2027届高三生物人教版一轮复习课件第14讲 胚胎工程

该高中生物学高考复习课件聚焦“胚胎工程”专题，覆盖受精作用（精子/卵子发生、受精阶段）、胚胎早期发育（卵裂、桑椹胚、囊胚）及胚胎工程技术（体外受精、胚胎移植、胚胎分割）等高考核心考点，依据高考评价体系分析“受精阶段两道屏障”“胚胎移植流程”等高频考点权重，归纳填空题、分析题等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题情境+素养导向”的复习策略，如结合高考常见考点设计“精卵识别体现细胞膜信息交流功能”“防止多精入卵的原因分析”等问题，通过胚胎分割时内细胞团均等分割的案例培养生命观念与科学思维。特设易错点对比（如受精标志与完成标志），帮助学生掌握答题逻辑，教师可据此精准定位学生薄弱环节，提升复习效率。

第 14 讲 胚胎工程 2027 届 高 三 生 物 一 轮 复 习 1 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 问题1：精卵相互识别的体现细胞膜什么功能？ 问题2：精卵融合的结构基础是什么？ 受精前的准备阶段 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 自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成 受精 场所： 阶段： 定义： 一、受精作用 + 受精卵 增殖、分化 受精作用 减数分裂 46条 46条 23条 23条 通过受精作用，受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，保证了物种染色体数目的稳定，其中有一半染色体来自于精子（父方），另一半来自于卵细胞（母方）。 46条 46条 提醒：精子只提供核基因给受精卵，细胞质基因都来自母方，细胞质基因的遗传方式为“母系遗传”。 一、受精作用 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 有丝分裂 染色体 复制 变形 第一阶段 第二阶段 第三阶段 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ 回顾精子的发生 （2）精子的结构： （1）场所： 曲细精管 在雄性动物的 内完成。 睾丸 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 一、受精作用 回顾：精子的形成 一、受精作用 回顾：精子的形成 精子变形的过程： ⑤精子形成 ④细胞质浓缩 ①顶体的发生 ②尾的发育 ③精子头出现 【思考】精细胞在变成精子的过程中，很多结构会消失，而细胞核与线粒体都保留了下来，请尝试用你所了解的哺乳动物受精的相关知识来解释这一现象。 其中，细胞核是遗传物质储存的场所，决定后代的遗传特性，它参与受精过程。 细胞核和线粒体都是精子的重要结构。 线粒体是精子进行有氧呼吸的主要场所，为精子的生存和运动提供能量。 卵泡中的卵母细胞在排卵前都处于减数分裂Ⅰ前期。 性成熟后，受性激素刺激，继续分裂 排卵指卵子从卵泡中排放到输卵管中 一、受精作用 回顾：卵子的形成 （1）场所： 在雌性动物的卵巢内完成 （2）形成特点： 卵细胞的形成是一个不连续的过程，有两次暂停。 受精前的准备阶段Ⅰ——精子获能 一、受精作用 科学研究发现，刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，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），只有精子进入雌性动物的生殖道后，由生殖道分泌产生某些物质解除对精子的抑制，才能使精子获得受精的能力。 体内获能：直接利用雌性动物生殖道使精子获能。 体外获能：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。 【拓展：精子获能】 精子获能是指精子在受精前获得穿透卵子透明带能力的生理过程。主要包括以下几个机制： 1. 胆固醇外流：精子获能过程中，精子细胞膜上的胆固醇会流失，导致膜的流动性增加，为精子与卵子的结合创造有利条件。 2. 离子通道调节：精子获能过程中，细胞内Ca2+和HCO3-的浓度会发生显著变化。Ca2+在精子的生理活动中起关键调控作用，其浓度增加会激活腺苷酸环化酶，进而提高细胞内cAMP的水平。此外，HCO3-不仅调节精子膜电位，还能激活腺苷酸环化酶，促进cAMP的合成。 3. 蛋白质酪氨酸磷酸化：蛋白质酪氨酸磷酸化是精子获能的重要标志之一。cAMP-PKA信号通路在这一过程中起关键作用，通过激活蛋白激酶A（PKA），进一步促进多种蛋白的磷酸化。 4. 细胞膜重组：精子获能过程中，细胞膜的结构和功能会发生显著变化，包括质膜的重组和胆固醇的重新分布。这些变化有助于精子的超活化运动和顶体反应。 5. 信号通路的调控：精子获能涉及多种信号通路的协同作用，包括cAMP-PKA通路、sAC-cAMP-PKA通路以及cGMP-PKG通路。 6. 超活化运动：获能后的精子运动方式会发生显著改变，表现为强有力的、尾部呈“鞭打样”的不对称运动。这种超活化运动有助于精子通过输卵管内的粘稠介质，并为穿透卵子提供力学基础。 7. 去能因子的去除：精子在附睾中分泌的去能因子会抑制其受精能力，而进入雌性生殖道后，这些去能因子被去除，精子才获得真正的受精能力。 获能的实质是：1.