2.3 第2课时 胚胎工程技术及其应用-【优学精讲】2024-2025学年高中生物选择性必修第三册教用Word(人教版)

该教案聚焦胚胎工程技术，涵盖体外受精、胚胎移植及胚胎分割核心知识点。通过“导学聚焦”引导学生基于生理学基础，运用归纳、对比、建模等方法梳理过程，衔接早期胚胎发育等前序知识，搭建学习支架。 资料特色突出科学思维与探究实践，含判断正误、问题探讨及流程图分析，如“试管牛生产流程”解析培养建模能力。结合畜牧业应用渗透态度责任，例题与实验设计助学生深化理解，为教师提供丰富教学资源，提升课堂效率与学生核心素养。

第2课时　胚胎工程技术及其应用 导学 聚焦 1.基于胚胎移植的生理学基础，运用归纳与概括、对比与分析、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.关注试管动物技术在促进家畜快速繁殖中的应用。关注胚胎工程与畜牧业发展 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　。 （3）过程 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。 3.判断下列有关表述的正误 （1）为了获得更多的卵母细胞，需用性激素对供体进行处理。（　×　） 提示：为了获得更多的卵母细胞，需用外源促性腺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。（　×　） 提示：胚胎移植时应在原肠胚以前，一般在桑葚胚或囊胚阶段，也可能在更早的时期。 （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状。（　√　） 探讨　分析胚胎移植的相关问题 试管动物技术正广泛应用于畜牧业生产，如图为试管牛的生产流程图，请回答下列问题： （1）①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）从精子、卵子结合的场所分析体外受精和人工授精是否相同？请说明理由。 提示：不相同。体外受精是在体外完成精子、卵子的结合，而人工授精是在体内完成的。 （3）②过程应选　桑葚胚或囊胚　进行胚胎移植，其实质是　早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移　。 （4）移入的早期胚胎能在受体子宫里面成活的原因是　受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应　。 （5）胚胎移植过程中，对供、受体的选择有哪些要求？ 提示：供体：遗传性状优良、生产能力强；受体：有健康的体质和正常繁殖能力。 （6）胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性是与供体还是受体保持一致？为什么？ 提示：胚胎移植产生的后代的遗传特性与供体保持一致，受体母畜只提供胚胎发育的场所（子宫）和营养，不影响供体胚胎的遗传特性。 1.胚胎移植的生理学基础 2.胚胎移植中的四个注意点 1.（2024·合肥高二期中）梅花鹿胚胎移植实验的主要流程：①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④对胚胎进行质量检查→⑤胚胎移植→子代梅花鹿。下列相关叙述正确的是（　　） A.①过程需要注射有关激素，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在输卵管或子宫中处于游离状态为前提的 C.④可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚 D.⑤过程中移植的胚胎必须与受体血型相同 解析：B　①过程需要注射促性腺激素，目的是获得更多的卵母细胞，A错误；③过程时哺乳动物早期胚胎在输卵管或子宫中处于游离状态，从而方便收集胚胎，B正确；④可移植的胚胎应发育到桑葚胚或囊胚期，C错误；⑤过程中移植的胚胎不需要与受体血型相同，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，胚胎健康即可，D错误。 2.（2024·吉林通化高二检测）下列过程在胚胎移植中没有必要进行的是（　　） A.对供体、受体要进行选择 B.要用激素对供体进行超数排卵处理 C.供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应 D.受精卵移入相应的培养液中培养，待培养的胚胎发育到特定阶段再移植 解析：C　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，在进行胚胎移植时没有必要对供体和受体进行免疫检查，C符合题意。 知识点（二）　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.实质：动物的　无性　繁殖或克隆。 3.主要仪器设备：　体视显微镜　和　显微操作仪　。 4.操作程序 （1）选择发育良好、形态正常的　桑葚胚或囊胚　，移入盛有操作液的培养皿中。 （2）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。 （3）还可用分割针分割滋养层，做　DNA分析，鉴定性别　。 （4）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。 5.胚胎分割的意义 6.判断下列有关表述的正误 （1）胚胎的产生过程一般是有性生殖，但胚胎分割是无性生殖。（　√　） （2）做DNA分析、鉴定性别要取内细胞团处的细胞。（　×　） 提示：做DNA分析、鉴定性别要取滋养层处的细胞。 （3）胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚。（　×　） 提示：胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。 （4）利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。（　√　） 探讨　分析胚胎分割时的注意事项 　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）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）胚胎分割是不是分割的份数越多，效率越高？ 提示：分割的份数越多，分割后胚胎成活的概率越小。 （3）做性别鉴定时选取哪部分细胞进行DNA分析？为什么？ 提示：滋养层细胞；原因：①内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，如果取了内细胞团细胞，可能会影响胎儿以后的发育。②滋养层细胞和内细胞团细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂和细胞分化形成，具有相同的遗传物质。 （4）原肠胚时期进行胚胎分割可以吗？为什么？ 提示：原肠胚不适合分割，多数是对桑葚胚或囊胚阶段的胚胎进行分割。因为原肠胚已分化出三个胚层，每个胚层细胞的分化方向已确定，只分割出一部分胚层细胞不可能发育为一个完整的幼体。 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构胚 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 1.胚胎分割技术是一种现代生物技术，下列关于这一技术的叙述正确的是（　　） ①胚胎分割是将早期胚胎任意分割成多份　②胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎　③胚胎分割技术属于无性繁殖，因此属于克隆　④胚胎分割技术可以分割任意时期的胚胎 A.①②　　　　　　　 B.②③ C.①③④ D.①②③④ 解析：B　胚胎分割是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，但不能任意分割成多份，也不能分割任意时期的胚胎；通过胚胎分割获得后代的过程是无性繁殖，属于克隆。 2.如图表示胚胎分割的过程，下列有关胚胎分割的说法，错误的是（　　） A.为了获得良种后代，可以取少量滋养层细胞进行DNA分析 B.细胞A不一定是受精卵 C.为了获得更多的胚胎，分割胚胎时产生的份数越多越好 D.对胚胎进行分割后得到的个体性别相同 解析：C　胚胎分割可将早期胚胎分为2等份、4等份、8等份等，但胚胎分割份数越多，操作难度越大，成功率越低，C错误。 （1）体外受精的步骤主要包括　卵母细胞的采集、精子的获取和受精　。 （2）胚胎移植是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　。 （3）胚胎分割是指　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　。 　　 1.下列有关试管动物的说法，正确的是（　　） A.试管牛所采用的技术中包含克隆技术和体外受精、胚胎移植 B.卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程 C.试管婴儿技术让无法产生生殖细胞的夫妇得到自己的孩子 D.试管动物的繁殖方式为无性生殖 解析：B　试管牛所采用的技术包含体外受精、胚胎移植，但不包含克隆技术，A错误；卵子只有培养至MⅡ期时，才具有与精子受精的能力，B正确；获得自己亲生孩子的前提是夫妻必须能产生有活力的生殖细胞，否则就不能得到自己的亲生孩子，C错误；试管动物的繁殖方式为有性生殖，D错误。 2.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 解析：C　选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行分割，A正确；对囊胚阶段的胚胎分割时，要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发展，B正确；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；来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看作动物的无性繁殖或克隆，D正确。 