第2章 第3节 第2课时 胚胎工程技术及其应用-【金版新学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步课堂高效讲义教师用书word（人教版，单选）

本高中生物学讲义聚焦胚胎工程技术及其应用，系统梳理体外受精（卵母细胞采集、精子获能、受精）、胚胎移植（同期发情处理、超数排卵、移植过程）和胚胎分割（桑葚胚/囊胚分割、内细胞团均等）的核心知识点，构建从基础技术到实际应用的完整学习支架。 资料通过归纳比较（如自然受精与体外受精异同）、图表分析（胚胎移植过程图解）培养科学思维，结合北方白犀牛繁育等实例渗透态度责任，课中活动设计助于理解，课后思维导图和高考真题练习可有效查漏补缺。

第2课时　胚胎工程技术及其应用 [学习目标]　1.简述胚胎工程的主要技术手段及其原理。　2.阐明体外受精、胚胎移植和胚胎分割技术的基本过程及其应用。 任务一　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：主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。 (3)过程 2.胚胎移植 胚胎移植过程中的两次处理和两次检查： 胚胎移植 　　(源于教材P62“相关信息”)超数排卵处理中为什么使用的是促性腺激素而不是性激素？促性腺激素作用于性腺，可以促进排卵，并且不会使性腺萎缩，因此超数排卵处理中使用促性腺激素而不是性激素。 【自我诊断】 1.试管动物培育的首要技术环节就是体外受精。 (√) 2.体外受精是提高动物繁殖能力的有效措施，能为胚胎移植提供可用的胚胎。 (√) 3.从动物卵巢中获得的卵母细胞需要进行成熟培养到卵细胞阶段，才能进行体外受精。 (×) 4.胚胎移植技术中，提供精子的一方为供体，提供卵母细胞的一方为受体。 (×) 5.对供体母牛和受体母牛不仅要做同期发情处理，还要做超数排卵处理。 (×) 学生用书⬇第71页 [活动1]　深入理解体外受精和胚胎移植 材料：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备与精子受精的能力。 (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，其遗传物质在孕育过程中几乎不会发生变化。 【归纳总结】 1.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 2.胚胎移植的生理学基础及相应意义 3.比较自然受精、人工授精和体外受精 项目 自然受精 人工授精 体外受精 不同点 过程 不同 雌雄动物 交配完成 用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内，完成受精 人工获取精子、卵子，在体外培养液中完成受精过程 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、卵子成熟后方能完成受精过程；(2)都是有性生殖 针对练1.(2025·江苏高二期末)红安格斯牛因肉质鲜美、营养全面被称为“贵族牛”，某示范养殖基地利用本地黄牛作受体牛“借腹生子”，同期移植接种了150枚的纯种胚胎。下列相关叙述错误的是(　　) A.红安格斯牛的主要职能是产生具有优良遗传特性的胚胎 B.对本地黄牛要采取超数排卵技术 C.“借腹生子”可以充分发挥红安格斯牛的繁殖潜力 D.本地黄牛作受体牛应具有健康的体质和正常繁殖能力 答案：B 解析：红安格斯牛因肉质鲜美、营养全面被称为“贵族牛”，所以在胚胎移植中红安格斯牛应作为供体，供体的主要职能是产生具有优良遗传特性的胚胎，A正确；本地黄牛只是为优良胚胎的发育提供子宫环境，故不需要对其采取超数排卵技术，B错误；胚胎移植中供体产生具有优良遗传特性的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔任务由受体取代，大大缩短了供体本身的繁殖周期，所以胚胎移植可充分发挥雌性优良动物个体的繁殖潜力，C正确；选择的受体，应有健康的体质和正常的繁殖能力，D正确。 学生用书⬇第72页 针对练2.(2025·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 答案：C 解析：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，在胚胎移植中没有必要对供体和受体进行免疫检查，C符合题意。 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。 任务二　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 动物无性繁殖或克隆的方法之一。 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 　　胚胎分割时需将囊胚的内细胞团均等分割。 　　(源于教材P64“拓展应用”)我们可以使用哪些现代生物技术来大量人工繁育北方白犀牛？可以使用人工授精、体外受精、胚胎分割、胚胎移植、体细胞核移植等技术来人工繁育北方白犀牛。 【自我诊断】 1.同一胚胎经分割产生的双胎或多胎，含有相同的遗传物质。 (√) 2.桑葚胚、囊胚和原肠胚都可用于胚胎分割。 (×) 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。 (√) 5.利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。 (√) 学生用书⬇第73页 [活动2]　详解胚胎分割 材料：长期以来，优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈，不断发展的细胞工程和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机。 分析回答下列问题： (1)两种处理：①同期发情处理的目的是使供体母牛和受体母牛处于相同的生理状态；②超数排卵处理的目的是获得更多的卵母细胞，处理方法为用外源促性腺激素处理。 (2)胚胎分割是不是分割次数越多，移植效率越高？ 提示：分割次数越多，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)原肠胚时期可以进行胚胎分割吗？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。 【归纳总结】 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 针对练3.(2025·福建福州开学考试)如图为快速培育优质奶牛的过程。下列叙述正确的是(　　) A.精子和卵子分别需经获能、成熟处理后才能受精 B.胚胎移植前需要对受体牛进行免疫抑制处理 C.可取②进行性别鉴定，两子代牛犊的性别不同 D.胚胎移植的实质是生产和孕育胚胎的时间分离 答案：A 解析：采集到的成熟精子经获能处理后才具有受精能力，卵子要培养到减数分裂Ⅱ中期才能进行受精，A正确；受体基本不会对移植的胚胎产生免疫排斥反应，故胚胎移植前不需要对受体牛进行免疫抑制处理，B错误；②为内细胞团，应取滋养层细胞进行性别鉴定，两子代牛犊的性别相同，C错误；胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移，即生产和孕育胚胎的空间分离，D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。 学生用书⬇第74页 针对练4.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，但总体积并不增加，B错误；为了提高胚胎的利用率，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。 思维导图 要语必背 1.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。 2.采集到的卵母细胞和精子，要分别在体外进行成熟培养和获能处理，然后才能用于体外受精。 3.胚胎移植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。 4.动物的胚胎只有移植到同种且生理状态相同的雌性动物体内才能获得后代。 5.进行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。 6.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基本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，其本质为蛋白质，不能口服，只能注射，C错误；胚胎移植的胚胎，可能是通过核移植技术、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.(2025·云南阶段练习)婆罗门牛是一种优良肉牛，具有耐热、抗寄生虫、耐粗饲、环境适应能力强等优点。昆明从国外引进了婆罗门牛，科研人员想利用胚胎工程技术让本地黄牛来繁育良种婆罗门牛。下列操作错误的是(　　) A.将多个受精卵移植到本地黄牛的子宫内 B.用合成培养基对早期胚胎进行体外培养 C.取滋养层细胞做DNA分析进行性别鉴定 D.用分割针对囊胚的内细胞团均等分割 答案：A 解析：在胚胎移植过程中，通常是将一个或少数几个胚胎移植到受体动物的子宫内，以提高胚胎的着床率和妊娠成功率。移植多个受精卵可能会导致多胎妊娠，增加妊娠风险，且可能影响胎儿发育等不良后果，A错误；早期胚胎的体外培养可以使用合成培养基，通常还需要加入血清等天然成分以满足胚胎发育的需求，B正确；在胚胎性别鉴定时，可取滋养层细胞做DNA分析，因为滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘的一部分，对其进行检测不会影响胚胎本身的发育，C正确；在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割，D正确。 3.(2025·黑吉辽蒙卷)研究显示，约70％的小鼠体细胞核移植胚胎未能成功发育至囊胚期，且仅有约2％的胚胎移植到代孕母鼠后可正常发育。下列叙述错误的是(　　) 学生用书⬇第75页 A.体细胞核进入去核的MⅡ期卵母细胞形成重构胚 B.移植前胚胎发育率低，可能是植入的体细胞核不能完全恢复分化前的功能状态 C.胚胎移植到代孕母鼠后成活率低，可能是早期胚胎未能及时从滋养层内孵化 D.为提高胚胎成活率，可用胚胎细胞核移植代替体细胞核移植 答案：C 解析：由于MⅡ期卵母细胞的细胞更大，便于进行技术操作，细胞质中含有激发细胞核全能性表现的物质，因此体细胞核移植到去核的MⅡ期卵母细胞形成重构胚，A正确；移植前胚胎发育率低，细胞核来自于已分化的体细胞，全能性容易受到影响，因此可能是植入的体细胞核不能完全恢复分化前的功能状态，B正确； 根据题干，早期胚胎大多都不能发育至囊胚期，必然不是孵化的原因，着床在孵化之后发生，孵化是胚胎从透明带中伸展出来(不是滋养层)，C错误；胚胎细胞核全能性高于体细胞，因此为提高胚胎成活率，可用胚胎细胞核移植代替体细胞核移植，D正确。 4.(2025·新疆乌鲁木齐模拟)2018年3月，世界上最后一头雄性北方白犀牛死亡，仅剩下两头雌性。在此之前，科研人员设法保存了北方白犀牛的精子，并通过体外受精获得了北方白犀牛胚胎，期望将其移植到南方白犀牛的体内来繁育北方白犀牛。下列叙述错误的是(　　) A.从卵巢采集来的卵母细胞可直接与获能后的精子进行体外受精 B.可通过胚胎分割这种无性繁殖方法提高北方白犀牛胚胎的利用率 C.胚胎移植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.经胚胎移植产生的北方白犀牛的遗传物质基本不受南方白犀牛影响 答案：A 解析：从卵巢采集来的卵母细胞需要培养成熟才能与获能后的精子进行体外受精，A错误；胚胎分割可以产生更多的胚胎，这种无性繁殖方法可以提高北方白犀牛胚胎的利用率，B正确；胚胎移植是将体外培养的胚胎移植到受体子宫中进行培养，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，C正确；南方白犀牛仅作为胚胎受体，经胚胎移植产生的北方白犀牛的遗传物质基本不受南方白犀牛影响，D正确。 5.(2024·四川南充一模)在实施体外受精(ART)的过程中，活性氧产生过多可以发生配子的氧化应激损伤，能引发精子细胞膜功能退化、DNA碎片化等最终使精子活力降低，还能影响卵母细胞的成熟以及后期胚胎的发育等。研究发现，褪黑素具有强大的抗氧化性，可显著缓解体外操作对配子造成的氧化应激损伤。下列叙述错误的是(　　) A.ART和体内受精过程中，精子获能的场所相同 B.活性氧产生过多可能会影响雌原核和雄原核的形成 C.发生氧化应激损伤后可能会影响卵细胞的受精能力 D.将褪黑素应用于ART的过程中，可提高ART的成功率 答案：A 解析：ART和体内受精过程中，精子获能的场所不相同，前者为体外，后者为雌性动物的生殖道，A错误；活性氧产生过多可以发生配子的氧化应激损伤，能引发精子细胞膜功能退化、DNA碎片化等最终使精子活力降低，还能影响卵母细胞的成熟以及后期胚胎的发育等，雌原核和雄原核的形成发生在受精过程中，卵母细胞成熟度会影响其受精能力，故活性氧产生过多可能会影响雌原核和雄原核的形成，发生氧化应激损伤后可能会影响卵细胞的受精能力，B、C正确；研究发现，褪黑素具有强大的抗氧化性，可显著缓解体外操作对配子造成的氧化应激损伤，故将褪黑素应用于ART的过程中，可提高ART的成功率，D正确。 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，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与去核的卵母细胞融合，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)这样的细胞分裂能力强　(2)减数分裂Ⅱ中(MⅡ)　电融合　电刺激、乙醇(Ca2＋载体、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　桑葚胚或囊胚　胚胎分割　分割囊胚阶段的胚胎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)从卵巢中采集的卵母细胞需要在体外培养到减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)，通过电融合方法可以使细胞①与去核的卵母细胞融合，形成重构胚，激活重构胚的方法有电刺激、Ca2＋载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等方法；由图可知，细胞②的细胞质遗传物质来自卵母细胞和细胞①，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，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，再移植给受体，可获得遗传物质完全相同的新个体。在操作过程中，分割囊胚阶段的胚胎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 $