3．1 体内受精和早期胚胎发育
[学习目标] 1.说出精子和卵子的形成过程及异同。2.简述防止多精入卵的两道屏障的形成机制。3.概述哺乳动物受精卵的发育过程以及桑椹胚、囊胚时期的特点。
方式一 黑脚雪貂目前已成为世界上濒危的哺乳动物之一。成年黑脚雪貂平均身长0.5米，体重1千克，毛色浅黄。美国史密森国家动物园科学家利用两只死亡多年的雄性雪貂的冷冻精液，通过人工授精，成功培育出了两只雪貂宝宝，所用精液采集于1997年和1998年并被冷冻保存长达10年之久。雪貂宝宝的培育成功，为这种世界上濒临灭绝的哺乳动物的保护提供了有效方法。动物的精子是怎样形成的？雪貂宝宝经过了怎样的发育过程呢？请进入本节的学习。
方式二 英国人W·希普于1890年在剑桥大学将纯种安哥拉兔的两个4细胞胚胎移植到一只毛色特征完全不同的比利时兔的输卵管内，结果生出两只纯种的安哥拉兔。这是世界上第一例胚胎移植，胚胎工程由此创始。什么是胚胎工程呢？胚胎工程的操作对象、技术手段、理论基础分别是什么？想了解这些，就让我们先来学习这一节：体内受精和早期胚胎发育。
一、胚胎工程的概念与精子、卵子的发生
1．胚胎工程的概念
(1)操作对象：动物早期胚胎或配子。
(2)处理技术：如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。
(3)特点：经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。
(4)理论基础：哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。
(5)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。
2．精子的发生
(1)场所：在睾丸内完成。
(2)时期：从初情期开始到生殖机能衰退。
(3)过程
第一阶段
第二阶段
第三阶段
3．卵子的发生
(1)场所：在雌性动物的卵巢内完成。
(2)时期：动物的胚胎在性别分化以后。
(3)过程
↓
↓
↓
归纳总结
1．精子和卵子发生的比较
项目
精子发生
卵子发生
区别
场所
睾丸曲细精管
卵巢(MⅠ)、输卵管(MⅡ)
时间
初情期后
性别分化后开始，卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前完成的，减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的
过程特点
①MⅠ和MⅡ是连续的，需变形；②细胞质均等分配
①MⅠ和MⅡ是不连续的，不需变形；②细胞质不均等分配
结果
形成4个精子
形成1个卵子和3个极体
相同点
①原始生殖细胞的增殖为有丝分裂；
②产生精子和卵子的方式均为减数分裂。该过程中均经过一次染色体复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半
2．精子和卵子发生的6个易错点分析
(1)性原细胞与精子、卵子的产生方式不同。性原细胞经有丝分裂产生；精子(卵子)是由精(卵)原细胞经减数分裂形成的。
(2)精子变形时，细胞中很多结构都会消失，细胞核和线粒体会保留下来，因为细胞核是精子遗传物质的储存场所，而线粒体则是精子进行有氧呼吸产生能量的主要场所。
(3)正常情况下，一个卵泡中只能形成一个卵子。
(4)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是指卵泡从卵巢中排出。
(5)刚排出的卵子尚未完全成熟，有的处于减数第一次分裂时期，如马；有的处于减数第二次分裂时期，如羊、猪。
(6)多数哺乳动物的第一极体不再分裂，只能在卵细胞膜和透明带之间观察到2个极体。
例1 下列有关精子细胞变形形成精子的说法，正确的是( )
A．线粒体聚集形成顶体，以便供应能量
B．中心体浓缩成原生质滴
C．高尔基体与细胞核变成精子的头
D．高尔基体演变成尾
答案 C
解析 精子细胞的细胞核变成精子头的主要部分；高尔基体发育为精子头部的顶体；中心体演变为精子的尾；线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘；细胞内的其他物质浓缩为原生质滴。
例2 下列不是精子和卵子发生区别的是( )
A．初级精母细胞和初级卵母细胞在个体发育过程中的形成时间
B．MⅠ和MⅡ的时间连续性
C．成熟生殖细胞是否经过变形
D．成熟生殖细胞中染色体的数量
答案 D
解析 初级精母细胞是在雄性动物初情期开始后由精原细胞分裂形成，而初级卵母细胞是在胎儿期形成的；精子的形成过程中减数分裂是连续的，卵子产生通过MⅠ形成次级卵母细胞，在精子和卵子结合过程中才完成MⅡ；精子形成还需要变形，卵子不需要变形；成熟的精子和卵子都是减数分裂形成的，都含有亲本体细胞一半数目的染色体。
二、受精
1．概念：精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
2．场所：雌性动物的输卵管内。
3．过程
↓
归纳总结
1．精子获能的机理
精液包括两部分：精子和精清(精浆)，精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有精液进入雌性动物的生殖道内时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子的抑制，才能使精子获得受精的能力。
2．受精的标志和受精完成的标志
卵子受精的标志是卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体；受精完成的标志是雌雄原核融合形成合子。
3．受精过程中的三大反应“顶体反应”“透明带反应”“卵细胞膜反应”的比较
(1)从发生时间看
①顶体反应发生在精子与卵子相遇时。
②透明带反应发生在精子触及卵细胞膜的瞬间。
③卵细胞膜反应发生在精子入卵后。
(2)从生理作用看
①顶体反应是顶体内释放的酶直接溶解卵丘细胞间的物质，使精子穿越放射冠。
②透明带反应是防止多个精子穿越透明带，是防止多精入卵受精的第一道屏障。
③卵细胞膜反应也可防止其他精子入卵，是防止多精入卵受精的第二道屏障。
4．受精卵中遗传物质的来源
受精卵的遗传物质中，核遗传物质(染色体中的DNA)一半来自精子，一般来自卵子，细胞质中的遗传物质(线粒体中的DNA)几乎全部来自卵子。
例3 (2015·四川，2)精子内的顶体由溶酶体特化而来。精卵识别后，顶体膜与精子细胞膜融合，释放溶酶体酶使卵子外层形成孔洞，以利于精卵融合形成受精卵。下列叙述正确的是( )
A．顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶酶体中合成的
B．精子游向卵子所需的能量来自线粒体和细胞质基质
C．顶体膜和精子细胞膜融合体现了生物膜的选择透过性
D．受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方
答案 B
解析 顶体内储存的溶酶体酶的化学本质是蛋白质，是在精子的核糖体上合成的，A错误；精子游向卵子所需能量由细胞呼吸产生的ATP供给，而细胞呼吸的场所为细胞质基质和线粒体，B正确；顶体膜和精子细胞膜融合体现了生物膜的流动性，C错误；受精卵的染色体一半来自于父方，另一半来自于母方，核基因父母双方各占一半，但受精卵的细胞质几乎全部来自于母方，质基因也几乎全部来自于母方，D错误。
例4 下列关于受精过程的叙述，错误的是( )
A．获能后的精子与卵子相遇后，释放顶体酶穿过透明带进入放射冠
B．透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障
C．精子外膜与卵细胞膜相互融合，精子入卵
D．雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂
答案 A
解析 大量获能的精子接触到卵子周围的放射冠时，即开始释放顶体酶，顶体酶可直接溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路，穿过放射冠的精子立即与透明带接触；透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障；精子外膜与卵细胞膜相互融合，精子入卵；雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂。
三、胚胎发育
1．早期胚胎发育的过程
→→→→
2．各阶段的特点
(1)卵裂期：细胞分裂方式为有丝分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加或略有缩小。
(2)桑椹胚：细胞数目达到32个左右，每个细胞都是全能细胞。
(3)囊胚：细胞开始出现分化，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，随着胚胎的进一步发育，出现囊胚腔。
(4)原肠胚：内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，出现原肠腔。
归纳总结
1．个体发育过程图解
(1)胚胎发育的起点是受精卵，受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，此时胚胎开始发育，即胚胎发育的最初场所是输卵管，以后逐步向子宫移动，最后在子宫内着床，直至发育成为成熟的胎儿。
(2)孵化：囊胚期的囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程称为孵化。
(3)原肠胚阶段是个体发育过程中分化能力最高的阶段，细胞已分化形成外、中、内三个胚层，但应注意细胞分化贯穿于生物整个个体发育过程中。
(4)早期胚胎发育的营养物质来自卵黄，后期通过胎盘从母体吸收营养物质。
2．卵裂期细胞或物质的变化规律
项目
变化
项目
变化
细胞数目
增多
每个细胞内的DNA总量
不变
每个细胞体积
减小
有机物总量
减少
DNA总量
增多
物质种类
增多
例5 在如图所示的过程中，哪一事件在2～9阶段没有发生( )
A．细胞体积减小 B．细胞内有机物总量增加
C．细胞有丝分裂 D．细胞分化
答案 B
解析 题图中2～9阶段表示的是胚胎发育过程，胚胎发育过程是细胞有丝分裂和细胞分化的结果。受精卵发育到囊胚过程中，随着细胞数目的增多，细胞体积减小。该过程中有机物总量会有所减少。
例6 实验证明，下列胚胎发育到哪一阶段时，每一个细胞都属于全能干细胞( )
A．桑椹胚以前 B．囊胚以后
C．原肠胚以前 D．孵化或出生前的胚胎
答案 A
解析 桑椹胚以前的细胞还没有分化，每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能。
1．下列细胞，哪一个代表已经完成受精的卵子( )
答案 C
解析 卵细胞受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可观察到两个极体。
2．精子获能与下列哪项有关( )
A．精子的尾部摆动
B．呼吸作用
C．雌性生殖道的运动
D．雌性生殖道中某种物质的作用
答案 D
解析 精液由精子和精清两部分组成，精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般情况下，精液中精子无法获能，只有当交配后，精液进入雌性动物生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。
3．下列过程中，哪些发生在精子入卵后( )
①精子继续完成减数第二次分裂 ②精子发生顶体反应
③发生卵细胞膜反应 ④卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核
A．③④ B．①③④
C．②③ D．①④
答案 A
解析
4．以下关于桑椹胚的说法不正确的是( )
A．胚胎细胞达到16～32个时，形似桑椹
B．每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，即每个细胞都具有全能性
C．良种母牛体内处于此时期的细胞都有可能克隆出基因型完全相同的小牛，性别一定为雌性
D．是由受精卵经有丝分裂产生的
答案 C
解析 良种母牛体内的桑椹胚是由受精卵发育而成的，受精卵经过有丝分裂形成的各细胞基因型相同，由它们克隆而成的小牛的性别也相同，但不一定都是雌性，这要根据一开始此受精卵的性染色体组成情况而定。若受精卵为XY型，则全为雄性；若受精卵为XX型，则全为雌性。
5．回答下列有关人体发育的几个问题：
(1)受精卵的有丝分裂，称为________，所产生的子细胞构成的实心胚称________，实心胚进入子宫腔后，内部出现含有液体的囊腔叫________，此时的胚胎称________。
(2)囊胚表面是单层扁平细胞，称__________________，将来发育成____________________；在腔的一端有一团细胞，称________，将来发育成____________________。
(3)成熟的生殖细胞包括________和________，均为仅有________条染色体的单倍体细胞，其中________条是性染色体。
答案 (1)卵裂 桑椹胚 囊胚腔 囊胚 (2)滋养层细胞 胎儿的胎膜和胎盘 内细胞团 胎儿的各种组织 (3)精子 卵细胞 23 1
解析 桑椹胚为实心的胚体，细胞具有全能性。囊胚内部出现囊胚腔，沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的一层细胞为滋养层，将来发育成胎儿的胎膜和胎盘。聚集在胚胎一端、个体较大的细胞为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。精子和卵细胞内染色体数目减半，仅为23条，其中有1条为性染色体。
[对点训练]
题组一 精子、卵子的发生
1．雄性动物能产生精子的阶段是( )
A．初生到成年
B．初情期开始到个体衰老
C．从初情期开始，直到生殖机能衰退
D．从胚胎开始直到生殖器官的成熟
答案 C
解析 雄性动物从初情期开始，直到生殖机能衰退，在睾丸的曲细精管内不断进行着生殖细胞的增殖，源源不断地产生精子。
2．次级卵母细胞的减数第二次分裂完成于( )
A．排卵前，在卵巢内 B．受精前，在输卵管内
C．排卵后，在腹腔内 D．受精时，在输卵管内
答案 D
解析 雌性动物在胎儿时期卵巢内的卵原细胞通过有丝分裂增加其数量，演变为初级卵母细胞，被卵泡细胞包围形成卵泡，初级卵母细胞经过减数分裂变为成熟的卵子。减数第一次分裂是在排卵前后完成的，结果产生了一个次级卵母细胞和一个第一极体。减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程中完成的。
3．关于哺乳动物精子和卵子发生的叙述，正确的是( )
A．1个精原细胞经过减数分裂可直接产生4个精子
B．精子的头部主要含细胞核，中心体发育为它的顶体
C．卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在胎儿时期完成的
D．卵子的成熟部位和受精部位不同
答案 C
解析 精子的产生包括三个阶段，减数分裂是指初级精母细胞形成精子细胞的阶段。精子细胞变形形成精子时，高尔基体发育成头部的顶体，中心体则演变为精子的尾。卵子的成熟部位和受精部位都是输卵管。
题组二 受精
4．在受精过程中，下列说法正确的是( )
①精子必须发生顶体反应，释放顶体酶 ②顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带、卵细胞膜 ③卵细胞恢复并很快完成了第一次成熟分裂 ④精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核 ⑤透明带反应防止了多精子入卵受精的发生
A．①②⑤ B．①④⑤
C．②③④ D．②④⑤
答案 B
解析 在受精过程中，精子与卵子相遇时，精子顶体释放顶体酶，溶解卵丘细胞间的物质，形成精子穿越放射冠的通道，之后与卵细胞膜接触，随即产生阻止后来精子进入透明带的反应；当精子接触卵细胞膜后，卵细胞膜立即发生拒绝其他精子再进入卵内的生理反应；在受精过程中，卵子已经完成了MⅠ分裂，且处于MⅡ分裂中期；受精后精子和卵子的核膜都破裂，之后形成的雄原核、雌原核再融合在一起，即形成合子。
5．下列关于哺乳动物体内受精的叙述，正确的是( )
A．在精子形成过程中，只有细胞核和线粒体保留下来
B．受精一般是在输卵管内完成的，而胚胎的发育一直是在母体子宫内进行的
C．精子和卵子受精时，两者均已完成了减数分裂
D．精子接触卵细胞膜时，会发生透明带反应
答案 D
解析 在精子形成的过程中，细胞核变成精子头的主要部分，高尔基体发育为头的顶体，中心体演变成精子的尾，线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘，细胞内的其他物质浓缩成原生质滴；体内受精是在输卵管里进行的，早期胚胎有一段时间的发育是在输卵管内进行的，但主要是在母体子宫里进行发育的；在精子和卵子受精——精子入卵后，被激活的卵子才完成减数第二次分裂。
6．受精过程完成的标志是( )
A．释放第二极体
B．雌、雄原核形成
C．雌、雄原核融合形成合子
D．第一次卵裂
答案 C
解析 雌、雄原核充分发育后，相向移动，彼此接触，二者体积缩小、合并，两组核染色体合为一组形成合子，即受精卵，至此受精过程完成。
题组三 胚胎发育
7．能正确表示高等动物胚胎发育顺序的是( )
A．受精卵→卵裂→原肠胚→囊胚→组织器官的分化
B．卵→卵裂→原肠胚→组织器官的分化
C．受精卵→囊胚→原肠胚→幼体
D．受精卵→桑椹胚→囊胚→原肠胚→组织器官的分化
答案 D
8．如图是牛囊胚示意图，下列有关该图的叙述错误的是( )
A．透明带是初级卵母细胞在减数第一次分裂时形成的
B．囊胚腔是一个充满液体的腔
C．内细胞团将来分化成内胚层
D．滋养层将来发育成胎膜和胎盘
答案 C
解析 内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。
9．下图表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中，几项指标的变化趋势，其中正确的是( )
A．①② B．①③
C．②④ D．①④
答案 D
解析 随受精卵的发育，DNA不断复制，呈指数增加，故①正确；蛙受精卵细胞在卵裂时，随着有丝分裂的进行，细胞数量增加，所以细胞核的总质量不断增加，但是胚胎的总体积并不增大，所以核质比将不断上升，故②、③错误；在该发育过程中，有机物总量不断减少，故④正确。
[综合强化]
10．下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是( )
A．绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性
B．卵裂球细胞的体积随分裂次数的增加而不断增大
C．囊胚的滋养层细胞具有发育全能性
D．原肠胚发育分化形成内外两个胚层
答案 A
解析 胚胎发育的卵裂期，卵裂球的总体积基本不变，因此细胞的体积会随着分裂次数的增加而不断减小；囊胚的滋养层细胞不具有发育全能性，只能发育成胎盘和胎膜；原肠胚发育分化形成内、中、外三个胚层。
11．中科院动物所和福州大熊猫研究中心合作，通过将大熊猫的细胞核植入去核后的兔子卵细胞中，在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎，这表明我国的大熊猫人工繁殖研究再次走在世界前列。下列有关克隆大熊猫胚胎的叙述，错误的是( )
A．在形成早期胚胎的过程中，依次经历了卵裂、桑椹胚、囊胚、原肠胚等几个阶段
B．兔子卵细胞质的作用是激发大熊猫细胞核的全能性
C．克隆出的早期胚胎中，各细胞间具有相同的遗传信息
D．在形成早期胚胎的过程中，尚未出现细胞的分化
