第2章 第3节 胚胎工程（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高二生物选择性必修3 生物技术与工程同步学案（人教版）

本高中生物学讲义聚焦胚胎工程，梳理理论基础（受精的精子获能、卵子准备及阶段，早期胚胎发育的卵裂期、桑葚胚、囊胚、原肠胚）和技术应用（体外受精、胚胎移植、胚胎分割），以理论支撑技术实践，构建完整知识脉络。 资料通过“微思考”“新知探究”等问题引导培养科学思维，结合典题应用与自学诊断强化探究实践，课中提升互动效率，课后借练习题与必背语句助力查漏补缺，凸显学科特色教学价值。

第3节　胚胎工程 学习目标 素养要求 1.简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程。 2. 简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。 1.归纳与概括胚胎发育过程中不同时期的细胞特点。(科学思维) 2．通过胚胎工程多种技术的学习，培养创造性思维。(科学思维) 一、胚胎工程的理论基础 1．胚胎工程的概念 (1)操作对象：生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞。 (2)技术手段：体外受精、胚胎移植和胚胎分割等多种显微操作和处理。 (3)目的：将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，满足人类的各种需求。 (4)实质：在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行模拟操作。 2．受精 (1)准备阶段1——精子获能： 动物排出的精子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)准备阶段2——卵子的准备： 动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞，有的可能是次级卵母细胞，都要在输卵管内发育到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。 (3)受精阶段： ①精子穿越卵细胞膜外的结构：获能的精子释放多种酶溶解卵细胞膜外的一些结构。 ②精子与卵细胞膜接触：精子接触卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带；精子入卵后，卵细胞膜立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。 ③精子入卵后：精子尾部脱离，形成新的核膜，叫雄原核；同时，被激活的卵子完成减数Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核。 ④形成合子：雌、雄原核充分发育后，彼此靠近，核膜消失，完成受精作用。 3．胚胎早期发育 (1)卵裂期：受精卵早期在输卵管内进行有丝分裂，叫卵裂。细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加。 (2)桑葚胚：卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚。 (3)囊胚：细胞开始出现分化，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，随着胚胎的进一步发育，出现囊胚腔。 (4)原肠胚：囊胚孵化后，发育成原肠胚。具有外胚层、内胚层和中胚层，三个胚层逐渐分化形成各种组织、器官等。 二、胚胎工程技术及其应用 1．试管生物 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 (1)主要步骤： ①卵母细胞的采集：从卵巢采集卵母细胞，在体外将其培养至MⅡ期。 ②精子的获取：采集到精子，并在体外对精子进行获能处理。 ③受精：将获能的精子和培养成熟的卵子置于适当培养液，完成受精。 (2)应用： ①提高动物繁殖能力。 ②为胚胎移植提供可用的胚胎。 3．胚胎移植 (1)概念： ①移植对象：通过体外受精及其他方式得到的胚胎。 ②移植条件：移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内。 ③供体：提供胚胎的个体。 ④受体：接受胚胎的个体。 ⑤实质：是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。 (2)主要步骤：包括供体、受体的选择和处理，配种或人工授精，胚胎的收集、检查、培养或保存，胚胎的移植，以及移植后的检查等。 (3)优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 4．胚胎分割移植 (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)特点：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质。 (3)实质：胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。 (4)仪器设备：体视显微镜和显微操作仪。 (5)选择胚胎：应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。 (6)操作要求：分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。 (7)应用：促进优良动物品种的繁殖，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。 [自学效果诊断] 1．判正误 (1)精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是输卵管。( √ ) (2)卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量增多，细胞体积增大。( × ) (3)采集的卵母细胞都可直接与获能的精子在体外受精。( × ) (4)移植的胚胎只能来自体内受精或者体外受精直接产生的胚胎。( × ) (5)胚胎移植时，供体母畜一般具备优良的遗传性能。( √ ) (6)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割。( × ) 2．微思考 (1)刚采集到的精子是否能与卵子立即结合完成受精作用？为什么？ 提示：不能。刚采集到的精子还没有受精能力，必须先对精子进行获能处理，才能进一步受精。 (2)试管动物是有性生殖还是无性生殖？为什么？ 提示：属于有性生殖。其过程是精子和卵子在体外受精形成受精卵，由受精卵形成的早期胚胎移植到受体中。 (3)胚胎移植过程中，对供、受体的选择，有哪些要求？ 提示：①供体：遗传性状优良，生产能力强。②受体：有健康的体质和正常繁殖能力。 新知探究一　胚胎工程的理论基础 1．防止多精入卵的屏障有哪些？有什么意义？ 提示：两道屏障防止多精入卵：精子接触卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带；精子入卵后，卵细胞膜立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。 2．受精卵中的遗传物质父母双方各占一半，对吗？ 提示：不对。受精卵细胞核中的遗传物质双亲各占一半，但受精卵细胞质中的遗传物质来自母方。故受精卵中的遗传物质来自母方的要多于父方。 3．细胞出现分化的时期是哪个阶段？最初分化为哪些结构？ 提示：胚胎发育过程中在囊胚时期出现细胞分化。最初分化为内细胞团和滋养层两部分。 4．胚胎发育过程中哪些细胞具有全能性？并分析各种细胞全能性的大小。 提示：个体发育过程中从囊胚阶段开始初步分化，分化出内细胞团和滋养层细胞，囊胚之前细胞未分化，为全能细胞，囊胚之后的原肠胚阶段细胞分化程度高，但仍有全能细胞。受精卵是新生命的第一个细胞，其全能性最高。细胞全能性随发育的深化而降低。 [核心归纳] 1．受精过程中生理或结构上的变化 过程 主要变化 获能的精子穿越放射冠 精子获能后，与卵子相遇时发生顶体反应，顶体内的酶释放出来，直接溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路 穿越透明带 精子与透明带接触，顶体酶将透明带溶出一条孔道，精子借自身运动穿越透明带 进入卵细胞膜 精子与卵细胞膜接触，立即被卵细胞膜表面的微绒毛抱合，精子外膜和卵细胞膜相互融合，精子入卵 形成原核 精子入卵后尾部脱离，原有的核膜破裂，形成新的核膜，最后形成雄原核；精子入卵后被激活的卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后形成雌原核 合子形成 雌、雄原核充分发育后，相向移动，彼此接触，二者体积缩小、合并，形成一个含二倍染色体的合子(受精卵) 2.早期胚胎发育的过程 (1)胚胎发育的起点是受精卵，受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，此时胚胎开始发育，即胚胎发育的最初场所是输卵管，以后逐步向子宫移动，最后在子宫内着床，直至发育成为成熟的胎儿。 (2)桑葚胚阶段细胞均未分化，细胞具有全能性，是胚胎分割的最佳时期。 (3)囊胚阶段开始出现细胞分化，但内细胞团细胞仍具有全能性，可用于胚胎分割。 (4)原肠胚阶段是个体发育过程中分化能力最高的阶段，细胞已分化形成外、中、内三个胚层，但应注意细胞分化贯穿于生物整个个体发育过程中。 3．卵裂期细胞或物质的变化规律 项目 变化 项目 变化 细胞数目 增多 每个细胞内的DNA总量 不变 每个细胞体积 减小 有机物总量 减少 DNA总量 增多 物质种类 增多 [典题应用] 1．下列关于高等动物受精作用的叙述，错误的是(　　) A．在卵细胞膜和透明带之间出现两个极体是卵子受精的标志 B．在精子和卵子结合的过程中，卵子完成减数第二次分裂 C．精子细胞膜与卵子细胞膜的融合体现了细胞膜的结构特点 D．精子与卵子相遇后，会发生顶体反应，防止多精入卵 解析：选D　当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经受精。卵细胞在与精子完成受精作用的同时也完成了减数第二次分裂。精子和卵细胞融合体现了细胞膜具有一定的流动性。防止多精入卵主要通过透明带反应和卵细胞膜反应两道屏障。 2．关于哺乳动物早期胚胎发育的叙述，正确的是(　　) A．合子形成后立即进入子宫内进行有丝分裂 B．卵裂时随着细胞数目的增加胚胎总体积也随之增大 C．桑葚胚阶段前的每个细胞都属于全能细胞 D．内细胞团将来发育成胎盘和胎膜 解析：选C　合子形成后在向子宫移动的过程中就开始进行有丝分裂，A项错误；卵裂时随着细胞数目的增加胚胎总体积不增加，B项错误；细胞分化开始于囊胚期，所以桑葚胚阶段前的每个细胞都属于全能细胞，C项正确；内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞为滋养层细胞，将来发育成胎膜和胎盘，D项错误。 新知探究二　胚胎工程技术及其应用 1．下图是通过体外受精培育小鼠的过程图，请据图思考回答问题。 (1)②过程利用了细胞膜的那个特点？ 提示：利用了细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。 (2)③过程的基础是什么？需要控制哪些外部条件？ 提示：动物细胞工程的基础是细胞培养，在培养过程中需要控制营养，温度和pH、渗透压，气体环境，无菌、无毒的环境等条件。 2．下图为胚胎移植的流程图解，据图回答： (1)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。 (2)胚胎移植的后代具有供体和受体共同的遗传性状吗？ 提示：不具有，后代的遗传性状是由供体决定的，受体只是提供了胚胎发育的场所，不影响后代的遗传特性。 3．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，请回答下列问题： (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)在胚胎分割时，能否无限分割？原因是什么？ 提示：不能。分割份数越多，越难以做到均等分割，且每一份的细胞数目就越少，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率会降低，得到的后代就越少。 [核心归纳] 1．胚胎移植的实质 是早期胚胎在相同生理环境条件下的空间位置转移，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此能保持其原来的遗传特性。 2．胚胎的来源 (1)雌性动物体内的早期胚胎。 (2)通过体外受精和早期胚胎的培养得到。 (3)通过哺乳动物转基因或体细胞核移植及培养得到。 3．胚胎移植的供体和受体 (1)供体的职能：产生具有优良遗传特性的胚胎。 (2)受体须具备的条件： ①健康的体质和正常的繁殖能力。 ②同种的、生理状态相同的其他雌性动物，没有生殖隔离，生殖环境相同。 4．胚胎移植的条件 (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应对供体和受体母畜进行同期发情处理，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，这是胚胎移植成功与否的关键。 ②移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体子宫内的位置相同或相似。 5．胚胎移植的基本程序(以牛为例) 6．胚胎分割移植应注意的事项 (1)对囊胚阶段胚胎进行分割时一定要均分内细胞团，若分割不均，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。 (2)分割的份数越多，每一份的细胞数会越少，不但难以做到均等分割，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团的细胞所受的影响会越大。因此，分割的份数越多，技术难度会越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率自然会越低。 [典题应用] 3．胚胎移植主要包括以下步骤，正确的顺序是(　　) ①配种或进行人工授精　②检查　③对胚胎进行移植　④移植后的检查　⑤对供体、受体的选择和处理　⑥对胚胎的收集　⑦培养或保存 A．⑤①⑥②⑦③④ B．①⑤⑥②⑦③④ C．⑤①⑥⑦②③④ D．①⑤⑥⑦②③④ 解析：选A　胚胎移植的基本程序：对供体、受体进行选择和处理→配种或进行人工授精→对胚胎进行收集、检查、培养或保存→对胚胎进行移植→进行移植后的检查。 4．胚胎分割是一种现代生物技术，关于这一技术的叙述正确的是(　　) A．胚胎分割可以将早期胚胎任意分割成多份 B．胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎 C．胚胎分割技术属于有性生殖方式，因此不属于克隆 D．胚胎分割技术可以分割任意时期胚胎 解析：选B　胚胎分割常选择桑葚胚或囊胚时期的胚胎，早期胚胎不能被任意分割成多份。胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。 5．胚胎分割和胚胎移植是一种快速繁殖优良种畜的方法。下列叙述正确的是(　　) A．胚胎分割可以用机械的方法，也可以用酶处理的方法 B．分割的胚胎或细胞必须在体外培养到囊胚阶段再移植到受体内 C．胚胎分割产生的后代个体表现型完全相同 D．胚胎移植中，供体和受体相当于双亲中的父本和母本 解析：选A　胚胎分割可以用机械的方法(分割针)，也可以用酶(胰蛋白酶)处理的方法来完成；分割的胚胎或细胞可以直接移植，或者培养到桑葚胚或囊胚早期再移植到受体内；胚胎分割产生的后代性状可能不同，因为性状可能会受到环境的影响，分割后的细胞一般在不同的母畜子宫内发育，因而表现可能不同；胚胎移植中，供体提供优良胚胎，受体提供健康的子宫，不同于有性生殖中双亲的父本(提供精子)和母本(提供卵细胞)的作用。 [核心语句必背] 1．胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。 2．精子必须经过“获能”才能具有受精能力，卵子只有到M Ⅱ阶段，才具备与精子受精的能力。 3．雌原核与雄原核融合后，标志受精作用完成。 4．胚胎发育到囊胚才开始分化。 5．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，使之发育成新个体的技术。实质是早期胚胎在相同生理环境条件下的空间位置转移。 6．胚胎分割移植是指采用机械方法将早期胚胎切割，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。 1．下列能正确表示高等动物早期胚胎发育顺序的是(　　) A．受精卵→卵裂期→原肠胚→囊胚→组织器官的分化 B．受精卵→卵裂期→原肠胚→组织器官的分化 C．受精卵→卵裂期→桑葚胚→原肠胚→幼体 D．受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原肠胚→组织器官的分化 解析：选D　高等动物早期胚胎发育依次经过受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原肠胚→组织器官的分化。 2．中科院动物所和福州大熊猫研究中心合作，通过将大熊猫的细胞核植入去核后的兔子卵细胞中，在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎，这表明我国的大熊猫人工繁殖研究再次走在世界前列。下列有关克隆大熊猫胚胎的叙述，错误的是(　　) A．在形成早期胚胎的过程中，依次经历了卵裂、桑葚胚、囊胚、原肠胚等几个阶段 B．兔子卵细胞质的作用是激发大熊猫细胞核的全能性 C．克隆出的早期胚胎中，各细胞间具有相同的遗传信息 D．在形成早期胚胎的过程中，尚未出现细胞的分化 解析：选D　在胚胎发育过程中，囊胚期时就出现了细胞分化。 3．下列有关动物胚胎移植的叙述，错误的是(　　) A．供体的主要职能是产生具有优良遗传特性的胚胎 B．受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态 C．超数排卵技术要使用一定的激素 D．通过胚胎移植获得的动物都属于无性生殖的产物 解析：选D　供体的主要职能是产生具有优良性状的胚胎，受体的主要职能是为胚胎的后期发育提供营养物质和发育空间；受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态，这就为胚胎移入受体提供了相同的生理环境；超数排卵技术要使用一定的激素，即促性腺激素；若用于移植的胚胎是经过受精作用得到的，则该过程为有性生殖；若胚胎是通过细胞核移植得到的，则该过程为无性生殖。 4．表现型不同的母牛生出基因型相同的小牛，产生这一结果最可能的原因是(　　) A．试管动物培养 B．胚胎移植 C．胚胎分割移植 D．受精卵移植 解析：选C　胚胎分割可以看做动物的无性繁殖或克隆的方法之一，供移植的胚胎来自同一个受精卵，这样表现型不同的母牛最可能生出基因型相同的小牛。 5．牛胚胎移植的基本程序如下图，请据图回答： (1)图中a、b、c过程分别是指__________、______________、________________。 (2)供体牛的主要职能是__________________________，受体牛必须和供体牛属于____________。 (3)在胚胎移植过程中，供、受体母牛选择好后，要用动物激素进行同期发情处理，这样处理的目的是________________________，以保证移植的胚胎能够继续正常发育。 (4)你认为胚胎移植技术在生产实践中的主要意义有哪些？ _________________________________________________________。 解析：(1)图示a、b、c过程依次为对供体母牛进行超数排卵处理、配种后胚胎的收集和向受体母牛的胚胎移植。(2)供体牛主要是提供具有优良遗传特性的胚胎，受体牛必须和供体牛属于同一物种。(3)为使受体接受胚胎，应对供受体进行同期发情处理。(4)胚胎移植技术可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，加快优良种畜的繁殖速度，迅速推广新品种。 答案：(1)超数排卵处理　胚胎的收集　胚胎移植　(2)产生具有优良遗传特性的胚胎　同一物种　(3)使供、受体母牛处于相同的生理状态　(4)胚胎移植技术可以加快优良种畜的繁殖速度，迅速推广新品种 学科网（北京）股份有限公司 $