第2章 第3节 第2课时 胚胎工程技术及其应用-【成才之路·学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步新课程学习指导(人教版)

083 第2课时 胚胎工程技术及其应用 课标要求 学科核心素养 1.科学思维：采用模型与建模等方法，说明哺乳 动物的体外受精、胚胎移植和胚胎分割技术 的过程。 简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和 2.科学探究：根据实际需求，能设计实验方案并 胚胎分割等技术。 分析处理相关数据。 3.社会责任：基于生物学基本原理，科学分析、 判断胚胎移植和胚胎分割技术等有关议题。 必备知识自主梳理 ●体外受精和胚胎移植 1.胚胎工程技术 (1)技术种类 体外受精、胚胎移植和 等。 (2)意义 挖掘动物的 2.体外受精 期卵母细胞 卵巢 精子处理新鲜或 解冻的 精液 受精卵培养⊙ (1)过程A为 ,从卵巢中获取后需要培养到 期才能具有受精的 能力。 (2)精子的获取过程中，采集的精液先进行 处理，然后再进行B 后才具有受 精的能力。 (3)获能的精子和成熟的卵子置于适当的 中共同培养，进行过程C (4)意义 ①提高动物 ②为胚胎移植提供可用的 】微思考 精子获能前要进行离心处理的目的是什么？图中的体外受精应该模拟雌性动物的哪个部位的 环境？ 084 3.胚胎移植 (1)概念 是指将通过 及其他方式得到的胚胎，移植到 的雌性 动物体内，使之继续发育为新个体的技术。 (2)程序（以牛的胚胎移植为例） 选择 优良供体母牛 受体母牛 同期发情处理士 处理 受体发情 优良 公牛 →发情配种或人工授精 质量检查、培养 分娩（胚胎移植的椟牛)一对受体进行妊娠检查 (3)胚胎移植的意义 ①充分发挥 的繁殖潜力。 ②大大缩短了供体本身的 ③对供体施行 处理后，增加后代数量。 】微思考 若一次给受体母牛移入两个体外受精的胚胎，产生的后代基因型相同吗？ 胚胎分割 1.概念 指采用 方法将 切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得 的技术。 2.实质 动物的 繁殖或克隆。 3.特点 后代 相同。 4.主要仪器设备 和 5.操作程序 分割针 取样父 做DNA分析， 囊胚腔 滋养层 鉴定性别 透明带 已知性别胚胎 滋养层 广不 胚胎移植 内细胞团 分割针 内细胞团 (1)选择发育良好、形态正常的 或 ,移入盛有 的培养皿中。 (2)在显微镜下用 或分割刀分割，在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将 均等 分割。 (3)分割后的胚胎可以直接移植给受体，或经 后，再移植给受体。 085 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 研究的宝贵材料。 (3)在胚胎移植前，进行 等，对于人工控制 、动物繁育健 康后代具有重要意义。 】自我检测 1.采集的卵母细胞需在体外培养使其分裂为卵细胞才能与获能的精子受精。 () 2.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。 ( ) 3.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，也可直接移植受精卵。 4.为了获得更多的卵母细胞，需用性激素对供体进行处理。 ( 5.桑葚胚、囊胚和原肠胚都可用于胚胎分割移植。 ( 6.对桑葚胚分割移植时，应将内细胞团均等分割。 7.利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。 8.胚胎分割可看作是动物无性繁殖或克隆的方法之一。 合作探究能力提升 任务一：分析试管动物的培养过程 ●情境解读 图形情境：试管动物技术正广泛应用于畜牧业生产，图1为试管牛的生产流程图，图2为牛胚胎 移植过程示意图。 ⊙供体卵母细胞 供体母牛甲·同期发情处理·受体母牛→妊娠检查 超数排卵 试管牛 胚胎 分娩（胚胎移 供体精子 受体母牛 公牛 植的犊牛) 图1 图2 ●合作探究 1.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。 2.试管动物与克隆动物有什么不同？ 086 3.