞见 36 2.（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。 真题感知·命题洞见 37 $