溶解精子表面的糖蛋白； 2.使精子获得释放顶体酶的能力； 3.使精子表面的识别因子和结合因子暴露。 卵子一般排出2-3小时后才能被精子穿入，不同动物排出的卵子成熟程度不同。 卵原细胞 初级卵母细胞 次级卵母细胞 马、犬等少数哺乳动物排出的卵子是初级卵母细胞 猪、羊等多数哺乳动物排出的卵子是次级卵母细胞 马、犬排卵 猪、羊排卵 排出的卵子要在输卵管内发育到MⅡ(中)期时,才具备与精子受精的能力。 发育 具备受精能力的卵子结构 受精前的准备阶段Ⅱ——卵子的准备 一、受精作用 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） 受精阶段 一、受精作用 ①精子穿越卵细胞膜外结构 放射冠 （卵丘细胞） 透明带 细胞核 卵细胞膜 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 受精阶段 一、受精作用 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 维持各种生物前后代体细胞染色体数目的恒定，从而保证遗传的稳定性。 思考：为什么要防止多精入卵？ 受精阶段 一、受精作用 ③雌、雄原核的形成 雄原核的形成： 精子如卵后，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数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核。 多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ 受精阶段 一、受精作用 ④雌、雄原核融合，受精卵形成 核膜消失，第一次卵裂即将开始！ 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。 受精完成的标志： 雌雄原核融合，形成合子 受精的标志： 观察到两个极体或雌雄原核 思考：为什么受精后，只观察到两个极体？ p58相关信息：多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ。 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 精子接触卵细胞膜 精子入卵(进入卵细胞膜) 透明带发生反应(阻止多精入卵) 卵细胞膜发生反应(阻止多精入卵) 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： ） （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(中)期 观察到两个极体或雌、雄原核 Ca2+载体、肝素等 受精作用小结 二、胚胎早期发育 人卵细胞受精到受精卵卵裂后植入的过程 受精卵开始向子宫移动，受精卵在输卵管一边移行，一边进行有丝分裂，逐渐发育成胚胎。 (1)场所： (2)分裂方式： (3)发育进程： 输卵管和子宫 有丝分裂 二、胚胎早期发育 受精卵 2细胞 4细胞 8细胞 桑葚胚 囊胚 (卵裂期) (细胞未分化) 胚胎发育早期，有一段时间在透明带内进行，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。 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 增多 减小 增多 不变 减少 增多 二、胚胎早期发育 受精卵 2细胞 4细胞 8细胞 桑葚胚 囊胚 卵裂产生的子细胞所逐渐形成的致密的细胞团，形似桑葚。 桑葚胚 卵裂期和桑葚胚时期，只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，胚胎发育所需营养主要来自卵黄。 特点： 这一阶段及之前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，每个细胞都具有全能性，属于全能细胞（胚胎干细胞）。 桑葚胚通常有32个细胞左右。 二、胚胎早期发育 受精卵 2细胞 4细胞 8细胞 桑葚胚 囊胚 胚胎进一步发育，细胞开始分化，胚胎内部出现了含有液体的腔——囊胚腔，这个时期的胚胎叫作囊胚。 （沿透明带内壁扩展和排列的细胞） 细胞还未分化，具有全能性， 属于全能细胞，可以作为胚胎干细胞的来源。 内细胞团 滋养层 囊胚腔 发育成 胎盘和胎膜 发育成 胎儿的各种组织 透明带 （聚集在胚胎一端的细胞） 囊胚进一步扩大，导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫孵化。 ❖胚胎从透明带中出来后就会形成胎盘与胎膜，与母体建立联系，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。 二、胚胎早期发育 受精卵 2细胞 4细胞 8细胞 桑葚胚 囊胚 原肠胚 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 出现胚层分化 全能细胞 细胞分化 幼体 继续分化 出生发育 性成熟个体 卵裂期 胚胎发育 胚后发育 个体发育 拓展：胚胎发育 vs 个体发育 因此，高等动物个体发育的起点是受精卵，终点是性成熟的个体。 【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。 