“胚胎工程”是生物科技的熱點課題，也是高考的重要內(nèi)容。從近幾年高考試題來看，命題常以流程圖或新材料為背景，側(cè)重于考查基礎(chǔ)知識的記憶和遷移應用。下面就其常見的考點進行分類小結(jié)，并結(jié)合典型例題進行分析，供同學們復習迎考時參考。
一、考點精析
（一）體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育
1．精子、卵子的發(fā)生與受精作用
（1）精子的發(fā)生
特別提醒：①精原細胞是由體細胞經(jīng)細胞分化形成初始的精原細胞，初始的精原細胞經(jīng)數(shù)次有絲分裂形成能進行減數(shù)分裂的精原細胞。②在精細胞的變形過程中，細胞發(fā)生較大的變化：細胞核成為精子頭的主要部分；高爾基體發(fā)育為精子頭部的頂體；中心體演變?yōu)榫拥奈�；線粒體聚集在尾的基部形成線粒體鞘；細胞內(nèi)的其他物質(zhì)濃縮為原生質(zhì)滴，最后脫落。
（2）卵子的發(fā)生
特別提醒：①減數(shù)第一次分裂是在雌性動物排卵前后完成，初級卵母細胞分裂產(chǎn)生一個大的次級卵母細胞和一個小的第一極體；減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結(jié)合的過程中完成的，次級卵母細胞分裂產(chǎn)生一個大的卵子和一個小的第二極體。②人類及大多數(shù)哺乳動物減數(shù)第一次分裂產(chǎn)生的第一極體大多數(shù)時候不會繼續(xù)進行減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生兩個第二極體。有時會進一步分裂產(chǎn)生兩個第二極體，但是第一極體與次級卵母細胞的分裂不可能完全同步。所以判斷是否受精的標志是在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時，說明卵子已經(jīng)完成了受精。③卵巢是卵子形成、卵泡存在的場所，內(nèi)部包含許許多多不同發(fā)育階段的卵泡，而成熟的卵泡中可釋放出卵子。排卵指卵子從卵泡中排出，而非卵泡從卵巢中排出。
（3）精卵發(fā)生過程的比較
項目
精子發(fā)生
卵子發(fā)生
不同點
場所
睪丸的曲細精管
卵巢（MⅠ）、輸卵管（MⅡ）
結(jié)果
1個精原細胞可形成4個精子
1個卵原細胞只形成1個卵子
發(fā)生
時間
從初情期開始直到生殖機能衰退
卵泡的形成和儲備在出生前完成，減數(shù)第二次分裂時在精子和卵子的結(jié)合過程中完成
過程
特點
MⅠ和MⅡ是連續(xù)的，需變形；
細胞質(zhì)均等分配
MⅠ和MⅡ是不連續(xù)的；不
需要變形；細胞質(zhì)不均等分配
相似點
細胞分裂的最初階段為有絲分裂，不斷增加生殖原細胞的數(shù)量；經(jīng)過兩次減數(shù)分裂（MI和MII）才能形成精子或卵子。
（4）受精作用
特別提醒：①受精完成的標志是雌雄原核融合為合子。②經(jīng)受精作用形成的受精卵的遺傳物質(zhì)中，核遺傳物質(zhì)一半來自精子（父本），一半來自卵子（母本），質(zhì)遺傳物質(zhì)幾乎全部來自卵子。
2．早期胚胎發(fā)育
特別提醒：①卵裂期的細胞只進行有絲分裂，細胞數(shù)目不斷增多，但胚胎的總體積并不增加或略有縮小。②桑葚胚前的每一個細胞都有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能性細胞。③囊胚期出現(xiàn)囊胚腔，細胞開始分化，但其全能性仍很高，可用于胚胎分割。個體較大的細胞稱為內(nèi)細胞團，將來發(fā)育成胎兒的各種組織，個體較小的細胞，稱為滋養(yǎng)層細胞，將來發(fā)育成胎膜和胎盤。④原腸胚期出現(xiàn)有了三胚層的分化，具有囊胚腔和原腸腔。
（二）體外受精和早期胚胎培養(yǎng)
1．體外受精
特別提醒：①就卵母細胞的采集和培養(yǎng)而言，對體型小的動物用促性腺激素處理，從輸卵管沖取卵子（可直接受精）；對體型大的動物從卵巢中采集卵母細胞（要在體外培養(yǎng)成熟）。②獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵細胞在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程。③超數(shù)排卵是指給供體母畜注射促性腺激素，使其發(fā)情，一次排出比自然情況下多幾倍到十幾倍的成熟卵子，經(jīng)合理的人工授精方法，可以獲得數(shù)量較多的可移植胚胎。
2．早期胚胎培養(yǎng)
