第3节 第2课时 胚胎工程技术及其应用-【金版新学案】2024-2025学年高中生物选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 多选）

第2课时　胚胎工程技术及其应用 [学习目标]　1.基于胚胎移植的生理学基础，采用归纳与概括、模型与建模等方法，以文字和图示的形式说明体外受精和胚胎移植的过程。　2.遵循正确的伦理道德，认同胚胎移植和胚胎分割技术在生产生活中的应用。 知识点一　体外受精和胚胎移植 1．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、精子的获取和受精等。 (3)过程 (4)意义：是提高动物繁殖能力的有效措施，还可以为胚胎移植提供可用的胚胎。 学生用书第72页 2.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 (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。 [精通教材] 1．胚胎移植的实质是什么？ 提示：胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境下空间位置的转移。 2．胚胎移植是直接移植受精卵吗？ 提示：不是，胚胎移植是胚胎工程中最终技术环节，移植的胚胎一般在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。 任务　分析胚胎移植操作过程 结合牛的胚胎移植的过程图解，回答下列问题： (1)体外受精过程中，获得的精子经获能处理后才具备受精能力，同时获得的卵母细胞应培养至MⅡ期，原因是该时期的卵母细胞具有受精能力。 (2)胚胎移植时怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？ 提示：应对供体和受体母畜用激素进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功的关键。 (3)受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？ 提示：受体对来自供体的胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。 (4)胚胎移植后，经受体孕育的后代，遗传特性与供体还是受体保持一致？为什么？ 提示：与供体保持一致；因为供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系，其遗传特性在孕育过程中不会发生任何变化。 [核心归纳] 1．胚胎移植的生理学基础 2．胚胎移植中的两个注意点 两次激素使用 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 两次检查 第一次：对收集的胚胎进行检查； 第二次：对受体母畜是否妊娠进行检查 3.胚胎移植的来源及生殖方式 胚胎的来源 生殖方式 核移植 无性生殖 体外受精 有性生殖 体内受精 有性生殖 学生用书第73页 应用1.下列关于胚胎工程的叙述，错误的是(　　) A．体外受精时对精子要进行获能处理，卵母细胞也需要培养至减数分裂Ⅰ中期 B．试管牛的培育过程属于有性生殖过程 C．早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清 D．试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术 答案：A 解析：体外受精时对精子要进行获能处理，卵母细胞也需要培养至减数分裂Ⅱ中期，A错误；试管动物的生殖方式是有性生殖，克隆动物的生殖方式是无性生殖，B正确；早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清，为细胞提供生长所需的天然成分，C正确；试管婴儿首先进行体外受精获得受精卵，然后利用早期胚胎培养将受精卵培养到桑葚胚或囊胚阶段再进行胚胎移植，主要应用体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术等，D正确。 应用2.下列关于胚胎移植生理学基础的说法，错误的是(　　) A.早期胚胎处于游离状态，为胚胎的移植提供了可能 B．供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理、组织的联系，这是供体胚胎正常发育的生理基础 C．受体对移入子宫的外来胚胎不发生排斥反应，这为胚胎在受体内存活提供了可能 D．