答案 D
解析 在胚胎发育过程中，囊胚期时就已出现了细胞分化。
12．哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程，只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成。下面为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图(N表示染色体组)。
据图分析，下列叙述错误的是( )
A．次级卵母细胞形成的过程需要激素调节
B．细胞Ⅲ只有在精子的作用下才能形成成熟卵子
C．Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ细胞分裂后期染色体数目相同
D．培育转基因动物应选择细胞Ⅳ作为受体细胞
答案 C
解析 A、B两个选项是题干明确表述的事实，A、B项正确；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ细胞分裂后期的染色体数目依次是2N、2N、4N，数目不同，C项错误；动物体细胞的全能性受限，因而培育转基因动物时应选择受精卵(Ⅳ细胞为受精卵)作为受体细胞，D项正确。
13．如图是某种哺乳动物的生殖和发育的过程图解，请据图回答下列问题：
(1)写出A、B所示生理过程的名称：
A____________；B____________。
(2)在A过程中卵子的形成需要经过两次分裂，减数第一次分裂是在雌性动物________前后完成的，减数第二次分裂是在____________过程中完成的；精子细胞需变形才能成为成熟的精子，精子细胞的__________变为精子头部的主要部分，____________发育为精子头部的顶体，__________演变为精子的尾。
(3)B过程是在雌性动物的________中完成的。精、卵结合过程中，阻止多精入卵的两道屏障分别是________________和________________。
(4)在C过程中，细胞分裂的方式是________分裂。
答案 (1)减数分裂 受精作用 (2)排卵 精、卵结合 细胞核 高尔基体 中心体 (3)输卵管 透明带反应 卵细胞膜反应 (4)有丝
14．根据哺乳动物受精过程示意图，回答下面的问题：
(1)图中字母表示的结构名称是：a.________、b.________、c.________。
(2)图中数字表示的过程是：①____________________、②____________________、③______________________、④____________________。
(3)在精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化，具有了受精能力，这个过程叫做__________。卵子一般在排出后都要在________中进一步成熟，当达到__________________________时，才具备与精子受精的能力。
(4)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只由一个精子和卵子结合的生理基础是________________________________________________。
答案 (1)放射冠 雄原核 雌原核 (2)精子穿越放射冠 精子穿过透明带 精子进入卵细胞 雌、雄原核融合 (3)精子获能 输卵管 减数第二次分裂中期
(4)透明带反应和卵细胞膜反应这两道屏障
解析 (1)据图可知a是放射冠，b 是雄原核，c是雌原核。(2)据图可判断①是精子穿越放射冠，②是精子穿过透明带，③是精子进入卵细胞，④是雌、雄原核融合。(3)精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化，具备了受精能力，这个过程叫做精子获能。卵子在排出后一般都要在输卵管中进一步成熟，达到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。(4)受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的两道屏障。
15．如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，请据图回答下列问题：
(1)本题图中A、B、C阶段中，表示囊胚和原肠胚的是__________。
(2)写出图中各标号的名称：[2]________，[4]________，[5]________，[7]________，[8]________。
(3)A时期的细胞具有发育上的________性，B时期开始出现________，C时期开始出现________。
(4)[2]将来发育成______________________________。
(5)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只能由一个精子和卵子结合的生理基础是______________________________。
答案 (1)B、C (2)内细胞团 囊胚腔 外胚层 原肠腔 内胚层 (3)全能 细胞分化 胚层分化 (4)胎儿的各种组织 (5)透明带反应和卵细胞膜反应
解析 (1)图中A是桑椹胚，B是囊胚，C是原肠胚。(2)图B中[1]是滋养层，[2]是内细胞团，[3]是透明带，[4]是囊胚腔；图C中[5]是外胚层，[6]是滋养层，[7]是原肠腔，[8]是内胚层。(3)桑椹胚细胞具有全能性；囊胚期开始出现细胞分化，已分化为滋养层细胞和内细胞团；原肠胚已有胚层分化，分化为外胚层、内胚层，在内、外胚层之间将形成中胚层。(4)内细胞团将来发育为胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育为胎膜和胎盘。(5)受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。
课件43张PPT。3.1 体内受精和早期胚胎发育专题3 胚胎工程[学习目标]
1.说出精子和卵子的形成过程及异同。
2.简述防止多精入卵的两道屏障的形成机制。
3.概述哺乳动物受精卵的发育过程以及桑椹胚、囊胚时期的特点。方式一 黑脚雪貂目前已成为世界上濒危的哺乳动物之一。成年黑脚雪貂平均身长0.5米，体重1千克，毛色浅黄。美国史密森国家动物园科学家利用两只死亡多年的雄性雪貂的冷冻精液，通过人工授精，成功培育出了两只雪貂宝宝，所用精液采集于1997年和1998年并被冷冻保存长达10年之久。雪貂宝宝的培育成功，为这种世界上濒临灭绝的哺乳动物的保护提供了有效方法。动物的精子是怎样形成的？雪貂宝宝经过了怎样的发育过程呢？请进入本节的学习。方式二 英国人W·希普于1890年在剑桥大学将纯种安哥拉兔的两个4细胞胚胎移植到一只毛色特征完全不同的比利时兔的输卵管内，结果生出两只纯种的安哥拉兔。这是世界上第一例胚胎移植，胚胎工程由此创始。什么是胚胎工程呢？胚胎工程的操作对象、技术手段、理论基础分别是什么？想了解这些，就让我们先来学习这一节：体内受精和早期胚胎发育。新知导学达标检测内容索引新知导学1.胚胎工程的概念
(1)操作对象：动物 或 。
(2)处理技术：如 、胚胎移植、 、胚胎干细胞培养等技术。
(3)特点：经过处理后获得的胚胎，还需移植到 动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。
(4)理论基础：哺乳动物 和 发育的规律。
(5)实质：在体外条件下，对动物 和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。一、胚胎工程的概念与精子、卵子的发生早期胚胎配子体外受精胚胎分割雌性受精早期胚胎自然受精2.精子的发生
(1)场所：在 内完成。
(2)时期：从 开始到 衰退。
(3)过程睾丸初情期生殖机能第一阶段精原细胞
↓__________
多个精原细胞
↓ 复制和其他物质的合成
初级精母细胞有丝分裂染色体第二阶段 ↓ 分裂
次级精母细胞
↓ 分裂第三阶段精子细胞 ↓ — →精子头的主要部分
→头部的顶体
→精子的尾
→线粒体鞘
其他物质→原生质滴，最后脱落精子变形细胞核高尔基体中心体线粒体减数第一次减数第二次3.卵子的发生
(1)场所：在雌性动物的 内完成。
(2)时期：动物的胚胎在 以后。
(3)过程卵巢性别分化卵原细胞↓有丝分裂、演变时期：_______
场所： 内胎儿期卵巢初级卵母细胞↓减数第一次分裂时间： 前后
场所： 内排卵卵巢____________和第一极体↓减数第二次分裂时间： 的过程中
场所：________精子和卵子结合输卵管次级卵母细胞卵子和第二极体1.精子和卵子发生的比较归纳总结2.精子和卵子发生的6个易错点分析
(1)性原细胞与精子、卵子的产生方式不同。性原细胞经有丝分裂产生；精子(卵子)是由精(卵)原细胞经减数分裂形成的。
(2)精子变形时，细胞中很多结构都会消失，细胞核和线粒体会保留下来，因为细胞核是精子遗传物质的储存场所，而线粒体则是精子进行有氧呼吸产生能量的主要场所。
(3)正常情况下，一个卵泡中只能形成一个卵子。
(4)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是指卵泡从卵巢中排出。(5)刚排出的卵子尚未完全成熟，有的处于减数第一次分裂时期，如马；有的处于减数第二次分裂时期，如羊、猪。
(6)多数哺乳动物的第一极体不再分裂，只能在卵细胞膜和透明带之间观察到2个极体。例1 下列有关精子细胞变形形成精子的说法，正确的是
A.线粒体聚集形成顶体，以便供应能量
B.中心体浓缩成原生质滴
C.高尔基体与细胞核变成精子的头
D.高尔基体演变成尾√答案解析 精子细胞的细胞核变成精子头的主要部分；高尔基体发育为精子头部的顶体；中心体演变为精子的尾；线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘；细胞内的其他物质浓缩为原生质滴。解析例2 下列不是精子和卵子发生区别的是
A.初级精母细胞和初级卵母细胞在个体发育过程中的形成时间
B.MⅠ和MⅡ的时间连续性
C.成熟生殖细胞是否经过变形
D.成熟生殖细胞中染色体的数量√解析 初级精母细胞是在雄性动物初情期开始后由精原细胞分裂形成，而初级卵母细胞是在胎儿期形成的；精子的形成过程中减数分裂是连续的，卵子产生通过MⅠ形成次级卵母细胞，在精子和卵子结合过程中才完成MⅡ；精子形成还需要变形，卵子不需要变形；成熟的精子和卵子都是减数分裂形成的，都含有亲本体细胞一半数目的染色体。答案解析1.概念： 和 结合形成 (即受精卵)的过程。
2.场所：雌性动物的 内。二、受精精子卵子合子输卵管3.过程准备阶段精子 ：在雌性动物的生殖道内完成
卵子的准备：发育到 才有受精能力受精阶段↓精子穿越放射冠( 反应)
↓
穿越透明带( 反应：阻止多精入卵的第一道屏障)
↓
进入卵细胞膜( 反应：阻止多精入卵的第二道屏障)获能MⅡ中期顶体透明带卵细胞膜受精阶段 ↓
形成
↓
雌、雄原核结合(受精完成的标志)原核1.精子获能的机理
精液包括两部分：精子和精清(精浆)，精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有精液进入雌性动物的生殖道内时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子的抑制，才能使精子获得受精的能力。
2.受精的标志和受精完成的标志
卵子受精的标志是卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体；受精完成的标志是雌雄原核融合形成合子。归纳总结3.受精过程中的三大反应“顶体反应”“透明带反应”“卵细胞膜反应”的比较
(1)从发生时间看
①顶体反应发生在精子与卵子相遇时。
②透明带反应发生在精子触及卵细胞膜的瞬间。
③卵细胞膜反应发生在精子入卵后。(2)从生理作用看
①顶体反应是顶体内释放的酶直接溶解卵丘细胞间的物质，使精子穿越放射冠。
②透明带反应是防止多个精子穿越透明带，是防止多精入卵受精的第一道屏障。
③卵细胞膜反应也可防止其他精子入卵，是防止多精入卵受精的第二道屏障。4.受精卵中遗传物质的来源
受精卵的遗传物质中，核遗传物质(染色体中的DNA)一半来自精子，一般来自卵子，细胞质中的遗传物质(线粒体中的DNA)几乎全部来自卵子。例3 (2015·四川，2)精子内的顶体由溶酶体特化而来。精卵识别后，顶体膜与精子细胞膜融合，释放溶酶体酶使卵子外层形成孔洞，以利于精卵融合形成受精卵。下列叙述正确的是
A.顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶酶体中合成的
B.精子游向卵子所需的能量来自线粒体和细胞质基质
C.顶体膜和精子细胞膜融合体现了生物膜的选择透过性
D.受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方答案解析√解析 顶体内储存的溶酶体酶的化学本质是蛋白质，是在精子的核糖体上合成的，A错误；
精子游向卵子所需能量由细胞呼吸产生的ATP供给，而细胞呼吸的场所为细胞质基质和线粒体，B正确；
顶体膜和精子细胞膜融合体现了生物膜的流动性，C错误；
受精卵的染色体一半来自于父方，另一半来自于母方，核基因父母双方各占一半，但受精卵的细胞质几乎全部来自于母方，质基因也几乎全部来自于母方，D错误。解析 大量获能的精子接触到卵子周围的放射冠时，即开始释放顶体酶，顶体酶可直接溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路，穿过放射冠的精子立即与透明带接触；透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障；精子外膜与卵细胞膜相互融合，精子入卵；雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂。例4 下列关于受精过程的叙述，错误的是
A.获能后的精子与卵子相遇后，释放顶体酶穿过透明带进入放射冠
B.透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障
C.精子外膜与卵细胞膜相互融合，精子入卵
D.雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂√答案解析1.早期胚胎发育的过程三、胚胎发育卵裂期囊胚2.各阶段的特点
(1)卵裂期：细胞分裂方式为 ，细胞的数量不断 ，但胚胎的总体积并不增加或略有缩小。
(2)桑椹胚：细胞数目达到 个左右，每个细胞都是 。有丝分裂增加32全能细胞(3)囊胚：细胞开始出现分化， 将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成 ，随着胚胎的进一步发育，出现 腔。
(4)原肠胚：内细胞团表层的细胞形成 ，下方的细胞形成 ，出现 腔。内细胞团胎膜和胎盘囊胚外胚层内胚层原肠1.个体发育过程图解归纳总结(1)胚胎发育的起点是受精卵，受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，此时胚胎开始发育，即胚胎发育的最初场所是输卵管，以后逐步向子宫移动，最后在子宫内着床，直至发育成为成熟的胎儿。
(2)孵化：囊胚期的囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程称为孵化。
(3)原肠胚阶段是个体发育过程中分化能力最高的阶段，细胞已分化形成外、中、内三个胚层，但应注意细胞分化贯穿于生物整个个体发育过程中。
(4)早期胚胎发育的营养物质来自卵黄，后期通过胎盘从母体吸收营养物质。2.卵裂期细胞或物质的变化规律例5 在如图所示的过程中，哪一事件在2～9阶段没有发生A.细胞体积减小 B.细胞内有机物总量增加
C.细胞有丝分裂 D.细胞分化√答案解析解析 题图中2～9阶段表示的是胚胎发育过程，胚胎发育过程是细胞有丝分裂和细胞分化的结果。受精卵发育到囊胚过程中，随着细胞数目的增多，细胞体积减小。该过程中有机物总量会有所减少。例6 实验证明，下列胚胎发育到哪一阶段时，每一个细胞都属于全能干细胞
A.桑椹胚以前 B.囊胚以后
C.原肠胚以前 D.孵化或出生前的胚胎√答案解析 桑椹胚以前的细胞还没有分化，每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能。解析学习小结输卵管准备受精桑椹囊胚达标检测1.下列细胞，哪一个代表已经完成受精的卵子12345答案√解析 卵细胞受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可观察到两个极体。解析2.精子获能与下列哪项有关
A.精子的尾部摆动
B.呼吸作用
C.雌性生殖道的运动
D.雌性生殖道中某种物质的作用答案12345解析 精液由精子和精清两部分组成，精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般情况下，精液中精子无法获能，只有当交配后，精液进入雌性动物生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。解析√3.下列过程中，哪些发生在精子入卵后
①精子继续完成减数第二次分裂 ②精子发生顶体反应
③发生卵细胞膜反应 ④卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核
A.③④ B.①③④ C.②③ D.①④解析 12345答案√解析123454.以下关于桑椹胚的说法不正确的是
A.胚胎细胞达到16～32个时，形似桑椹
B.每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，即每个细胞都具有全能性
C.良种母牛体内处于此时期的细胞都有可能克隆出基因型完全相同的小
牛，性别一定为雌性
D.是由受精卵经有丝分裂产生的答案√解析 良种母牛体内的桑椹胚是由受精卵发育而成的，受精卵经过有丝分裂形成的各细胞基因型相同，由它们克隆而成的小牛的性别也相同，但不一定都是雌性，这要根据一开始此受精卵的性染色体组成情况而定。若受精卵为XY型，则全为雄性；若受精卵为XX型，则全为雌性。解析123455.回答下列有关人体发育的几个问题：
(1)受精卵的有丝分裂，称为_____，所产生的子细胞构成的实心胚称___
_____，实心胚进入子宫腔后，内部出现含有液体的囊腔叫________，此时的胚胎称_____。
(2)囊胚表面是单层扁平细胞，称___________，将来发育成___________
_______；在腔的一端有一团细胞，称_________，将来发育成_________
_______。
(3)成熟的生殖细胞包括_____和________，均为仅有_____条染色体的单倍体细胞，其中__条是性染色体。解析卵裂桑椹胚囊胚腔囊胚滋养层细胞胎儿的胎膜和胎盘内细胞团胎儿的各种组织精子卵细胞231答案解析 桑椹胚为实心的胚体，细胞具有全能性。囊胚内部出现囊胚腔，沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的一层细胞为滋养层，将来发育成胎儿的胎膜和胎盘。聚集在胚胎一端、个体较大的细胞为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。精子和卵细胞内染色体数目减半，仅为23条，其中有1条为性染色体。123453.2 体外受精和早期胚胎培养
[学习目标] 1.说出卵母细胞、精子的采集和培养方法，简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤和过程。2.概述动物早期胚胎培养的方法。
方式一 “超时空女婴”
