專題16-細胞工程-高考生物復(fù)習(xí)核心要點必背知識清單(答案版)

專題16細胞工程第2章細胞工程

第1節(jié)植物細胞工程(

建議20分鐘)

一、

植物細胞工程的基本技術(shù)

1.細胞工程是指應(yīng)用細胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過

細胞器、細胞或組織水平上的操作，有目的地獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。

2.細胞全能性是指:細胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。在生物的生長發(fā)育過程中，并不是所有的細胞都表現(xiàn)出全能性，原因是在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性地表達。

3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)

(1)概念:是指將離體的植物器官、組織或細胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。這些離體培養(yǎng)的植物器官、組織或細胞被稱為外植體。

(2)實例:菊花的組織培養(yǎng)

①實驗原理:植物細胞一般具有全能性。在一定的激素和營養(yǎng)等條件的誘導(dǎo)下，已經(jīng)分化的細胞可以經(jīng)過脫分化，即失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能，轉(zhuǎn)變成未分化的細胞，進而形成不定形的薄壁組織團塊，這稱為愈傷組織。愈傷組織能重新分化成芽、根等器官，該過程稱為再分化。植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素，它們的濃度、比例等都會影響植物細胞的發(fā)育方向。將愈傷組織接種到含有特定激素的培養(yǎng)基上，就可以誘導(dǎo)其再分化成胚狀體，長出芽和根，進而發(fā)育成完整的植株。

②方法步驟

a.用酒精擦拭雙手和超凈工作臺臺面。將流水充分沖洗后的外植體(幼嫩的莖段)用酒精消毒30s，然后立即用無菌水清洗2-3次;再用次氯酸鈉溶液處理30min后，立即用無菌水清洗2-3次。

b.將消過毒的外植體置于無菌的培養(yǎng)皿中，用無菌濾紙吸去表面的水分。將外植體切成0.5-1cm長的小段。

c.在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3-1/2插人誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上作好標(biāo)記。d.將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養(yǎng)瓶置于18-22℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中，定期觀察和記錄愈傷組織的生長情況。

e.培養(yǎng)15-20d后，將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生芽(芽、根)的培養(yǎng)基上，長出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生根(芽、根)的培養(yǎng)基上，進一步誘導(dǎo)形成試管苗。

f.移裁.

③注意

a.實驗中使用的培養(yǎng)基和所有的器械都要滅菌(消毒、滅菌)。接種操作必須在酒精燈火焰旁進行，并且每次使用后的器械都要滅菌(消毒、滅菌)。

b.接種時注意外植體的方向,不能(能、不能)倒插。

c.誘導(dǎo)愈傷組織期間一般不需要(需要、不需要)光照，在后續(xù)的培養(yǎng)過程中，

每日需要(需要、不需要)給予適當(dāng)時間和強度的光照。④結(jié)果分析與評價

4.植物體細胞雜交技術(shù)

(1)概念:是指將不同來源的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術(shù)。原因:番茄和馬鈴薯兩種生物之間存在著生殖隔離，不能(能、不能)用傳統(tǒng)的有性雜交的方法得到雜種后代。

(3)過程:進行體細胞雜交之前，必須先利用纖維素酶和果膠酶去除這層細胞壁，獲得原生質(zhì)

體。人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法基本可以分為兩大類即物理法和化學(xué)法。物理法包括電融

合法、離心法等;化學(xué)法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+---高pH融合法等。融合后得到的雜種細胞再經(jīng)過誘導(dǎo)可形成愈傷組織，并可進一步發(fā)育成完整的雜種植株。意義：打破生殖隔離，實現(xiàn)遠緣雜交育種，培育植物新品種等。

(5)“番茄--馬鈴薯”雜種植株沒有地上結(jié)番茄，地下長馬鈴薯，可能的原因是基因表達之間是相互調(diào)控，相互影響的，雜種植物含兩個物種的遺傳物質(zhì)，基因表達時受到相互干擾(合理即可)。

二、植物細胞工程的應(yīng)用

1.植物繁殖的新途徑

(1)快速繁殖：快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，被人們形象地稱為植物的快速繁殖技術(shù)，也叫作微型繁殖技術(shù)。快速繁殖的優(yōu)點是可以高效、快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖，還可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。