胚胎移植产下的个体在细胞质基因控制的性状上与受体性状相似 答案：D 解析：早期胚胎在一定时间内处于游离状态，未与子宫建立实质性联系，这为胚胎的移植提供了可能，A正确；移植的胚胎在一定时期后会与受体子宫建立生理上和组织上的联系，从而保证了以后正常发育所需要的营养条件，B正确；一般来说，同一物种的受体母畜对于移入子宫的外来胚胎没有免疫排斥现象，C正确；供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响，即性状与受体无关，D错误。 应用3.（2024·江苏徐州高二期末）精子载体法是以精子作为外源基因载体携带外源基因进入卵细胞，用该方法制备转基因鼠的基本流程如图所示。下列叙述正确的有（多选）(　　) A．①过程需将成熟精子放入ATP溶液中进行获能处理 B．②过程采用体外受精技术，受精卵中的遗传物质不都来自于父母双方 C．③过程形成的早期胚胎需要发育到桑葚胚或囊胚才能进行胚胎移植 D．④过程进行胚胎移植前需要对供体和受体进行超数排卵处理 答案：BC 解析：图中①过程是筛选获得导入外源基因的精子的过程，精子的获能不在ATP溶液中，A错误；②采用体外受精技术，受精卵中的遗传物质来自于父母双方和外源基因，不都来自于父母双方，B正确；胚胎移植前要检查胚胎质量并在桑葚胚或囊胚阶段移植，C正确；④是胚胎移植过程，应选择遗传特性和生产性能优秀的供体，有健康的体质和正常繁殖能力的受体，进行胚胎移植前无需对受体进行超数排卵处理，D错误。 胚胎移植成功与否的两个重要条件 1．胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。这里的“同种”是指“同物种”。 2．进行胚胎移植的供、受体生理状态要相同 (1)供、受体雌性动物的发情时间一致； (2)移入受体子宫内胚胎的位置应与其在供体子宫内的位置相同或相似。 　　 知识点二　胚胎分割 1．概念：指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．实质：动物的无性繁殖或克隆。 3．特点：后代遗传物质相同。 4．主要仪器设备：体视显微镜和显微操作仪。 5．操作程序 6．意义 (1)可以促进优良动物品种的繁殖。 (2)产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料。 (3)在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。 [精通教材] 1．桑葚胚、囊胚和原肠胚都可用于胚胎分割移植吗？ 提示：不能，胚胎分割移植用的胚胎一般发育到桑葚胚或囊胚时期，不能将原肠胚时期的胚胎进行分割移植。 2．胚胎分割是有性繁殖吗？ 提示：不是，胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。 学生用书第74页 任务　分析胚胎分割操作过程 如图为经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程，回答下列问题： (1)胚胎分割时对胚胎的品质和时期有何要求？ 提示：在进行胚胎分割时，应选择发育良好，形态正常的桑葚胚或囊胚。 (2)对囊胚阶段的胚胎分割时，为什么将内细胞团均等分割？ 提示：若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。 (3)做性别鉴定时，为什么取滋养层细胞？ 提示：取滋养层细胞不影响胚胎分割和发育。 [核心归纳] 1．胚胎分割的基础 2．胚胎分割动物与体细胞核克隆动物的比较 项目 胚胎分割动物 体细胞核克隆动物 相同点 都属于无性生殖或克隆，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遗传物质 克隆动物的核遗传物质主要由供体细胞的细胞核提供 起点 经过受精作用或其他方式形成的一个细胞 经过核移植形成的一个细胞 应用1.（2024·贵州遵义模拟）胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限可能。下图为经体外受精和胚胎分割移植培育优良奶牛的过程。下列说法正确的是(　　) A．体外受精所需的成熟卵子可以从母体卵巢中直接获取，在受精前要对精子进行获能处理 B．进行胚胎分割时，应选择发育到原肠胚时期的胚胎进行操作 C．胚胎分割的方法只能用分割针在显微镜下将胚胎均等分割成若干份 D．