第2章 第3节 第2课时 胚胎工程技术及其应用-【新课程学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程教师用书word（人教版 单选版）

第2课时　胚胎工程技术及其应用 聚焦·学案一　体外受精和胚胎移植 [学案设计] (一)了解体外受精的含义和过程 1.体外受精 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 主要步骤 卵母细胞的采集、精子的获取和受精 过程 2.体外受精技术的两个注意点 (1)用促性腺激素处理使得雌性供体超数排卵时,只能注射不能饲喂:促性腺激素的化学本质是蛋白质,若饲喂会在消化道内被分解而失去原有的作用。 (2)精子获能处理前应离心处理:精液由精子和精清两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质,因此在一般情况下,精液中的精子无法获能。精子获能处理前进行离心处理,目的是除去精清以利于精子获能。 (二)理清胚胎移植的基本程序与意义 1.胚胎移植的概念: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。 |情|境|探|究|思|考| 　　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)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)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。 (三)深化分析胚胎移植的生理学基础及要点 1.胚胎移植的生理学基础 2.胚胎移植中的要点分析 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:用外源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:对受体进行妊娠检查 移植时 间不同 牛、羊要培养到桑葚胚或囊胚阶段; 小鼠、家兔培养到桑葚胚前; 几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植 繁殖 方式 胚胎由受精卵形成,胚胎移植属于有性繁殖 　　[典例]　为了加快优良牛的繁殖速度,科学家采用了以下两种方法。请根据图示信息分析,下列叙述正确的是 (　　) A.试管牛和克隆牛都是有性生殖的产物 B.获得的优秀公牛的新鲜精液,可直接用于受精作用 C.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 D.通过方法Ⅱ产生的F牛的性别与C相同,性状也与C完全一致 [解析]　克隆牛不需要进行生殖细胞的受精过程,属于无性生殖,A错误;获得的优秀公牛的新鲜精液,需获能后才能进行受精作用,B错误;胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下(供体和受体之间)空间位置的置换,C正确;F牛的性别由其细胞核决定,与良种奶牛C的性别一致,但F牛一少部分遗传物质来自无核卵母细胞中的细胞质,因此性状与C不完全一致,D错误。 [答案]　C 　　[归纳拓展]　列表比较试管动物与克隆动物 项目 试管动物 克隆动物 技术基础 体外受精、胚胎移植 动物体细胞核移植 生殖方式 有性生殖 无性生殖 遗传特性 具有双亲的遗传特性 主要与供体的遗传特性相同 意义 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,缩短供体本身的繁殖周期 加速家畜遗传改良进程、挽救濒危物种等 相同点 二者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植技术,其移植所选胚胎一般是桑葚胚或囊胚 [迁移训练] 1.判断下列叙述的正误 (1)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。 (×) (2)体外受精和核移植都能为胚胎移植提供可用的胚胎。 (√) (3)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。 (×) (4)胚胎移植时,可以将早期胚胎移植入生理状况相同的异种雌性动物体内。 (×) 2.关于体外受精技术的叙述,正确的是 (　　) A.获取的精子经获能后才能进行体外受精 B.采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液中才能形成受精卵 C.精子和卵子受精形成受精卵后即可移入母体子宫 D.精子与卵子相遇后,精子会释放多种水解酶,防止多精入卵 解析:选A　获取的精子经获能后才能进行受精,A正确;直接从卵巢中采集的卵母细胞要在体外经人工培养成熟后,才能与获能的精子受精,B错误;成熟的卵子与获能的精子相遇形成受精卵,需经早期胚胎培养发育到一定阶段才可移植,C错误;透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障,D错误。 3.(2024·甘肃高考)甘加藏羊是甘肃高寒牧区的优良品种,是季节性发情动物,每年产羔一次,每胎一羔,繁殖率较低。为促进畜牧业发展,研究人员通过体外受精、胚胎移植等胚胎工程技术提高藏羊的繁殖率,流程如下图。下列叙述错误的是 (　　) A.藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵 B.藏羊乙的获能精子能与刚采集到的藏羊甲的卵母细胞受精 C.受体藏羊丙需和藏羊甲进行同期发情处理 D.后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙 解析:选B　促性腺激素能诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子,藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵,A正确;从卵巢中刚采集的卵母细胞需培养成熟(在体外培养到减数分裂Ⅱ中期)后才可与获能的精子进行体外受精,B错误;为使供体和受体的生理状况相同,受体藏羊丙需和藏羊甲进行同期发情处理,C正确;后代丁是由藏羊甲的卵细胞和藏羊乙的精子结合形成的受精卵发育而来的,因此后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙,D正确。 聚焦·学案二　胚胎分割 [学案设计] 1.胚胎分割的概念 对象 早期胚胎 方法 机械方法 目的 获得同卵双胎或多胎 特点 来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质 实质 可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一 2.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。 3.胚胎分割的操作步骤 4.胚胎分割的意义 (1)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。 (2)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、动物繁育健康后代有重要意义。 |情|境|探|究|思|考| 　　和牛是世界公认的高档肉牛品种,其体型较小,肉质鲜嫩,营养丰富。我国科研人员利用胚胎移植技术,按如图所示流程操作,成功地批量培育了和牛这一优良品种。请回答下列问题: (1)用　　　　　激素处理,可使供体母牛超数排卵,过程①中产生的精子需要进行　　　　处理后才具有与卵母细胞受精的能力。  (2)试管牛的培育需要的工程技术有　　　　　　　　　　　　　和胚胎移植等。  (3)移入的胚胎能在代孕雌牛子宫中存活的生理基础是　　　　　　　　　　　　　　　　　　;为培育子代雌性小牛,胚胎移植前须进行性别鉴定,宜取　　　　　细胞进行DNA分析。  (4)为提高胚胎利用效率,尽快获得数量较多的子代和牛,图中甲环节是对牛胚胎所做的处理,使用的技术称为　　　　　,最终目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;这一过程中,要特别注意将内细胞团 　　　　分割,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案:(1)促性腺　获能　(2)体外受精、早期胚胎培养　(3)受体雌牛子宫对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应　滋养层　(4)胚胎分割　产生多个基因型相同的后代　均等　若分割不均匀,将影响分割后的胚胎恢复和发育,如含内细胞团少的部分发育不良或不发育 　　[归纳拓展]　 胚胎分割动物与体细胞克隆动物的比较 项目 胚胎分割动物 体细胞克隆动物 相同点 都属于无性繁殖或克隆,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 [迁移训练] 1.判断下列叙述的正误 (1)胚胎的产生过程一般是有性生殖,但胚胎分割是无性繁殖。 (√) (2)做DNA分析鉴定性别时,要取内细胞团处的细胞。 (×) (3)分割后的胚胎进行移植时应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚。 (×) (4)不考虑突变等情况下,利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。 (√) 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:选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发育,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.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,胚胎体积不断增加 D.步骤①代表奶牛的体外受精,属于无性繁殖的方式 解析:选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,应选择发育良好的桑葚胚或囊胚来操作,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,胚胎总体积并不增加,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。 一、建构概念体系 二、融通科学思维 1.胚胎移植时对供体和受体母畜进行同期发情处理的原因是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的生理环境。 2.在牛的胚胎移植过程中有两次使用激素、两次检查,分别是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。第一次是对收集的胚胎进行质量检查,第二次是对受体母畜进行妊娠检查。 3.进行胚胎分割移植时,若胚胎分割份数越多,则移植成功率就越低,根据所学知识推测其原因:早期胚胎的体积很小,只有在显微镜下才能看到,其细胞数量也是有限的。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,而且囊胚阶段胚胎的内细胞团所受的影响会越大。因此,分割的份数越多,技术的难度会越大,移植后恢复和发育的难度也越大,移植成功率自然会越低。 三、综合检测反馈 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繁殖 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:选D　根据题意可知,试管动物技术属于通过有性繁殖繁育后代的技术,因为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发育过程在体内进行,故选D。 2.(2025·云南高考)孕酮具有促进子宫内膜增生,为受精卵着床做准备的作用。某奶牛场发现一头高产奶量母牛生产两胎后重复配种均未成功妊娠,该牛可正常排卵但孕酮量低于正常母牛。为获得该母牛的后代,下列说法正确的是 (　　) A.运用体外受精或人工授精技术可提高该牛的妊娠率 B.使用外源促性腺激素处理该牛获得更多卵子进而可获得多枚胚胎 C.体外受精或人工授精后形成受精卵移植到健康受体可提高存活率 D.使用该牛MⅡ期卵母细胞的细胞核进行核移植可获得可育后代 解析:选C　该母牛孕酮量低于正常母牛,子宫内膜增生可能不足,不利于受精卵着床,即使运用体外受精或人工授精技术,也难以提高妊娠率,A错误;使用外源促性腺激素处理该牛,可促使其超数排卵,获得更多卵子,但其孕酮量低于正常母牛,受精卵不能成功着床,故不能获得多枚胚胎,B错误;该牛可正常排卵但孕酮量低于正常母牛,故通过体外受精或人工授精后形成受精卵移植到健康的受体内可提高存活率,C正确;使用该牛MⅡ期卵母细胞的细胞核进行核移植,此时染色体已减半,获得的后代细胞中无同源染色体,不可育,D错误。 3.如下图为胚胎工程中各种胚胎操作技术。下列分析错误的是 (　　) A.从良种母牛体内获得的卵母细胞培养后才能与精子受精 B.通过胚胎分割获得子代的途径(d)属于无性繁殖的范畴 C.通过胚胎干细胞培养获得的胚胎干细胞(e)具有发育的全能性 D.常通过对早期胚胎(c)内细胞团细胞进行取样来鉴定小牛(f)的性别 解析:选D　在卵巢内获得的卵母细胞在体外培养到减数分裂Ⅱ中期才能与获能的精子受精,A正确;通过胚胎分割获得子代的途径(d)属于无性繁殖的范畴,B正确;通过胚胎干细胞培养获得的胚胎干细胞具有发育的全能性,C正确;常通过对早期胚胎(c)的滋养层细胞进行取样,做DNA分析来鉴定小牛(f)的性别,D错误。 4.据报道,我国科学家成功将小鼠的颗粒细胞(卵泡中卵母细胞周围的细胞)转化为GV卵母细胞,进而恢复减数分裂并顺利培育出健康后代(如下图)。下列有关叙述错误的是 (　　) A.过程①中涉及基因选择性表达,类似植物组织培养中的脱分化过程 B.过程①②③所需培养液的成分不完全相同 C.过程③中受精的实质是雌、雄原核融合 D.过程③需选择原肠胚进行胚胎移植才能获得健康幼鼠 解析:选D　过程①是将小鼠的颗粒细胞诱导成为诱导多能干细胞的过程,诱导多能干细胞是类似胚胎干细胞的一种细胞,故过程①类似植物组织培养中的脱分化过程,涉及基因选择性表达,A正确;①为将颗粒细胞诱导为诱导多能干细胞的过程,②为卵母细胞培养、增殖的过程,③为体外受精后培养到一定时期再胚胎移植的过程,故过程①②③所需培养液的成分不完全相同,B正确;过程③体外受精的实质是雌、雄原核融合,C正确;进行胚胎移植的时期一般是桑葚胚或囊胚,也可以是更早的时期,D错误。 5.单峰骆驼曾经分布于阿拉伯半岛,濒危动物保护组织宣布单峰骆驼野外灭绝(只生活在栽培、圈养条件下即认为该分类单元属于野外灭绝,但在人类活动区会有驯养)。在我国干燥、缺水的戈壁无人区,科学家又发现了小规模野化单峰骆驼群。科学家欲通过胚胎移植等方法拯救野化单峰骆驼,进行了如下图所示的研究。请回答下列问题: (1)胚胎工程中一般采用　　　　　　　处理A使其超数排卵。若①是体外受精,需要提供发育至　　　　　　期的卵子和　　　　　的精子。②过程通过显微操作去除受体卵母细胞核的目的是使重组细胞的核遗传物质_______________________________________________________________________________________。 (2)过程③之后需要将获得的受精卵在含“两盐”、氨基酸、核苷酸、维生素、激素和　　　　　　的培养液中培养至桑葚胚或囊胚阶段再进行胚胎移植,欲获得更多的胚胎可进行　　　　　　操作。  (3)胚胎能在D受体雌性体内存活的生理学基础是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)与F相比,E更具有多样性。其原因是E是有性生殖的后代,其亲代减数分裂过程中会发生　　　　　。  解析:(1)对A注射促性腺激素使其超数排卵。①是体外受精,卵子需发育到MⅡ期,精子必须进行获能处理。②过程通过显微操作去除受体卵母细胞核,目的是使重组细胞的核遗传物质完全来自B供体驯养单峰骆驼。 (2)哺乳动物胚胎培养液成分包括无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸和血清等,一般将胚胎培养到桑葚胚或囊胚期再进行移植,为了获得更多的胚胎可进行胚胎分割操作。 (3)胚胎能在受体雌性体内存活的生理学基础是受体子宫对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应。 (4)F是克隆动物,是无性生殖的产物,E是有性生殖的后代,其亲代在减数分裂过程中会发生基因重组,因此与F相比,E更具有多样性。 答案:(1)促性腺激素　MⅡ　获能　完全来自供体B驯养单峰骆驼　(2)血清　胚胎分割　(3)D受体雌性对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应　(4)基因重组 学科网（北京）股份有限公司 $