1986年白血病患者克里斯在16岁时(接受放疗前)冷冻了部分自己的精子。2008年，克里斯与妻子梅洛迪决定用22年前保存的冷冻精子接受试管受精手术。2008年6月，医生从梅洛迪的卵巢中提取出15枚卵子。最后共有7枚卵子受精发育成胚胎，医生将两枚胚胎植入到梅洛迪的子宫中。2009年2月25日，梅洛迪在一家医院中顺利生下了3.37千克重的女婴斯特拉。
美国医学专家称，冷藏了22年的精子依然能够孕育生命，创下了一项世界医学史纪录，斯特拉也被称作是“来自1986年的超时空女婴”。如何进行体外受精及胚胎的早期培养，让我们一起来学习这些知识吧。
方式二 现状：国产奶牛：年均产奶量3 000公斤左右；国际良种奶牛：年均产奶量10 000公斤左右；我国蒙古黄牛：均重300 kg；海福特肉用牛：2岁体重可达800 kg。
如何实现良种牛快速大量繁殖呢？
问题：(1)引进一头良种成年奶牛需要3～5万元。(2)牛的生育率低，一头牛一胎只生一个，一生只能生育4～5次。牛的生育率虽然很低，但是牛的卵母细胞却相当的多，其卵巢中卵母细胞数目要比一生中排卵数多1 000倍左右。公牛产生的精子数目就更多了。
设想：通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经过移植产生后代，这就是试管动物技术。
实现良种牛快速大量繁殖首先要做的是(体外受精)和(早期胚胎)的培养。
一、试管动物技术与体外受精
1．试管动物技术
(1)概念：通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。
(2)重要应用——良种培育：实现良种动物的快速大量繁殖。
(3)技术手段：首先要做的是体外受精和早期胚胎的培养。
2．体外受精
(1)基本步骤：卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精。
(2)卵母细胞的采集和培养
采集方法
适用范围
采集过程
采集后的操作
举例
输卵管冲取法
实验动物
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
可直接与获能的精子在体外受精
小鼠、兔、猪、羊等
已屠宰动物卵巢内采集
大型动物或大家畜
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
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
牛
活体采卵
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采集卵母细胞
(3)精子的采集和获能
①收集精子的方法：假阴道法(牛、马等体型大的动物)、手握法(猪、犬等体型较小的动物)、电刺激法(野生或经济动物)。
②精子体外获能的方法
方法
操作过程
适用动物
培养法
将精子放入人工配制的获能液中使其获能
啮齿动物、家兔及猪等动物
化学诱导法
将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能
牛、羊等家畜
(4)受精：获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。
归纳总结 比较自然受精、人工授精和体外受精的异同点
项目
自然受精
人工授精
体外受精
不同点
过程不同
雌雄动物交配完成
用人工的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
场所不同
雌性动物输卵管中
雌性动物输卵管中
体外培养液中
相同点
(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
例1 哺乳动物体外受精的过程是( )
①卵母细胞的采集 ②精子的采集 ③卵母细胞的人工培养 ④精子的获能处理 ⑤精子与成熟的卵子在受精溶液中共同培养 ⑥用CaCl2溶液处理精子 ⑦用一定浓度的肝素溶液处理卵母细胞 ⑧体外受精 ⑨受精卵培养
A.
B.
C.
D.
答案 B
解析 体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的获取及获能处理、受精等三个阶段。精子的体外获能可用一定浓度的肝素溶液或钙离子载体处理。CaCl2溶液可用于基因工程中处理细菌细胞，以利于重组载体的导入。
例2 爱德华兹以他在体外受精技术领域做出的开创性贡献而获得2010年诺贝尔生理学或医学奖。关于体外受精技术的叙述正确的是( )
A．获取的精子经获能后才能进行体外受精
B．采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液中才能形成受精卵
C．精子和卵细胞受精形成受精卵后即可移入母体子宫
D．精子与卵子相遇后，会发生顶体反应，防止多精入卵
答案 A
解析 卵子必须处于减数第二次分裂中期才能进行受精，直接从卵巢中采集的卵母细胞要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精；成熟的卵子与收集来的精子相遇形成受精卵，需培养到一定阶段才可移植；防止多精入卵主要通过透明带反应和卵细胞膜反应两道屏障。
拓展提升 体外受精技术的两个注意点
(1)用促性腺激素处理时，只能注射不能饲喂：促性腺激素是肽类化合物，饲喂会因消化道的消化作用而失去原有的效用。
(2)精子获能处理前应离心处理：精液由精子和精清两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般情况下，精液中的精子无法获能。精子获能处理前进行离心处理，目的是除去精清以利于精子获能。
二、胚胎的早期培养
1．培养液的成分
2．胚胎早期培养的目的
(1)精子和卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。
(2)当胚胎发育到适宜的阶段时可进行受体移植或冷冻保存。
3．胚胎移植的时间
不同动物胚胎移植的时间不同。牛、羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段进行移植；人的体外受精胚胎，可在8～16个细胞阶段移植。
归纳总结
1．胚胎的早期培养液与动物细胞培养液的比较
项目
动物胚胎培养液
动物细胞培养液
盐类
无机盐、有机盐
无机盐、微量元素
营养物质
氨基酸、核苷酸
糖、氨基酸
调节物质
维生素、激素
促生长因子
特有成分
血清
血清、血浆
2.试管牛工厂化生产的技术流程
(1)结果：实现良种牛的快速、大量繁殖。
(2)所用技术：体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。
3．试管动物与克隆动物的三个不同
(1)起点不同：试管动物是受精卵，克隆动物是经核移植后的重组细胞。
(2)遗传来源不同：试管动物来源于双亲，克隆动物主要来源于供核一方。
(3)生殖方式不同：试管动物为有性生殖，克隆动物为无性生殖。
例3 下列各组物质组成不全部属于哺乳动物胚胎的培养液成分的是( )
A．氨基酸、核苷酸、无机盐、激素
B．血清、激素、维生素、有机盐
C．核苷酸、维生素、血清、无机盐
D．有机盐、维生素、氨基酸、生长素
答案 D
解析 哺乳动物胚胎的培养液含有水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等，但是不含生长素。
例4 下图所示为绵羊的两种生殖过程(c为乳腺细胞)，下列相关叙述错误的是( )
A．a细胞获能后才能与b细胞融合
B．a～e细胞中，只有d存在同源染色体
C．个体1、2的获得都可能涉及胚胎移植技术
D．个体1、2的形成过程均会发生细胞的分裂、分化、衰老和凋亡
答案 B
解析 a是精子，b是卵细胞，精子必须获能后才能与卵细胞融合；生殖细胞a和b中均不含同源染色体，细胞c、d、e中都存在同源染色体；个体1若是在体外受精形成的，则需要进行胚胎移植，个体2是克隆羊，一定需要胚胎移植；个体1、2的形成过程都会发生细胞分裂、分化、衰老和凋亡。
1．下列不属于收集精子的方法的是( )
A．假阴道法 B．手握法
C．促性腺激素处理法 D．电刺激法
答案 C
解析 收集精子的方法有假阴道法、手握法和电刺激法等，用促性腺激素处理是采集卵子时的方法。
2．下列化学物质中可使精子获能的是( )
A．氯化钙溶液 B．肝脏提取液
C．肝素溶液 D．氨基酸营养液
答案 C
解析 一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液可诱导精子获能。
3．(2014·江苏，19改编)杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，被称为“钻石级”肉用绵羊。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示，相关叙述不正确的是( )
A．为了获得更多的卵母细胞，需用雌性激素对雌性杜泊羊进行处理
B．卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可以从处死的雌羊卵巢中获取
C．从输卵管中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精
D．绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性
答案 A
解析 用促性腺激素促进雌性个体超数排卵，而不是雌性激素，故A错误；采集卵母细胞的方法：①用促性腺激素处理母畜，然后从输卵管中冲取卵子；②从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞；③直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞，故B正确；从输卵管中采集的卵母细胞，可直接与获能的精子在体外受精，故C正确；同种生物的精子和卵细胞一般可以互相识别，发生融合，故D正确。
4．发展试管动物技术具有重要意义，下列关于这方面叙述错误的是( )
A．试管动物技术可解决动物生育率低的问题
B．试管动物技术可以更多、更有效地利用动物卵母细胞
C．试管动物技术可以通过普通家畜繁育良种家畜
D．试管动物技术不能实现家畜的快速繁殖
答案 D
解析 试管动物技术能够将优良品种的雌雄生殖细胞体外受精并发育成一个个小胚胎，然后将这些小胚胎移植到普通个体子宫内“借腹怀胎”，从而实现家畜的快速繁殖，也能够解决动物生育率低的问题。
5．根据哺乳动物体外受精的过程回答以下问题：
(1)体外受精的过程主要包括______________________、______________________及受精等几个步骤。
(2)使精子获能的方法有________和____________。
(3)体外采集小鼠的卵子常用( )
A．超数排卵处理法
B．活体采卵法
C．从早期胚胎中采集
D．从屠宰后的母畜卵巢中采集
(4)请用一个流程图表示体外受精过程。
答案 (1)卵母细胞的采集和培养 精子的采集和获能
(2)培养法 化学诱导法 (3)A
(4)如图
解析 体外受精的步骤主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能以及受精等，使精子获能的方法主要有培养法和化学诱导法；卵子的采集方法主要有：对小型实验动物采用超数排卵处理法、对大家畜或大型动物采用活体采卵法和从已屠宰母畜的卵巢中采集。
[对点训练]
题组一 体外受精
1．可以与获能精子进行体外受精的卵母细胞需要培养到什么时期( )
A．MⅠ期 B．MⅡ(中期)
C．桑椹胚期 D．囊胚期
答案 B
解析 卵母细胞培养到MⅡ中期时就可以受精了，因为MⅡ中期卵母细胞细胞核、细胞质已成熟，而MⅠ期卵母细胞细胞核、细胞质尚未成熟，其细胞质不能支持胚胎的全程发育。
2．从家兔体内获取的精子不能与卵子在体外直接受精，需要对精子进行获能处理。一般宜采用的方法是( )
A．用化学药物诱导精子获能
B．将精子放入一定浓度的肝素溶液中获能培养
C．将精子放入人工配制的获能液中培养获能
D．采用电刺激法获能
答案 C
解析 通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法两种。对于啮齿动物、家兔和猪等动物的精子，一般采用培养法，即将取自附睾的精子，放入人工配制的获能液中，培养一段时间后，精子就可获能。
3．从卵巢中直接采集的卵母细胞都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。以下叙述正确的是( )
A．从卵巢中采集的卵母细胞是动物正常排卵过程收集的卵母细胞
B．体外培养至减数第二次分裂中期，才算成熟
C．体外培养过程需在含促性腺激素的培养液中进行
D．经促性腺激素处理，从输卵管中冲取的卵子也要在体外人工培养才能与获能的精子受精
答案 B
解析 从卵巢中采集的卵母细胞是动物的非正常排卵过程的卵母细胞，这些卵母细胞还未从卵泡中排出；体外培养不需加促性腺激素，促性腺激素的靶器官是性腺，不能直接作用于卵母细胞；经促性腺激素处理，从输卵管中冲取的卵子可直接与获能的精子受精。
4．下列哪项不是人工授精和体外受精的区别( )
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．人工授精和体外受精的本质不同
D．人工授精的精卵结合在母畜体内，而体外受精的过程在母畜体外
答案 C
解析 人工授精是用人工的方法，将公畜的精液注入母畜生殖道内，使精卵细胞结合；体外受精是将人工获取的精子和卵母细胞在体外完成受精。这两者的本质都是两性生殖细胞的结合，只不过前者是在体内完成的，后者是在体外完成的。
题组二 胚胎的早期培养
5．用于体外培养哺乳动物胚胎的培养液成分应含有( )
①无机盐 ②有机盐 ③激素 ④蛋白质 ⑤蔗糖
⑥维生素 ⑦氨基酸 ⑧核苷酸 ⑨脂肪酸 ⑩血清
A．①②④⑤⑥⑧⑨⑩
B．①③⑤⑥⑦⑧⑩
C．①②③④⑥⑦⑧⑨⑩
D．①②③⑥⑦⑧⑩
答案 D
解析 精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。哺乳动物胚胎的培养液成分包括两盐、两素、两酸和水、血清等物质，具体包括水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、动物血清等。
6．下列有关体外受精和早期胚胎培养的说法，正确的是( )
A．精子与卵子在发育培养液中完成受精
B．培养液的成分一般包括无机盐、维生素、激素、氨基酸、蔗糖
C．胚胎发育到一定阶段，可将其向受体移植或冷冻保存
D．动物胚胎移植的时间都是桑椹胚阶段，此时的细胞是全能细胞
答案 C
解析 精子和卵子一般在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程；哺乳动物胚胎培养液的成分一般比较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质，没有蔗糖；不同动物胚胎移植的时间不同。
题组三 试管动物的培育
7．据报道，一名高龄妇女顺利产下一名试管婴儿，为这个家庭带来了福音，在生物学上试管婴儿技术属于( )
A．有性生殖、体外受精 B．无性生殖、体内发育
C．有性生殖、体内受精 D．无性生殖、体外发育
答案 A
解析 试管婴儿技术是精子和卵细胞在体外培养条件下受精，属于有性生殖。
8．下图是试管婴儿培育过程的示意图。有关叙述不正确的是( )
A．过程①中可通过注射促性腺激素增加排卵数量
B．过程②与细胞膜的流动性有关
C．过程③的培养液中应该添加血清
D．过程④要到桑椹胚或囊胚阶段才能进行
答案 D
解析 过程②涉及细胞膜的融合，与细胞膜的流动性有关。过程④为胚胎移植，不同动物胚胎移植的时间不同，人的体外受精胚胎可在8～16个细胞阶段移植。
9．下列关于屠宰场和“胚胎工厂”合建的说法中，正确的是( )
①可为屠宰场提供优质肉牛 ②有利于生产大量的胚胎和胚胎工程所需要的原材料 ③不够卫生，不能合建 ④从屠宰场废弃的卵巢中可直接获取卵母细胞
A．①②④ B．②④
C．①② D．③
答案 B
解析 在现代化的工业生产中，为了更好地进行战略合作与资源利用，往往会进行集团化的生产。例如屠宰场和“胚胎工厂”就可以合建，这样可以让双方都得到更好的利益。从刚屠宰母畜的卵巢中可直接采集卵母细胞。
[综合强化]
10．(2011·浙江，2改编)培育“试管山羊”的基本过程如下图所示，若要培育成功，下列叙述正确的是( )
A．甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵
B．乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟
C．丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液
D．丙过程中的细胞分裂方式为有丝分裂，从原肠胚阶段开始出现细胞分化
答案 A
解析 甲过程的目的是采集卵母细胞并培养成熟，可通过注射促性腺激素促进母山羊超数排卵；乙过程的目的是促进精子和卵细胞结合，完成受精作用；受精是在获能溶液或专用的受精溶液中进行，而早期胚胎培养是在发育培养液中进行；胚胎发育过程中的细胞分裂方式均为有丝分裂，从囊胚阶段开始出现细胞分化。
11．关于牛体外受精胚胎工厂化生产的叙述正确的是( )
A．目前牛的体外受精技术水平最低
B．采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液才能形成受精卵
C．成熟卵子与获能的精子相遇形成的受精卵，需培养到一定阶段才可以移植
D．体外受精胚胎的工厂化生产中胚胎发育和受精过程都需在体外进行
答案 C
解析 目前以牛的体外受精技术水平最高；采集的卵母细胞需要培养成熟才能与获能的精子受精；胚胎体外培养是应用人工创造的环境，对获取的早期胚胎进行体外培养。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。
12．下列关于体外受精技术(试管婴儿技术)的叙述不正确的是( )
A．哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要的步骤
B．卵母细胞的采集往往需要进行超数排卵处理
C．体外受精作用要模拟体内受精所需要的环境条件
D．体外受精后获得的受精卵需要立即移入母体子宫进行妊娠，以保证成活率
答案 D
解析 哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的采集和获能、受精等几个主要的步骤。为了获得更多的受精卵，通常给母体注射促性腺激素，进行超数排卵处理。体外受精获得的受精卵需要在体外培养一段时间才能进行胚胎移植。
13．如图是通过体外受精培育小鼠的过程图，请据图回答下列问题：
(1)①所用的方法是用______________处理，从________中采集卵子。
(2)②是____________过程，因此小鼠的生殖方式是________生殖，其常见的可遗传变异类型有____________________________________________________________。
(3)③过程是________________，其培养液成分有_______________________。
(4)④过程是________，移植的胚胎处在____________________(时期)。
答案 (1)促性腺激素 输卵管 (2)受精作用 有性 基因突变、基因重组和染色体变异 (3)早期胚胎培养 无机盐、有机盐类、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等 (4)胚胎移植 卵裂期或桑椹胚期