精子與卵子在體外受精后，應將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。培養(yǎng)液成分較復雜，除一些無機鹽和有機鹽外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分，以及血清等物質(zhì)。當胚胎發(fā)育到適宜的階段時，可將其取出向受體移植或冷凍保存。不同動物胚胎移植的時間不同，牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚階段才能進行移植，小鼠、家兔等實驗動物可在更早的階段移植，人的體外受精胚胎可在4個細胞階段移植。
（三）胚胎工程的應用及前景
1．胚胎移植
（1）生理學基礎(chǔ)
①動物發(fā)情排卵后，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的，這就為供體的胚胎移人受體提供了相同的生理環(huán)境。
②早期胚胎在一定時間內(nèi)處于游離狀態(tài)，這就為胚胎的收集提供了可能。
③受體對移入子宮的外來胚胎不發(fā)生免疫排斥反應，這為胚胎在受體的存活提供了可能。
④供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響。
（2）基本程序
特別提醒：①供體為優(yōu)良品種，作為受體的雌性動物應為常見或存量大的品種。②胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必須在原腸胚之前，不能直接移植受精卵。③移植胚胎來源及生殖方式：核移植后進行早期胚胎培養(yǎng)（無性生殖）；體外受精后進行早期胚胎培養(yǎng)(有性生殖)；體內(nèi)受精→沖卵→胚胎移植（有性生殖）。④促性腺激素兩次使用：同期發(fā)情處理；超數(shù)排卵。⑤兩次檢查：收集胚胎檢查；移植后是否妊娠檢查。⑥ 沖卵含義：用特制的沖卵裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來，沖出的是早期胚胎，不是沖出 卵子。
（3）意義
大大縮短了供體本身的繁殖周期，充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖能力。
2．胚胎分割
（1）材料
發(fā)育良好，形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚（桑葚胚至囊胚的發(fā)育過程中，細胞開始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割）。
（2）基本程序
選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中，然后，用分割針或分割刀進行分割（對囊胚進行分割時，要注意將內(nèi)細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育）。
（3）意義
來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，屬于無性繁殖。
3．胚胎干細胞
（1）來源：由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞。
（2）特點：具有發(fā)育的全能性；在體外培養(yǎng)條件下可以只增殖不發(fā)生分化。
（3）應用：治療人類的某些頑疾；培育人造組織器官，研究體外細胞分化的理想材料。
二、典例剖析
例1 下列有關(guān)哺乳動物胚胎發(fā)育和胚胎工程的敘述正確的是( )
A．移植用的胚胎一般取桑椹胚或囊胚
B．滋養(yǎng)層細胞發(fā)育成胎膜和胎盤是在囊胚期
C．分割囊胚階段的內(nèi)細胞團不要求均等
D．卵裂期胚胎中細胞數(shù)目和有機物總量在不斷增加
解析：因桑椹胚或囊胚時期的細胞未分化，所以移植的胚胎一般取桑椹胚或囊胚；滋養(yǎng)層細胞發(fā)育成胎膜和胎盤是在原腸胚期；對囊胚階段的內(nèi)細胞團的分割要求均等；卵裂期胚胎中細胞數(shù)目增加，但有機物總量在不斷減少。
答案：A
例2下列有關(guān)哺乳動物精子和卵細胞的發(fā)生以及受精作用的敘述，正確的是( )
A．采集到的精子和卵細胞相遇即可發(fā)生受精作用
B．排卵就是排出成熟卵細胞的過程
C．卵細胞形成時的分裂過程均在卵巢內(nèi)完成
D．受精作用完成的標志是在卵黃膜和透明帶之間觀察到兩個極體
解析：采集到的精子必須經(jīng)獲能處理后才能受精，采集的卵細胞需要培養(yǎng)成熟后才可與獲能的精子受精；卵細胞形成時的分裂過程分兩個階段，未排卵之前是在卵巢進行的，排卵之后減數(shù)分裂的繼續(xù)完成則是在輸卵管中。
答案：D
例3 培育“試管山羊”的基本過程如下圖所示 。若要培育成功，下列敘述正確的是( )
A．甲過程中可通過給母山羊注射有關(guān)激素使其超數(shù)排卵
B．乙過程的目的之一是促進卵母細胞和精子的成熟
C．丙過程與乙過程中應采用相同成分的培養(yǎng)液
