第三章 胚胎工程导学案

第三章胚胎工程

第一节动物的胚胎发育和胚胎工程

编写人:于景贵孙禹审核人: 审批人:

【学习目标】

1、简述哺乳动物的精子和卵子的发生过程（A）

2、说出受精作用的概念（A）

3、简述哺乳动物胚胎发育的基本过程（A）

4、简述动物早期胚胎培养常用的方法及其基本原理（A）

5、说出胚胎移植技术的概念及其应用（A）

【知识梳理】

一、哺乳动物生殖细胞的发生和受精作用

1、精子的发生

（1）场所：睾丸的曲细精管

（2）时间：从初情期开始，直到生殖机能衰退

（3）过程

①第一阶段——初级精母细胞的形成：位于曲细精管壁的精原细胞先分裂为两个细胞，然后进行数次有丝分裂，产生多个初级精母细胞。

②第二阶段——精子细胞的形成：一个初级精母细胞连续进行两次分裂（即减数分裂）：MⅠ产生两个次级精母细胞，MⅡ共产生4个精子细胞。

③第三阶段——精子细胞经过变形为精子：细胞核变为精子的头主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，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。同时，其它物质浓缩为球状，叫原生质滴。

【例题1】有关精子的发生，错误的是（）

A. 经过减数分裂，产生初级精母细胞

B. 初级精母细胞经过减数第一次分裂产生两个次级精母细胞

C. 两个次级精母细胞经过减数第二次分裂产生两个精子细胞

D. 产生的精子细胞经过变形，形成精子

【例题2】以下对精子形成过程的说法，不正确的是（）

A. 精子细胞中的细胞核变为精子头的主要部分

B. 高尔基体发育为头部的顶体

C. 线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘膜

D. 细胞内的其它物质浓缩为球体，叫做原生质滴。原生质滴中存

在中心体

2、卵子的发生

（1）场所：卵巢

（2）时间：从时期开始（胎儿时期完成了的形成和在

卵巢内的储备）

（3）过程

①卵原细胞→初级卵母细胞

②1个初级卵母细胞→1个次级卵母细胞＋第一极体（排卵前后完成）

③1个次级卵母细胞→1个卵子＋第二极体（过

程中完成）

【例3】哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在哪个时期完成的（）

A. 出生前

B. 出生后至性成熟

C. 性成熟时期

D. 性成熟以后

【例4】排卵时，细胞处于的时期是（）

A．卵原细胞

B．初级卵母细胞

C．成熟卵细胞

D．初级卵母细胞或次级卵母细胞

3. 受精作用

（1）概念：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵（即合子）的过程。

（2）场所：输卵管中

（3）过程

①准备阶段Ⅰ—精子的获能。刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动

物生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。（卵泡液、输卵管分泌物、血清等液

体可使精子获能。）

②准备阶段Ⅱ―卵子的准备，动物排出的可能是次级卵母细胞，也可能是初级卵母细胞，

都要在输卵管内进一步成熟，达到减数第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。

③受精阶段：受精过程主要包括精子穿越放射冠和透明带、进入卵黄膜、原核形成和配

子结合。精子与卵子相遇，首先发生顶体反应，精子穿过放射冠，接触透明带，穿过透明带，

接触卵黄膜。多精入卵受精的第一道屏障是透明带，第二道屏障是卵黄膜。精子入卵后另一

变化：尾部脱离，两组染色体合为一组，形成一个含二倍染色体的合子，也就是受精卵。

【注意】

1、受精标志：第二极体的形成；受精完成标志是雌雄原核融合成合子。

2、防止多精入卵受精的两道屏障

屏障一：透明带反应。当精子越过放射冠，进入透明带并接触卵黄膜的瞬间，卵子发出指令（信号），产生阻止后续的精子进入透明带的生理反应。

屏障二：卵黄膜封闭作用。当第一个精子进入卵黄膜后，会立即引起卵黄膜的紧缩、增厚，

产生阻止其他精子进入卵内与卵子结合受精的生理反应，也叫做多精子入卵阻滞。

3、受精作用的结果：使单倍体的精子和卵子结合形成二倍体的受精卵，染色体数目恢复到体细胞中的数目，其中一半染色体来自父方，另一半来自母方。

3、减数分裂和受精作用的意义：对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。

二、哺乳动物胚胎发育的基本过程

1、概念：是指受精卵发育成幼体的过程。（受精过程的完成，标志着胚胎发育的开始。）

2、过程

受精卵→卵裂→桑椹胚→囊胚→原肠胚→胚层分化→胎儿

3、各个时期的特点

（1）卵裂期：合子形成后即在输卵内进行有丝分裂，这个过程叫卵裂。其特点是：细胞分

裂为有丝分裂，细胞的数量增加，但胚胎的总体积不增加或略有缩小，因此每个细胞的体积

会随分裂的进行不断缩小，但核内遗传物质并未减少。

（2）桑椹胚：当胚胎数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹，叫桑椹胚。

这一阶段前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能干细胞。

（3）囊胚: 桑椹胚继续分裂，中间出现一个腔，腔内充满液体，称为囊胚。

a. 细胞出现分化——内细胞团和滋养层，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层将来发育成胎膜和胎盘。

b. 出现囊胚腔，是胚胎内部一个含有液体的囊腔。

c. 发生孵化，即囊胚进一步扩大，导致透明带破裂，胚胎从中伸展出来。

（4）原肠胚：特点：一孔：胚孔；两腔：扩大生原肠腔，缩小的囊胚腔；三胚层：外胚层：由内细胞团表层细胞形成；中胚层：由内细胞团的部分表层细胞和部分下方的细胞共同形成；内胚层：内细胞团下层的细胞形成。

三、胚胎工程的主要技术与应用

胚胎工程是对动物生殖细胞、受精卵和早期胚胎细胞所进行的多种显微操作和处理技术，由体外受精技术、胚胎移植技术、胚胎分割技术、胚胎冷冻保存技术和性别控制技术等组成的现代生物技术。胚胎发育学是胚胎工程的理论基础。

1、体外受精技术

（1）概念：是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。（属有性生殖过程）

（2）基本原理：人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用，并有计划地保存胚胎等。

（3）操作——卵母细胞的采集和培养对体型小的动物用促性腺激素处理，从输卵管冲取卵子（可直接受精）；对体型大的动物从卵巢中采集卵母细胞（要在体外培养成熟）。

体外受精技术是哺乳动物胚胎移植技术、克隆技术、转基因技术和性别控制技术不可缺少的组成部分。

【例5】我国首例“虎狮兽”2002年在南京红山动物园诞生。它是利用了雄虎的精子和雌狮的卵

子进行“体外受精”而产生。下列有关说法正确的是（）

A．在体外受精前，要对精子进行获能处理

B．用化学物质处理掉卵黄膜便于精子进入

C．抽取精子、卵子的细胞核进行融合

D．精子入卵后进行人工处理防止多精入卵

2、早期胚胎培养

（1）培养液成分

哺乳动物胚胎的培养成分一般都比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及血清等物质。

（2）培养过程

①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。

②当胚胎发育到适宜阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。

【说明】不同动物胚胎移植的时间不同，例如，牛、羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段才进

行移植，小鼠和家兔等实验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎，即试管胚胎，可