人教版 (2019)选择性必修3第2章 细胞工程第3节 胚胎工程二 胚胎工程技术及其应用导学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修3第2章 细胞工程第3节 胚胎工程二 胚胎工程技术及其应用导学案，共12页。学案主要包含了体外受精，胚胎移植，胚胎分割等内容，欢迎下载使用。

必备知识·夯实双基
一、体外受精
1．试管动物：通过人工操作使卵子在__体外__受精，经培养发育为__早期胚胎__后，再进行移植产生的个体。
2．体外受精技术的主要步骤：__卵母细胞的采集__、__精子的获取__和__受精__。
3．过程
二、胚胎移植
1．概念：是指将通过__体外受精__及其他方式得到的胚胎，移植到__同种的__、__生理状态相同__的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
2．胚胎移植的基本程序
eq \x(\a\al(对供、受体的,选择和处理))eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(选择：遗传性能和生产性能优秀的,个体（供体），健康、有正常繁,殖能力的个体（受体）,处理：__同期发情__处理和__超数排卵__,处理))
↓
eq \x(配种或__人工授精__)
↓
eq \x(\a\al(胚胎的收集、检,查、培养或保存))eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(收集：冲卵,检查：发育到__桑椹胚__或__囊胚__,阶段,保存：－196℃的液氮中保存))
↓
eq \x(胚胎移植)
↓
eq \x(胚胎移植后的检查)检查受体母牛__是否妊娠__
3．胚胎移植的意义
(1)充分发挥雌性优良个体的__繁殖潜力__。
(2)__大大缩短__了供体本身的繁殖周期。
(3)对供体施行__超数排卵__处理后，增加后代数量。
(4)推动胚胎工程及其他技术的研究和应用。
三、胚胎分割
1．概念：采用__机械方法__将早期胚胎切割成__2等份、4等份或8等份__等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
2．所需主要仪器设备：__体视显微镜__和__显微操作仪__。
3．操作对象及要求：选择发育良好、形态正常的__桑椹胚或囊胚__，将它移入盛有操作液的培养皿中，在显微镜下用__分割针__或__分割刀__分割。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意__将内细胞团均等分割__。
4．胚胎分割的意义
(1)促进优良动物品种的繁殖，产生__遗传性状__相同的后代用于遗传学研究。
(2)对胚胎进行__性别鉴定__、__遗传病筛查__等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义。
┃┃学霸记忆__■
1．体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等过程。
2．采集到的卵母细胞和精子要分别在体外进行成熟培养和获能处理才能完成受精。
3．胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
4．动物的胚胎只有移植到同种且生理状态相同的雌性动物体内才能成功。
5．胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
6．胚胎分割应选择形态正常的桑椹胚或囊胚，在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。
┃┃活学巧练__■
1．为了获得更多的卵母细胞，需用性激素对供体进行处理。(×)
2．受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植。(×)
3．胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行，因为两者生理特征相近，易于成功。(√)
4．胚胎移植时，供体母畜需要具备优良的遗传性能。(√)
5．胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割。(×)
6．利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。(√)
思考：
1．试管动物与克隆动物有什么不同？
提示：①生殖方式不同：试管动物属于有性生殖，克隆动物属于无性生殖。
②培育的技术手段不同：试管动物需采用体外受精、胚胎移植等技术，克隆动物需采用核移植、胚胎移植技术。
③是否遵循遗传定律：试管动物遵循遗传定律，克隆动物不遵循遗传定律。
2．超数排卵处理中为什么使用的是促性腺激素而不是性激素？
提示：性激素是由性腺产生并释放的，长期使用外源性激素会导致性腺萎缩。促性腺激素由垂体产生并释放，作用于性腺，可以促进排卵，并且不会使性腺萎缩。
3．胚胎分割的对象是什么？选择此时期的胚胎进行分割的原因是什么？