(2)作物脫毒：馬鈴薯、草莓和香蕉等通常是用無性(有性、無性)繁殖的方式進行繁殖的。病毒在作物體內(nèi)逐年積累，就會導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差。植物頂端分生區(qū)附近(如(莖尖)的病毒極少，甚至無病毒，切取一定大小的莖尖進行組織培養(yǎng)，再生的植株就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒(脫毒、抗病毒)苗。2.作物新品種的培育

(1)單倍體育種：單倍體育種可以先通過花藥(或花粉)培養(yǎng)獲得單倍體植株，然后用秋水仙素或低溫誘導(dǎo)染色體加倍，就能培育出遺傳性狀相對穩(wěn)定的純合二倍體植株，單倍體育種的優(yōu)點是縮短了育種的年限，節(jié)約人力和物力。在單倍體育種領(lǐng)域，我國科學(xué)家作出了突出貢獻，成功地培育出世界上第一個單倍體作物新品種單育1號煙草。

(2)突變體的利用：在植物的組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此它們?nèi)菀资艿脚囵B(yǎng)條件和誘變因素(如射線、化學(xué)物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生突變。從產(chǎn)生突變的個體中可以篩選出對人們有用的突變體，進而培育成新品種(品種、物種)。

3.細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：(1)初生(初生、次生)代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動，在整個生命過程中它是(是、

不是)一直進行著。糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等屬于初生(初生、次生)代謝物。次生(初生、次生)代謝不是生物生長所必需的，一般在特定的組織或器官中，并在一定的環(huán)境和時間條件下才進行。(2)植物代謝會產(chǎn)生一些一般認(rèn)為不是植物基本的生命活動所必需的產(chǎn)物即次生(初生、次生)代謝物。次生代謝物是一類小分子(小分子、大分子)有機化合物，在植物抗病、抗蟲等方面發(fā)揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來源。由于植物細胞的該代謝物含量很低(低、高)，人們期望利用植物細胞培養(yǎng)來獲得目標(biāo)產(chǎn)物，這個過程就是細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。植物細胞培養(yǎng)是指在離體條件下對單個植物細胞或細胞團進行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。植物細胞培養(yǎng)的優(yōu)點是它不占用耕地，幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制，對于社會、經(jīng)濟、環(huán)境保護具有重要意義。

(3)紫草寧是從紫草細胞中提取的一種藥物和色素，

具有抗菌、消炎和抗腫瘤等活性。紫杉醇是存在于紅豆杉屬植物體內(nèi)的一種次生(初生、次生)代謝物，具有高抗癌活性，現(xiàn)在已被廣泛用于乳腺癌等癌癥的治療。利用人參細胞培養(yǎng)來生產(chǎn)人參中重要的活性成分--人參皂苷。

第2節(jié)動物細胞工程

(建議60分鐘)

1.動物細胞工程常用的技術(shù)包括動物細胞培養(yǎng)、動物細胞融合和動物細胞核移植等，其中動物細胞培養(yǎng)是動物細胞工程的基礎(chǔ)。

2.動物細胞培養(yǎng)

(1)概念:是指從動物體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細胞，然后在適宜的培養(yǎng)條件下，讓這些細胞生長和增殖的技術(shù)。

(2）動物細胞培養(yǎng)的條件

①營養(yǎng)：細胞在體外培養(yǎng)時，培養(yǎng)基中應(yīng)含有細胞所需要的各種營養(yǎng)物質(zhì)。將細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)按種類和所需量嚴(yán)格配制而成的培養(yǎng)基，稱為合成(選擇、合成)培養(yǎng)基。由于人們對細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)尚未全部研究清楚，因此在使用該培養(yǎng)基時，通常需要加人血清等一些天然成分。培養(yǎng)動物細胞一般使用液體(固體、液體)培養(yǎng)基，也稱為培養(yǎng)液。

②無菌、無毒的環(huán)境:在體外培養(yǎng)細胞時，即需要對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進行滅菌(消毒、滅菌)處理以及在無菌(消毒、無菌)環(huán)境下進行操作。培養(yǎng)液還需要定期更換，目的是清除代謝物，防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害。