解析 采集小鼠的卵母细胞常用促性腺激素处理，使其超数排卵，从输卵管中冲取卵子，然后可直接与获能的精子在体外受精。试管鼠属于有性生殖，在有性生殖过程中可发生基因重组、基因突变和染色体变异。受精卵经早期胚胎培养至一定阶段才可向受体移植。
14．下图为培养“转基因试管牛”的基本过程示意图，请据图回答下列问题：
(1)A过程一般用________激素处理供体母牛，使其超数排卵。
(2)采集到的精子在进行体外受精前必须进行________处理，采集的卵母细胞也需要培养至________________期才能受精。
(3)B过程通常用________技术将含有抗凝血酶基因的表达载体导入受精卵，这样培育出来的试管牛进入泌乳期后，即可从其乳汁中分离出来所需的________这一药用蛋白。
答案 (1)促性腺 (2)获能 减数第二次分裂中 (3)显微注射 抗凝血酶
解析 (1)一般用促性腺激素处理供体母牛，使其超数排卵。(2)采集到的精子必须进行获能处理，卵母细胞也需要培养至减数第二次分裂中期才能发育成熟，具备受精的能力。(3)将目的基因注入动物细胞常用显微注射技术，所培育的转基因牛的乳汁中将含有该目的基因的表达产物——抗凝血酶。
15．控制哺乳动物的性别对于畜牧业生产有着十分重要的意义。目前，分离精子技术是有效的性别控制方法。例如：牛的X精子的DNA含量比Y精子的高出4%左右，利用这一差异人们借助特殊仪器将它们分离开来，再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛(如下图所示)。根据以上信息回答下列相关问题：
(1)试管动物技术通常是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下________和受精，受精卵通过培养发育为早期胚胎后，再经胚胎移植产生后代的技术。
(2)图中过程①通常采用__________技术，在这个过程中________的精子与卵子相遇时，首先发生________反应释放出有关的酶，直接溶解卵丘细胞之间的物质。防止多精入卵的生理反应有____________________________________。
(3)为了确保得到所需性别的试管牛，往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定，请举出两种对早期胚胎进行性别鉴定的方法(只需写出名称或简要原理)：____________，________________________________。
答案 (1)成熟 (2)体外受精 获能 顶体 透明带反应和卵细胞膜反应 (3)DNA分子杂交技术(利用基因探针鉴定) 分析胚胎细胞的染色体组型
解析 (1)人工采集的卵子与精子不能直接受精，精子要经过获能处理，卵子要再培养发育到减数第二次分裂中期才可受精。(2)精卵结合时，首先发生顶体反应放出有关的酶直接溶解卵丘细胞之间的物质，便于精子进入，同时通过透明带反应和卵细胞膜反应防止其他精子再进入。(3)鉴定胚胎性别的最好方法是对胚胎细胞进行染色体分析，也可运用Y染色体上的基因制成探针检测Y染色体的存在，也可分析胚胎细胞的染色体组型。
课件35张PPT。3.2 体外受精和早期胚胎培养专题3 胚胎工程[学习目标]
1.说出卵母细胞、精子的采集和培养方法，简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤和过程。
2.概述动物早期胚胎培养的方法。方式一 “超时空女婴”
1986年白血病患者克里斯在16岁时(接受放疗前)冷冻了部分自己的精子。2008年，克里斯与妻子梅洛迪决定用22年前保存的冷冻精子接受试管受精手术。2008年6月，医生从梅洛迪的卵巢中提取出15枚卵子。最后共有7枚卵子受精发育成胚胎，医生将两枚胚胎植入到梅洛迪的子宫中。2009年2月25日，梅洛迪在一家医院中顺利生下了3.37千克重的女婴斯特拉。美国医学专家称，冷藏了22年的精子依然能够孕育生命，创下了一项世界医学史纪录，斯特拉也被称作是“来自1986年的超时空女婴”。如何进行体外受精及胚胎的早期培养，让我们一起来学习这些知识吧。
方式二 现状：国产奶牛：年均产奶量3 000公斤左右；国际良种奶牛：年均产奶量10 000公斤左右；我国蒙古黄牛：均重300 kg；海福特肉用牛：2岁体重可达800 kg。如何实现良种牛快速大量繁殖呢？
问题：(1)引进一头良种成年奶牛需要3～5万元。(2)牛的生育率低，一头牛一胎只生一个，一生只能生育4～5次。牛的生育率虽然很低，但是牛的卵母细胞却相当的多，其卵巢中卵母细胞数目要比一生中排卵数多1 000倍左右。公牛产生的精子数目就更多了。
设想：通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经过移植产生后代，这就是试管动物技术。
实现良种牛快速大量繁殖首先要做的是(体外受精)和(早期胚胎)的培养。新知导学达标检测内容索引新知导学1.试管动物技术
(1)概念：通过 使卵子和精子在 条件下成熟和受精，并通过培养发育为 后，再经移植产生后代的技术。
(2)重要应用——良种培育：实现良种动物的 繁殖。
(3)技术手段：首先要做的是 和 的培养。一、试管动物技术与体外受精人工操作体外早期胚胎快速大量体外受精早期胚胎2.体外受精
(1)基本步骤：卵母细胞的采集和培养、精子的采集和 、受精。
(2)卵母细胞的采集和培养促性腺激素输卵管获能人工培养成熟获能的精子活体(3)精子的采集和获能
①收集精子的方法：假阴道法(牛、马等体型大的动物)、手握法(猪、犬等体型较小的动物)、电刺激法(野生或经济动物)。
②精子体外获能的方法获能液肝素或钙离子载体A23187化学药物(4)受精：获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下都可以在_________
或专用的 中完成受精过程。获能溶液受精溶液比较自然受精、人工授精和体外受精的异同点归纳总结例1 哺乳动物体外受精的过程是
①卵母细胞的采集 ②精子的采集 ③卵母细胞的人工培养 ④精子的获能处理 ⑤精子与成熟的卵子在受精溶液中共同培养 ⑥用CaCl2溶液处理精子 ⑦用一定浓度的肝素溶液处理卵母细胞 ⑧体外受精 ⑨受精卵培养答案解析A. B.
C. D. √解析 体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的获取及获能处理、受精等三个阶段。精子的体外获能可用一定浓度的肝素溶液或钙离子载体处理。CaCl2溶液可用于基因工程中处理细菌细胞，以利于重组载体的导入。例2 爱德华兹以他在体外受精技术领域做出的开创性贡献而获得2010年诺贝尔生理学或医学奖。关于体外受精技术的叙述正确的是
A.获取的精子经获能后才能进行体外受精
B.采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液中才能形成受精卵
C.精子和卵细胞受精形成受精卵后即可移入母体子宫
D.精子与卵子相遇后，会发生顶体反应，防止多精入卵√答案解析 卵子必须处于减数第二次分裂中期才能进行受精，直接从卵巢中采集的卵母细胞要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精；成熟的卵子与收集来的精子相遇形成受精卵，需培养到一定阶段才可移植；防止多精入卵主要通过透明带反应和卵细胞膜反应两道屏障。解析体外受精技术的两个注意点
(1)用促性腺激素处理时，只能注射不能饲喂：促性腺激素是肽类化合物，饲喂会因消化道的消化作用而失去原有的效用。
(2)精子获能处理前应离心处理：精液由精子和精清两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般情况下，精液中的精子无法获能。精子获能处理前进行离心处理，目的是除去精清以利于精子获能。拓展提升1.培养液的成分二、胚胎的早期培养盐类：无机盐和有机盐
营养物质： 、核苷酸
调节物质：维生素、激素
特有物质：______2.胚胎早期培养的目的
(1)精子和卵子在体外受精后，应将受精卵移入 中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。
(2)当胚胎发育到适宜的阶段时可进行受体移植或 。氨基酸血清发育培养液冷冻保存3.胚胎移植的时间
不同动物胚胎移植的时间不同。牛、羊一般要培养到 阶段或____
阶段进行移植；人的体外受精胚胎，可在8～16个细胞阶段移植。桑椹胚囊胚1.胚胎的早期培养液与动物细胞培养液的比较归纳总结2.试管牛工厂化生产的技术流程(1)结果：实现良种牛的快速、大量繁殖。
(2)所用技术：体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。3.试管动物与克隆动物的三个不同
(1)起点不同：试管动物是受精卵，克隆动物是经核移植后的重组细胞。
(2)遗传来源不同：试管动物来源于双亲，克隆动物主要来源于供核一方。
(3)生殖方式不同：试管动物为有性生殖，克隆动物为无性生殖。解析 哺乳动物胚胎的培养液含有水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等，但是不含生长素。例3 下列各组物质组成不全部属于哺乳动物胚胎的培养液成分的是
A.氨基酸、核苷酸、无机盐、激素
B.血清、激素、维生素、有机盐
C.核苷酸、维生素、血清、无机盐
D.有机盐、维生素、氨基酸、生长素√答案解析例4 下图所示为绵羊的两种生殖过程(c为乳腺细胞)，下列相关叙述错误的是
A.a细胞获能后才能与b细胞融合
B.a～e细胞中，只有d存在同源染色体
C.个体1、2的获得都可能涉及胚胎移植技术
D.个体1、2的形成过程均会发生细胞的分裂、分化、衰老和凋亡答案解析√解析 a是精子，b是卵细胞，精子必须获能后才能与卵细胞融合；生殖细胞a和b中均不含同源染色体，细胞c、d、e中都存在同源染色体；个体1若是在体外受精形成的，则需要进行胚胎移植，个体2是克隆羊，一定需要胚胎移植；个体1、2的形成过程都会发生细胞分裂、分化、衰老和凋亡。学习小结体外受精和早期胚胎培养试管动物技术：是指通过人工操作使 和 在体
外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎
后，再经移植产生后代的技术体外
受精卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能
受精：获能的 和培养成熟的 发生作用早期胚胎培养培养液的成分：无机盐、有机盐、 、
激素、氨基酸、核苷酸、 等物质
胚胎去向：向受体移植、冷冻保存卵子精子精子卵子维生素血清达标检测1.下列不属于收集精子的方法的是
A.假阴道法 B.手握法
C.促性腺激素处理法 D.电刺激法12345答案√解析 收集精子的方法有假阴道法、手握法和电刺激法等，用促性腺激素处理是采集卵子时的方法。解析2.下列化学物质中可使精子获能的是
A.氯化钙溶液 B.肝脏提取液
C.肝素溶液 D.氨基酸营养液答案12345解析 一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液可诱导精子获能。解析√3.(2014·江苏，19改编)杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，被称为“钻石级”肉用绵羊。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示，相关叙述不正确的是12345答案解析A.为了获得更多的卵母细胞，需用雌性激素对雌性杜泊羊进行处理
B.卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可以从处死的雌羊卵巢中获取
C.从输卵管中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精
D.绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性√解析 用促性腺激素促进雌性个体超数排卵，而不是雌性激素，故A错误；
采集卵母细胞的方法：①用促性腺激素处理母畜，然后从输卵管中冲取卵子；②从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞；③直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞，故B正确；
从输卵管中采集的卵母细胞，可直接与获能的精子在体外受精，故C正确；
同种生物的精子和卵细胞一般可以互相识别，发生融合，故D正确。12345123454.发展试管动物技术具有重要意义，下列关于这方面叙述错误的是
A.试管动物技术可解决动物生育率低的问题
B.试管动物技术可以更多、更有效地利用动物卵母细胞
C.试管动物技术可以通过普通家畜繁育良种家畜
D.试管动物技术不能实现家畜的快速繁殖答案√解析 试管动物技术能够将优良品种的雌雄生殖细胞体外受精并发育成一个个小胚胎，然后将这些小胚胎移植到普通个体子宫内“借腹怀胎”，从而实现家畜的快速繁殖，也能够解决动物生育率低的问题。解析123455.根据哺乳动物体外受精的过程回答以下问题：
(1)体外受精的过程主要包括_____________________、_______________
_____及受精等几个步骤。
(2)使精子获能的方法有________和____________。
(3)体外采集小鼠的卵子常用
A.超数排卵处理法 B.活体采卵法
C.从早期胚胎中采集 `D.从屠宰后的母畜卵巢中采集解析卵母细胞的采集和培养精子的采集和获能培养法化学诱导法答案√解析 体外受精的步骤主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能以及受精等，使精子获能的方法主要有培养法和化学诱导法；卵子的采集方法主要有：对小型实验动物采用超数排卵处理法、对大家畜或大型动物采用活体采卵法和从已屠宰母畜的卵巢中采集。12345(4)请用一个流程图表示体外受精过程。答案 如图答案123453.3 胚胎工程的应用及前景
[学习目标] 1.说出胚胎移植的生理基础，以及具体操作程序。2.简述进行胚胎分割的注意事项及其实际意义。3.说出胚胎干细胞的分类、功能和用途。
方式一 牛的繁殖率非常低，一头牛一年只能繁殖一头犊牛，现有一雄一雌两头良种奶牛以及数头本地奶牛，试问采用何措施可在一年内繁殖数头良种奶牛？阅读材料并且结合已学过的现代生物技术思考。
方式二 克隆牛“蓓蓓”是我国成功繁殖的首例和第二例胎儿皮肤上皮细胞克隆牛“康康”和“双双”的后代。2001年，我国研究人员对“康康”和“双双”进行了超数排卵处理，于2003年1月2日，从“双双”体内采集到13枚符合国际胚胎移植标准的可用胚胎(这是国际上首次对体细胞克隆牛进行超数排卵处理试验并获得可用胚胎)。研究人员将这些标准胚胎经过玻璃化超快速冷冻处理后，移植到中国黑白花奶牛“梨花”的子宫内，结果获得妊娠。什么是胚胎移植？胚胎移植的现状如何？今天我们就一起学习这方面的内容。
一、胚胎移植
1．胚胎工程技术
胚胎工程技术目前在生产中应用较多的是家畜的胚胎移植、胚胎分割和体外生产胚胎技术。
2．胚胎移植的概念、意义、生理学基础及基本程序
(1)概念
①对象：雌性动物体内的早期胚胎或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎。
②移植条件：同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内。
③供体：在胚胎移植中提供胚胎的个体。
④受体：在胚胎移植中接受胚胎的个体。
⑤地位：是胚胎工程的最后一道“工序”。
(2)胚胎移植的意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，大大缩短了供体本身的繁殖周期，增加供体一生繁殖后代的数量。
(3)胚胎移植成功的保障(生理学基础)
胚胎移入的基础
哺乳动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的
胚胎收集的基础
哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态
移入胚胎存活的基础
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
保留遗传特性的基础
供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受任何影响
(4)胚胎移植的基本程序
↓
↓
↓
——方法：手术法和非手术法
↓
——检查受体母牛是否妊娠
归纳总结
1．胚胎移植的实质
早期胚胎在相同生理环境条件下的空间位置转移，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此能保持其原来的遗传特性。
2．胚胎的来源
(1)雌性动物体内的早期胚胎。
(2)通过体外受精和早期胚胎培养得到。
(3)通过哺乳动物体细胞核移植及培养得到。
3．胚胎移植的两个条件
(1)胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。这里的“同种”是指“同物种”。
(2)进行胚胎移植的供、受体生理状态要相同。
①应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。
②移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体子宫内的位置相同或相似。
4．胚胎移植时两次激素的使用
第一次用激素对供、受体进行同期发情处理，第二次用激素对供体进行超数排卵。
5．胚胎移植过程中的两次检查
第一次检查在冲卵后，对胚胎进行质量检查；第二次检查在胚胎移植后，对受体母牛进行是否妊娠检查。
6．超数排卵和冲卵
(1)超数排卵：简称“超排”，是指给供体母畜注射促性腺激素，使其发情，一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的成熟卵子，经合理的人工授精方法，可以获得数量较多的可移植胚胎。
(2)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。
例1 下列对于优良种畜胚胎移植的说法，不正确的是( )
A．供体母牛必须是同一物种的良种
B．受体母牛必须是同一物种的良种
C．供体公牛必须是同一物种的良种
D．受体母牛可以是同物种的一般健康牛
答案 B
解析 胚胎移植是繁殖优良种畜的最后一步，提供精子和卵子的供体必须是同物种的良种，而受体母牛只要求是同物种的健康牛即可。
例2 胚胎移植主要包括以下步骤，正确的顺序是( )
①配种或进行人工授精 ②检查 ③对胚胎进行移植 ④移植后的检查 ⑤对供体、受体的选择和处理 ⑥对胚胎的收集 ⑦培养或保存
A．⑤①⑥②⑦③④ B．①⑤⑥②⑦③④
C．⑤①⑥⑦②③④ D．①⑤⑥⑦②③④
答案 A
解析 胚胎移植的基本程序：对供体、受体进行选择和处理→配种或进行人工授精→对胚胎进行收集、检查、培养或保存→对胚胎进行移植→进行移植后的检查。
二、胚胎分割
1．概念：指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。
2．主要仪器设备：实体显微镜和显微操作仪。
3．繁殖方式：无性生殖。
4．特点：后代遗传性状相同。
5．操作程序
(1)选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中。
(2)用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将祼半胚移植入受体。
(3)还可用分割针分割滋养层，做DNA分析性别鉴定。
归纳总结
1．胚胎分割时的注意事项
(1)对囊胚阶段胚胎进行分割时一定要均分内细胞团，若分割不均，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。