胚胎在受体子宫内的发育过程中其遗传特性不受影响 答案：D 解析：卵巢中获取的卵母细胞必须在体外培养到MⅡ期，才能与获能精子结合得到受精卵，A错误；进行胚胎分割时，应选择发育到桑葚胚或囊胚时期的胚胎进行操作，B错误；不同阶段的胚胎进行胚胎分割时，可采用的方法有一定的差别，若胚胎处于卵裂期可以采用酶解法或机械法，若处于囊胚期则只能运用机械法分割，C错误。 1．胚胎分割的份数越多，技术难度越大，移植的成功率也越低。 2．同一胚胎经分割移植形成的后代具有相同的遗传物质，该过程中没有减数分裂、有性生殖细胞的形成、有性生殖细胞的结合，属于无性繁殖或克隆。 　　 应用2.如图为对牛进行胚胎工程部分操作示意图，已知牛雄性胚胎中存在特异性H-Y抗原。下列相关叙述错误的是(　　) A．早期胚胎培养液中添加H-Y抗体可进行性别鉴定 B．①的部分发育阶段细胞数量和总体积都不变 C．②过程指的是对桑葚胚或囊胚进行胚胎分割 D．经③④过程得到的B牛与A牛的性别不一定相同 答案：B 解析：根据抗体和抗原发生特异性结合的特性可推知，早期胚胎培养液中添加H-Y抗体可进行性别鉴定，因为牛雄性胚胎中存在特异性H-Y抗原，A正确；①胚胎发育的部分阶段中细胞数量增加，但总体积基本不变，B错误；为了提高繁殖率，②过程采用胚胎分割技术，该技术可对桑葚胚或囊胚进行胚胎分割，C正确；A牛为受体母牛，经③④过程得到的B牛与A牛的性别不一定相同，D正确。 学生用书第75页 思维导图 要语必背 1.试管动物：试管动物技术是指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，再经移植产生个体。 2.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步骤。 3.胚胎移植是指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。 4.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，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。 5.在进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。 1．（2024·河北保定高二期末）体外受精技术是提高动物繁殖能力的有效措施，该技术还可以为胚胎移植提供可用的胚胎。下列关于体外受精和胚胎移植的叙述，正确的是(　　) A．从卵巢中获得的卵母细胞培养成熟后才能与刚获取的精子进行受精 B．需要对受体注射免疫抑制剂以降低其对外来胚胎的免疫排斥反应 C．给供体动物饲喂一定量的激素后可实现超数排卵，以增加胚胎的数量 D．经胚胎移植给受体获得的后代可能具有两个或多个个体的遗传物质 答案：D 解析：从卵巢中获得的卵母细胞培养成熟后才能与获能的精子受精，刚获取的精子不具备受精的能力，A错误；受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应，不需要对受体注射免疫抑制剂，B错误；促性腺激素能促进排卵，不可口服因为其本质为多肽蛋白质类，只能注射，C错误；胚胎移植的胚胎，可能是核移植技术、体外受精获得的，经胚胎移植给受体获得的后代可能具有两个或多个个体的遗传物质，D正确。 2．（2024·江苏无锡高二期中）下列有关如图生物工程的叙述，正确的是(　　) A．过程①中可通过注射性激素增加排卵数量 B．过程④成功的条件之一是受体对供体胚胎没有排斥反应 C．过程②在培养细胞的培养液中就可以完成 D．过程③的培养液中一般不需要添加动物血清 答案：B 解析：过程①中注射促性腺激素能促进超数排卵，增加排卵数量，A错误；过程④成功的条件之一是受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体的存活提供了可能，B正确；②为体外受精过程，该过程中获能的精子和培养成熟的卵子要在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精，C错误；③是动物细胞培养过程，该过程所需要的培养液中应该添加动物血清，D错误。 3．（2024·云南昆明高二期末）下表表示高等动植物亲代个体产生新个体的3种不同途径。下列相关分析错误的是(　　) 生物 途径 主要流程 动植物 甲 亲代个体→受精卵→新个体 植物 乙 亲代个体→体细胞→试管苗→新个体 动物 丙 亲代个体→核移植细胞→早期胚胎→新个体 学生用书第76页 A.途径甲属于有性繁殖，该繁殖方式获得的后代具有更强的变异性 B．途径乙和途径丙的原理相同 C．途径丙获得的新个体的遗传物质主要来自提供细胞核的个体 D．途径乙在培养体细胞的过程中也可能会产生突变体 答案：B 解析：途径甲表示的是有性生殖过程，有性生殖产生的后代，具有父母双方的遗传物质，增强了生物的变异性和生活力，A正确；途径乙的原理是植物细胞的全能性，途径丙的原理是动物细胞核的全能性，原理不相同，B错误；途径丙动物细胞核移植新个体遗传物质主要来自提供细胞核的个体，部分来自受体细胞细胞质，C正确；途径乙在培养体细胞的过程，细胞增殖的过程中会发生基因突变，可能会产生突变体，D正确。 4．下列有关胚胎分割的叙述，错误的是(　　) A．选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行分割 B．对囊胚进行胚胎分割时要保证将内细胞团均等分割 C．胚胎分割产生的后代个体表型一定完全相同 D．胚胎分割可以看成动物的无性繁殖或克隆 答案：C 解析：表型由基因型和环境共同决定，胚胎分割产生的后代个体基因型相同，表型不一定完全相同，C错误。 5．（2024·巴蜀中学高二开学考试）近年来由于栖息地丧失和人为捕猎，亚洲黑熊数量骤减，近日动物学家在某林地发现了少量野生亚洲黑熊。他们期望通过体外受精、胚胎移植等方法拯救亚洲黑熊，其过程如下图。以下说法正确的是（多选）(　　) A．胚胎工程一般采用促性腺激素处理A使其超数排卵 B．A超数排卵排出的细胞必须生长到MⅡ期才能与C的获能后的精子发生受精 C．D受体雌性必须和动物园亚洲黑熊♀A、野生亚洲黑熊♀B同期发情处理 D．E的遗传性状由A、C决定，F的遗传性状由B决定 答案：AB 解析：胚胎工程一般采用促性腺激素处理A使其超数排卵，A正确；A超数排卵排出的细胞必须生长到MⅡ期才具有受精能力，C的精子获能后才能发生受精，B正确；D受体雌性接受来自动物园亚洲黑熊♀A体内的胚胎，所以必须和动物园亚洲黑熊♀A同期发情处理，目的是使体内的生理环境保持一致，提高胚胎的存活率，而野生亚洲黑熊♀B只需要提供体细胞，所以不需要同期发情处理，C错误；后代E是动物园亚洲黑熊♀A和野生亚洲黑熊♂C体外受精之后形成的，遗传物质来源于A和C，后代F是由野生亚洲黑熊♀B的细胞核和动物园亚洲黑熊♀A的去核卵母细胞重组形成的，遗传物质来源于A和B，且遗传性状不光与遗传物质有关，环境因素也可影响遗传性状的表达，D错误。 6．（创新情境）樟木牛和阿沛甲咂牛原产于青藏高原，是世界珍稀地方黄牛品种。科研人员采集了樟木牛和阿沛甲咂牛的耳组织，建立了成纤维细胞系，利用体细胞核移植技术，制备了早期胚胎，将胚胎移植到代孕母牛中，经过足月的妊娠，获得了8头克隆牛，这是世界首例克隆西藏濒危牛。获得克隆牛的过程如图所示。回答下列问题： (1)细胞①取自西藏濒危牛的耳组织细胞，这样取材的好处是______________________ （答出1点）。 (2)卵母细胞采集后要在体外培养到　　　　　　　　　期，通过　　　　法使细胞①与去核卵母细胞融合，形成重构胚，再用　　　　　　　　（答出具体的2种方法）等方法激活重构胚，使其发育成早期胚胎，其中细胞②的遗传物质来自　　　　　　　　。 (3)胚胎移植技术的实质是_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 为一次获得多个具有同种遗传物质的个体，可对　　　　　　　　时期的胚胎进行　　　　　　，该操作的注意事项是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)这样的细胞分裂增殖能力强　(2)减数分裂Ⅱ中　电融合　电刺激、乙醇（蛋白酶合成抑制剂等）　细胞①和卵母细胞　(3)早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移，能保持原来的优良性状　桑葚胚或囊胚　胚胎分割　分割囊胚时要注意将内细胞团均等分割 解析：(1)动物细胞培养的目的是通过亲代细胞的增殖获得大量的子代细胞，所以需要培养的细胞具有较强的分裂能力。(2)从活体牛的卵巢中吸取的卵母细胞需要到体外培养到减数分裂Ⅱ中期，通过电融合方法可以使细胞①与去核卵母细胞融合，形成重构胚，激活重构胚的方法有电刺激、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等方法；细胞②的细胞质遗传物质来自卵母细胞，细胞核遗传物质来自细胞①。(3)早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移，能保持原来的优良性状，这是胚胎移植技术的实质；用胚胎分割技术，对发育到桑葚胚或囊胚阶段的早期胚胎进行胚胎分割处理，再植入到受体内，可获得遗传物质完全相同的新个体。在操作过程中，分割囊胚时要注意将内细胞团均等分割，否则会影响胚胎的恢复和进一步发育。 学科网（北京）股份有限公司 $$