③溫度、pH和滲透壓：哺乳動物細胞培養(yǎng)的溫度多以36.5+或-0.5℃為宜。多數(shù)動物細胞生存的適宜pH為7.2-7.4。此外，滲透壓也是動物細胞培養(yǎng)過程中需要考慮的一個重要環(huán)境參數(shù)。

④氣體環(huán)境:動物細胞培養(yǎng)所需氣體主要有02和CO2。O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。在進行細胞培養(yǎng)時，通常采用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶，并將它們置于含有95%空氣和5%CO2混合氣體的CO2培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。(3)動物細胞培養(yǎng)的過程

在進行細胞培養(yǎng)時，首先要對新鮮取材的動物組織進行處理，或用機械的方法，或用胰蛋白酶、

膠原蛋白酶等處理一段時間，將組織分散成單個細胞。制成細胞懸液，再將細胞懸液放人培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶內(nèi)，置于適宜環(huán)境中培養(yǎng)。體外培養(yǎng)的動物細胞可以分為兩大類:一類細胞能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖;另一類則需要貼附于某些基質(zhì)表面才能生長增殖，大多數(shù)(少數(shù)、大多數(shù))細胞屬于這種類型，這類細胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上，這種現(xiàn)象稱為細胞貼壁。懸浮培養(yǎng)的細胞會因細胞密度過大、有代謝物積累和培養(yǎng)液中營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等因素而分裂受阻。貼壁細胞在生長增殖時，除受上述因素的影響外，還會發(fā)生接觸抑制現(xiàn)象，即當(dāng)貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞通常會停止分裂增殖。這時就需要對細胞進行分瓶培養(yǎng)，讓細胞繼續(xù)增殖。人們通常將分瓶之前的細胞培養(yǎng)，即動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)稱為原代(原代、傳代)培養(yǎng)，將分瓶后的細胞培養(yǎng)稱為傳代(原代、傳代)培養(yǎng)。在進行傳代培養(yǎng)時，懸浮培養(yǎng)的細胞直接用離心法收集；貼壁細胞需要重新用胰蛋白酶等處理，使之分散成單個細胞，然后再用離心法收集。之后，將收集的細胞制成細胞懸液，分瓶培養(yǎng)。

(4)有關(guān)動物細胞培養(yǎng)的問題

①幼齡動物的細胞與老齡動物的細胞比較，分化程度低(低、高)的幼齡細胞更易于培養(yǎng)，原因是幼齡動物細胞增殖能力強，有絲分裂旺盛，即分化程度越低的細胞，其增殖能力就越強。

②植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)比較:相同點:都需人工條件下的無菌操作;都需要適宜的溫度、pH等條件;都進行有絲分裂。

不同點:培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)基的性質(zhì)(植物組織培養(yǎng)是固體培養(yǎng)基，動物細胞培養(yǎng)是液體培養(yǎng)基)、最終結(jié)果不同(植物組織培養(yǎng)最終產(chǎn)生新個體，動物細胞培養(yǎng)是產(chǎn)生大量的細胞)。

3.干細胞培養(yǎng)

(1)干細胞存在于早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中，包括胚胎干細胞和成體干細胞等。

(2)

胚胎干細胞(簡稱ES細胞)存在于早期胚胎中，具有分化為成年動物體內(nèi)的任何一種類型

的細胞，并進一步形成機體的所有組織和器官甚至個體的潛能。ES(胚胎干)細胞可以在體外分化成心肌細胞、神經(jīng)元和造血干細胞等細胞。成體干細胞是成體組織或器官內(nèi)的干細胞，包括骨髓中的造血干細胞、神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)干細胞和睪丸中的精原干細胞等。一般認(rèn)為，成體干細胞具有組織特異性，只能分化成特定的細胞或組織，不具有發(fā)育成完整個體的能力。造血干細胞是發(fā)現(xiàn)最早、研究最多、應(yīng)用也最為成熟的一類成體干細胞，主要存在于成體的骨髓、外周血和臍帶血中。干細胞的應(yīng)用:與組織、器官的發(fā)育、再生和修復(fù)等密切相關(guān)，因而在醫(yī)學(xué)上有著廣泛的應(yīng)用。