(2)分割的份数越多，每一份的细胞数会越少，不但难以做到均等分割，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团的细胞所受的影响会越大。因此，分割的份数越多，技术难度会越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率自然会越低。
2．胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同
项目
胚胎分割动物
体细胞核克隆动物
相同点
都属于无性生殖或克隆，最终技术是胚胎移植
不同点
胚胎的来源
雌性动物体内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
遗传物质
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
起点
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
例3 胚胎分割技术是一种现代生物技术，下列关于这一技术的叙述中正确的是( )
①胚胎分割是将早期胚胎任意分割成多份 ②胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎 ③胚胎分割技术属于无性繁殖，因此属于克隆 ④胚胎分割技术可以分割任意时期的胚胎
A．①② B．②③
C．①③④ D．①②③④
答案 B
解析 胚胎分割是指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，但不能任意分割成多份，因为分割过多可造成不能发育成新个体。由于胚胎分割获得后代的过程是无性繁殖，属于克隆。
例4 胚胎分割和胚胎移植是一种快速繁殖优良种畜的方法。下列叙述正确的是( )
A．胚胎分割可以用机械的方法，也可以用酶处理的方法
B．分割的胚胎或细胞必须在体外培养到囊胚阶段再移植到受体内
C．胚胎分割产生的后代个体表现型完全相同
D．胚胎移植中，供体和受体相当于双亲中的父本和母本
答案 A
解析 胚胎分割可以用机械的方法(分割针)，也可以用酶(胰蛋白酶)处理的方法来完成；分割的胚胎或细胞可以直接移植，或者培养到桑椹胚或囊胚早期再移植到受体内；胚胎分割产生的后代性状可能不同，因为性状可能会受到环境的影响，分割后的细胞一般在不同的母畜子宫内发育，因而表现可能不同；胚胎移植中，供体提供优良胚胎，受体提供健康的子宫，不同于有性生殖中双亲的父本(提供精子)和母本(提供卵细胞)的作用。
三、胚胎干细胞
1．来源：由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，简称ES或EK细胞。
2．特点
(1)形态上：体积小、细胞核大、核仁明显。
(2)功能上：具有发育的全能性。
(3)在体外培养的条件下，可以只增殖，而不分化。可以冷冻保存，也可以进行遗传改造。
3．主要用途
(1)治疗人类的某些顽症。
(2)培育出人造组织器官，用于器官移植。
(3)揭示细胞分化和细胞凋亡的机理。
(4)用于哺乳动物的个体发生和发育规律的研究。
归纳总结
1．三种干细胞的比较
名称
全能干细胞
多能干细胞
专能干细胞
特点
具有形成机体的任何组织或器官甚至形成完整个体的潜能
具有分化成多种细胞或组织的潜能，但不能发育成完整的个体
只能分化成某一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞
举例
胚胎干细胞
造血干细胞
神经干细胞
应用
用于病人的器官移植等
造血干细胞移植是治疗血液系统疾病、遗传性血液病等的有效手段
通过神经干细胞移植治疗脑瘫、头颅外伤等病症
2.胚胎干细胞的特点和应用
(1)ES细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化形成新的组织细胞，用于治疗人类的某些顽症，使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。还可以培育出人造器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
(2)ES细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。在培养液中加入分化诱导因子，可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。所以ES细胞是研究体外细胞分化的理想材料。
3．滋养层细胞与饲养层细胞
(1)滋养层细胞：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层细胞最终发育成胎膜和胎盘。
(2)饲养层细胞：一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。
例5 高等动物随着胚胎发育，仅有少数细胞依然具有分化成其他类型细胞和构建组织器官的能力，这类细胞称为干细胞，如造血干细胞。图中最能完整显示正常机体内干细胞基本特征的是( )
答案 D
解析 干细胞可以分裂产生新的干细胞，也可以分化形成具有特定功能的细胞，且分化一般不可逆。
例6 如图是胚胎干细胞分离途径示意图。下列说法正确的是( )
A．图中A所示细胞将来能够发育成胎膜和胎盘
B．胚胎干细胞的体积和细胞核都较小
C．胚胎干细胞可以增殖而不发生分化
D．利用胚胎干细胞培育的人造器官正在大规模应用
答案 C
解析 图中A是内细胞团细胞，将来能够发育成除胎膜和胎盘外的其他组织和器官；胚胎干细胞的体积较小，细胞核较大；在体外培养情况下，胚胎干细胞可以只增殖而不发生分化；利用胚胎干细胞可以诱导形成器官，但目前并没有大规模应用。
1．表现型不同的母牛生出基因型相同的小牛，产生这一结果最可能的原因是( )
A．试管动物培养 B．胚胎移植
C．胚胎分割移植 D．受精卵移植
答案 C
解析 胚胎分割可以看做动物的无性繁殖或克隆的方法之一，供移植的胚胎来自同一个受精卵，这样表现型不同的母牛最可能生出基因型相同的小牛。
2．在胚胎移植中供体的主要职能是( )
A．提供优良的供体基因 B．提供优良遗传特性的胚胎
C．提供卵细胞 D．提供精子
答案 B
解析 胚胎移植过程中提供胚胎的个体为供体，胚胎移植主要是为了获得良种家畜，因而供体的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎。
3.下列有关生物工程的叙述，错误的是( )
A．进行胚胎移植时，可选用如图所示时期的胚胎
B．进行胚胎移植时，该胚胎移植到任何同种动物子宫内都能继续发育
C．如图是胚胎发育过程中的囊胚示意图，其中③为内细胞团细胞，具有发育的全能性
D．卵裂期胚胎中细胞数目和DNA总量在不断增加
答案 B
4．(2016·江苏，11)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割
B．诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞
C．受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于培养液
D．步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同
答案 B
解析 步骤甲、乙分别指体外受精、胚胎移植，A错误；诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素，只能作用于性腺，B正确；受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自卵细胞，C错误；受精过程使用的培养液是获能溶液或专用的受精溶液，与早期胚胎培养液有区别，D错误。
5．科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS)，继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠，流程如下：
(1)从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为__________，培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为__________。
(2)图中2－细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，该过程称为________，也可以从灰鼠体内取出卵子，通过__________后进行早期胚胎培养获得。
(3)图中重组囊胚通过__________技术移入白鼠子宫内继续发育，暂不移入的胚胎可使用__________方法保存。
(4)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的________________分离培养获得。iPS与ES细胞同样具有发育的全能性，有望在对人类iPS细胞进行定向________后用于疾病的细胞治疗。
答案 (1)原代培养 接触抑制 (2)冲卵 体外受精
(3)胚胎移植 冷冻(或低温) (4)内细胞团 诱导分化
解析 从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为原代培养，分瓶后的为传代培养；培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为细胞的接触抑制 ；2－细胞胚胎可从灰鼠输卵管内冲卵获得；重组囊胚通过胚胎移植技术移入白鼠子宫内，暂不进行胚胎移植的胚胎可放入－196 ℃的液氮中冷冻保存；胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，可以作为干细胞的来源，iPS与ES细胞一样，可通过诱导定向分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。
[对点训练]
题组一 胚胎移植
1．下列关于胚胎移植的叙述中，不正确的是( )
A．胚胎移植全部属于无性生殖
B．可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
C．受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
D．供体的主要职能为产生具有优良遗传特性的胚胎
答案 A
解析 移植的胚胎可以来自于受精作用产生的受精卵发育而成的胚胎，这属于有性繁殖；也可以来源于胚胎分割技术或核移植技术，这属于无性繁殖。
2．通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是( )
A．对供体和受体母牛都要进行相同激素处理
B．受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行
C．对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植
D．早期胚胎需移植到与供体生理状态相同的代孕母牛体内
答案 D
解析 对供体和受体母牛要进行同期发情处理，都用孕激素，但供体牛还需用促性腺激素对其进行超数排卵，A错误；受精和胚胎的早期培养可以在体内进行，B错误；对冲卵获得的早期胚胎检查一般为桑椹胚或囊胚，合格后方可移植，C错误；早期胚胎需移植到与供体生理状态相同的代孕母牛体内，D正确。
3．胚胎移植的意义或用途不包括( )
A．良种畜群迅速扩大，加速育种工作和品种改良
B．不受时间、地域限制，节省购买种畜的费用
C．一次给受体母羊植入多个胚胎，可增加双胞胎和多胞胎的比例
D．新个体具有供、受体共同的遗传物质
答案 D
解析 胚胎移植中的“受体”仅为“代孕”，不能为胚胎提供遗传物质。
题组二 胚胎分割
4．下列关于胚胎分割技术的说法，错误的是( )
A．被分割的胚胎应该是发育良好的早期胚胎
B．要将内细胞团均等分割的原因是防止由分割而来的两个体遗传物质差异过大
C．来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质
D．胚胎分割是进行动物克隆的方法之一
答案 B
解析 因为内细胞团将来发育为胎儿的各种组织，因此在分割时一定要注意将其均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
5．如图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是( )
A．甲所表示的细胞不一定是受精卵细胞
B．图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段
C．应把③移植到处于发情状态的母牛的输卵管中
D．图示过程使用了细胞培养、胚胎分割、核移植等生物技术
答案 A
解析 图中甲所示的细胞可能是受精卵，还可能是重组细胞或早期还未分化的胚胎细胞；图中a过程包括卵裂、囊胚阶段，还没有发育到原肠胚阶段；应把③移植到母牛的子宫中而不是输卵管中；图示中没有显示核移植的过程。
6．关于胚胎分割，以下说法正确的是( )
A．胚胎分割可产生基因型完全相同的新个体
B．胚胎分割次数越多，产生的新个体也越多
C．胚胎分割属于有性生殖
D．胚胎分割若在囊胚期，不仅内细胞团要均等分割，滋养层细胞也要均等分割，否则不易成功
答案 A
解析 胚胎分割的后代来自同一个受精卵，所以基因型都完全相同，属于无性生殖；胚胎分割次数越多，成功率越低；若在囊胚期分割，只需要将内细胞团均等分割即可。
题组三 胚胎干细胞
7．下列对“人类胚胎干细胞”这一概念的理解，正确的是( )
A．人类胚胎干细胞是人类胚胎发育早期囊胚外表的扁平细胞和囊胚腔内侧的内细胞团
B．人类胚胎干细胞就是人类胚胎发育早期囊胚腔内侧的内细胞团
C．人类胚胎干细胞是人类囊胚中可发育成胎盘、肝、肺、骨骼、皮肤等的全能性细胞
D．人类胚胎干细胞体积较小、细胞核小、核仁明显
答案 B
解析 人类胚胎干细胞是人类胚胎发育早期的囊胚中未分化的细胞。囊胚外表是一层扁平细胞，可发育成胚胎的支持组织，如胎盘和胎膜等；中心的腔称囊胚腔，腔内侧有内细胞团。内细胞团在形成内、中、外三个胚层时开始分化，内胚层分化形成肝、肺和肠等，中胚层分化形成骨骼、血液和肌肉等，外胚层分化形成皮肤、眼睛和神经系统等。由于内细胞团能发育成完整的个体，因而这些细胞被认为具有全能性。人类胚胎干细胞体积小、细胞核大、核仁明显。
8．现在有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐血，在他以后生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病，就可以通过血液中的干细胞来为他治病，关于这个实例说法正确的是( )
A．用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，需要激发细胞的所有全能性
B．用脐血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病
C．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术
D．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，应该长期给他使用免疫抑制药物
答案 C
解析 脐血中含有大量未成熟的造血干细胞，将脐血细胞移植，对白血病、再生障碍性贫血等恶性血液病的治疗具有疗效；而用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治疗，只要诱导细胞分化成该组织、器官即可，不需激发其所有全能性；用干细胞培育出的器官移植属自体移植，基本不会发生免疫排斥反应，不需长期给他使用免疫抑制药物。
9．胚胎干细胞是哺乳动物或人早期胚胎中的细胞，可以分裂、分化形成各种组织干细胞，再进一步分化形成各种不同的组织细胞。下列叙述错误的是( )
A．培养胚胎干细胞可以维持不分化的状态，也可以诱导分化为不同类型的组织细胞
B．胚胎干细胞可用于治疗人类的某些顽症
C．造血干细胞分化形成白细胞的过程是不可逆的
D．如果通过转基因技术，成功改造了某血友病女性的造血干细胞，使其凝血功能全部恢复正常，当她与正常男性结婚，婚后所生子女的表现型都正常
答案 D
解析 通过转基因技术，只是成功改造了某血友病女性的造血干细胞，使其恢复正常造血功能，而没有改变其生殖细胞的血友病基因，该女子仍然会产生带有血友病基因的卵子，因而其所生子女中儿子都患病。
[综合强化]
10．近年来发展起来的胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机，下图为经体外受精和胚胎分割移植培育优良奶牛的过程。下列相关说法正确的是( )
A．体外受精所需的成熟卵子可以从母体卵巢中直接获取，但在受精前要对精子进行获能处理
B．进行胚胎分割时，应选择发育到原肠胚时期的胚胎进行操作
C．胚胎分割的方法只能用分割针在显微镜下将胚胎均等分割成若干份
D．移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎几乎不发生免疫排斥反应
答案 D
解析 从母体卵巢中得到的卵子还未成熟，要在体外培养到减数第二次分裂中期才具有与获能精子结合的能力；进行胚胎分割时，应选择发育到桑椹胚或囊胚时期的胚胎进行操作；进行胚胎分割时，还可以采用分割刀片将胚胎切开；受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。
11．下列叙述中不属于胚胎工程优点的是( )
A．胚胎分割提高了家畜胚胎的利用率
B．胚胎移植可充分发挥雌性的繁殖潜力
C．胚胎移植可以产生定向的基因突变
D．可以保存品种资源和濒危物种
答案 C
解析 胚胎移植只是改变了胚胎的发育场所，不能导致胚胎发生定向的基因突变；胚胎分割移植可得到多个同种基因型的个体，提高了胚胎的利用率；胚胎移植充分发挥了优良雌性个体的生殖潜能，促进了雌性个体产生更多的优良子代；胚胎工程可保存优良品种和濒危物种。
12．下列四项中与克隆在本质上最相近的是( )
A．将兔的早期胚胎分割后，分别植入两只母兔的子宫内，并最终发育成两只一样的兔子
B．将人的抗病毒基因嫁接到烟草DNA分子上，培育出具有抗病毒能力的烟草新品种
C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的B淋巴细胞融合成杂交瘤细胞
D．将人的精子与卵细胞在体外受精，待受精卵在试管内发育到囊胚期时，再植入女性子宫内发育成“试管婴儿”
答案 A
解析 克隆属于无性繁殖，胚胎分割也属于无性繁殖，而“试管婴儿”属于有性生殖。
13．牛胚胎移植的基本程序如下图，请据图回答：
(1)图中a、b、c过程分别是指________________、________________、____________。
(2)供体牛的主要职能是__________________________，受体牛必须和供体牛属于________________。
(3)在胚胎移植过程中，供、受体母牛选择好后，要用动物激素进行同期发情处理，这样处理的目的是__________________________________________，以保证移植的胚胎能够继续正常发育。
(4)你认为胚胎移植技术在生产实践中的主要意义有哪些？
________________________________________________________________________。
答案 (1)超数排卵处理 胚胎的收集 胚胎移植
(2)产生具有优良遗传特性的胚胎 同一物种