胚胎移植中，同期发情处理和超数排卵处理的对象和目的分别是什么？ 4.对胚胎进行质量检查时，胚胎应发育到什么阶段？ 5.胚胎移植产生的犊牛的遗传物质与受体母牛的遗传物质是否相同？为什么？ ●典例剖析 例 右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 () 供体 架势瓷 A.过程①注射相关激素，使供、受体同期发情 ③ -① B.过程②注射促性腺激素，以达到超数排卵的目的 卵母细胞 移植 C.过程③中为获得早期胚胎只能进行人工授精 体外 受精 D.过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎 〉》变式训练 早期胚胎 符合要求 ⑦ 的胚胎 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亲生孩子 D.试管动物的繁殖方式为无性生殖 ●归纳提升 1.体外受精 （1)体外受精的原理 人工模拟体内环境（包括营养、温度、H等），使卵母细胞成熟、精子获能，最终完成受精和胚 胎保存。 087 (2)自然受精、人工授精和体外受精的比较 项目 自然受精 人工授精 体外受精 用人工的方法将公畜的精液 人工获取精子、卵子，在 不 过程不同雌雄动物交配完成 注入母畜生殖道内，完成 体外培养液中完成受精 同 受精 过程 点 场所不同 雌性动物输卵管中 雌性动物输卵管中 体外培养液中 相同点 ①精子获能、卵子成熟后才能完成受精过程；②都是有性生殖 2.胚胎移植 (1)胚胎移植中胚胎的来源及生殖方式 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 (2)胚胎移植的生理学基础及相应意义 胚胎移 入基础 同种动物的供、受体排卵后，生殖器官的生理变化是相同的 生 意义 为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境 胚胎收 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 学 集基础 的联系，而是处于游高状态 基 意义 为胚胎的收集提供了可能 胚胎存 相 活基础 受体对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应 意义 为胚胎在受体内存活提供了可能 意 胚胎发 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其遗 有基础 传特性不受影响 意义 为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障，胚胎优 良的遗传特性得以保持 (3)胚胎移植过程中的两次处理和两次检查 对供、受体进行同期发情处理 两次处理 用激素使供体超数排卵 胚胎移植 对收集的胚胎进行质量检查 两次检查 对受体是否妊娠进行检查 任务二：分析胚胎分割 ●情境解读 图形情境：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： 分割针 取样今 做DNA分析， 鉴定性别■ 囊胚腔 滋养层 透明带 已知性别胚胎 滋养层 胚胎移植 内细胞团 分割针 内细胞团 088 ●合作探究 1.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？ 2.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？ 3.从后代核遗传物质上分析，胚胎分割动物和克隆动物生殖方式相同吗？ 4.胚胎分割是不是分割的份数越多，效率越高？ ●典例剖析 例如图表示胚胎分制的过程，下列有关胚胎分制的说法，正确 ,分割针 的是 ○-阿 移植 A.为了获得良种后代，可以取少量内细胞团细胞进行DNA ①② ③ 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不同 089 〉变式训练 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 ●归纳提升 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.注意问题 (1)分割要均等。分割囊胚的内细胞团时，一定要均等，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。 (2)分割份数不能过多。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越大，移植成功率越低。 课堂达标巩固训练 1.科学家采用体外受精技术获得紫羚羊胚胎，并 D.同一胚胎分割获得的不同个体性状是完全 将其移植到长角羚羊体内，使后者成功妊娠并 相同的 产仔，该工作有助于恢复濒危紫羚羊的种群数3.下图为胚胎移植过程示意图，请回答以下 量。此过程不涉及的操作是 ( 问题： A.超数排卵 B.精子获能处理 C.细胞核移植 D.胚胎培养 2.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，下列有关叙述正确的 发情 丙发情配种 是 ( 收集胚胎 妊娠 处理方法 分割成功率/% 半胚存活率/% 正常繁殖或两三个 月后作另一次移植 冷冻后分割 76.4 66.5 (1)胚胎移植对甲、乙、丙牛的要求分别是 分割后冷冻 76.5 57.6 和 。丁牛为 A.分割时，内细胞团和透明带都必须均等 分割 (2)过程①②分别是 和 B.胚胎冷冻后分割，更有利于提高分割成功率 (3)欲得到更多的后代丁牛，可将收集得到的 C.半胚移植后，可与受体子宫建立正常的组 胚胎进行 织联系 090 课时小结 卵母细胞的采集 概念 胚胎移植 基本程序 精子的获取 体外受精 胚胎工程技 意义 术及其应用 概念 体外受精 时期 受精 注意问题 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[11] 章末总结 构建网络素养提升 细胞的全能性 原理 条件 动物细胞培养 植物组织培养 植 过程 胚胎干细胞 植物体细胞杂交 基本技术 植物繁殖的新途径 细工程 干细胞培养及 种类 成体干细胞 其应用 动 应用 诱导多能干细胞 作物新品种的培有 应用 细胞产物的工厂化生产 细胞工程 胞 概念 动物细胞融合 受精 程 原理 技术 胚胎早期发育 应用 单克隆抗体的制备 月胚 体外受精 动物体细胞核 概念 胚胎移植 程 移植技术和克 过程 胚胎分别 隆动物 应用 体验真题 直击高考 命题趋势：从近几年全国各地的高考试题来看，细胞工程与胚胎工程专题创设科研情景考查动 植物细胞工程与胚胎工程的具体操作过程和整个过程涉及的原理、技术应用等，此部分内容在选择 题和非选择题都有考查。 1.(2025·辽宁卷)利用植物组织培养技术获得红豆杉试管苗，有助于解决紫杉醇药源短缺问题。 下列叙述正确的是 A.细胞分裂素和生长素的比例会影响愈伤组织的形成 B.培养基先分装到锥形瓶，封口后用干热灭菌法灭菌2.×精子需要经过获能处理才能完成受精过程，而卵子需要 在输卵管中经过进一步发育才能与获能的精子完成受精 作用。 3. 4.×受精包括受精前的准备阶段和受精阶段，在自然条件下， 哺乳动物的受精在输卵管内完成。 5.×囊胚期细胞已分化形成内细胞团和滋养层细胞 6.×发生孵化的是囊胚。 7.×胚胎发育的初期在输卵管，着床后到分娩前的一段时间 是在母体的子宫内。 8.V 合作探究能力提升 任务一 合作探究 1.提示：不具有。卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程， 要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期时，才具备与精子受精的 能力。 2.提示：阻止多精入卵有两道屏障：第一道屏障是透明带发生生 理反应，第二道屏障是卵细胞膜发生生理反应。其意义是保 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。 3.提示：常以观察到两个极体或雌、雄原核为受精的标志，受精 完成的标志是雌、雄原核融合成合子。 4.提示：体现了细胞膜具有进行细胞间的信息交流的功能」 典例剖析 例：C精原细胞和卵原细胞通过有丝分裂的方式增加细胞数 量，A正确；卵母细胞必须发育到MⅡ期才具有受精能力，精 子获能后才可与其发生受精作用，B正确；精子人卵后，卵细 胞膜会迅速发生生理反应，阻止其他精子入卵，C错误；精子 入卵后，卵子完成减数分裂Ⅱ，卵子受精的标志是在卵细胞 膜和透明带的间隙出现两个极体，D正确。 变式训练 1.A精子和卵子发生的场所分别是睾丸和卵巢，受精作用的场 所是输卵管，A错误；当精子③与3（卵细胞膜）接触的瞬间， 卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子 (如精子①)进入2（透明带），B正确；当精子②入卵后，卵细 胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子（如精子③）进人卵 内，C正确：当精子进入卵细胞膜后，卵细胞完成减数分裂Ⅱ， 排出第二极体后，形成雌原核，在透明带和卵细胞膜之间观察 到两个极体的现象可作为受精的标志，D正确。 任务二 合作探究 1.提示：桑甚胚囊胚原肠胚 2.提示：有丝分裂卵裂细胞的数量不断增加，但胚胎总体 积并不增加 3.提示：开始出现细胞分化的阶段是囊胚期。细胞分化最显著 的阶段是原肠胚的三个胚层分化形成各种组织、器官。细胞 分化的原因是细胞内基因的选择性表达。 4.提示：卵裂期细胞中有机物减少、每个细胞中DNA的含量基 本不变，细胞体积减小。胚胎卵裂期的总体积不变，但细胞数 目增多，所以每个细胞体积减小：伴随细胞分裂，细胞数目增 多，总DNA含量增多，但每个细胞中DNA含量保持相对稳 2 定：该过程中有机物总量减少，因为细胞一直通过呼吸作用消 耗有机物，但不从外界吸收。 5.提示：早期胚胎发育消耗卵细胞提供的营养物质，囊胚期细胞 开始分化，透明带破裂，滋养层细胞从母体吸收营养物质，使 胚胎继续发育。 典例剖析 例：B受精卵形成囊胚的过程中，主要发生了卵裂，卵裂过程 中，每个细胞的体积不断缩小，细胞的总体积并不增加，A错 误：受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的，B正 确：早期胚胎发育中所需原料来自卵黄，幼体所需原料主要 来自母体，C错误：开始出现细胞分化是在囊胚期，D错误。 变式训练 2.C囊胚阶段沿透明带内壁扩展和排列的细胞（滋养层细胞） 将发育成胎膜和胎盘，A正确；囊胚阶段聚集在胚胎一端的内 细胞团，将来发育成胎儿的各种组织，B正确：高等哺乳动物 细胞的分化开始于囊胚阶段，桑葚胚阶段还没有发生细胞分 化，C错误：囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中 伸展出来，这一过程叫作孵化，D正确。 课堂达标巩固训练 1.B图中X是第二道屏障，指卵细胞膜反应，Y指卵子完成减 数分裂Ⅱ，形成雌原核，A正确；精子的细胞膜与卵细胞膜融 合便发生了透明带反应，防止多精入卵，而图中X指卵细胞膜 反应，B错误：精子人卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融 合，C正确；雌、雄原核充分发育后，相向移动，继而合并成一 个细胞核，D正确。 2.D精子和卵细胞的结合过程发生在雌性动物的输卵管中，A 正确；②过程是受精卵的卵裂，通过有丝分裂进行，B正确；a 时期为囊胚期，此时细胞开始出现分化，C正确：b时期为原肠 胚时期，胚胎的孵化过程发生在囊胚期，D错误。 3.(1)减数分裂互换 (2)C胚胎早期发育 (3)囊胚内细胞团胎儿的各种组织滋养层 【解析】(1)题图1中A过程表示减数分裂产生生殖细胞的 过程，A过程中生物可产生变异，变异之一是基因重组，非同 源染色体间的自由组合和四分体中非姐妹染色单体发生互换 均可导致基因重组。(2)题图2是胚胎早期发育过程，发生在 图1中C阶段。(3)题图2中，「表示囊胚，①是内细胞团，将 来发育成胎儿的各种组织。②是滋养层细胞。 第2课时胚胎工程技术及其应用 必备知识自主梳理 一、1.(1)胚胎分割(2)繁殖潜力 2.MⅡ离心(1)卵母细胞的采集MⅡ(2)离心精 子获能(3)培养液体外受精(4)①繁殖能力②胚胎 微思考 提示：除去精浆，有利于精子获能。输卵管。 3.(1)体外受精同种的生理状态相同（2)超数排卵 收集胚胎胚胎移植(3)①雌性优良个体②繁殖周期 ③超数排卵 微思考 提示：不一定相同，因为这两个胚胎可能由不同的受精卵发育 而来。 25 二、1.机械早期胚胎同卵双胎或多胎 2.无性 3.遗传性状 4.体视显微镜显微操作仪 5.(1)桑葚胚囊胚操作液 (2)分割针内细胞团(3)体外培养 6.(2)遗传学(3)性别鉴定遗传病筛查动物性别 自我检测 1.×采集的卵母细胞需在体外培养，使其发育到MⅡ期才能 与获能的精子受精 2.V 3.×胚胎移植是胚胎工程的最终环节，移植的胚胎一般在原 肠胚之前，不可直接移植受精卵。 4.×为了获得更多的卵母细胞，需用促性腺激素对供体进行 处理。 5.×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。 6.×对囊胚时期的胚胎进行分割时，应将内细胞团均等分割。 7.V8.V 合作探究能力提升 任务一 合作探究 1.提示：不相同：体外受精是在体外完成精子与卵子的结合，而 人工授精是在体内完成的。 2.提示：.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。b.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。c.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。 3.提示：同期发情处理是对受体母牛和供体母牛利用有关激素 处理，使它们处于相同的生理状态，有利于胚胎移植：超数排 卵是利用促性腺激素处理供体母牛，使其产生多个卵细胞，从 而获得多枚胚胎。 4.提示：桑葚胚或囊胚阶段。 5.提示：不相同。因为犊牛的遗传物质来源于供体母牛和供体 公牛，且通常情况下，供体胚胎的遗传物质在孕育过程中不受 受体影响。 典例剖析 例：C图示为牛胚胎移植的流程，其中过程①表示同期发情处 理；过程②表示超数排卵；过程③表示发情配种或人工授精； 过程④表示胚胎的收集、检查、培养。图中过程①表示注射 相关激素，使供、受体同期发情，A正确；过程②是注射促性 腺激素，以达到超数排卵的目的，B正确：过程③主要涉及体 内受精，可以进行发情配种或人工授精，C错误；过程④的主 要目的是选择适合移植的胚胎，D正确。 变式训练 1.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。 21 任务二 合作探究 1.提示：桑葚胚或囊胚阶段的胚胎。桑葚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。 2.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 层发育成胎膜和胎盘。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。 3.提示：相同。两者都属于无性繁殖。 4.提示：分割的份数越多，分割后胚胎成活的概率越小。 典例剖析 例：B囊胚阶段取样滋养层进行DNA分析，A错误：细胞A可 能是受精卵、重组细胞或早期还未分化的胚胎细胞等，B正 确：胚胎分割可将早期胚胎分为2等份、4等份或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； 对胚胎进行分割后得到的个体性别相同，D错误。 变式训练 2.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 型和环境共同决定的，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。 课堂达标巩固训练 1.C由题干信息可知，该过程通过体外受精获得胚胎，再通过 胚胎移植，使长角羚羊成功妊娠并产仔，因此需要进行超数排 卵、精子获能处理，并对获得的受精卵进行胚胎培养；由于该 过程为有性生殖，因此不需要涉及细胞核移植，C符合题意。 2.C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，透明带不需要均 等分割，A错误；胚胎冷冻后分割，更有利于提高半胚存活率， 分割成功率基本不变，B错误；胚胎分割属于无性繁殖或克 隆，但是由于环境条件不同或生物产生变异，同一胚胎分割获 得的不同个体性状不一定完全相同，D错误。 3.(1)优良母牛（遗传性状优良、生产能力强）普通母牛（具有 健康的体质和正常繁殖能力)优良公牛具有优良性状的 后代（优良牛） (2)同期发情处理胚胎移植 (3)胚胎分割 【解析】(1)胚胎移植时所用的供体公牛和母牛均为优良 牛，受体牛为普通母牛，要具有健康的体质和正常繁殖能力。 (2)仔细观察图解，过程①②③分别为同期发情处理、胚胎移 植和超数排卵。(3)欲得到更多的后代丁牛，可将收集得到的 早期胚胎进行胚胎分割。 章末总结 体验真题直击高考 1.A在植物组织培养中，生长素和细胞分裂素的比例直接影响 细胞的分化方向。当二者比值适中时，促进愈伤组织的形成； 26