3.（2024·福建泉州高二检测）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 解析：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。 4.（2024·福建厦门高二期中）下列关于胚胎移植生理学基础的说法，错误是（　　） 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免疫排斥反应，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 解析：D　早期胚胎在相当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。 知识点一　体外受精 1.试管动物技术是指通过人工操作使精子和卵子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后再经移植产生后代的技术。下列关于试管动物技术的叙述，不正确的是（　　） A.该技术可以更多、更有效地利用动物卵细胞 B.运用该技术繁育后代的过程属于有性生殖 C.可实现优良品种的快速、大量繁殖 D.运用试管动物技术培育动物的过程全部在体外进行 解析：D　试管动物技术在操作过程中仍然有两性生殖细胞的结合过程，只不过是通过人工在体外操作，获得胚胎，然后再移植到生物体内发育成新个体。早期胚胎经移植后的过程在体内进行，故选D。 2.在生物学上试管婴儿技术属于（　　） A.有性生殖、体外受精 B.无性繁殖、体内发育 C.有性生殖、体内受精 D.无性繁殖、体外发育 解析：A　试管婴儿技术是精子和卵细胞在体外培养条件下受精，属于有性生殖。 3.如图是通过体外受精技术培育试管动物的大致流程示意图，下列叙述错误的是（　　） A.采集的精子不能直接与成熟的卵母细胞完成体外受精 B.①②过程分别为受精和减数分裂 C.自然孕育时，图中的①～④过程都是在输卵管中完成的 D.早期胚胎在生理状况相同的同种雌性动物体内都可继续发育 解析：B　采集的精子获能后才能与成熟的卵母细胞完成体外受精，A正确；①②过程分别为受精和有丝分裂，B错误。 知识点二　胚胎移植和胚胎分割 4.（2024·河南周口高二期末）无论是转基因、核移植还是体外受精所获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代，下列有关说法错误的是（　　） A.胚胎工程的最终技术环节一般都是胚胎移植 B.进行同期发情处理，有助于使受体生理状态适于接受移植的胚胎 C.胚胎移植的生理学基础包括受体不会对移植胚胎发生免疫排斥反应 D.对牛进行胚胎移植时，供体公牛、母牛和受体母牛必须是同一品种 解析：D　对牛进行胚胎移植时，供体公牛、母牛必须是同一物种的良种，这样才能获得良种的胚胎，但受体母牛只是给胚胎提供营养物质及适宜的发育环境，可以只是同物种的一般健康牛，D错误。 5.如图表示牛胚胎移植的流程，其中①～④表示相应的操作流程。下列相关叙述错误的是（　　） A.过程①是注射相关激素，使供、受体同期发情 B.过程②是注射促性腺激素，使供体超数排卵 C.过程③主要涉及人工授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：C　过程③是从子宫或输卵管中冲取胚胎，C错误。 6.（2024·山东聊城高二期中）下列关于胚胎分割移植的叙述，不正确的是（　　） A.胚胎分割移植存在一些问题，比如刚出生的动物体重偏轻、毛色和斑纹存在差异等 B.分割胚胎一般用分割针或者分割刀进行分割 C.不论选择桑葚胚还是囊胚进行分割，分割时的具体操作完全相同 D.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 解析：C　在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割，对于不同发育阶段的胚胎，分割的具体操作不完全相同，C错误。 7.如图表示研究人员利用胚胎工程培育优质奶牛的过程，下列相关说法正确的是（　　） A.在胚胎发育过程中，受精卵通过有丝分裂不断增加体细胞数目 B.在进行步骤③时，应选择发育良好的原肠胚来操作 C.在胚胎发育中，卵裂期细胞数量不断增多，胚胎体积不断增大 D.步骤①代表奶牛的体外受精，属于无性繁殖的方式 解析：A　在胚胎发育过程中，受精卵通过有丝分裂不断增加体细胞数目，A正确；在进行步骤③时，应选择发育良好的囊胚来操作，需均等分割囊胚的内细胞团，以免影响胚胎发育，B错误；在胚胎发育中，卵裂期细胞数量不断增多，细胞体积不断减小，胚胎体积基本不变，C错误；步骤①代表奶牛的体外受精，属于有性繁殖的方式，D错误。 8.胚胎工程中各种胚胎操作技术如图所示。下列分析正确的是（　　） A.从良种公牛精巢内获得的精子可直接与获能的卵细胞结合受精 B.