5.胚胎干細胞必須從胚胎中獲取，這涉及倫理問題，因而限制了它在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。2006年，科學(xué)家通過體外誘導(dǎo)小鼠成纖維細胞，獲得了類似胚胎干細胞的種細胞，將它稱為誘導(dǎo)多能干細胞(簡稱iPS細胞)，并用iPS細胞治療了小鼠的鐮狀細胞貧血。因為誘導(dǎo)過程無須破壞胚胎，而且iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它移植回病人體內(nèi)后，理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)。

二.動物細胞融合技術(shù)與單克隆抗體

1.動物細胞融合技術(shù)

(1)概念:就是使兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的技術(shù)。融合后形成的雜交細胞具有原來兩個或多個細胞的遺傳信息。

(2)方法:誘導(dǎo)動物細胞融合的常用方法有PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法等。

(3)意義:細胞融合技術(shù)突破了有性雜交的局限，使遠緣雜交成為可能。成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和培育生物新品種等的重要手段，特別是利用雜交瘤技術(shù)，為制造單克隆抗體開辟了新途徑。2.單克隆抗體

(1)局限:早期人們?yōu)榱双@得抗體，就向動物體內(nèi)反復(fù)注射某種抗原，使動物產(chǎn)生抗體，然后從動物血清中分離所需抗體。用這種方法制備的抗體的特點是不僅產(chǎn)量低、純度低，而且特異性差。

(2)設(shè)想:每一個B淋巴細胞分泌一種(一種、多種)抗體。把一種B淋巴細胞與能在體外大量增

殖的骨髓瘤細胞融合，得到雜交瘤細胞，該細胞的特點是既能迅速大量增殖，又能產(chǎn)生足夠數(shù)量的特定抗體。

(3)過程:用特定的抗原對小鼠進行免疫，并從該小鼠的脾中得到能產(chǎn)生特定抗體的B淋巴細胞；培養(yǎng)骨髓瘤細胞；讓多種B淋巴細胞與骨髓瘤細胞進行融合；用特定的選擇培養(yǎng)基篩選出多種雜交瘤細胞，在該培養(yǎng)基上未融合的親本細胞和融合的具有同種核的細胞都會死亡，只有融合的多種雜交瘤細胞才能生長；經(jīng)選擇雜交瘤細胞進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)多次篩選，就可獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的細胞；將抗體檢測呈陽性的雜交瘤細胞在體外條件下大規(guī)模培養(yǎng)或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖；從細胞培養(yǎng)液或小鼠腹水中獲取大量的單克隆抗體。2.(1)(4)單克隆抗體的應(yīng)用

①特點:單克隆抗體能準(zhǔn)確地識別抗原的細微差異，與特定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，并且可以大量制備，因此被廣泛用作診斷試劑，在多種疾病的診斷和病原體鑒定中發(fā)揮重要的作用。例如，利用同位素或熒光標(biāo)記的單克隆抗體在特定組織中成像的技術(shù)，可定位診斷腫瘤、心血管畸形等疾病。

②用抗人絨毛膜促性腺激素單克隆抗體做成的“早孕診斷試?yán)小?，可以避免平婦在不知道妊派的情況下因服用藥物而對胎兒造成不利影響，該方法松金測的準(zhǔn)確率在90%以上。

③抗體-藥物偶聯(lián)物(ADC)通過將細胞毒系與能特異性識別腫瘤抗原的單克隆抗體結(jié)合，實現(xiàn)了對腫瘤細胞的選擇性殺傷。ADC通常由抗體、接頭和藥物(如細胞毒素)三部分組成，它的作用機制是ADC被細胞吞噬進人溶酶體中，溶酶體裂解，釋放藥物，細胞凋亡。除了細胞毒素，可以作為ADC偶聯(lián)的藥物還有化學(xué)藥物、放射性同位素等。ADC在臨床應(yīng)用上具有能將藥物定向的帶到癌細胞所在位置，在原位殺死癌細胞優(yōu)勢。

④單克隆抗體除了可以運載藥物外，本身能(能、不能)用于治療疾病。

3.滅活是指用物理或化學(xué)手段使病毒或細菌失去感染能力。但并不破壞它們的抗原結(jié)構(gòu)。

滅活病毒誘導(dǎo)細胞融合的原理是：病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細胞膜上的糖蛋白發(fā)生作用，使細胞互相凝聚，細胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子重新排布，細胞膜打開，細胞發(fā)生融合。

三、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物

1.動物細胞核移植技術(shù)是指將動物一個細胞的細胞核移人去核的卵母細胞中，使這個重新組合的細胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動物個體的技術(shù)。

2.哺乳動物核移植可以分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植。其中胚胎細胞分化程度低，表現(xiàn)全能性相對容易，動物體細胞核移植中，非人靈長類動物的體細胞核移植非常困難。主要原因一方面是供體細胞的細胞核在去核卵母細胞中不能完全恢復(fù)其分化前的功能狀態(tài)，這導(dǎo)致了胚胎發(fā)育率低；另一方面是對非人靈長類動物胚胎進行操作的技術(shù)尚不完善。

3.體細胞核移植的過程從屠宰場收集牛卵巢，采集卵母細胞，用該細胞的原因是體積大，易操作，含有促進細胞核全能性表達的物質(zhì)和營養(yǎng)條件，在體外培養(yǎng)到MII期通過顯微操作去核。該細胞中的“核”其實是紡錘體--染色體復(fù)合物。文中所說的“去核”是去除紡錘體--染色體復(fù)合物。

(2)從供體高產(chǎn)奶牛身體上取體細胞，進行培養(yǎng)，將供體細胞注人去核的卵母細胞。通過電融合法使兩細胞融合，供體核進人卵母細胞，形成重構(gòu)胚。重構(gòu)胚是指人工重新構(gòu)建的胚胎，具有發(fā)育成完整個體的能力。用物理或化學(xué)方法(如電刺激、Ca2+

載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等)激活重構(gòu)胚，使其完成細胞分裂和發(fā)育進程，將胚胎移人受體(代孕)母牛體內(nèi)生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本(基本、完全)相同的犢牛。

4.有關(guān)體細胞核移植的問題①在將體細胞的核移植到卵母細胞之前，先對卵母細胞進行去核操作的原因是使核移植的胚胎或動物的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自有重要利用價值的供體動物提供的體細胞。

②用上述體細胞核移植技術(shù)培育的克隆動物，不是(是、不是)對體細胞供體動物進行了100%的復(fù)制，原因是核基因來自于供核動物，質(zhì)基因主要來源于受體細胞:性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果;克隆動物在個體發(fā)育過程中可能發(fā)生基因突變，產(chǎn)生供核動物沒有的性狀。5.體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景

①在畜牧生產(chǎn)中，利用體細胞核移植技術(shù)，可以加速家畜遺傳改良進程、促進優(yōu)良畜群繁育。

②在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域，通過建立轉(zhuǎn)基因體細胞系，再利用體細胞核移植技術(shù)培育的轉(zhuǎn)基因克隆動物可以作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)許多珍貴的醫(yī)用蛋白。

③在治療人類疾病時，轉(zhuǎn)基因克隆動物的細胞、組織或器官可以作為異種移植的供體。

④以患者作為供體培有的人核移植胚胎干細胞，經(jīng)過誘導(dǎo)分化能形成相應(yīng)的細胞、組織或器官，將它們移植給患者時可以避免免疫排斥反應(yīng)。

6.體細胞核移植技術(shù)存在的問題:該技術(shù)的成功率非常低，各個技術(shù)環(huán)節(jié)也有待進一步改進。絕大多數(shù)克隆動物存在健康問題，許多克隆動物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷，如體型過大、異常肥胖、發(fā)育困難、臟器缺陷和免疫失調(diào)等。

7.目前動物細胞核移植技術(shù)中普遍使用的去核方法是顯微操作法。也有人采用梯度離心、紫外線短時間照射和化學(xué)物質(zhì)處理等方法。這些方法是在沒有穿透卵母細胞透明帶的情況下去核或使其中的DNA變性。

第3節(jié)胚胎工程(建議25分鐘)

一、胚胎工程的理論基礎(chǔ)

1.胚胎工程:是指.對生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞進行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎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。胚胎工程技術(shù)包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。

2.受精:精子與卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程，包括受精前的準(zhǔn)備階段和受精階段。在自然條件下，哺乳動物的受精在輸卵管內(nèi)完成。

(1)準(zhǔn)備階段1--精子獲能：精子必須在雌性動物的生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力，這一生理現(xiàn)象稱為“精子獲能”。使精子獲能的方法有直接利用雌性動物的生殖道使精子獲能;將精子培養(yǎng)在人工配制的獲能液中使其獲能等。其成分因動物種類不同而有所差異，常見的有效成分有肝素、Ca2+載體等