D．丁過程中早期胚胎須移植到與供體性狀相同的代孕母羊子宮內(nèi)
解析：分析圖示可知，甲過程為卵母細胞的采集，一般用促性腺激素處理良種母山羊，使其超數(shù)排卵。乙過程為精子獲能以及受精，獲能的精子和成熟的卵子在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫�。丙過程為早期胚胎培養(yǎng)，在發(fā)育培養(yǎng)液中進行。丁過程是胚胎移植，是指將早期胚胎移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物子宮內(nèi)使之繼續(xù)發(fā)育。
答案：A
例4 現(xiàn)在有一個嬰兒在出生后醫(yī)院為他保留了臍帶血，在以后他生長發(fā)育過程中如果出現(xiàn)了某種難治療的疾病，就可以通過血液中的干細胞來為其治病，關(guān)于這個實例說法正確的是( )
A．用干細胞培育出人體需要的器官用來移植治病，需要激發(fā)細胞的所有全能性
B．用臍帶血中的干細胞能夠治療這個孩子所有的疾病
C．如果要移植用他的干細胞培育出的器官，需要用到細胞培養(yǎng)技術(shù)
D．如果要移植用他的干細胞培育出的器官，應該長期給他使用免疫抑制藥物
解析：用干細胞培育出人體需要的器官用來移植治病，不需要激發(fā)細胞的所有全能性。用臍帶血中的干細胞只能培育出人體的許多器官，用來移植，但不是所有疾病都能治療，如流行性疾病。如果要移植用他的干細胞培育出的器官，需要用細胞培養(yǎng)技術(shù)；如果要移植用他的干細胞培育出的器官，由于是自身的細胞培育成的，沒有免疫排斥反應，所以不用長期給他使用免疫抑制藥物。
答案：C
鞏固練習：
1（2012浙江）下列關(guān)于高等哺乳動物受精與胚胎發(fā)育的敘述，正確的是
A． 絕大多數(shù)精卵細胞的識別具有物種特異性
B． 卵裂球細胞的體積隨分裂次數(shù)的增加而不斷增大
C． 囊胚的滋養(yǎng)層細胞具有發(fā)育全能性
D． 原腸胚發(fā)育分化形成內(nèi)外兩個胚層
解析：胚胎發(fā)育的卵裂期，卵裂球的總體積基本不變，因此細胞的體積會隨著分裂次數(shù)的增加而不斷減��；囊胚的滋養(yǎng)層細胞不具有發(fā)育全能性，只能發(fā)育成胎盤和胎膜，內(nèi)細胞團細胞才具有發(fā)育全能性；原腸胚發(fā)育分化形成內(nèi)中外三個胚層。
答案：A
2（2012江蘇）通過胚胎移植技術(shù)，可以實現(xiàn)良種牛的快速繁殖。下列相關(guān)敘述正確的是（ ）
A． 對供體和受體母牛都要進行相同激素處理
B． 受精和胚胎的早期培養(yǎng)都需要在體外進行
C． 對沖卵獲得的原腸胚檢查合格后方可移植
D． 胚胎分割移植實現(xiàn)同卵多胎的成功率較低
解析：對供體和受體母牛進行同期發(fā)情處理，所用激素相同，但對供體母牛進行超數(shù)排卵要用促性腺激素，受體母牛則不需要；受精可在體內(nèi)進行；沖卵得到的胚胎應培養(yǎng)到桑椹胚或囊胚方可移植；到目前為止，最常見的是分割產(chǎn)生的同卵雙胎，而同卵多胎成功的比例很小。
答案：D
3 下列關(guān)于哺乳動物胚胎發(fā)育和胚胎工程的敘述，錯誤的是( )
A．移植胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受受體的影響
B．胚胎干細胞具有體積大、細胞核小、核仁明顯等特點
C．體外受精時采集的精子需放入培養(yǎng)液中培養(yǎng)以達到獲能狀態(tài)
D．胚胎分割是將早期胚胎切割成幾等分，最終產(chǎn)生同卵多仔后代的技術(shù)
解析：移植胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受受體的影響；體外受精時采集的精子需放入培養(yǎng)液中培養(yǎng)以達到獲能狀態(tài)；胚胎分割是將早期胚胎切割成幾等分，最終產(chǎn)生同卵多仔后代的技術(shù)；胚胎干細胞具有體積小、細胞核大、核仁明顯等特點。
答案：B
4 關(guān)于受精過程的敘述錯誤的是( )
A．獲能后的精子與卵子相遇后，釋放頂體酶穿過透明帶進入放射冠
B．透明帶反應是防止多精入卵的第一道屏障
C．精子與卵黃膜相互融合，精子入卵
D．雄原核形成的同時，卵子完成減數(shù)第二次分裂
解析：受精時精子依次穿越放射冠和透明帶；阻止多精入卵的屏障依次是透明帶反應和卵黃膜封閉作用；卵子完成減數(shù)第二次分裂是在雄原核形成時進行的。
答案：A
5 理論上講，任何涉及喪失正常細胞的疾病，都可以通過移植由胚胎干細胞分化而來的特異細胞或組織來治療，下列說法不正確的是( )
A．用神經(jīng)細胞治療帕金森綜合征等
B．用胰島細胞治療糖尿病
C．用心肌細胞修復壞死的心肌等
D．用甲狀腺細胞治療侏儒癥