提示：桑椹胚或囊胚阶段的胚胎。桑椹胚阶段尚未出现细胞分化，具有全能性；囊胚阶段的内细胞团具有全能性。
4．分割囊胚期的胚胎时为什么强调将内细胞团均等分割？而鉴定胚胎的性别做DNA分析时却是取样的滋养层？
提示：因为囊胚的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层发育成胎盘、胎膜。囊胚的内细胞团要均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。取滋养层细胞做DNA分析鉴定性别，不会影响胎儿的发育。
课内探究·名师点睛
知识点
体外受精
1．试管动物并非自始至终都在试管中发育，而是胚胎发育的早期在培养皿和试管中，胚胎发育的绝大部分时间在母体内。
2．体外受精
(1)原理：人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等)，使卵母细胞成熟、精子获能，最终完成受精。
(2)主要步骤：卵母细胞的采集、精子的获取和受精等。
(3)过程：精子进行获能处理，卵子进行成熟培养(发育到MⅡ期)，再进行体外受精。
知识贴士
体外受精形成的胚胎进行胚胎移植属于有性生殖，核移植形成的胚胎进行胚胎移植属于无性生殖，即判断胚胎移植为何种生殖方式，关键要看胚胎是通过何种方式发育而来的。
┃┃典例剖析__■
典例1 下列有关哺乳动物体外受精的叙述，正确的是( C )
A．给实验动物注射促性腺激素，使其产生更多的精子
B．从输卵管中采集的卵母细胞经培养后才能与获能的精子受精
C．获能的精子和成熟的卵子，要在适当的培养液中完成受精
D．卵母细胞与精子受精前均已完成减数第二次分裂
解析：给实验动物注射促性腺激素，目的是使其产生更多的卵子，A错误；从卵巢中采集的卵母细胞要在体外进行成熟培养，然后才能与精子共同培养，完成受精，B错误；一般情况下，获能的精子和成熟的卵子要在适当的培养液中共同培养一段时间，来促使它们完成受精，C正确；次级卵母细胞减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程中完成的，D错误。
┃┃变式训练__■
1．下列是人工授精和体外受精的相同点的是( C )
A．人工授精能更有效地发挥优良公畜的优良特性
B．体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能
C．人工授精和体外受精的本质相同
D．人工授精的精卵结合过程发生在母畜体内，而体外受精的过程发生在母畜体外
解析：人工授精能更有效地发挥优良公畜的优良特性，这是两者的区别，A不符合题意；体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能，这是两者的区别，B不符合题意；二者的本质都是两性生殖细胞的结合，C符合题意；人工授精的精卵结合过程发生在母畜体内，而体外受精的过程发生在母畜体外，这是两者的区别，D不符合题意。
知识点
胚胎移植
1．胚胎移植的理解
(1)胚胎的来源：通过转基因、核移植、体外受精、体内受精等技术获得的胚胎。
(2)供体：提供胚胎的个体。
(3)受体：接受胚胎的个体。
eq \a\vs4\al(胚胎受体,的条件)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(①同一物种的雌性个体,②进行胚胎移植的供体和受体的生, 理状态要相同))
2．胚胎移植的生理学基础
3．胚胎移植的程序
┃┃典例剖析__■
典例2 进行动物胚胎移植时，必须考虑的事项是( A )
A．供体动物与受体动物生理状态的一致性
B．受体动物对供体胚胎的免疫排斥反应
C．受体动物的子宫与供体胚胎建立组织上和生理上的联系
D．早期胚胎能否从供体子宫内完整地分离出来
解析：哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与供体子宫建立组织上的联系，受体子宫对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，并能建立组织上和生理上的联系，这是动物胚胎发育和胚胎移植时的固有属性。因此，在进行胚胎移植时不是必须考虑的。
┃┃变式训练__■
2．在胚胎移植的操作过程中，对已经受精的动物，可进行冲卵等技术操作。下列相关叙述正确的是( B )
A．接受手术的对象是胚胎移植的受体
B．冲卵的目的是获得已经受精发育的早期胚胎
C．为获得雌性胚胎进行移植，需取囊胚期的内细胞团细胞做性别鉴定
D．受体对移入子宫的外来早期胚胎可通过细胞免疫将其排斥
解析：冲卵实质上是将供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来，此环节接受手术的对象是供体，A项错误，B项正确；进行性别鉴定时，需取滋养层细胞，C项错误；大量研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能，D项错误。
知识点
胚胎分割
1．胚胎分割的基础
(1)理论基础：细胞的全能性。
(2)物质基础：每个细胞核内具有相同的遗传物质。
2．胚胎分割的过程
