2024年高中生物復(fù)習(xí)：胚胎工程的理論基礎(chǔ)

第3節(jié)胚胎工程

第1課時胚胎工程的理論基礎(chǔ)

［學(xué)習(xí)目標(biāo)］1.簡述受精前精子和卵子的準(zhǔn)備以及受精的過程。2.簡述胚胎早期發(fā)育的過程及

其主要特點。

一、受精

教材梳理

1.胚胎工程的概念

(1)操作對象：動物生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞。

(2)技術(shù)基礎(chǔ)：如體外受精、胚胎移植、胚胎分割等。

(3)特點：經(jīng)過多種顯微操作和處理后獲得的胚胎，還需移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿

足人類的各種需求。

(4)理論基礎(chǔ)：哺乳動物受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律。

(5)實質(zhì)：在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進行的模擬操作。

2.受精

(1)概念：精子與卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程。

(2)場所：哺乳動物的輸卵管內(nèi)。

⑶過程

精子獲能:在雌性動物的生殖道內(nèi)完成

準(zhǔn)備階段

.卵子的準(zhǔn)備：發(fā)育到MII期才具備受精能力

〃獲能后的精子與卵子相遇（精子釋放多

種酶，以溶解卵細胞膜外的一些結(jié)構(gòu)）

I

精子觸及卵細胞膜（透明帶發(fā)生生理反

應(yīng)，阻止后來的精子進入透明帶）

I

精子入卵（卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng),拒絕

其他精子再進入卵內(nèi)）

--------/①精子入卵后，尾部脫離，原有

的核膜破裂并形成一個新的

一I核膜，最后形成雄原核

雌、雄原核形成j②精子入卵后被激活的卵子完

成減數(shù)分裂n,排出第二極體

L后，形成雌原核

I

雌、雄原核結(jié)合（受精完成的標(biāo)志）

I

、受精卵

【判斷正誤】

（1）精子和卵子相遇結(jié)合形成受精卵的部位是輸卵管（）

（2）精子和卵子都需要經(jīng)過獲能才能進行受精作用（）

（3）受精的標(biāo)志是觀察到兩個極體；受精完成的標(biāo)志是雌、雄原核融合形成合子（）

（4）動物排出的卵子成熟程度不同，都要在卵巢中進一步發(fā)育到MII期才具備受精能力（）

答案（1）V（2）X（3）V（4）X

解析（2）精子需要經(jīng)過獲能處理才能完成受精過程，而卵子需要在輸卵管中經(jīng)過進一步發(fā)育

才能與獲能的精子完成受精作用。（4）動物排出的卵子成熟程度不同，都要在輸卵管中進一步

發(fā)育到Mil期才具備受精能力。

核心探討

任務(wù)一：受精過程

1.受精過程中卵子的哪些結(jié)構(gòu)發(fā)生生理反應(yīng)可以防止多精入卵？這有什么意義？

提示阻止多精入卵有兩道屏障：第一道屏障是透明帶發(fā)生生理反應(yīng)，第二道屏障是卵細胞

膜發(fā)生生理反應(yīng)。其意義是防止多個精子進入卵子，導(dǎo)致胚胎染色體數(shù)目變異，從而引起發(fā)

育異常等現(xiàn)象。

2.如何判斷卵子是否受精？

提示觀察到兩個極體或雌、雄原核。

3.精子與卵細胞的結(jié)合，體現(xiàn)了細胞膜具有什么功能？

提示體現(xiàn)了細胞膜具有進行細胞間信息交流的功能。

「核心歸納J關(guān)于體內(nèi)受精應(yīng)注意的幾個問題

（1）精子獲能是指精子獲得受精能力，而不是獲得能量。

⑵動物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次級卵母細胞，如豬、羊等；有的可能是初級

卵母細胞，如馬、犬等。但它們都要在輸卵管內(nèi)進一步成熟，到MII期時，才具備與精子受

精的能力。

⑶受精的標(biāo)志W(wǎng)受精完成的標(biāo)志：受精的標(biāo)志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體；

而受精完成的標(biāo)志是雌、雄原核的融合。

（4）受精卵遺傳物質(zhì)的來源：核遺傳物質(zhì)來自精子的細胞核與卵細胞的細胞核（即精卵各提供

1/2）,而細胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自卵細胞。

典題應(yīng)用

1.下列關(guān)于體內(nèi)受精過程的排序，正確的是（）

①受精卵第一次分裂開始

②釋放第二極體

③獲能后的精子與卵子相遇并釋放多種酶

④精子穿越卵細胞膜外的結(jié)構(gòu)

⑤雌、雄原核的形成

⑥兩個原核靠近，核膜消失

A.①②③④⑤⑥B.③②④⑤⑥①

C.④⑤②①③⑥D(zhuǎn).③④②⑤⑥①

答案D

解析體內(nèi)受精的具體過程為③獲能后的精子與卵子相遇并釋放多種酶一④精子穿越卵細胞

膜外的結(jié)構(gòu)一精子入卵一②卵子完成減數(shù)分裂II并排出第二極體一⑤雌、雄原核的形成

一⑥雌、雄原核靠近，核膜消失一①受精卵第一次分裂開始，D正確。

2.下列有關(guān)受精過程的說法，不正確的是（）

A.精子的細胞膜和卵細胞膜相互融合依賴于細胞膜的流動性

B,精子在雌性動物的生殖道中獲能后才能參與受精

C.受精過程中透明帶和卵細胞膜都會發(fā)生相應(yīng)生理反應(yīng)來防止多精入卵

D.精子入卵后，保留原有的核膜，細胞核體積增大成為雄原核

答案D

解析精子入卵后，尾部脫離，原有核膜破裂形成新的核膜，最后形成一個比原來精子的核

還大的雄原核，D錯誤。

二、胚胎早期發(fā)育

教材梳理

1.開始發(fā)育場所：輸卵管。

2.分裂方式：有絲分裂。

3.卵裂

⑴場所：透明帶。

⑵特點

①細胞的數(shù)量不斷增加。

②胚胎的總體積并不增加。

4.主要階段及特點

(1)桑甚胚：卵裂產(chǎn)生的子細胞逐漸形成致密的細胞團，形似桑甚。

⑵囊胚

①胚胎進一步發(fā)育，細胞逐漸分化。

②聚集在胚胎一端的細胞形成內(nèi)細胞團,將來發(fā)育成胎兒的各種組織。

③滋養(yǎng)層細胞將來發(fā)育成胎膜和胎盤。

④胚胎的內(nèi)部出現(xiàn)了含有液體的腔一囊胚腔。

⑤孵化：囊胚進一步擴大，會導(dǎo)致透明帶破裂,胚胎從其中伸展出來。

(3)原腸胚：形成外胚層、中胚層、內(nèi)胚層三個胚層，這三個胚層將逐漸分化形成各種組織、

器官等。

【判斷正誤】

(1)胚胎發(fā)育早期的細胞分裂方式包括有絲分裂和減數(shù)分裂()

(2)囊胚的滋養(yǎng)層細胞具有全能性()

(3)胚胎發(fā)育過程中開始分化的階段是原腸胚期()

(4)胚胎發(fā)育的場所是輸卵管()

答案(1)X(2)X(3)X(4)X

解析(1)胚胎發(fā)育早期的細胞分裂方式是有絲分裂。(2)囊胚期的內(nèi)細胞團細胞具有全能性，

而滋養(yǎng)層細胞沒有。(3)胚胎發(fā)育過程中開始分化的階段是囊胚期。(4)胚胎發(fā)育的初期在輸卵

管，著床后到分娩前的一段時間是在母體的子宮內(nèi)。

核心探討

任務(wù)二：胚胎早期發(fā)育過程中的相關(guān)變化

1.請分析受精卵早期分裂時，胚胎中細胞或物質(zhì)的變化規(guī)律，完成表格:

項目變化

細胞數(shù)目增多

每個細胞體積減小

DNA總量增多

每個細胞內(nèi)的DNA總量不變

有機物總量減少

物質(zhì)種類增多

2.結(jié)合受精過程中精子和卵細胞的特點，分析早期胚胎發(fā)育過程中營養(yǎng)物質(zhì)的來源是什么。

提示早期胚胎發(fā)育消耗卵細胞提供的營養(yǎng)物質(zhì)，囊胚期細胞開始分化，透明帶破裂，滋養(yǎng)

層細胞從母體吸收營養(yǎng)物質(zhì)，使胚胎繼續(xù)發(fā)育。

3.不同動物受精卵的發(fā)育及其進入子宮的時間有明顯差異。請結(jié)合教材“思考?討論：不同

動物受精卵發(fā)育的比較”中的表格回答以下問題：

(1)表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發(fā)育程度最高？

提示表中馬的胚胎在進入子宮時發(fā)育程度最高。

(2)將體外培養(yǎng)的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時，應(yīng)選擇至少發(fā)育到什么階段的胚胎？如果換成

牛又該怎樣處理？

提示小鼠應(yīng)選擇發(fā)育到桑甚胚階段的胚胎。牛在自然條件下，胚胎雖然最早可在8?16細

胞階段進入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實踐中通常用發(fā)育到桑建胚

或囊胚階段的胚胎進行移植。

(3)不同動物胚胎進入子宮所處的時期不同，這給胚胎工程提供了什么啟示？

提示體外受精形成的胚胎，發(fā)育到一定階段才可移植到子宮中。

「核心歸納」胚胎發(fā)育的場所

胚胎發(fā)育的起點是受精卵，受精卵形成后即在輸卵管內(nèi)進行有絲分裂，此時胚胎開始發(fā)育，

即胚胎發(fā)育的最初場所是輸卵管，逐步向子宮移動，最后在子宮內(nèi)著床，直至發(fā)育成為成熟

的胎兒。

典題應(yīng)用

3.下列關(guān)于桑甚胚、囊胚、原腸胚的敘述，不正確的是()

A.胚胎發(fā)育的順序是桑甚胚一囊胚一原腸胚

B.囊胚期的細胞出現(xiàn)了分化，其原因是細胞中的遺傳物質(zhì)發(fā)生了變化

C.桑甚胚期之前的細胞均未出現(xiàn)分化

D.原腸胚的外胚層由內(nèi)細胞團表層的細胞形成

答案B

解析囊胚期的細胞出現(xiàn)了分化，其原因是基因的選擇性表達，B錯誤。

4.（2023?遼寧大連高二期末）如圖為受精卵發(fā)育至囊胚的過程中的某一變化，若橫坐標(biāo)表示時

間，則縱坐標(biāo)可表示（）

A.有機物總量

B.每個細胞DNA的含量

C.所有細胞體積之和

D.所有細胞表面積總和與體積總和的比值

答案D

解析由受精卵發(fā)育至囊胚的過程中，細胞不斷分裂消耗有機物，所以胚胎中的有機物總量

有所減少，A不符合題意；受精卵發(fā)育至囊胚過程中的細胞分裂方式是有絲分裂，每個細胞

中DNA含量基本不變，但胚胎中DNA總含量增加，B不符合題意；受精卵發(fā)育至囊胚過程

中細胞數(shù)目不斷增加，胚胎總體積并不增加，所有細胞的表面積總和越來越大，因此所有細

胞表面積總和與體積總和的比值越來越大，C不符合題意，D符合題意。

■網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

N胚胎工程概念）

胚胎工

程的理~~［輸卵管］

論基礎(chǔ)

卵裂

一胚胎早期發(fā)育：受精卵一桑甚胚

一原腸胚

課時對點練

對點訓(xùn)練

題組一受精

1.下列關(guān)于高等動物受精作用的敘述，錯誤的是（）

A.常以觀察到兩個極體作為卵子受精的重要標(biāo)志

B.精子和卵子結(jié)合的過程中，卵子完成減數(shù)分裂II

C.精子細胞膜與卵子細胞膜的融合依靠了細胞膜的結(jié)構(gòu)特點

D.精子獲能后與剛排出的卵子在子宮內(nèi)受精

答案D

2.（2023?河北保定高二期中）下列有關(guān)哺乳動物體內(nèi)受精的敘述，正確的是（）

A.動物排出的卵子成熟程度不同，只有部分具備與精子受精的能力

B.卵子形成過程中，減數(shù)分裂I和減數(shù)分裂II是連續(xù)的

C.所有卵母細胞都要在輸卵管內(nèi)成熟，到MII期才具備受精能力

D.精子無需穿過透明帶也可以與卵細胞膜接觸

答案C

解析動物排出的卵子成熟程度不同，但都要在輸卵管內(nèi)進一步成熟，才具備與精子受精的

能力，A錯誤；卵子形成過程中，減數(shù)分裂I是在排卵前后完成的，減數(shù)分裂II是在受精過

程中完成的，二者不連續(xù)，B錯誤；精子必須穿過透明帶才可以與卵細胞膜接觸，D錯誤。

題組二胚胎早期發(fā)育

3.（2023?包頭高二月考）下列關(guān)于卵裂的敘述，正確的是（）

A.卵裂時期細胞不斷分裂，胚胎體積不斷增大

B.卵裂處于囊胚形成的過程中，每個細胞的體積不斷增大

C.卵裂過程進行有絲分裂，胚胎中DNA總量不斷增加

D.卵裂需要消耗能量，有機物總量和種類都不斷減少

答案C

解析卵裂期細胞不斷分裂，而胚胎總體積并不增加，每個細胞體積減小，A、B錯誤；卵裂

期的細胞進行有絲分裂，細胞數(shù)目在增加，但每個細胞的DNA含量不變，胚胎中DNA的總

量增加，C正確；卵裂需要消耗能量，有機物總量不斷減少，但有機物種類增加，D錯誤。

4.實驗證明，下列胚胎發(fā)育到哪一階段時，每一個細胞都屬于全能干細胞（）

A.桑甚胚以前B.囊胚以后

C.原腸胚以前D.孵化或出生前的胚胎

答案A

解析桑甚胚以前的細胞還沒有分化，每個細胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能。

5.如圖為受精作用及胚胎發(fā)育示意圖，a、b代表兩個發(fā)育時期。下列敘述正確的是（）

②丁上受精卵竺桑甚胚色「二怦「口^

幼體

A.受精卵的DNA一半來自精子

B.a、b分別是原腸胚和囊胚時期

C.①?④過程細胞只分裂不分化

D.a時期可分曷獲得內(nèi)細胞團細胞

答案D

解析受精卵的細胞質(zhì)DNA幾乎全部來自卵細胞，而細胞核DNA一半來自精子，一半來自

卵細胞，故來自精子的DNA不到一半，A錯誤；a、b分別是囊胚和原腸胚時期，B錯誤；

④過程表示囊胚發(fā)育為原腸胚，該時期發(fā)生了細胞分化，C錯誤；a時期為囊胚，囊胚期可分

離獲得內(nèi)細胞團細胞，D正確。

6.（2023?陜西咸陽高二期中）如圖為早期胚胎發(fā)育過程中的某一時期示意圖。下列有關(guān)敘述不

正確的是（）

A.圖中①②③依次為透明帶、滋養(yǎng)層、內(nèi)細胞團

B.高等哺乳動物胚胎發(fā)育中的細胞分化開始于圖示時期，終止于生命結(jié)束

C.胚胎從①中伸展出來的過程叫作孵化

D.②將來發(fā)育成胎兒，③將來發(fā)育成胎盤和胎膜

答案D

解析圖示時期為囊胚期，其中①為透明帶；②為滋養(yǎng)層，將來發(fā)育成胎盤和胎膜；③為內(nèi)

細胞團，將來發(fā)育成胎兒的各種組織，D錯誤。

7.（2023?江蘇常州高二期中）下列有關(guān)哺乳動物早期胚胎發(fā)育的敘述，正確的是（）

A.受精完成并開始發(fā)育的標(biāo)志是在卵細胞膜和透明帶之間觀察到兩個極體

B.在囊胚階段胚胎的內(nèi)部開始出現(xiàn)含有液體的腔

C.受精卵發(fā)育為桑甚胚的過程是在透明帶內(nèi)完成的，孵化后進入囊胚階段

D.胚胎發(fā)育至原腸胚時期即開始了細胞分化，隨后發(fā)育形成三個胚層

答案B

解析在卵細胞膜和透明帶之間觀察到兩個極體，說明卵細胞已經(jīng)完成了受精，這是判斷卵

細胞是否受精的重要標(biāo)志，不是判斷受精卵開始發(fā)育的標(biāo)志，A錯誤；囊胚內(nèi)部會出現(xiàn)一個

含有液體的囊胚腔，B正確；孵化是指囊胚從透明帶出來，孵化后進入原腸胚階段，C錯誤；

細胞分化開始于囊胚時期，D錯誤。

8.如圖為受精作用及早期胚胎發(fā)育示意圖，下列敘述不正確的是（）

原

桑

受

囊

精子怦②③④幼

甚

腸

精

一

一

一

體

胚

胚

胚

卵細胞」卵

A.①過程的完成需要依賴細胞表面糖蛋白的識別，精子會釋放出特殊的水解酶

B.②過程通過有絲分裂增殖，細胞的細胞核與細胞質(zhì)兩者的體積之比逐漸變小

C.③過程除了存在細胞的分裂，還存在細胞的分化

D.囊胚在④過程中需發(fā)生孵化，否則將無法繼續(xù)發(fā)育

答案B

解析①為受精過程，該過程需要依賴細胞表面糖蛋白的識別，精子會釋放出水解酶，A正

確；②為卵裂過程，該過程通過有絲分裂方式增殖，細胞卵裂過程中，單個細胞體積減小，

因此核質(zhì)比增大，B錯誤；③過程除了存在細胞的分裂，還存在細胞的分化，才能形成囊胚，

C正確；囊胚進一步擴大會導(dǎo)致透明帶的破裂，胚胎伸展出來，這一過程叫孵化，故囊胚在

④過程中需發(fā)生孵化，才能繼續(xù)發(fā)育為原腸胚，D正確。

綜合強化

9.（2023?廣西梧州高二期中）哺乳動物的受精是一個非常復(fù)雜的過程，下列有關(guān)敘述錯誤的是（）

A.受精卵中的細胞質(zhì)主要來自卵細胞

B.受精時精子的細胞核與卵細胞的細胞核相融合

C.受精卵中的染色體一半來自父方，一半來自母方

D.防止多精入卵受精有兩道屏障，第一道屏障是卵細胞膜的反應(yīng)

