46 选择性必修3 专题十八 第3讲 胚胎工程及其应用-【名师导航】2025年高考生物一轮总复习课件（浙科版）

选择性必修3　生物技术与工程 专题十八　细胞工程 第3讲　胚胎工程及其应用 精读课本 盘点基础知识 一、胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程 1．受精作用 (1)概念：精子与卵细胞结合形成______的过程。 (2)过程：________→精子附着于卵膜→精子的头部进入卵细胞→精子的头部进入卵细胞后形成______，同时卵子完成减数第__次分裂，释放了________后，形成______→雌、雄原核靠近，____消失，彼此的染色体合在一起，这个含有____________的合子就是______。 (3)受精的标志：观察到________或者雌、雄原核。 受精卵 精卵识别 雄原核 二 第二极体 雌原核 核膜 两个染色体组 受精卵 第二极体 第3讲　胚胎工程及其应用 问题与思考 1．同种动物的精子与卵子才能受精，其原因是什么？ [提示]　同种动物的精子与卵子细胞表面有特异性识别蛋白，能够相互识别。 2．人类卵细胞形成过程中有两次停留分别是什么时期？ [提示]　人早在胚胎时期，卵原细胞就已陆续分裂分化而产生了初级卵母细胞，并停留在减数第一次分裂前期，一直维持到青春期排卵之前。人在性成熟后，每月只有一个卵泡发育成熟，成熟的卵泡显著增大，在排卵前初级卵母细胞进行减数第一次分裂，形成一个次级卵母细胞和一个极体。第一极体和次级卵母细胞一同排出，次级卵母细胞进入输卵管后，停留在减数第二次分裂时期。精子入卵后被激活的次级卵母细胞完成减数第二次分裂，产生一个卵细胞和一个不能受精的第二极体。 3．精子的头部进入卵子，可启动卵子的哪些变化？ [提示]　完成减数第二次分裂，释放第二极体；卵细胞膜发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 [注意点]　 (1)刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能”。 (2)使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。获能液的成分因动物种类不同而有所差异，常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。 (3)不同动物排出的卵子成熟程度不同：如马、犬等排出的是初级卵母细胞，如猪、羊等排出的是次级卵母细胞。 (4)卵母细胞的减数第二次分裂、受精作用和受精卵的早期细胞分裂都是在雌性动物的输卵管中进行的。 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 2．胚胎发育 胚胎发育的起点是______，受精卵形成后即在______内进行有丝分裂，开始胚胎发育，以后逐步向子宫移动，发育到____阶段在子宫内着床，直至发育成为成熟的胎儿。根据胚胎形态的变化，可将早期胚胎发育分为以下几个阶段： 受精卵 　↓卵裂：最初发育在______进行有丝分裂，______，形成______，这过程中细胞数量不断增加，但胚胎总体积不变 卵裂球(包括2细胞期、4细胞期、8细胞，在2～8个细胞时期每个细胞都是________) 　↓ 桑葚胚(细胞数在16～32个，紧密排列，形似桑葚) 受精卵 输卵管 囊胚 输卵管 即卵裂 卵裂球 全能细胞 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 　↓ 　↓ 幼体 分化 囊胚腔 绒毛膜、胎盘 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 二、通过体外受精、胚胎移植和胚胎分割可对胚胎进行处理并发育成个体 1．胚胎工程概念：胚胎工程指对动物______________进行多种显微操作和处理，来获得目标动物个体。 2．胚胎工程研究对象：主要限定于____动物。 3．胚胎工程研究的重点内容：体外受精、____________、胚胎移植、________等。 (一)体外受精——获得试管动物 1．试管动物技术：是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下____和____，并通过培养发育为________后，再经________产生个体的技术。 2．技术手段：该技术首先要做的是________和______________，然后进行________。 3．重要应用：试管动物技术实现了良种动物的快速大量繁殖。 早期胚胎或配子 哺乳 胚胎体外培养 胚胎分割 成熟 受精 早期胚胎 胚胎移植 体外受精 早期胚胎的培养 胚胎移植 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 4．获得试管动物基本过程 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 (二)胚胎体外培养 1．培养的目的：检测受精状况和受精卵的发育能力。 2．培养液成分：无机盐、有机物、维生素、激素、氨基酸、核苷酸及血清等物质。 3．胚胎去向：向________或________。不同动物胚胎移植的时间不同。牛、羊一般要培养到__细胞阶段(桑葚胚)或____阶段才能进行移植，小鼠和家兔等实验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎可在_细胞阶段移植。 问题与思考 4．早期胚胎体外培养比动物细胞、组织培养困难得多，原因是什么？ [提示]　培养液成分较复杂，不同发育期胚胎需要的成分不同，所以需要配制一系列的培养液。目前只能进行少数几种动物的不同阶段的胚胎培养，还没有从受精卵到新生儿的全体外培养技术。 受体移植 冷冻保存 16 囊胚 4 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 (三)胚胎移植和胚胎分割 1．胚胎移植 (1)概念：胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎或通过________及其他方式得到的胚胎，移植到______、____________的其他雌性动物体内，使之继续发育为个体的技术。 (2)供体牛和受体牛的选择标准：供体是_________和生产性能优良的个体，受体是健康、__________的个体，且二者必须是________。 体外受精 同种的 生理状态相同 遗传性状 有繁殖能力 同一物种 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 (3)基本程序 促排卵剂 超数排卵 同期发情 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 (4)胚胎移植的流程图解 超数排卵 人工授精 同期 发情 妊娠 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 (5)地位：如________培育试管动物、__________克隆动物、______动物培育、胚胎分割等任何一项胚胎(细胞)工程技术所生产的胚胎，都必须经过________技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。 (6)胚胎移植的意义：充分发挥优良母畜的繁殖能力，在短期内获得大量目标个体；保持供体优良特性；节约成本、费用；可用于保护珍稀动物。 问题与思考 5．在牛的胚胎移植过程中有两次使用激素、两次检查，其目的分别是什么？ [提示]　第一次用孕激素对受、供体进行同期发情处理，第二次用促性腺激素处理使供体超数排卵。第一次是对收集的胚胎进行质量检查，第二次是对受体母畜是否妊娠进行检查。 体外受精 细胞核移植 转基因 胚胎移植 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 2．胚胎分割 (1)概念：是指借助________技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕动物子宫中发育，产生同卵多仔后代的技术。 (2)理论基础：卵裂球细胞或早期胚胎细胞的全能性。 (3)材料：发育良好，形态正常的早期胚胎(囊胚或囊胚期以前的胚胎)，桑葚胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其______仍很高，也可用于胚胎分割。 (4)实质：来自同一胚胎的后代具有____的遗传物质，即通过________或____增加后代数量。 (5)要求：对囊胚阶段的胚胎分割时，要将________均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。 显微操作 全能性 相同 无性繁殖 克隆 内细胞团 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 内化知识 突破重点难点 一、受精过程中的“三大反应” “两道屏障” 第3讲　胚胎工程及其应用 例1　如图表示精子入卵后，发生(或引起) 的一系列变化形成受精卵的过程。下列叙 述错误的是(　　) A．图中X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数第二次分裂 B．经图中Y过程只形成了雌原核 C．精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合 D．精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶 [解析]　透明带反应形成第一道屏障，卵细胞膜反应形成第二道屏障；精子入卵后，精子的尾部脱落，并且原有的核膜溶解，随后，精子形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子核还大的核，叫作雄原核；与此同时，精子入卵后被激活的卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体，形成雌原核，故Y过程既形成了雌原核，又形成了第二极体。 √ 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 二、体外受精过程中卵母细胞的来源与采集方法 采集方法 适用范围 采集过程 采集后的操作 举例 输卵管冲取法(也叫超数排卵法) 实验 动物 利用促性腺激素促使雌性动物排出更多的卵子，从输卵管中冲取卵子 可直接与获能的精子在体外受精 小鼠、 兔、猪、 羊等 已屠宰 动物卵 巢内采集 大型 动物 或大 家畜 从已屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞 采集的卵母细胞都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精 牛 活体采卵 借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具，直接从活体动物卵巢中吸取卵母细胞 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 例2　下列有关哺乳动物体外受精的叙述，正确的是(　　) A．给实验动物注射促性腺激素，使其产生更多的精子 B．采集的卵母细胞可直接与获能的精子受精 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细胞，A错误；从卵巢中采集的卵母细胞一般培养到成熟后才与精子共同培养完成受精，B错误；体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应受精溶液或获能液中受精，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。 √ 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 例3　(2023·浙江1月选考)在家畜优良品种培育过程中常涉及胚胎工程的相关技术。下列叙述错误的是(　　) A．经获能处理的精子才能用于体外受精 B．受精卵经体外培养可获得早期胚胎 C．胚胎分割技术提高了移植胚胎的成活率 D．胚胎移植前需对受体进行选择和处理 [解析]　精子需要经过获能处理才具有受精能力，A正确；受精卵经体外培养可获得早期胚胎，B正确；胚胎分割可以获得多个胚胎，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，C错误；胚胎移植前，需选择健康体质和正常繁殖能力的受体且进行同期发情处理，D正确。 √ 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 三、胚胎移植的生理学基础   生理学基础 作用 移入 经同期发情处理后，供、受体生殖器官的生理变化是相同的 为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境 收集 供体内早期胚胎在一定时间内还未着床，处于游离状态 为胚胎的收集提供了可能 存活 供体与受体为同一物种，受体对移入体内的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应 为胚胎在受体内的存活提供了可能 遗传性 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受任何影响 为移植后胚胎的继续发育提供了保障 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 例4　如图表示牛胚胎移植的流程，其中①～④表 示相应的操作过程。下列相关叙述错误的是(　　) A．过程①注射相关激素，使供、受体同期发情 B．过程②注射促性腺激素，达到超数排卵的目的 C．过程③主要涉及体内受精和从卵巢中冲取胚胎 D．过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎 [解析]　图中过程①表示供、受体同期发情处理，该过程可通过注射孕激素实现，A正确；过程②是注射促性腺激素，达到超数排卵的目的，从而获得较多的卵母细胞，B正确；过程③为体内受精和从输卵管中冲取胚胎，C错误；过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎，D正确。 √ 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 例5　(2021·浙江6月选考)采用CRISPR/Cas9基因编辑技术可将增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因定点插入到受精卵的Y染色体上，获得转基因雄性小鼠。该转基因小鼠与野生型雌性小鼠交配，通过观察荧光可确定早期胚胎的性别。下列操作错误的是(　　) A．基因编辑处理的受精卵在体外培养时，不同发育阶段的胚胎需用不同成分的培养液 B．基因编辑处理的受精卵经体外培养至2细胞期，须将其植入同期发情小鼠的子宫，才可获得表达EGFP的小鼠 C．分离能表达EGFP的胚胎干细胞，通过核移植等技术可获得大量的转基因小鼠 D．通过观察早期胚胎的荧光，能表达EGFP的即为雄性小鼠胚胎 √ 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 [解析]　依据胚胎在不同发育阶段对培养条件的特定需要，受精卵在体外培养时，不同发育阶段的胚胎需用不同成分的培养液，A正确；基因编辑处理的受精卵一般经体外培养至桑葚胚或囊胚阶段，进行胚胎移植，可获得表达EGFP的小鼠，B错误；分离能表达EGFP的胚胎干细胞，通过核移植、早期胚胎培养、胚胎移植等技术，可获得大量的转基因小鼠，C正确；由分析可知，通过基因编辑技术将Y染色体用绿色荧光蛋白基因标记，通过观察早期胚胎的荧光，能表达EGFP的个体含有Y染色体，即为雄性小鼠胚胎，D正确。 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 延伸迁移 实现融会贯通 考向1　围绕受精作用与胚胎发育，考查结构与功能观与科学思维素养 1．如图为受精作用及早期胚胎发育示意图，下列叙述错误的是(　　) 原肠胚→幼体 A．①过程需要依赖细胞表面糖蛋白的识别 B．②过程通过有丝分裂方式增殖 C．③过程细胞的核质比逐渐变小 D．④过程细胞的基因表达发生了差异 2 4 3 题号 1 √ 第3讲　胚胎工程及其应用 C　[①为受精作用，该过程精子和卵细胞依赖细胞表面的糖蛋白识别，体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能，A正确；②为卵裂过程，该过程细胞通过有丝分裂方式增殖，B正确；细胞卵裂过程中，细胞数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，说明单个细胞体积减小，因此细胞核质比增大，C错误；④过程中发生了细胞分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达，D正确。] 2 4 3 题号 1 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 2 3 题号 1 4 2．下图表示牛的受精作用及早期胚胎发育的部分过程。下列有关叙述正确的是(　　) A．图1中各细胞内的核DNA分子数目相同 B．图3表明受精作用已经完成 C．同期发情处理能使供体产生更多的图4结构 D．图1到图4的过程发生在输卵管和子宫中 √ 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 2 3 题号 1 4 D　[图1中精子已完成减数分裂过程，而卵细胞与精子结合时，正处于减数第二次分裂的时期，卵细胞核DNA分子数目为精子的2倍，因此图1中各细胞内核DNA分子数目不相同，A错误；图3中受精卵已经进行了一次卵裂，形成了两个子细胞，B错误；同期发情处理可以使供体和受体具有相同的生理环境，C错误；图4为早期胚胎发育过程中形成的原肠胚，图1到图3的过程发生在输卵管中，图4出现在子宫中，D正确。] 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 2 3 题号 4 考向2　围绕胚胎工程技术及其应用，考查科学思维与社会责任素养 3．(2024·温州模拟)梅花鹿胚胎移植的主要流程如下： ①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④→⑤胚胎移植→子代梅花鹿 下列相关叙述正确的是(　　) A．①过程需要注射相关激素，目的是获得更多的卵原细胞并完成减数分裂 B．③过程是以哺乳动物早期胚胎与子宫建立了组织上的联系为前提 C．④过程是“对胚胎进行质量检查”，可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚 D．⑤过程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 √ 1 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 2 3 题号 4 D　[①过程需要注射相关激素，目的是获得更多的卵母细胞，但所获得的卵母细胞还未完成减数分裂，A错误；⑤过程是胚胎移植，⑤过程成功的关键是移植的胚胎能与子宫建立组织上的联系为前提，B错误；④过程是“对胚胎进行质量检查”，可移植的胚胎应发育到桑葚胚或囊胚，C错误；⑤过程是胚胎移植，⑤过程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，D正确。] 1 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 2 4 3 题号 4．(2022·全国甲卷)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题。 (1)为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液，精液保存的方法是________________。在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是_________________________________________________________________。 利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到__________时才具备与精子受精的能力。 1 冷冻保存 刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能获得受精能力 MⅡ中期 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 2 4 3 题号 (2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含的营养成分有________________________(答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。 (3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是_______________________________________________________________________。 1 维生素、氨基酸、 核苷酸 对受体母羊进行发情处 理，合适的时间，将保存的囊胚移植入受体母羊的子宫 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第3讲　胚胎工程及其应用 $$