eq \x(选发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚)
↓
eq \x(移入盛有操作液的培养皿中)
↓
eq \x(用分割针或分割刀将胚胎切开)
↓
eq \x(吸出其中半个胚胎，注入空透明带中，或将裸半胚移植入受体)
↓
eq \x(着床发育产仔)
注意：胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低。早期胚胎的体积很小，只有在显微镜下才能看到；再者，细胞数目是有限的。分割的份数越多，不但难以做到均等分割，每一份的细胞数会越少，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大。因此，分割的份数越多，技术的难度会越大，移植后恢复和发育的难度会越大，移植的成功率自然会降低。
┃┃典例剖析__■
典例3 以下关于胚胎分割移植的说法，不正确的是( C )
A．就目前的胚胎分割移植而言，产生的同卵双胎较多，同卵多胎成功率较低
B．胚胎分割所需要的主要仪器设备为体视显微镜和显微操作仪
C．可在囊胚阶段将胚胎随机分割成两份或多份，然后移植
D．用分割针将桑椹胚均分成两部分，可直接将裸半胚移植入受体
解析：实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小。目前，二分胚胎的分割和移植效率最高，A项正确；胚胎分割所需要的主要仪器设备为体视显微镜和显微操作仪，B项正确；在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割，以免影响胚胎的恢复和进一步发育，但对于不同发育阶段的胚胎，分割的具体操作不完全相同，C项错误；分割后的胚胎可以直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体，D项正确。
┃┃变式训练__■
3．下图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是( B )
A．胚胎移植可以定向改造动物的遗传性状
B．A细胞不一定是受精卵
C．①②两个胚胎具有不同的遗传物质
D．图中a过程包括桑椹胚、囊胚和原肠胚等阶段
解析：胚胎移植发育形成的个体性状取决于供体，与受体无关，不能定向改造动物的遗传性状，A项错误；移植的胚胎可以由受精卵发育而成，或者通过克隆技术形成，B项正确；由同一个胚胎分割形成的不同个体含有相同的遗传物质，C项错误；胚胎分割应该选择早期胚胎，包括桑椹胚、囊胚阶段，不包括原肠胚，D项错误。
指点迷津·拨云见日
一、胚胎分割动物与体细胞克隆动物的比较
┃┃典例剖析__■
典例4 动物细胞培养是动物细胞工程的基础。右图中，a、b、c表示现代工程技术，①②③分别表示a、b、c的结果。下列说法正确的是( C )
A．①②③中作为受体的动物品种是珍稀或存量少的雌性动物
B．若a是胚胎分割技术，①中个体的基因型和表型一定相同
C．若b是体外受精技术，②为试管动物，属于有性生殖
D．若c是核移植技术，③反映了动物细胞也具有全能性
解析：珍稀的或存量少的雌性动物属于保护动物，不能作为生物工程的受体，因此，①②③中作为受体的动物品种应该是本地中数量较多的雌性动物，A项错误；胚胎分割技术是将一个囊胚或者桑椹胚分割成两份或多份获得多个后代个体，属于无性生殖，获得的个体的基因型一般相同，但是表型是基因型和环境条件共同作用的结果，不一定相同，因此，若a是胚胎分割技术，则①中个体的基因型一般相同，但表型不一定相同，B项错误；若b是体外受精技术，②为试管动物，是通过体外受精和胚胎移植获得的，属于有性生殖，C项正确；动物细胞通过核移植技术获得动物个体只能证明动物细胞的细胞核具有全能性，若c是核移植技术，则③不能反映动物细胞也具有全能性，D项错误。
解疑答惑
思考讨论⇨P62
1．提示：不一定能正常发育。胚胎移植成功需要的条件：①在同一物种的雌性供体和受体之间进行。②进行胚胎移植的供体、受体的生理状态要相同，所以在移植前要对供体、受体进行同期发情处理。
2．提示：大量的研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
3．提示：与供体保持一致。供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。
4．提示：正确。胚胎移植成功率的高低与供体、受体生理环境条件一致性密切相关。只有供体、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。所以我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
到社会中去⇨P64
提示：胚胎分割用到哪些技术与工具？胚胎分割的关键操作是什么？胚胎分割主要应用在哪些方面？胚胎分割具有怎样的意义？等等。
练习与应用⇨P64
一、概念检测
1．(1)× 提示：要分别对采集来的卵母细胞和精子进行成熟培养和获能处理，才能用于体外受精。
(2)× 提示：经胚胎移植的后代，其遗传特性与供体保持一致。
(3)× 提示：受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
2．提示：(1)体外胚胎培养 胚胎移植
(2)使用促性腺激素使其超数排卵。
(3)要对采集到的卵母细胞进行成熟培养，对采集到的精子进行获能处理。
二、拓展应用
(1)提示：动物细胞培养、动物细胞核移植、体外受精、胚胎移植、胚胎分割等技术。不一定。尽管相关技术已经在多种动物中获得成功，但其成功率仍然非常低。技术的具体环节也有待进一步改进。不同动物，操作过程中也会有差异。
(2)提示：由于亲本个体少，人工繁育的种群，基因多样性比野生种群低，基因库小，对环境的适应能力弱。
(3)提示：多种多样的生物是生态系统的重要成员，是一个个独特的基因库。任何一个物种的灭绝都可能产生多米诺效应，使其他相关物种受到影响；进而威胁到生态系统的平衡与稳定。保护濒危的野生动物，保护生物多样性刻不容缓。
训练巩固·课堂达标
1．下图是利用体外受精技术培育试管牛的大致过程，下列叙述错误的是( B )
A．采集到的精子需在获能培养液中进行获能培养
B．培育试管牛的胚胎发育过程在体外进行
C．受精可以在专用的受精溶液中完成
D．进行早期胚胎培养的目的是检查受精状况和受精卵的发育能力
解析：采集到的精子需要在获能溶液中进行获能培养，A正确；试管动物是在体外受精，受精卵发育为早期胚胎后，再移植到母体产生的后代，B错误；减Ⅱ中期的卵子和获能精子，一般都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精，C正确；进行早期胚胎培养的目的是检查受精状况和受精卵的发育能力，D正确。
2．我国引进良种红安格肉牛后，使其快速繁殖使用的方法有( B )
①组织培养 ②基因工程 ③体外受精和胚胎移植 ④克隆
A．①③B．③④
C．①④D．②④
解析：动物组织培养的目的是获取动物细胞和产物，①不符合题意；基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，不能快速繁殖动物，②不符合题意；体外受精和胚胎移植获得试管动物，能缩短繁殖周期，增加繁殖的后代数量，③符合题意；将动物的一个细胞的细胞核移入另一个去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为克隆动物，克隆动物技术可加速家畜遗传改良进程，促进良畜繁育，④符合题意，故符合题意的有③④，B符合题意。
3．下列关于早期胚胎培养的说法，不正确的是( B )
A．发育培养液的成分通常含有血清
B．发育培养液的成分较一般动物细胞培养液的成分简单
C．动物种类不同，进行胚胎移植的早期胚胎所处阶段不同
D．进行胚胎移植之前，可将培养到适宜时期的早期胚胎进行冷冻保存
解析：哺乳动物胚胎的培养液成分一般都比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及血清等物质，动物细胞体外培养所需营养物质与体内基本相同，A正确，B错误。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或囊胚阶段才进行移植，人的体外受精胚胎可在8～16个细胞阶段移植，C正确。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存，D正确。
4．(不定项)下面是科学家快速繁殖良种奶牛的两种方法，请据图分析下列叙述正确的是( ACD )
A．在试管牛E和克隆牛G的培育过程中都必须使用动物细胞培养和胚胎移植技术
B．试管牛E和克隆牛G的性别分别是雄性和雌性
C．将早期胚胎移植到母牛D或母牛F的子宫内不会发生免疫排斥反应
D．同期发情处理和超数排卵处理所用激素不同
解析：试管牛E和克隆牛G的培育过程中都用到了动物细胞培养和胚胎移植技术，A正确；试管牛E是由受精卵发育形成的，而图中的精子未标明是含X染色体的精子还是含Y染色体的精子，因此其性别是雌性或雄性，B错误；将早期胚胎移植到母牛D或母牛F的子宫内不会发生免疫排斥反应，这为胚胎移植提供了生理学基础，C正确；同期发情处理所用激素为孕激素，超数排卵处理所用激素为外源促性腺激素，两者所用激素不同，D正确。
项目
内容
胚胎移入
的基础
哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的
胚胎收集
的基础
哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态
移入胚胎存
活的基础
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
保留遗传特
性的基础
供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响
项目
胚胎分割动物
体细胞克隆动物
相同点
都属于无性生殖，最终技术是胚胎移植
不
同
点
胚胎的来源
雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎
通过核移植技术获得的重组胚胎
遗传物质
胚胎分割动物具有相同的核遗传物质，两个亲本提供的核遗传物质一样多
克隆动物的核遗传物质主要由供体细胞核提供
起点
经过受精作用形成的一个细胞
经过核移植形成的一个细胞