(2)準(zhǔn)備階段2--卵子的準(zhǔn)備:動物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初級卵母細胞，如馬、犬等;有的可能是次級卵母細胞，如豬、羊等。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。(3)受精階段:獲能精子與卵子相遇時，首先它釋放出多種酶，以溶解卵細胞膜外的一些構(gòu)，同時借助自身的運動接觸卵細胞膜。在精子觸及卵細胞膜的瞬間，透明帶會迅速發(fā)生生理反應(yīng)，阻止后來的精子進人透明帶。然后精子人卵，精子人卵后，卵細胞膜也會立即發(fā)生生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進人卵內(nèi)。精子人卵后，尾部脫離，原有的核膜破裂并形成一個新的核膜，最后形成一個比原來精子的核還大的核，叫作雄原核。與此同時，精子入卵后被激活的卵子完成減數(shù)分裂II，排出第二極體后，形成雌原核。兩核充分發(fā)育后，相向移動，彼此靠近，核膜消失。這個含有兩個染色體組的合子就是受精卵。

3.胚胎早期發(fā)育:受精卵形成后即在輸卵管內(nèi)進行有絲分裂，開始發(fā)育。胚胎發(fā)育早期，有一

段時間是在透明帶內(nèi)進行分裂，細胞的數(shù)量不斷增加，胚胎的總體積不增加(增加、不增加)，這種受精卵的早期分裂稱為卵裂。

4.根據(jù)胚胎形態(tài)的變化，早期發(fā)育的胚胎分為以下幾個階段。

①桑葚胚:當(dāng)卵裂產(chǎn)生的子細胞逐漸形成致密的細胞團，形似桑葚時，這時的胚胎稱為桑葚胚。

②囊胚:胚胎進一步發(fā)育，細胞逐漸分化。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；而沿透明帶內(nèi)壁擴展和排列的細胞，稱為滋養(yǎng)層細胞，它們將來發(fā)育成胎膜和胎盤。隨著胚胎的進一步發(fā)育，胚胎的內(nèi)部出現(xiàn)了含有液體的腔叫囊胚腔，這個時期的胚胎叫作囊胚。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，這一過程叫作孵化。③原腸胚:囊胚孵化后，將發(fā)育形成原腸胚。原腸胚表面的細胞層為外(內(nèi)、中、外)胚層，向內(nèi)遷移的細胞形成內(nèi)(內(nèi)、中、外)胚層。隨著發(fā)育的進行，一部分細胞還會在內(nèi)、外兩個胚層之間形成中(內(nèi)、中、外)胚層。這三個胚層將逐漸分化形成各種組織、器官等。

5.多數(shù)哺乳動物的第一極體不進行減數(shù)分裂II,因而不會形成兩個第二極體。在實際胚胎工程操作中，常以觀察到兩個極體或者雌、雄原核作為受精的標(biāo)志。

二、胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用

1.體外受精:試管動物是通過人工操作使卵子在體外受精，經(jīng)培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再進行移植產(chǎn)生的個體。哺乳動物的體外受精技術(shù)主要包括卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等步驟。采集到的卵母細胞和精子，要分別在體外進行成熟培養(yǎng)和獲能處理，然后才能用于體外受精。體外受精技術(shù)是提高動物繁殖能力的有效措施，還可以為胚胎移植提供可用的胚胎。

2.胚胎移植:是指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。其中提供胚胎的個體稱為“供體”，接受胚胎的個體叫“受體”。通過任何.項技術(shù)(如轉(zhuǎn)基因、核移植和體外受精等)獲得的胚胎，都必須移植給受體才能獲得后代。牛的胚胎移植技術(shù)較為成熟，羊的胚胎移植效率比奶牛還要高。以家畜的胚胎移植為例，胚胎移植主要包括供體、受體的選擇和處理，配種或人工授精，胚胎的收集，、檢查、培養(yǎng)或保存，胚胎的移植，以及移植后的檢查等步驟。

優(yōu)良供體母牛(__①）受體母牛（②）

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↓進行③處理↓

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用___④激素進行⑤處理受體發(fā)情

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