(3)使供、受体母牛处于相同的生理状态
(4)胚胎移植技术可以加快优良种畜的繁殖速度，迅速推广新品种
解析 (1)图示a、b、c过程依次为对供体母牛进行超数排卵处理、配种后胚胎的收集和向受体母牛的胚胎移植。(2)供体牛主要是提供具有优良遗传特性的胚胎，受体牛必须和供体牛属于同一物种。(3)为使受体接受胚胎应对供受体进行同期发情处理。(4)胚胎移植技术可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，加快优良种畜的繁殖速度，迅速推广新品种。
14．根据下列有关胚胎工程的示意图，分析回答下列问题：
(1)为使A羊超数排卵，向其注射_________激素，选择________期的卵母细胞进行体外受精。
(2)将早期胚胎注入D羊子宫内的技术叫____________，D羊被称为________(填“供体”或“受体”)；为使D羊的生理状况更适合完成该技术操作，要对D羊进行__________处理以提高成功率。
(3)从早期胚胎分离出的ES细胞可诱导分化出不同的组织细胞，这是因为在功能上ES细胞具有____________________；早期胚胎培养时，培养液中除营养成分外，还需加入________。
答案 (1)促性腺 MⅡ中 (2)胚胎移植 受体 同期发情 (3)发育的全能性 血清
解析 (1)要使雌性母羊超数排卵应注射促性腺激素，进行体外受精应选择MⅡ中期的卵母细胞。(2)将胚胎注入代孕母体内常用的方法是胚胎移植，D羊是代孕羊，是受体，为了使D羊的生理状况更适合完成胚胎移植，应对D羊进行同期发情处理。(3)ES细胞具有发育的全能性，早期胚胎培养时，培养液中还需要加入血清等物质。
15．阅读如下材料：
资料甲：传统哺乳动物的胚胎干细胞是在经核移植构建成重组胚胎的过程中获得的。
资料乙：目前某些生物学家在哺乳动物的体细胞中导入4个多能性相关的基因、2种特殊组蛋白的基因，在添加特殊化合物的培养基中培养，能快速获得诱导性多能干细胞(iPS)。但是，这种方法诱导的多能干细胞必须应用逆转录病毒才能进行基因组整合。
资料丙：应用iPS已经成功培养和分化出心肌、神经、胰腺、骨等多种体细胞和不同的组织，多能干细胞的研究在器官再生、修复和疾病治疗方面极具应用价值。
回答下列问题：
(1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至____________期的内细胞团或胎儿的__________中分离得到的一类细胞。
(2)iPS建立的过程需将病毒介导后的细胞接种于____________细胞上，并于ES细胞专用培养体系中培养，以维持不分化状态；所用逆转录病毒相当于基因工程中的________，且病毒应对生物体________。
(3)在体外培养条件下，培养液中加入__________因子，可诱导iPS向不同类型的组织细胞分化，分化的实质是细胞中基因________________的结果。
(4)对上述两种方法获得的由自体干细胞诱导分化形成的相应组织、器官进行移植，与传统器官移植相比，其优点是可避免发生________________反应。
答案 (1)桑椹胚或囊胚 原始性腺 (2)饲养层 载体 无害 (3)分化诱导 选择性表达 (4)免疫排斥
解析 (1)胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或原始性腺。(2)将ES细胞培养在饲养层细胞上，或添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化状态。由于“这种方法诱导的多能干细胞必须应用逆转录病毒才能进行基因组整合”，因此逆转录病毒相当于基因工程中的载体，作为载体应对受体细胞无害。(3)胚胎干细胞在体外培养条件下，在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸、丁酰环腺苷酸等化学物质时，就可诱导ES细胞定向分化，细胞分化的实质是细胞中基因的选择性表达。(4)自体干细胞诱导分化形成的组织、器官，与自身的抗原性是一致的，因此不会引起免疫排斥反应。
课件45张PPT。3.3 胚胎工程的应用及前景专题3 胚胎工程[学习目标]
1.说出胚胎移植的生理基础，以及具体操作程序。
2.简述进行胚胎分割的注意事项及其实际意义。
3.说出胚胎干细胞的分类、功能和用途。方式一 牛的繁殖率非常低，一头牛一年只能繁殖一头犊牛，现有一雄一雌两头良种奶牛以及数头本地奶牛，试问采用何措施可在一年内繁殖数头良种奶牛？阅读材料并且结合已学过的现代生物技术思考。方式二 克隆牛“蓓蓓”是我国成功繁殖的首例和第二例胎儿皮肤上皮细胞克隆牛“康康”和“双双”的后代。2001年，我国研究人员对“康康”和“双双”进行了超数排卵处理，于2003年1月2日，从“双双”体内采集到13枚符合国际胚胎移植标准的可用胚胎(这是国际上首次对体细胞克隆牛进行超数排卵处理试验并获得可用胚胎)。研究人员将这些标准胚胎经过玻璃化超快速冷冻处理后，移植到中国黑白花奶牛“梨花”的子宫内，结果获得妊娠。什么是胚胎移植？胚胎移植的现状如何？今天我们就一起学习这方面的内容。新知导学达标检测内容索引新知导学1.胚胎工程技术
胚胎工程技术目前在生产中应用较多的是家畜的 、 和
。一、胚胎移植胚胎移植胚胎分割体外生产胚胎技术2.胚胎移植的概念、意义、生理学基础及基本程序
(1)概念
①对象：雌性动物体内的 或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎。
②移植条件： 、 相同的其他雌性动物体内。
③供体：在胚胎移植中 的个体。
④受体：在胚胎移植中 的个体。
⑤地位：是胚胎工程的 一道“工序”。早期胚胎同种的生理状态提供胚胎接受胚胎最后(2)胚胎移植的意义：充分发挥雌性优良个体的 ，大大缩短了
周期，增加供体一生繁殖后代的数量。
(3)胚胎移植成功的保障(生理学基础)繁殖潜力供体本身的繁殖生殖器官相同的游离免疫排斥受体子宫生理和组织(4)胚胎移植的基本程序供、受体的选择和处理选择：遗传性能优良、健康
处理： 处理和 处理 ↓配种或进行________胚胎的收集、检查、培养或保存收集：冲卵
检查：发育到 或 阶段
保存：－196℃的液氮中 ↓胚胎移植 ↓——方法：手术法和非手术法胚胎移植后的检查 ↓——检查受体母牛是否妊娠同期发情超数排卵桑椹胚囊胚人工授精1.胚胎移植的实质
早期胚胎在相同生理环境条件下的空间位置转移，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此能保持其原来的遗传特性。
2.胚胎的来源
(1)雌性动物体内的早期胚胎。
(2)通过体外受精和早期胚胎培养得到。
(3)通过哺乳动物体细胞核移植及培养得到。归纳总结3.胚胎移植的两个条件
(1)胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。这里的“同种”是指“同物种”。
(2)进行胚胎移植的供、受体生理状态要相同。
①应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。
②移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体子宫内的位置相同或相似。4.胚胎移植时两次激素的使用
第一次用激素对供、受体进行同期发情处理，第二次用激素对供体进行超数排卵。
5.胚胎移植过程中的两次检查
第一次检查在冲卵后，对胚胎进行质量检查；第二次检查在胚胎移植后，对受体母牛进行是否妊娠检查。6.超数排卵和冲卵
(1)超数排卵：简称“超排”，是指给供体母畜注射促性腺激素，使其发情，一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的成熟卵子，经合理的人工授精方法，可以获得数量较多的可移植胚胎。
(2)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。例1 下列对于优良种畜胚胎移植的说法，不正确的是
A.供体母牛必须是同一物种的良种
B.受体母牛必须是同一物种的良种
C.供体公牛必须是同一物种的良种
D.受体母牛可以是同物种的一般健康牛√答案解析 胚胎移植是繁殖优良种畜的最后一步，提供精子和卵子的供体必须是同物种的良种，而受体母牛只要求是同物种的健康牛即可。解析例2 胚胎移植主要包括以下步骤，正确的顺序是
①配种或进行人工授精 ②检查 ③对胚胎进行移植 ④移植后的检查 ⑤对供体、受体的选择和处理 ⑥对胚胎的收集 ⑦培养或保存
A.⑤①⑥②⑦③④ B.①⑤⑥②⑦③④
C.⑤①⑥⑦②③④ D.①⑤⑥⑦②③④√解析 胚胎移植的基本程序：对供体、受体进行选择和处理→配种或进行人工授精→对胚胎进行收集、检查、培养或保存→对胚胎进行移植→进行移植后的检查。答案解析1.概念：指采用 方法将 切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得 的技术。
2.主要仪器设备： 和 。
3.繁殖方式： 生殖。
4.特点：后代 相同。二、胚胎分割机械早期胚胎同卵双胎或多胎实体显微镜显微操作仪无性遗传性状5.操作程序(1)选择发育良好、形态正常的_______
或 ，移入盛有
的培养皿中。桑椹胚囊胚操作液(2)用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的 中，或直接将 移植入受体。
(3)还可用分割针分割 ，做DNA分析性别鉴定。空透明带祼半胚滋养层1.胚胎分割时的注意事项
(1)对囊胚阶段胚胎进行分割时一定要均分内细胞团，若分割不均，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。
(2)分割的份数越多，每一份的细胞数会越少，不但难以做到均等分割，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团的细胞所受的影响会越大。因此，分割的份数越多，技术难度会越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率自然会越低。归纳总结2.胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同例3 胚胎分割技术是一种现代生物技术，下列关于这一技术的叙述中正确的是
①胚胎分割是将早期胚胎任意分割成多份 ②胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎 ③胚胎分割技术属于无性繁殖，因此属于克隆 ④胚胎分割技术可以分割任意时期的胚胎
A.①② B.②③
C.①③④ D.①②③④答案解析√解析 胚胎分割是指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，但不能任意分割成多份，因为分割过多可造成不能发育成新个体。由于胚胎分割获得后代的过程是无性繁殖，属于克隆。例4 胚胎分割和胚胎移植是一种快速繁殖优良种畜的方法。下列叙述正确的是
A.胚胎分割可以用机械的方法，也可以用酶处理的方法
B.分割的胚胎或细胞必须在体外培养到囊胚阶段再移植到受体内
C.胚胎分割产生的后代个体表现型完全相同
D.胚胎移植中，供体和受体相当于双亲中的父本和母本答案解析√解析 胚胎分割可以用机械的方法(分割针)，也可以用酶(胰蛋白酶)处理的方法来完成；分割的胚胎或细胞可以直接移植，或者培养到桑椹胚或囊胚早期再移植到受体内；胚胎分割产生的后代性状可能不同，因为性状可能会受到环境的影响，分割后的细胞一般在不同的母畜子宫内发育，因而表现可能不同；胚胎移植中，供体提供优良胚胎，受体提供健康的子宫，不同于有性生殖中双亲的父本(提供精子)和母本(提供卵细胞)的作用。1.来源：由 或________中分离出来的一类细胞，简称ES或EK细胞。三、胚胎干细胞早期胚胎原始性腺2.特点
(1)形态上： 小、 大、 明显。
(2)功能上：具有发育的 。
(3)在体外培养的条件下，可以只 ，而不 。可以 ，也可以进行遗传改造。体积细胞核核仁全能性增殖分化冷冻保存3.主要用途
(1)治疗人类的某些 。
(2)培育出人造组织器官，用于 。
(3)揭示 和细胞凋亡的机理。
(4)用于哺乳动物的个体发生和发育规律的研究。顽症器官移植细胞分化1.三种干细胞的比较归纳总结2.胚胎干细胞的特点和应用
(1)ES细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化形成新的组织细胞，用于治疗人类的某些顽症，使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。还可以培育出人造器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
(2)ES细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。在培养液中加入分化诱导因子，可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。所以ES细胞是研究体外细胞分化的理想材料。3.滋养层细胞与饲养层细胞
(1)滋养层细胞：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层细胞最终发育成胎膜和胎盘。
(2)饲养层细胞：一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。例5 高等动物随着胚胎发育，仅有少数细胞依然具有分化成其他类型细胞和构建组织器官的能力，这类细胞称为干细胞，如造血干细胞。图中最能完整显示正常机体内干细胞基本特征的是答案解析 干细胞可以分裂产生新的干细胞，也可以分化形成具有特定功能的细胞，且分化一般不可逆。解析√A.图中A所示细胞将来能够发育成胎膜和胎盘
B.胚胎干细胞的体积和细胞核都较小
C.胚胎干细胞可以增殖而不发生分化
D.利用胚胎干细胞培育的人造器官正在大规模应用例6 如图是胚胎干细胞分离途径示意图。下列说法正确的是√答案解析解析 图中A是内细胞团细胞，将来能够发育成除胎膜和胎盘外的其他组织和器官；胚胎干细胞的体积较小，细胞核较大；在体外培养情况下，胚胎干细胞可以只增殖而不发生分化；利用胚胎干细胞可以诱导形成器官，但目前并没有大规模应用。学习小结繁殖潜力桑椹胚或囊胚无性繁殖早期胚胎原始性腺达标检测1.表现型不同的母牛生出基因型相同的小牛，产生这一结果最可能的原因是
A.试管动物培养 B.胚胎移植
C.胚胎分割移植 D.受精卵移植12345答案√解析 胚胎分割可以看做动物的无性繁殖或克隆的方法之一，供移植的胚胎来自同一个受精卵，这样表现型不同的母牛最可能生出基因型相同的小牛。解析2.在胚胎移植中供体的主要职能是
A.提供优良的供体基因 B.提供优良遗传特性的胚胎
C.提供卵细胞 D.提供精子答案12345解析 胚胎移植过程中提供胚胎的个体为供体，胚胎移植主要是为了获得良种家畜，因而供体的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎。解析√3.下列有关生物工程的叙述，错误的是
A.进行胚胎移植时，可选用如图所示时期的胚胎
B.进行胚胎移植时，该胚胎移植到任何同种动物子宫内都能继续发育
C.如图是胚胎发育过程中的囊胚示意图，其中③为内细胞团细胞，具有
发育的全能性
D.卵裂期胚胎中细胞数目和DNA总量在不断增加12345答案√12345答案4.(2016·江苏，11)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是A.步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割
B.诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞
C.受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于培养液
D.步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同√解析解析 步骤甲、乙分别指体外受精、胚胎移植，A错误；
诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素，只能作用于性腺，B正确；
受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自卵细胞，C错误；
受精过程使用的培养液是获能溶液或专用的受精溶液，与早期胚胎培养液有区别，D错误。12345123455.科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS)，继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠，流程如下：解析(1)从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为_________，培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为_________。原代培养接触抑制答案解析 从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为原代培养，分瓶后的为传代培养；培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为细胞的接触抑制 ；2－细胞胚胎可从灰鼠输卵管内冲卵获得；重组囊胚通过胚胎移植技术移入白鼠子宫内，暂不进行胚胎移植的胚胎可放入－196 ℃的液氮中冷冻保存；胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，可以作为干细胞的来源，iPS与ES细胞一样，可通过诱导定向分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。1234512345(2)图中2－细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，该过程称为_____，也可以从灰鼠体内取出卵子，通过__________后进行早期胚胎培养获得。
(3)图中重组囊胚通过__________技术移入白鼠子宫内继续发育，暂不移入的胚胎可使用_____________方法保存。冲卵体外受精胚胎移植冷冻(或低温)答案12345(4)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的_________分离培养获得。iPS与ES细胞同样具有发育的全能性，有望在对人类iPS细胞进行定向________后用于疾病的细胞治疗。答案内细胞团诱导分化专题3 胚胎工程
总结提升
知识建网
要语必背
1．防止多精入卵有两道屏障：一是透明带反应，二是卵细胞膜反应。
2．判断卵子是否受精的标志是在卵细胞膜与透明带的间隙能观察到两个极体，受精作用完成的标志是雌、雄原核融合形成合子。
3．试管动物技术运用的技术手段主要有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。
4．哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤。
5．从卵巢采集的卵母细胞需在体外培养到MⅡ中期才能与获能的精子受精。精子体外获能的方法有培养法和化学诱导法两种。
6．动物胚胎一般在桑椹胚或囊胚阶段进行移植。胚胎移植前一般用激素对供、受体进行同期发情处理。
7．胚胎分割的对象是桑椹胚或囊胚，在对囊胚分割时，应注意将内细胞团均等分割。
8．胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，简称ES或EK细胞。