早期囊胚a、b、c的基因型相同 C.切割桑葚胚和囊胚时的具体操作是完全相同的 D.图中“小牛”的性别可能为雄性或雌性 解析：D　从良种公牛体内获得的精子需要在体外获能后才可以与培养到MⅡ期的卵细胞结合受精，A错误；据图可知，三种早期囊胚由不同受精卵发育而来，故a、b、c的基因型不一定相同，B错误；胚胎分割技术要注意对囊胚的内细胞团进行均等分割，桑葚胚中没有形成内细胞团，所以切割桑葚胚和囊胚时的具体操作是不完全相同的，C错误；由于不知道受精形成的早期囊胚c的性别，因此不能确定图中“小牛”的性别，图中“小牛”的性别可能为雄性或雌性，D正确。 9.（2024·辽宁锦州高二期末）如图表示移植卵裂期胚胎和囊胚的流产率与受孕妇女年龄的关系，下列相关叙述正确的是（　　） A.体外受精时，需用促性腺激素处理使精子获能 B.卵裂期细胞和囊胚细胞均未分化 C.实验结果表明，卵裂期胚胎移植成功率较高 D.受孕妇女年龄越大，胚胎移植的流产风险越高 解析：D　体外受精时，需用促性腺激素处理使妇女超数排卵，A错误；囊胚阶段细胞逐渐分化，B错误；根据题图可知，移植卵裂期胚胎流产率高于移植囊胚，故卵裂期胚胎移植成功率低，C错误。 10.（多选）研究人员对新西兰白兔不同阶段胚胎在三种培养液中的分割效果进行研究，结果如表。下列相关叙述正确的是（　　） 分割胚胎 培养液 桑葚胚 囊胚 分割胚胎数 分割成功率（％） 分割胚胎数 分割成功率（％） PBS 20 75.0 26 80.8 TCM－199 38 80.3 33 84.8 DMEM 44 80.7 42 81.0 合计 102 78.7 101 82.2 A.应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行胚胎分割 B.结果显示在DMEM培养液中分割效果优于其他两种培养液 C.分割的两种胚胎数量应足够多以减少实验误差 D.胚胎分割技术可用于优良种畜的快速繁殖 解析：ACD　结果显示分割囊胚时，在TCM－199培养液中分割效果优于其他两种培养液，B错误。 11.（多选）（2024·山东菏泽高二检测）研究人员探究不同冷冻处理方法对囊胚分割效果的影响，结果如表所示。下列有关叙述正确的是（　　） 处理方法 分割成功率/％ 半胚存活率/％ 1 冷冻后分割 76.4 66.5 2 分割后冷冻 76.5 57.6 A.分割时，必须将滋养层和透明带均等分割 B.胚胎冷冻后分割，更有利于提高分割成功率 C.半胚移植后，可与受体子宫建立正常的组织联系 D.同一胚胎分割获得的不同个体性状不一定相同 解析：CD　在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意要将内细胞团均等分割，以免影响胚胎的恢复和进一步发育，A错误；胚胎冷冻后分割，更有利于提高半胚存活率，而冷冻后分割与分割后冷冻相比，分割成功率几乎无差别，B错误；胚胎分割属于无性生殖或克隆，但是由于环境条件不同或生物产生变异，生物性状不一定完全相同，D正确。 12.如图表示哺乳动物克隆的几种方法的主要步骤，据图回答下列问题： （1）方法2获得的小牛的遗传物质来源于供体1、2、3。方法1和方法2更容易获得克隆动物的是方法2。方法3获得的①②中的遗传物质是否相同？是（填“是”或“否”）。 （2）细胞B来自囊胚的内细胞团，细胞C应取自供体3的MⅡ期卵母　细胞进行处理。 （3）胚胎移植是克隆动物的最后一道工序，受体能为供体的胚胎提供相同的生理环境，依据的生理学基础是同期发情处理后，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（合理即可）。 （4）世界卫生组织解释克隆为“遗传上同一机体或细胞系（株）的无性繁殖”。你认为在细胞工程、胚胎工程中哪些技术也属于克隆？细胞培养、单克隆抗体、植物组织培养、胚胎分割技术等（至少答出三个）。 解析：（1）方法2获得的细胞B来自正常受精作用形成的早期胚胎，再将早期胚胎的细胞核移植到供体3的去核卵母细胞中，细胞D的核遗传物质来自供体1、2，细胞质遗传物质来源于供体3，因此方法2获得的小牛的遗传物质来源于供体1、2、3。方法1是体细胞核移植，方法2是胚胎细胞核移植，胚胎细胞分化程度低，所以胚胎细胞核移植比体细胞核移植更容易成功。方法3中采用了胚胎分割技术，而来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此方法3中①和②发育成的小牛的遗传物质相同。（2）细胞B取自囊胚的内细胞团，内细胞团的细胞具有很高的全能性，属于胚胎干细胞。细胞C应取自供体3的MⅡ期卵母细胞。（3）胚胎移植是克隆动物的最后一道工序，受体能为供体的胚胎提供相同的生理环境，依据的生理学基础是同期发情处理后，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。（4）根据世界卫生组织对克隆的概念可知，细胞培养、单克隆抗体、植物组织培养、胚胎分割技术等均属于克隆。 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $