第37讲胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题1．动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础(Ⅰ) 2.胚胎干细胞的移植(Ⅰ) 3.胚胎工程的应用(Ⅱ)4．生物技术的安生性和伦理问题(Ⅰ)体内受精与早期胚胎发育1．精子和卵子的发生比较2.受精(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发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。

(2)卵子的准备：卵子要在输卵管内进一步成熟，到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。

(3)受精过程3．早期胚胎发育如图甲是卵子的发生过程，图乙表示哺乳动物发育过程的几个阶段，请据图回答下列问题：(1)图甲中A是第一极体，B、E分别指____________________，阶段C是指胎儿期，阶段D 是指初情期后，能发生染色体着丝点分裂的阶段是________(填图中标号)。

(2)细胞分化开始出现于哪个时期？1部分的细胞将来形成什么结构？(3)早期胚胎的发育过程中，卵裂时细胞的体积和所有的细胞体积之和有何变化？答案：(1)合子和受精①④(2)细胞分化开始出现于G(囊胚)时期。

1部分的细胞将来形成胎膜和胎盘。

(3)卵裂过程中，细胞只分裂而不生长，所以每个细胞的体积越来越小，总的体积基本不变。

考向1 配子的发生1．(2018·济南模拟)观察家畜卵子的发生和成熟示意图，思考并回答下面的问题：(1)图中①②③表示的细胞名称依次是________________________________。

假设该动物体细胞内有染色体2N条，则①②③④四种细胞内的染色体数目依次是________________________________________________________________________。

(2)图中a、b、c表示细胞分裂，依次为____________，在精子与卵子结合过程中完成的分裂是________(填“a”“b”或“c”)。

图中的p、q表示的结构依次是______________________。

(3)a、b、c过程依次发生在个体发育的什么时期？________________。

精子的发生与之不同的是整个过程都在________后完成。

(4)卵子的发生与成熟过程进行到图中________(填序号)时，即完成了受精。

答案：(1)卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞2N、2N、N、2N(2)有丝分裂、MⅠ分裂、MⅡ分裂 c 透明带、卵细胞膜(3)胎儿期、初情期后、初情期后(受精时) 初情期(4)④受精过程中的“三大反应”和防止多精入卵受精的“两道屏障”(1)顶体反应：精子膜和顶体膜发生的一系列改变，释放顶体酶。

(2)透明带反应：在精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。

(3)卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜拒绝其他精子再进入卵内，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。

考向2 体内受精及早期胚胎发育过程分析2．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：A3．(高考江苏卷)下列关于蛙胚胎发育过程的叙述，正确的是( )A．通过细胞分裂不断增加细胞数量，并在一定时期发生细胞分化B．胚胎发育过程中细胞不断分裂，但不发生凋亡C．随着细胞分裂次数的增加，蛙胚的有机物总量不断增加D．发育过程中蛙胚从环境中获得的氧气和营养物质逐渐增加解析：选A。

A项，在蛙的胚胎发育过程中，通过细胞分裂增加细胞数量，在囊胚期细胞开始分化。

B项，胚胎发育过程中，既有细胞的分裂和分化，也有细胞的衰老和凋亡。

C项，在蛙胚胎发育的过程中，由于细胞呼吸的消耗，有机物的总量不断减少。

D项，蛙胚发育过程中需要从环境中获得氧气，但利用的营养物质是受精卵自身含有的。

胚胎发育过程体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用1．体外受精2．早期胚胎培养(1)培养液成分：无机盐、有机盐(两盐)；维生素、激素(两素)；氨基酸、核苷酸(两酸)，另外还有水、血清等。

(2)胚胎去向：向受体移植或冷冻保存。

3．胚胎移植、胚胎分割与胚胎干细胞培养(1)胚胎移植①地位：胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。