解析：干細胞具有發(fā)育成不同組織的功能，而成熟的、已分化的細胞不再具有分化成其他組織的功能，用甲狀腺細胞只能用于治療甲狀腺疾病，不能用來治療侏儒癥，侏儒癥是由于缺乏垂體分泌的生長激素引起的。
答案：D
6 關(guān)于牛體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)的敘述正確的是( )
A．精子和卵子受精形成受精卵后即可移入母牛子宮
B．采集的卵母細胞應立即與精子共同放人培養(yǎng)液才能形成受精卵
C．成熟卵子與收集來的精子相遇形成的受精卵，需培養(yǎng)到一定階段才可移植
D．體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)，即胚胎發(fā)育和受精過程只需在體外進行
解析：體外受精的原理是人工模擬體內(nèi)環(huán)境，包括營養(yǎng)、溫度、pH等，使初級卵母細胞成熟，同時使精子獲能，最終完成受精作用。因此卵母細胞必須在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精，受精卵發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段才能移植，移植入母體后繼續(xù)發(fā)育形成幼體產(chǎn)出。
答案：C
7 自然情況下，牛的生育率很低，通過現(xiàn)代科技手段，可以實現(xiàn)良種牛的快速繁殖。請按照提示，回答下列問題：
(1)使一頭良種雌性黃牛，在一年內(nèi)繁殖數(shù)百頭后代，最簡便的方法是________。
(2)現(xiàn)有一頭良種雌性黃牛，采用胚胎移植的方法，可使這頭良種牛一年生下數(shù)十頭自己的后代。其操作過程中需要用激素對該良種母牛(供體)和代孕母牛(受體)進行________處理；還要用激素使供體母牛________。胚胎收集的過程也叫做________。用于移植的胚胎應發(fā)育到________或________階段。
(3)采用試管動物技術(shù)還可以使普通雌性黃牛產(chǎn)下奶牛、良種肉牛等不同品種小牛。該技術(shù)中首先要做的是體外受精和________，體外受精主要包括________、________和________等幾個主要步驟。
答案:(1)人工授精 (2)同期發(fā)情 超數(shù)排卵 沖卵 桑椹胚 囊胚 (3)早期胚胎的培養(yǎng) 卵母細胞的采集 精子的采集和獲能(精子的獲取) 受精
解析:(1)通過人工授精的方法，可以在短時間內(nèi)大量繁殖優(yōu)良品種。(2)胚胎移植進行前，首先要對供體母牛和代孕母牛進行同期發(fā)情，同時還要用激素處理供體母牛使其超數(shù)排卵；人工收集發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段的胚胎進行移植。(3)試管動物技術(shù)包括體外受精和胚胎早期培養(yǎng)，體外受精又包括精子的采集和獲能、卵母細胞的采集和受精三個階段。
8 下圖為胚胎移植的基本程序及早期胚胎發(fā)育過程，請據(jù)圖回答：
（1）超數(shù)排卵技術(shù)的處理措施是對供體母牛注射_____________。
（2）沖卵實質(zhì)上是用特定裝置，將供體母牛子宮內(nèi)的_________________沖洗出來。
（3）圖中標號3為______________，它將來可發(fā)育為胎膜和胚盤。
（4）若一次給受體母牛移入多個胚胎，產(chǎn)生的多個后代基因型相同嗎? ______________，理由是______________ 。
解析：超數(shù)排卵是指給供體母畜注射促性腺激素，使其發(fā)情，一次排出比自然情況下多幾倍到十幾倍的成熟卵子，經(jīng)合理的人工授精方法，可以獲得數(shù)量較多的可移植胚胎。沖卵則是指用配制好的沖卵液，借助特制的沖卵裝置，將供體母畜子宮或輸卵管中的胚胎沖洗出來。不同受精卵發(fā)育而來的胚胎遺傳物質(zhì)一般不同，而同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)。
答案：(1)促性腺激素 (2)早期胚胎 (3)滋養(yǎng)層 (4)不一定相同，因為這些胚胎可能由不同的受精卵發(fā)育來的，它們的基因型可能相同，也可能不同
作者簡介：周偉，生物奧賽主教練。主要從事生物教學與奧賽培訓研究，近年來在《生物學教學》、《中學生物教學》、《吉首大學學報》、《新高考》、《考試報》、《素質(zhì)教育報》、《中學生理化報》、《中學生學習報》、《當代中學生報》等報刊上發(fā)表文章60多篇。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaozhong/171919.html
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