一、克隆动物、试管动物、转基因动物的异同(以羊为例)
名称
产生过程
不同点
相同点
生物技术
遗传物质
遗传性状
生殖方式
克隆羊
核移植技术
A羊核基因，B羊质基因
几乎全部表现A羊性状
无性生殖
胚胎移植技术、动物细胞培养技术
试管羊
体外受精
A、B羊核基因，B羊质基因
双亲性状
有性生殖
转基
因羊
DNA重组技术
目的基因、双亲基因
目的基因性状、双亲性状
有性生殖
例1 请回答胚胎工程和基因工程方面的问题：
(1)应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、________________、____________以及在母体中发育和产出等过程。
(2)在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其________。另外，培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和_________。
(3)通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞，常使用的激素是__________。
(4)利用基因工程可以获得转基因牛，从而改良奶牛的某些性状。基因工程的四个基本操作步骤是____________________、基因表达载体的构建、__________________和__________________。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是____________(填“显微注射法”或“农杆菌转化法”)，为获得能大量产生人干扰素的转基因牛，该基因表达载体应导入的受体细胞是____________(填“受精卵”或“乳腺细胞”)。
答案 (1)早期胚胎培养 胚胎移植 (2)获能 第一极体 (3)促性腺激素 (4)目的基因的获取 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 显微注射法 受精卵
解析 (1)“试管牛”是通过在试管中进行体外受精，然后将受精卵进行早期胚胎培养，将获得的胚胎再利用胚胎移植技术植入母体内，在母体内发育和产出牛的过程。(2)为使精卵成功结合需要对精子进行获能处理；处于卵母细胞减数第二次分裂中期的细胞为次级卵母细胞和第一极体。(3)促性腺激素能够作用于卵巢细胞使其产生更多的性激素从而促进卵母细胞的生成。(4)基因工程的操作步骤为：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的一种方法，目的基因导入动物细胞通常需采用显微注射法；如果将该基因表达载体导入受精卵中，受精卵能够分裂、分化获得产生人干扰素的转基因牛。
例2 人的血清白蛋白在临床上需求量很大，通常从血液中提取。由于艾滋病等人类感染性疾病造成的威胁与日俱增，使人们对血液制品心存疑虑。生物技术的发展和应用使利用动物生产人的血清白蛋白成为可能，下图是上海某研究所培育生产出血清白蛋白奶牛的流程。请据图回答下列问题：
(1)雌性奶牛胚胎细胞是( )
A．雌性奶牛产生的卵细胞
B．雌性奶牛体内的受精卵
C．能发育成雌性奶牛的受精卵
D．从奶牛胚胎上取出的细胞，这个奶牛胚胎将发育成雌性奶牛
(2)此操作流程涉及的现代生物技术有动物细胞培养、________、________、胚胎分割和胚胎移植。
(3)将人的血清白蛋白基因导入奶牛胚胎受体细胞时，常用的方法是____________；选择早期胚胎细胞作为外源基因受体的原因是__________________________________________。
(4)重组细胞1的特点是__________________________。
(5)重组细胞2的特点是__________________________。
(6)早期胚胎培养在发育培养液中，培养液的成分比较复杂，除了一些无机盐和有机盐类外，还需添加__________________________________等物质。
(7)小牛1、2、3的性别是________性，性状__________(填“相同”或“不同”)。
(8)以上实例说明转基因克隆动物可以作为动物乳腺生物反应器，生产医药蛋白。在医药卫生领域，你认为除此之外，转基因克隆动物在治疗人类疾病时还有哪些用途？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)D (2)基因工程 核移植 (3)显微注射法 早期胚胎细胞具有全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达 (4)细胞核内的DNA分子中含有人体血清白蛋白基因 (5)细胞核与去核卵母细胞重组，具备发育成胚胎的可能 (6)维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清
(7)雌 相同 (8)转基因克隆动物的细胞、组织和器官可以作为异体移植的供体；人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，形成相应的组织、器官后，可用于组织器官的移植
二、胚胎工程与细胞工程的比较
1．胚胎工程
胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内产生后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程操作的主要对象是生殖细胞、受精卵和早期胚胎细胞。胚胎发育学是胚胎工程的理论基础。
2．细胞工程
细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
例3 毛角蛋白Ⅱ型中间丝(KIFⅡ)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如下图，请回答问题：
(1)过程①中最常用的运载工具是________，所需要的酶是限制酶和____________。
(2)在过程②中，用____________处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是________________。
(3)在过程③中，用__________处理以获取更多的卵(母)细胞。成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行__________处理。
(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是____________。在胚胎移植前，通过__________技术可获得较多胚胎。
答案 (1)质粒 DNA连接酶 (2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 维持培养基(液)的pH (3)促性腺激素 去核
(4)(早期)胚胎培养 胚胎分割
解析 (1)构建基因表达载体时，一般需用同一种限制酶切割目的基因和载体，以产生相同的黏性末端，并用DNA连接酶连接成重组表达载体；常用的载体是质粒。(2)利用胰蛋白酶或胶原蛋白酶可将动物组织分散成单个细胞。动物细胞培养时，需将细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是维持培养液的pH。(3)运用超数排卵法可获得更多的卵母细胞，常用的激素是促性腺激素。成熟卵母细胞在核移植前要进行去核处理。(4)核移植时获得的重组细胞经过早期胚胎培养，可以获得早期胚胎。为获得更多胚胎，可以使用胚胎分割技术。
例4 (2017·湖南八校联考)随着生物科学技术的发展，动物的生殖方式变得越来越多样化。如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是健康的黄牛，请据图回答下列问题：
(1)应用1中获得的良种小牛，遗传物质来源于______________个体，性别为____________。
(2)在应用2、3、4中，若要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其__________。
(3)应用3可解决良种动物快速大量繁殖的问题；对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将__________均等分割，否则将影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，如需做性别鉴定，还需从__________细胞取样做DNA分析。
(4)应用4中细胞进行定向诱导，可分化形成各种组织和器官。在胚胎干细胞培养过程中除需要适宜的温度、无菌、无毒等环境条件以外，营养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、核苷酸，还要加入______________；向培养液中通入95%空气和5%二氧化碳，空气中的氧气参与细胞的代谢，二氧化碳可以维持培养液的_________。
答案 (1)供体1和供体2 雌性 (2)获能 (3)内细胞团 滋养层 (4)动物血清(或血浆) pH
解析 (1)应用1属于核移植技术，其中重组细胞的细胞核来自供体1、细胞质来自供体2，所以良种小牛的遗传物质来自供体1和供体2，其中控制性别的基因位于细胞核中，所以良种小牛的性别与供体1(母牛)相同。(2)只有获能的精子才能与成熟的卵母细胞完成受精作用。(3)胚胎分割时，囊胚期的内细胞团应均等分割，这样有利于胚胎的恢复和进一步发育。从滋养层细胞取样做DNA分析可鉴定性别。(4)培养动物细胞时，培养液中还应加入血清或血浆。向培养液中通入CO2可维持培养液pH的稳定。
1．下图表示精子入卵后，发生(或引起的)一系列变化形成受精卵的过程，下列叙述错误的是( )
A．图中X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数第二次分裂
B．经图中Y过程只形成了雌原核
C．精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合
D．精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶
答案 B
解析 透明带反应形成第一道屏障，卵细胞膜反应是第二道屏障，在受精过程中卵子完成减数第二次分裂，A正确；精子入卵后被激活的卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后形成雌原核，B错误；精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合，C正确；精子入卵后其尾部留在外面并在溶酶体的作用下自溶，D正确。
2．下图为受精作用及胚胎发育示意图，a、b代表两个发育时期，下列叙述不正确的是( )
A．①过程发生同源染色体分离
B．②过程通过有丝分裂增殖
C．a时期可分离得到胚胎干细胞
D．②→④过程，细胞分化程度逐渐增大
答案 A
解析 精子和卵子的结合过程，不存在同源染色体的分离，A错误；②过程属于受精卵的分裂，通过有丝分裂增殖，B正确；a时期为囊胚期，其中的内细胞团可分离得到胚胎干细胞，C正确；②→④过程是胚胎发育过程，细胞分化程度逐渐增大，D正确。
3．下列关于现代生物工程的叙述，正确的是( )
A．体外受精是获能的精子和成熟的卵子在动物的血清中受精
B．克隆产蛋率高的鸡时需要对鸡进行同期发情处理，保证移植的克隆胚胎顺利成活
C．利用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞时，主要借助了T－DNA的功能
D．动物细胞培养和植物组织培养所用培养基物理状态相同
答案 C
解析 体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中受精的过程，A错误；克隆产蛋率高的鸡不需要胚胎移植，B错误；农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，C正确；动物细胞培养用的是液体培养基，而植物组织培养用的是固体培养基，D错误。
4．下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述，正确的是( )
A．乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养
B．细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行
C．采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的
D．培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质
答案 C
解析 乳腺癌细胞的分裂能力比乳腺细胞强，所以乳腺癌细胞比乳腺细胞更容易进行离体培养，A项错误；细胞核移植发生在同种或异种生物的细胞之间，B项错误；采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的，胚胎分割的份数越多，操作的难度越大，移植的成功率也越低，C项正确；培养早期胚胎的培养液中维生素、激素起调节作用，不是能源物质，D项错误。
5．动物细胞培养是动物细胞工程的基础，如图所示。a、b、c表示现代工程技术；①、②、③分别表示其结果。请根据图回答，下列说法正确的是( )
A．若a是核移植技术，①反映了动物细胞也具有全能性
B．若c是胚胎分割技术，③中个体的基因型和表现型一定相同
C．①②③中作为受体的动物品种是珍稀的雌性动物
D．若b是体外受精技术，则②为良种家畜快速大量繁殖提供了可能
答案 D
解析 若a是核移植技术，①表示克隆动物，反映了动物细胞细胞核的全能性，A错误；若c为胚胎分割技术，理论上③中个体的基因型和表现型相同，但应考虑突变及环境影响，B错误；作为胚胎移植过程中的受体应是健康的、有正常繁殖能力的同种普通雌性个体，C错误。
6．下列有关胚胎干细胞的说法不正确的是( )
A．利用干细胞治疗某些顽疾，因为干细胞具有再生各种组织、器官的潜能
B．在功能上，胚胎干细胞具有发育的全能性
C．用骨髓移植法治疗白血病的优点之一是不发生排斥反应
D．异体骨髓移植成功后，康复者的血型有可能发生改变
答案 C
解析 胚胎干细胞体外培养，可以被诱导分化成人造组织器官用于器官移植，也可移植胚胎干细胞修复坏死、退化的组织细胞。骨髓移植必须进行配型实验，即使是配型合适的骨髓，移植造血干细胞后也会有排斥反应，只是排斥反应较小而已。异体骨髓移植，受体的血细胞来自异体骨髓造血干细胞的增殖，故血型有可能发生改变。
7．良种试管牛的繁殖过程是：用激素促进甲牛多排卵，然后把卵子在体外与人工采集的乙牛的精子进行受精，在特定培养基中培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处理的丙牛的子宫内，孕育成试管牛。下列相关叙述错误的是( )
A．精、卵结合前都需进行培养
B．“促进甲牛多排卵”的激素是孕激素
C．甲牛、乙牛对试管牛核遗传物质的贡献相同
D．该技术可应用于加快优良种畜的繁殖
答案 B
解析 从大型动物采集的卵母细胞，需经体外人工培养成熟后才具备受精能力，精子也需要进行培养使其获能；促进动物多排卵的激素是促性腺激素；试管牛的核遗传物质一半来自甲牛的卵子，一半来自乙牛的精子；该技术可充分发挥母畜的优良特性，可用于加快优良种畜的繁殖。
8．2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”，三亲婴儿的培育过程可选用如下图所示技术路线。
据图回答下列问题：
(1)由于女性自然周期产生的卵子太少，捐献者在取卵前通常需要注射__________激素，促使一次有更多的卵泡发育。
(2)重组细胞需培养到________期，重组细胞体外培养所需的气体主要是O2和CO2，CO2的主要作用是______________________。
(3)从受精卵到三亲婴儿的培育还需要______________和__________等技术。
(4)三亲婴儿的培育技术__________(填“能”或“不能”)避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，而________(填“能”或“不能”)避免母亲的红绿色盲基因传递给后代。三亲婴儿的染色体________(填比例)来自母亲提供的细胞核。
答案 (1)促性腺 (2)MⅡ中 维持培养液的pH
(3)早期胚胎培养 胚胎移植 (4)能 不能 1/2(或50%)
解析 (1)要进行超数排卵需要注射促性腺激素。
(2)重组细胞需培养到减数第二次分裂中期(MⅡ中期)，培养液中的二氧化碳的主要作用是维持培养液的pH。
(3)从受精卵到三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术，才能进行正常发育。
(4)三亲婴儿的培育技术能避免母亲的线粒体遗传病，因为其只需要母亲提供细胞核，而线粒体是细胞质基因。但不能避免红绿色盲基因传递给后代，因为红绿色盲基因属于细胞核基因。三亲婴儿的染色体有1/2是来自母亲提供的细胞核，1/2来自父亲提供的细胞核。
9．下面是以小鼠为对象进行的研究工作，请分析回答下列问题：
(1)进行小鼠胚胎工程操作时，首先在光控周期下(光照14 h，黑暗10 h)饲养成年雌鼠，并注射促性腺激素，目的是__________________。然后从雌鼠输卵管中取出卵子，在一定条件下培养成熟；并从雄鼠附睾中取出精子，在一定条件下培养一段时间，目的是使______________。
再在37 ℃、5%CO2条件下，精卵共同作用4 h，冲洗后继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的变化，第5天可以看到胚胎发生收缩，细胞间隙扩大，接着胚胎内部出现裂隙，这是胚胎________期开始的标志。
(2)如果体外受精后，在精核与卵核融合之前，用微型吸管吸除精核，再用细胞松弛素B处理(作用类似于用秋水仙素处理植物细胞)，处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是____________________________________________。
(3)如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵细胞中，由重组细胞发育成小鼠丙，则小鼠丙的基因来源于____________________________________。
答案 (1)促进超数排卵 精子获能 囊胚 (2)后代都是纯合子，可明显缩短育种年限 (3)甲的体细胞核和乙的细胞质中的线粒体
解析 (1)体外受精需要获得卵母细胞，可用促性腺激素促进雌性动物超数排卵。获得的精子必须经获能处理才具备受精能力。一般早期胚胎发育至桑椹胚或囊胚阶段进行胚胎移植。(2)细胞松弛素B处理使未受精的卵细胞染色体加倍，由形成的细胞发育成的个体类似于植物单倍体育种技术，因此优点是后代都是纯合子，可明显缩短育种年限。(3)小鼠丙的基因大部分来自甲的细胞核，少部分来自乙的线粒体。
课件52张PPT。总结提升专题3 胚胎工程系统构建规律整合内容索引跟踪训练系统构建知识建网胚胎分割卵裂期桑椹胚原肠胚获能胚胎移植要语必背1.防止多精入卵有两道屏障：一是透明带反应，二是卵细胞膜反应。
2.判断卵子是否受精的标志是在卵细胞膜与透明带的间隙能观察到两个极体，受精作用完成的标志是雌、雄原核融合形成合子。
3.试管动物技术运用的技术手段主要有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。