20 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(肝素或Ca2+载体)中 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 卵裂 细胞在透明带内分裂，胚胎总体积并不增加 孵化 内细胞团 滋养层 组成胎儿的各种组织细胞 胎盘、胎膜等胚外组织细胞 外胚层内胚层中胚层 小结 三、胚胎工程技术及其应用 体外受精 (1)过程： MII期卵母细胞 卵母细胞的采集 新鲜或解冻的精液 精子离心处理 精子的获取 受精卵培养 体外受精 哪里？ 在人工配制的获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。 培养条件：营养条件、无菌、无毒的环境、适宜的温度、pH和渗透压、适宜的气体环境。 将精子培养在人工配制的获能液（肝素、Ca2＋载体）中使其获能 获能精子 卵巢 去除精浆（含有抑制精子获能的物质），提取纯度较高精子，以利于精子获能 。 目的 三、胚胎工程技术及其应用 体外受精 (2)意义： ①提高动物繁殖能力的有效措施； ②为胚胎移植提供可用的胚胎。 比较自然受精、人工授精和体外受精 项目 自然受精 人工授精 体外受精 不同点 过程 不同 场所 不同 相同点 雌雄动物交配完成 雌性动物输卵管中 用人工方法将公畜的精液注入母畜生殖道内，完成受精 人工获取精子、卵子，在体外培养液中完成受精过程 雌性动物输卵管中 体外培养液中 (1)精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程；(2)都是有性生殖 三、胚胎工程技术及其应用 胚胎移植 (1)概念： 指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。 转基因技术、动物细胞核移植技术、胚胎分割等 供体： 提供胚胎的个体 遗传性状优良，生产能力强。 产生具有优良遗传特性的胚胎 选择标准： 职能： 受体： 接受胚胎的个体 有健康体质和正常繁殖能力 承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务 选择标准： 职能： (2)胚胎移植的实质： 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移！ 三、胚胎工程技术及其应用 胚胎移植 (3)过程： 优良供体母牛 受体母牛 受体发情 同期发情处理 利用某些激素（孕激素或雌激素）人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程，使之在预定时间内集中发情。 ①什么是同期发情处理？目的是什么？ 目的在于确保供体和受体的生殖器官处于相同的生理状态，这是胚胎移植成功与否的关键。 三、胚胎工程技术及其应用 胚胎移植 (3)过程： 优良供体母牛 受体母牛 受体发情 超数排卵处理 发情配种 或人工授精 优良公牛 同期发情处理 ②什么是超数排卵处理？ 使用外源促性腺激素对供体母牛进行处理，诱发其卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵细胞。 直接注射性腺激素，通过负反馈调节会导致性腺萎缩。 为什么不直接注射性激素呢？ 三、胚胎工程技术及其应用 胚胎移植 优良供体母牛 受体母牛 受体发情 超数排卵处理 发情配种 或人工授精 优良公牛 收集胚胎并检查 正常繁殖或两三个月后进行另一次移植 胚胎移植 对受体进行妊娠检查 具有优良性状的后代 同期发情处理 ③如何收集胚胎？ 冲卵：是指用配制好的冲卵液，借助特制的冲卵装置，将供体母畜子宫或输卵管中的胚胎冲洗出来。 ④胚胎移植前检查的目的？ 检查胚胎质量和发育时期 桑葚胚或囊胚， 若没发育到适合移植的阶段，还要进行胚胎培养。 胚胎的保存： 短期保存：在0-5℃可存活12-20h 长期保存：-196℃液氮中 （遗传性状优良，生产能力强）供体母牛 （有健康体质和正常繁殖能力）受体母牛 多种激素同期发情处理 促性腺激素 超数排卵 供体公牛 发情配种或 人工受精 收集胚胎并检查 胚胎移植 妊娠检查 分娩 （胚胎移植的犊牛） ②进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。 1.该过程中两次使用激素： 第一次对受、供体进行同期发情处理（雌激素或孕激素）； 2.该过程中的两次检查： 第一次对收集的胚胎进行检查； 3.胚胎移植成功与否要有两个条件： ①一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。 第二次用于供体的超数排卵（促性腺激素）。 第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。 三、胚胎工程技术及其应用 胚胎移植 Q1.将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗? 如果不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理? 思考•讨论 不一定能正常发育。一般情况下检验合格的胚胎需要移植到同种的、生理状态相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育。在胚胎移植前要对供、受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器官的生理变化同步,为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境。 胚胎移植成功与否要有两个条件： ①胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。 ②进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。 一轮复习，夯实基础！ 三、胚胎工程技术及其应用 胚胎移植 受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应? 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 三、胚胎工程技术及其应用 胚胎移植 (4)意义： 三、胚胎工程技术及其应用 胚胎移植 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 1.概念： 2.理论依据: 3.特点: 4. 胚胎分割的设备： 采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等， 经移植获得同卵双胎或多胎的技术。 早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性。 来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，可产生遗传性状相同的后代。 显微操作仪 体视显微镜 分割刀 分割针 ❖可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。 桑葚胚或囊胚 三、胚胎工程技术及其应用 胚胎分割 5.过程： 囊胚 (1)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)在显微镜下用分割针或分割刀分割，在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。 (3)分割后的胚胎可直接移植给受体，或经体外培养到囊胚阶段后，再移植给受体。 胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等。 三、胚胎工程技术及其应用 胚胎分割 思考1：若没有将内细胞团均等分割，可能会出现什么后果？ 思考2：胚胎分割是不是分割的份数越多，效率越高？ 思考3：在对囊胚阶段的胚胎进行性别鉴定时应选取什么细胞进行DNA分析，为什么？ 若没有均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。 分割的份数越多，分割后胚胎成活的概率越小。 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， 目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高。 ①滋养层细胞发育成胎盘和胎膜，不发育胎儿的组织或器官，不会对胎儿产生影响。 ②滋养层和内细胞团均来自同一个受精卵的有丝分裂，含有相同的遗传物质。 滋养层细胞 三、胚胎工程技术及其应用 6.意义： ①促进优良动物品种的繁殖。 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、动物繁育健康后代具有重要意义。 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； 三、胚胎工程技术及其应用 胚胎分割 7.胚胎分割技术的发展： 1978年，科学家将小鼠的桑葚胚一分为二，获得了成功。 1979年，科学家分割绵羊胚胎获得了同卵羔羊。 20世纪80年代后，人们建立了系统的胚胎分割法，并相继得到1/4和1/8分割胚胎后代。 我国的胚胎工程专家也进行了分割胚胎移植的实验研究，成功地对小鼠、家兔、绵羊、山羊和牛等动物进行了分割胚胎移植，并将二分胚胎分割技术应用到牛和羊的胚胎移植中。胚胎移植作为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。 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： 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。 三、胚胎工程技术及其应用 胚胎分割 胚胎工程技术及其应用 体外受精 胚胎分割 步骤：卵母细胞的采集、精子的获取、受精 胚胎分割的概念：对早期胚胎切割 胚胎分割的基础：细胞的全能性、每个细胞的细胞核内具有相同的遗传物质 胚胎分割的步骤：选择胚胎、分割胚胎、胚胎移植 体外受精技术的意义：是提高动物繁殖能力的有效措施，还可以为胚胎移植提供可用的胚胎 胚胎分割的意义 胚胎移植 胚胎移植的步骤 胚胎移植的概念：移植到同种的、生理状况相同的雌性动物体内 胚胎移植的意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖能力 ①促进优良动物品种的繁殖； ②产生遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料； ③对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义 课堂小结 $