答案D

解析防止多精入卵受精有兩道屏障，第一道屏障是透明帶的反應(yīng)，第二道屏障是卵細胞膜

的反應(yīng)，D錯誤。

10.胎牛血清（FBS）是天然的培養(yǎng)基，能夠在多種動物卵母細胞的成熟過程中提供足夠的營養(yǎng)

物質(zhì)，起到非常好的促進效果。如表是后期胚胎培養(yǎng)液（CR2后液）中添加不同濃度FBS對牛

核移植胚胎發(fā)育的影響情況，下列敘述正確的是（）

組別培養(yǎng)液卵裂率/%囊胚率/%

對照組CR2后液59.17+1.3413.53+2.04

10%FBS+CR2后

實驗組162.14+1.7813.78±2.77

液

20%FBS+CR2后

實驗組268.95+4.1526.09±2.20

液

30%FBS+CR2后

實驗組362.02+8.648.78±3.20

液

A.若統(tǒng)計每組實驗的桑甚胚率，其數(shù)值應(yīng)小于囊胚率

B.添加20%FBS是促進牛核移植胚胎發(fā)育的最適濃度

C.胚胎培養(yǎng)過程要在CO2培養(yǎng)箱中進行

D.添加不同濃度的FBS對卵裂率和囊胚率均有促進作用

答案c

解析結(jié)合分析可知，該實驗只研究了添加不同濃度FBS對牛核移植胚胎發(fā)育的影響，從表

中數(shù)據(jù)無法得出桑黃胚率小于囊胚率的結(jié)論，A錯誤；表中信息顯示，添加20%FBS的實驗

組2,其卵裂率和囊胚率都高于對照組和其他實驗組，說明添加20%FBS對促進牛核移植胚

胎發(fā)育有較好的作用，但不能據(jù)此確定該濃度即為最適濃度，應(yīng)在該濃度兩側(cè)縮小濃度范圍

繼續(xù)進行實驗，B錯誤；通常將胚胎置于含95%空氣和5%CO2的培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)，C正

確；表中信息顯示，各實驗組的卵裂率均高于對照組，說明添加不同濃度的FBS對卵裂率均

有促進作用，實驗組1、2的囊胚率高于對照組，實驗組3的囊胚率低于對照組，說明在一定

濃度范圍內(nèi)，添加的FBS對囊胚率有促進作用，但超過該濃度范圍卻起抑制作用，D錯誤。

11.下列關(guān)于桑甚胚和囊胚的比較，說法錯誤的是（）

A.桑意胚階段的細胞一般都具有全能性

B.囊胚期細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果

C.囊胚期各細胞結(jié)構(gòu)、功能基本相同

D.囊胚期內(nèi)細胞團和滋養(yǎng)層細胞的差異不是復(fù)制水平上的差異，而是轉(zhuǎn)錄水平上的差異引

起的

答案C

解析桑黃胚的各細胞結(jié)構(gòu)、功能基本相同，是全能細胞；囊胚期細胞分化是基因選擇性表

達的結(jié)果；內(nèi)細胞團和滋養(yǎng)層細胞內(nèi)遺傳物質(zhì)相同，形態(tài)和功能不同，這與轉(zhuǎn)錄有關(guān)。

12.（2023?四川成都高二期末）如圖為獲得小鼠孤雌單倍體胚胎干細胞系的流程圖。下列敘述

不正確的是（）

精子_

2蠹

受精卵移除早期孤雌單倍

雄原核胚胎體胚胎干

細胞細胞

A.過程①中，用于受精的卵母細胞應(yīng)處于MH期

B.過程②中，胚胎中細胞數(shù)目不斷增加，但胚胎的總體積并不增加

C.通過直接培養(yǎng)圖中的卵母細胞也能獲得小鼠孤雌單倍體胚胎干細胞系

D.“早期胚胎”最可能是囊胚，其中的內(nèi)細胞團細胞具有發(fā)育的全能性

答案