4.哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤。5.从卵巢采集的卵母细胞需在体外培养到MⅡ中期才能与获能的精子受精。精子体外获能的方法有培养法和化学诱导法两种。
6.动物胚胎一般在桑椹胚或囊胚阶段进行移植。胚胎移植前一般用激素对供、受体进行同期发情处理。
7.胚胎分割的对象是桑椹胚或囊胚，在对囊胚分割时，应注意将内细胞团均等分割。
8.胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，简称ES或EK细胞。规律整合一、克隆动物、试管动物、转基因动物的异同(以羊为例)例1 请回答胚胎工程和基因工程方面的问题：
(1)应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、________________、___________以及在母体中发育和产出等过程。早期胚胎培养 胚胎移植答案解析 “试管牛”是通过在试管中进行体外受精，然后将受精卵进行早期胚胎培养，将获得的胚胎再利用胚胎移植技术植入母体内，在母体内发育和产出牛的过程。解析(2)在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其________。另外，培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和_________。获能第一极体答案解析 为使精卵成功结合需要对精子进行获能处理；处于卵母细胞减数第二次分裂中期的细胞为次级卵母细胞和第一极体。解析(3)通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞，常使用的激素是__________。促性腺激素答案解析 促性腺激素能够作用于卵巢细胞使其产生更多的性激素从而促进卵母细胞的生成。解析(4)利用基因工程可以获得转基因牛，从而改良奶牛的某些性状。基因工程的四个基本操作步骤是________________、基因表达载体的构建、________________________和______________________。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是____________(填“显微注射法”或“农杆菌转化法”)，为获得能大量产生人干扰素的转基因牛，该基因表达载体应导入的受体细胞是________(填“受精卵”或“乳腺细胞”)。目的基因的获取将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定显微注射法受精卵答案解析解析 基因工程的操作步骤为：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的一种方法，目的基因导入动物细胞通常需采用显微注射法；如果将该基因表达载体导入受精卵中，受精卵能够分裂、分化获得产生人干扰素的转基因牛。例2 人的血清白蛋白在临床上需求量很大，通常从血液中提取。由于艾滋病等人类感染性疾病造成的威胁与日俱增，使人们对血液制品心存疑虑。生物技术的发展和应用使利用动物生产人的血清白蛋白成为可能，如图是上海某研究所培育生产出血清白蛋白奶牛的流程。请据图回答下列问题：
(1)雌性奶牛胚胎细胞是
A.雌性奶牛产生的卵细胞
B.雌性奶牛体内的受精卵
C.能发育成雌性奶牛的受精卵
D.从奶牛胚胎上取出的细胞，这个奶牛胚胎将发
育成雌性奶牛 答案√(2)此操作流程涉及的现代生物技术有动物细胞培养、________、________、胚胎分割和胚胎移植。
(3)将人的血清白蛋白基因导入奶牛胚胎受体细胞时，常用的方法是____________；选择早期胚胎细胞作为外源基因受体的原因是_________
___________________________________________________。
(4)重组细胞1的特点是____________________________________________。
(5)重组细胞2的特点是____________________________________________
______。基因工程核移植显微注射法细胞具有全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达早期胚胎细胞核内的DNA分子中含有人体血清白蛋白基因细胞核与去核卵母细胞重组，具备发育成胚胎的可能答案(6)早期胚胎培养在发育培养液中，培养液的成分比较复杂，除了一些无机盐和有机盐类外，还需添加__________________________________等物质。
(7)小牛1、2、3的性别是___性，性状______(填“相同”或“不同”)。维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清雌相同答案(8)以上实例说明转基因克隆动物可以作为动物乳腺生物反应器，生产医药蛋白。在医药卫生领域，你认为除此之外，转基因克隆动物在治疗人类疾病时还有哪些用途？
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
____________。转基因克隆动物的细胞、组织和器官可以作为异体移植的供体；人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，形成相应的组织、器官后，可用于组织器官的移植答案二、胚胎工程与细胞工程的比较1.胚胎工程
胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内产生后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程操作的主要对象是生殖细胞、受精卵和早期胚胎细胞。胚胎发育学是胚胎工程的理论基础。2.细胞工程
细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。例3 毛角蛋白Ⅱ型中间丝(KIFⅡ)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如下图，请回答问题：(1)过程①中最常用的运载工具是_____，所需要的酶是限制酶和________
______。质粒DNA连接酶答案解析解析 构建基因表达载体时，一般需用同一种限制酶切割目的基因和载体，以产生相同的黏性末端，并用DNA连接酶连接成重组表达载体；常用的载体是质粒。(2)在过程②中，用________________________处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是___________________。胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)维持培养基(液)的pH答案解析 利用胰蛋白酶或胶原蛋白酶可将动物组织分散成单个细胞。动物细胞培养时，需将细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是维持培养液的pH。解析(3)在过程③中，用____________处理以获取更多的卵(母)细胞。成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行_______处理。促性腺激素去核答案解析 运用超数排卵法可获得更多的卵母细胞，常用的激素是促性腺激素。成熟卵母细胞在核移植前要进行去核处理。解析(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是______________。在胚胎移植前，通过__________技术可获得较多胚胎。(早期)胚胎培养胚胎分割答案解析 核移植时获得的重组细胞经过早期胚胎培养，可以获得早期胚胎。为获得更多胚胎，可以使用胚胎分割技术。解析例4 (2017·湖南八校联考)随着生物科学技术的发展，动物的生殖方式变得越来越多样化。如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是健康的黄牛，请据图回答下列问题：(1)应用1中获得的良种小牛，遗传物质来源于______________个体，性别为_____。供体1和供体2雌性答案解析 应用1属于核移植技术，其中重组细胞的细胞核来自供体1、细胞质来自供体2，所以良种小牛的遗传物质来自供体1和供体2，其中控制性别的基因位于细胞核中，所以良种小牛的性别与供体1(母牛)相同。解析(2)在应用2、3、4中，若要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其______。获能答案解析 只有获能的精子才能与成熟的卵母细胞完成受精作用。解析(3)应用3可解决良种动物快速大量繁殖的问题；对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将_________均等分割，否则将影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，如需做性别鉴定，还需从________细胞取样做DNA分析。内细胞团滋养层答案解析 胚胎分割时，囊胚期的内细胞团应均等分割，这样有利于胚胎的恢复和进一步发育。从滋养层细胞取样做DNA分析可鉴定性别。解析(4)应用4中细胞进行定向诱导，可分化形成各种组织和器官。在胚胎干细胞培养过程中除需要适宜的温度、无菌、无毒等环境条件以外，营养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、核苷酸，还要加入_______
________；向培养液中通入95%空气和5%二氧化碳，空气中的氧气参与细胞的代谢，二氧化碳可以维持培养液的____。动物血清(或血浆)pH答案解析 培养动物细胞时，培养液中还应加入血清或血浆。向培养液中通入CO2可维持培养液pH的稳定。解析跟踪训练A.图中X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数第二次分裂
B.经图中Y过程只形成了雌原核
C.精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合
D.精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶1.下图表示精子入卵后，发生(或引起的)一系列变化形成受精卵的过程，下列叙述错误的是解析答案123456789√解析 透明带反应形成第一道屏障，卵细胞膜反应是第二道屏障，在受精过程中卵子完成减数第二次分裂，A正确；
精子入卵后被激活的卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后形成雌原核，B错误；
精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合，C正确；
精子入卵后其尾部留在外面并在溶酶体的作用下自溶，D正确。1234567892.下图为受精作用及胚胎发育示意图，a、b代表两个发育时期，下列叙述不正确的是解析答案A.①过程发生同源染色体分离
B.②过程通过有丝分裂增殖
C.a时期可分离得到胚胎干细胞
D.②→④过程，细胞分化程度逐渐增大√123456789解析 精子和卵子的结合过程，不存在同源染色体的分离，A错误；
②过程属于受精卵的分裂，通过有丝分裂增殖，B正确；
a时期为囊胚期，其中的内细胞团可分离得到胚胎干细胞，C正确；
②→④过程是胚胎发育过程，细胞分化程度逐渐增大，D正确。1234567893.下列关于现代生物工程的叙述，正确的是
A.体外受精是获能的精子和成熟的卵子在动物的血清中受精
B.克隆产蛋率高的鸡时需要对鸡进行同期发情处理，保证移植的克隆胚
胎顺利成活
C.利用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞时，主要借助了T－DNA
的功能
D.动物细胞培养和植物组织培养所用培养基物理状态相同答案√解析123456789解析 体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中受精的过程，A错误；
克隆产蛋率高的鸡不需要胚胎移植，B错误；
农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，C正确；
动物细胞培养用的是液体培养基，而植物组织培养用的是固体培养基，D错误。1234567894.下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述，正确的是
A.乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养
B.细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行
C.采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的
D.培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质解析答案√123456789解析 乳腺癌细胞的分裂能力比乳腺细胞强，所以乳腺癌细胞比乳腺细胞更容易进行离体培养，A项错误；
细胞核移植发生在同种或异种生物的细胞之间，B项错误；
采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的，胚胎分割的份数越多，操作的难度越大，移植的成功率也越低，C项正确；
培养早期胚胎的培养液中维生素、激素起调节作用，不是能源物质，D项错误。123456789A.若a是核移植技术，①反映了动物细胞也具有全能性
B.若c是胚胎分割技术，③中个体的基因型和表现型一
定相同
C.①②③中作为受体的动物品种是珍稀的雌性动物
D.若b是体外受精技术，则②为良种家畜快速大量繁殖提供了可能5.动物细胞培养是动物细胞工程的基础，如图所示。a、b、c表示现代工程技术；①、②、③分别表示其结果。请根据图回答，下列说法正确的是答案√解析123456789解析 若a是核移植技术，①表示克隆动物，反映了动物细胞细胞核的全能性，A错误；
若c为胚胎分割技术，理论上③中个体的基因型和表现型相同，但应考虑突变及环境影响，B错误；
作为胚胎移植过程中的受体应是健康的、有正常繁殖能力的同种普通雌性个体，C错误。123456789解析 胚胎干细胞体外培养，可以被诱导分化成人造组织器官用于器官移植，也可移植胚胎干细胞修复坏死、退化的组织细胞。骨髓移植必须进行配型实验，即使是配型合适的骨髓，移植造血干细胞后也会有排斥反应，只是排斥反应较小而已。异体骨髓移植，受体的血细胞来自异体骨髓造血干细胞的增殖，故血型有可能发生改变。6.下列有关胚胎干细胞的说法不正确的是
A.利用干细胞治疗某些顽疾，因为干细胞具有再生各种组织、器官的潜能
B.在功能上，胚胎干细胞具有发育的全能性
C.用骨髓移植法治疗白血病的优点之一是不发生排斥反应
D.异体骨髓移植成功后，康复者的血型有可能发生改变答案√123456789解析7.良种试管牛的繁殖过程是：用激素促进甲牛多排卵，然后把卵子在体外与人工采集的乙牛的精子进行受精，在特定培养基中培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处理的丙牛的子宫内，孕育成试管牛。下列相关叙述错误的是
A.精、卵结合前都需进行培养
B.“促进甲牛多排卵”的激素是孕激素
C.甲牛、乙牛对试管牛核遗传物质的贡献相同
D.该技术可应用于加快优良种畜的繁殖答案√解析123456789解析 从大型动物采集的卵母细胞，需经体外人工培养成熟后才具备受精能力，精子也需要进行培养使其获能；促进动物多排卵的激素是促性腺激素；试管牛的核遗传物质一半来自甲牛的卵子，一半来自乙牛的精子；该技术可充分发挥母畜的优良特性，可用于加快优良种畜的繁殖。1234567898.2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”，三亲婴儿的培育过程可选用如下图所示技术路线。123456789据图回答下列问题：
(1)由于女性自然周期产生的卵子太少，捐献者在取卵前通常需要注射________激素，促使一次有更多的卵泡发育。促性腺答案解析 要进行超数排卵需要注射促性腺激素。解析(2)重组细胞需培养到________期，重组细胞体外培养所需的气体主要是O2和CO2，CO2的主要作用是________________。MⅡ中维持培养液的pH答案解析 重组细胞需培养到减数第二次分裂中期(MⅡ中期)，培养液中的二氧化碳的主要作用是维持培养液的pH。解析123456789(3)从受精卵到三亲婴儿的培育还需要_____________和_________等技术。早期胚胎培养胚胎移植答案解析 从受精卵到三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术，才能进行正常发育。解析123456789(4)三亲婴儿的培育技术______(填“能”或“不能”)避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，而________(填“能”或“不能”)避免母亲的红绿色盲基因传递给后代。三亲婴儿的染色体____________(填比例)来自母亲提供的细胞核。能不能1/2(或50%)答案解析 三亲婴儿的培育技术能避免母亲的线粒体遗传病，因为其只需要母亲提供细胞核，而线粒体是细胞质基因。但不能避免红绿色盲基因传递给后代，因为红绿色盲基因属于细胞核基因。三亲婴儿的染色体有1/2是来自母亲提供的细胞核，1/2来自父亲提供的细胞核。解析1234567899.下面是以小鼠为对象进行的研究工作，请分析回答下列问题：
(1)进行小鼠胚胎工程操作时，首先在光控周期下(光照14 h，黑暗10 h)饲养成年雌鼠，并注射促性腺激素，目的是_____________。然后从雌鼠输卵管中取出卵子，在一定条件下培养成熟；并从雄鼠附睾中取出精子，在一定条件下培养一段时间，目的是使__________。再在37 ℃、5%CO2条件下，精卵共同作用4 h，冲洗后继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的变化，第5天可以看到胚胎发生收缩，细胞间隙扩大，接着胚胎内部出现裂隙，这是胚胎______期开始的标志。123456789促进超数排卵精子获能囊胚解析答案解析 体外受精需要获得卵母细胞，可用促性腺激素促进雌性动物超数排卵。获得的精子必须经获能处理才具备受精能力。一般早期胚胎发育至桑椹胚或囊胚阶段进行胚胎移植。123456789(2)如果体外受精后，在精核与卵核融合之前，用微型吸管吸除精核，再用细胞松弛素B处理(作用类似于用秋水仙素处理植物细胞)，处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是________
_______________________________。是纯合子，可明显缩短育种年限后代都解析 细胞松弛素B处理使未受精的卵细胞染色体加倍，由形成的细胞发育成的个体类似于植物单倍体育种技术，因此优点是后代都是纯合子，可明显缩短育种年限。解析答案123456789(3)如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵细胞中，由重组细胞发育成小鼠丙，则小鼠丙的基因来源于_______________________________
______。甲的体细胞核和乙的细胞质中的线粒体解析 小鼠丙的基因大部分来自甲的细胞核，少部分来自乙的线粒体。解析答案123456789