②主要过程③意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。

(2)胚胎分割①材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。

②实质：胚胎分割可增加动物后代，其实质是动物的无性繁殖或克隆。

③注意：对囊胚分割时，注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

(3)胚胎干细胞(ES或EK细胞)①来源：早期胚胎或原始性腺。

②特点：形态上体积小、细胞核大、核仁明显；功能上具有发育的全能性；体外培养条件下可以增殖而不分化。

③培养过程胚胎移植是胚胎工程中的核心技术，下图表示繁育良种奶牛的技术流程示意图。

请据图思考下列问题：(1)图中供体牛和受体牛分别是哪些？选择标准是什么？(2)对供体牛和受体牛要进行怎样的处理？(3)用于移植的早期胚胎应是发育到哪些阶段的胚胎？答案：(1)供体牛是良种公、母牛；受体牛是一般受体奶牛和一般受体肉牛。

选择标准：供体是遗传性能和生产性能优良的个体，受体是健康、有繁殖能力的个体。

(2)对供体母牛进行超数排卵处理；对供、受体母牛进行同期发情处理。

(3)桑椹胚或囊胚。

考向1 体外受精过程和早期胚胎培养1．(2018·河南南阳一中月考)培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。

据图回答下列问题：(1)甲过程为________，该过程中可通过给母山羊注射________使其超数排卵。

(2)乙过程的操作之一是____________处理。

(3)乙过程与丙过程中采用的培养液成分不同，乙过程的培养液为________或专用的受精溶液，丙过程的培养液为________。

(4)丁过程是________，是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的代孕母羊子宫内。

答案：(1)卵母细胞的采集促性腺激素(2)对精子进行获能(3)获能溶液发育培养液(4)胚胎移植考向2 胚胎移植和胚胎分割的条件和过程2．如图是科学家通过不同方法培育优良种牛的过程，其中①～⑤表示操作过程。

请回答以下问题：(1)图中①过程涉及的精子需进行________处理；防止多精入卵的两道屏障为__________________________。

(2)对图中良种母牛注射促性腺激素的目的是________________。

(3)图中②过程所用的方法是____________。

外源基因插入牛受精卵中的DNA上后，有的受精卵能发育成转基因牛，而有的会死亡，请分析外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵死亡的最可能原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(4)图中b、c分别代表囊胚的________________________________________________________________________。

(5)图中④过程表示________________________________________________________________________，由一个囊胚经④过程得到的B、C牛性别相同的概率为________。

答案：(1)获能透明带反应、卵细胞膜反应(2)促使其超数排卵(3)显微注射法外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵内生命活动必需的某些基因不能表达(合理即可)(4)囊胚腔、内细胞团(5)胚胎分割和胚胎移植100%胚胎移植的三个关键环节（1）移植的胚胎必须在原肠胚之前，但不能直接移植受精卵。

（3）胚胎移植的供体和受体必须是同种生物，同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。

考向3 胚胎干细胞的应用及过程3．(2018·山东临沂调研)请据图分析回答下列问题：(1)上图中的胚胎干细胞(ES细胞)可以从________或________中分离获取。

(2)过程Ⅰ是将胚胎干细胞置于经γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞构成的饲养层上，并加入动物血清、抗生素等物质培养，维持细胞不分化的状态。

在此过程中，饲养层能提供胚胎干细胞增殖所需的____________________，加入抗生素是为了____________________。

该过程对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。

(3)过程Ⅱ是将带有遗传标记的ES细胞注入囊胚的囊胚腔，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素，这项研究利用了胚胎干细胞具有______________的特点。

在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是________。

(4)过程Ⅲ是培育转基因小鼠，将获得的目的基因导入胚胎干细胞之前需构建基因表达载体，目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

将构建好的表达载体导入胚胎干细胞最常用的方法是____________________。

(5)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。

实验时，必须去除小鼠的胸腺，使其存在免疫缺陷，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，该过程研究的意义在于解决______________________________________________________问题。

(6)该研究中，包含的生物技术有________________________________(至少写出两种)。

解析：(1)胚胎干细胞可以从早期胚胎或原始性腺中分离获取。

(2)饲养层细胞可为胚胎干细胞增殖提供所需的营养物质，而加入抗生素可防止杂菌的污染。

(3)胚胎干细胞具有发育的全能性。

哺乳动物的早期胚胎发育过程为受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚。