第3章 第4节 第2课时 胚胎移植、胚胎分割及胚胎工程的应用-【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（浙科版）

第2课时　胚胎移植、胚胎分割及胚胎工程的应用 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 [主干知识梳理] 1.胚胎工程的概念及操作对象 概念 针对胚胎发育过程的生物技术统称为胚胎工程，包括胚胎移植、体外受精、胚胎体外培养、胚胎分割和胚胎干细胞培养等多项技术 操作对象 主要是生殖细胞、受精卵和早期的胚胎细胞 2.胚胎体外培养 含义 是指通过人工创造的环境，对获取的早期胚胎进行体外培养 特点 胚胎不同发育时期需要不同成分的培养液，尚无从受精卵到新生儿的全体外胚胎培养技术 3.胚胎移植 概念 指将雌性动物的早期胚胎或通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内，使之继续发育为个体的技术 作用 ①是胚胎工程的最后一道“工序”，必须通过胚胎移植才能获得后代； ②可以发挥优良母畜的繁殖潜力，在短期内获得大量目标个体 4.胚胎分割 (1)概念：借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕动物子宫中发育，产生同卵多仔后代的技术。 (2)操作要求 分割对象 早期胚胎：囊胚或囊胚期以前 分割工具 切割针、切割刀或者是酶 分割要求 均等分割 (3)胚胎分割的作用 ①快速繁殖优良种畜。 ②培养遗传特性相同的动物群，为生物学、医学、药学和畜牧学的研究提供实验动物。 ③胚胎性别的鉴定及遗传检测。 [预习效果自评] 1.判断下列说法的正误 (1)胚胎工程操作的对象可以是生殖细胞、受精卵或早期的胚胎细胞。 (√) (2)桑葚胚、囊胚和原肠胚都可用于胚胎分割移植。 (×) 提示：用于分割的胚胎应是发育良好的早期胚胎(囊胚或囊胚期以前的胚胎)。 (3)体外培养发育到原肠胚期的胚胎即可进行移植。 (×) 提示：原肠胚已经高度分化，无法进行胚胎移植，胚胎移植对象为早期胚胎，如桑葚胚或囊胚等。 (4)试管动物技术主要包括体外受精、胚胎体外培养和胚胎移植技术。 (√) (5)对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将滋养层进行均等分割。 (×) 提示：囊胚的滋养层细胞已经发生分化，对囊胚进行胚胎分割需要对内细胞团进行均等分割。 2.(2025·台州高二期中)近年来发展起来的胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机，如图为经体外受精和胚胎分割移植，培育优质奶牛的过程。下列说法正确的是 (　　) A.体外受精所需的成熟卵细胞可以从母体卵巢中直接获取，但在受精前要对精子进行获能处理 B.受体母牛必须和供体牛属于同一物种，移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应 C.胚胎分割时只能用切割针在显微镜下将胚胎均等分割成若干份 D.进行胚胎分割时，应选择发育到原肠胚时期的胚胎进行操作 解析：选B　卵巢中获取的卵细胞必须在体外培养成熟，才能与获能精子受精，得到受精卵，A错误；胚胎分割还可以在显微镜下用切割刀把胚胎分割开，或者采用酶处理等方式将早期胚胎中的细胞分散开，C错误；进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的囊胚或囊胚期前的胚胎进行操作，D错误。 3.(2025·温州高二期末)下列过程在胚胎移植中不必进行的是 (　　) A.对供体、受体要进行选择 B.常用激素处理使供体超数排卵 C.胚胎移植需要培养至桑葚胚或者囊胚期 D.供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应 解析：选D　受体动物对植入子宫的外来胚胎一般不会发生免疫排斥反应。 4.思考题 (1)将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗?如果不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理? 提示：不一定能正常发育。一般情况下应移植到同种的、生理状态相同的受体子宫内，在移植前应对受体进行与供体同期发情处理。 (2)胚胎移植后，经受体孕育的后代，遗传特性与供体还是受体一致?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，其遗传特性不受受体的影响。 [精要内容把握] 一、知识体系建一建 二、核心语句背一背 1.胚胎工程操作的主要对象是生殖细胞、受精卵和早期的胚胎细胞。 2.胚胎工程的研究对象主要限定于哺乳动物。研究的重点内容有体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植、胚胎分割等。 3.哺乳动物的胚胎培养液成分一般都比较复杂，除一些无机盐和有机物外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。 提能点　胚胎移植与胚胎分割 [任务驱动] 　　胚胎工程能够挖掘动物的繁殖潜力，为优良牲畜的大量繁殖、稀有动物的种族延续提供有效的解决办法。如图是利用胚胎工程技术培育优良种牛的流程图。 (1)过程①中，用促性腺激素对良种母牛处理的目的是什么? 提示：为了使良种母牛产生多个卵子，可用促性腺激素处理使其超数排卵。 (2)过程③与过程④分别表示什么过程? 提示：过程③与过程④分别表示体外受精与胚胎体外培养过程。 (3)过程⑤中选择的代孕母牛需要满足的条件有哪些?(答出2点) 提示：过程⑤表示胚胎移植，胚胎移植时，通常选择具有相同生理状态的同种雌性个体作为受体。 (4)X表示什么结构?若要获得更多优质胚胎可对X何种操作? 提示：X表示早期胚胎，如桑葚胚或囊胚等，若要提升胚胎利用率，获得更多优质胚胎，可对X进行胚胎分割处理。 [生成认知] 一、胚胎移植 1.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。 2.胚胎移植的基本程序(以牛为例) (1)对供体良种母牛、受体母牛一般用激素进行同期发情处理。 (2)用促性腺激素对供体良种母牛做超数排卵处理。 (3)超数排卵的母牛发情后，选择同种优秀的公牛进行配种或人工受精。 (4)胚胎的收集：配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)。 (5)冲卵后，对胚胎进行质量检查，把符合要求的胚胎移植给受体。 (6)受体母牛产下胚胎移植的犊牛。 3.胚胎移植的实质及繁殖方式的判断 (1)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换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变。 (2)胚胎移植界定有性繁殖还是无性繁殖，需要根据胚胎的来源进行确定，具体如下： 二、胚胎分割 1.胚胎分割的基础和特点 理论基础 细胞的全能性 物质基础 每个细胞核内具有相同的遗传物质 特点 每个后代具有相同的遗传特性 2.胚胎分割的过程 　　[例1]　牛胚胎移植的基本程序如图所示，下列说法不正确的是 (　　) A.供体母牛的主要职能是产生具有优良性状的胚胎 B.图中a指的是超数排卵，可用促性腺激素处理供体母牛 C.配种后需将供体母牛体内的胚胎冲洗出来 D.应把早期胚胎移植到处于发情状态的母牛的输卵管中 　　[解析]　供体母牛的主要职能是产生具有优良遗传性状的胚胎，A正确；图中a指的是超数排卵，可用促性腺激素处理供体母牛，B正确；冲卵的实质是把供体子宫内的胚胎冲洗出来，C正确；应把早期胚胎移植到处于发情状态的同种母牛的子宫中，D错误。 　　[答案]　D 　　[例2]　(2025·宁波海曙区期中)下列关于胚胎分割技术的叙述，错误的是 (　　) A.对胚胎均等分割以保证分割之后的两个胚胎具有相同的遗传物质 B.分割后得到的胚胎或细胞可直接移植或培养到囊胚阶段再移植 C.胚胎分割可成倍增加胚胎数量，是一种快速繁殖优良种畜的方法 D.胚胎分割属于无性生殖范畴，理论基础是细胞的全能性 　　[解析]　将内细胞团均等分割，是为了分割后的胚胎能更好地恢复和进一步发育，无论是否均等分割，分割后的各部分细胞均具有相同的遗传物质，A错误。 　　[答案]　A [跟踪训练] 1.(2025·浙江精诚联盟月考)胚胎工程包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割等技术。下列相关叙述正确的是 (　　) A.应用胚胎工程加速繁育经济动物可运用花药离体培养的技术 B.试管婴儿培养过程应用到体外受精、胚胎移植、胚胎分割技术 C.胚胎移植可在畜牧业生产中产生新品种，改良品种资源 D.胚胎分割时有的采用切割针，有的要采用酶解法 解析：选D　花药离体培养的技术用于植物的单倍体育种，而胚胎工程的研究对象主要限定于哺乳动物，A错误。试管婴儿技术是指通过人工操作使卵子和精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，再经胚胎移植产生后代的技术，试管婴儿培养过程不涉及胚胎分割技术，B错误。胚胎移植不会产生新品种也不能改良品种资源，C错误。胚胎分割时若胚胎处于囊胚期前(每一个细胞都具有全能性)可以采用酶解法或机械法；若胚胎处于囊胚期则只能运用机械法分割，不能用酶解法，D正确。 2.和牛是一种肉牛品种，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中产生的精子简要进行　　　处理后才具有与卵细胞受精的能力。在实际胚胎工程操作中常以　　　　　　　　　　　　　　　作为受精的标志。  (2)上图移植的胚胎处于　　　　期，移入的甲胚胎能在代孕雌牛子宫中存活的生理基础是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；为培育雌性子代和牛，胚胎移植前须进行性别鉴定，需取图中乙细胞进行　　　　。  (3)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　　　　技术；这一过程中，要特别注意将内细胞团　　　分割。  解析：(1)用促性腺激素处理雌牛后，可使供体母牛一次性排出多个卵细胞；采集的精子往往需要经过获能处理后才具有与卵细胞受精的能力；在实际胚胎工程操作中常以观察到两个极体或雌、雄原核融合作为受精的标志。(2)由图可知，移植的胚胎具有内细胞团和滋养层细胞，因此移植的胚胎处于囊胚期；移入的胚胎能在代孕雌牛子宫中存活，其生理基础是代孕雌牛子宫对外来胚胎基本不会发生免疫排斥反应；胚胎移植前的性别鉴定应取早期胚胎的滋养层细胞进行DNA分析。(3)为提高胚胎利用效率，尽快获得数量较多的子代和牛，应对胚胎进行胚胎分割处理，即题图中甲环节，此操作的最终目的是获得多个基因型相同的后代；在处理过程需特别注意的是要将内细胞团均等分割，否则将影响分割后胚胎的恢复和发育，比如含内细胞团少的部分发育不良或不发育。 答案：(1)促性腺　获能　观察到两个极体或雌、雄原核融合　(2)囊胚　代孕雌牛子宫对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应　DNA分析　(3)胚胎分割　均等 科学思维——归纳比较试管动物技术与克隆(核移植)技术 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 项目 试管动物 克隆动物 主要技术手段 体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植 核移植、胚胎体外培养、胚胎移植 实例 试管牛 “多莉”羊 过程 遗传 特点 继承了双亲(提供精子和卵子的个体)的遗传性状 全部性状几乎与提供细胞核的亲本一致 两者的 三个 不同 ①起点不同：试管动物是受精卵，克隆动物是经核移植后的重组细胞 ②核遗传物质来源不同：试管动物来源于双亲，克隆动物主要来源于供核一方 ③生殖方式不同：试管动物为有性生殖，克隆动物为无性生殖 [素养评价] 1.试管动物技术正广泛应用于畜牧业。试管牛的培育过程如图所示，下列叙述错误的是 (　　) A.①过程与细胞膜上的糖蛋白有关，②过程是胚胎移植 B.采集的卵母细胞培养至成熟，采集的精子达到获能状态，才能培养受精 C.欲得到更多遗传性状相同的小牛，可对供体母牛超数排卵处理 D.受体母牛可以是一般品种，必须进行同期发情处理 解析：选C　由题图分析可知，图中①表示体外受精，精子和卵细胞相互识别与细胞膜上的糖蛋白有关，②表示胚胎移植，A正确；采集的卵母细胞培养至成熟，采集的精子达到获能状态，才能培养受精，B正确；欲得到更多遗传性状相同的小牛，可对供体母牛提供的早期胚胎进行胚胎分割，超数排卵无法获得相同性状的小牛，C错误；受体母牛可以是一般品种，但应具有健康体质和繁殖能力的个体且必须进行同期发情处理，D正确。 2.Leigh氏综合征的致病基因位于线粒体DNA中。一位母亲约有1/4的线粒体携带这种致病基因，她的前两个孩子因患有Leigh氏综合征而夭折。她的第三个孩子因为接受另一名女性捐赠的健康基因而成为全球首个“三亲婴儿”，孕育过程如图所示。下列叙述错误的是 (　　) A.图中代表该母亲卵母细胞的是卵母细胞A B.“三亲婴儿”的技术原理与克隆羊“多莉”不同 C.“三亲婴儿”具有来自三位亲本的遗传物质 D.如果该母亲不借助上述技术，自然生育的第三个孩子不一定会患有Leigh氏综合征 解析：选A　图中代表该母亲卵母细胞的是卵母细胞B，A错误；“三亲婴儿”的技术原理是提供质基因和有性生殖，克隆羊“多莉”的技术原理是核移植，属于无性生殖，B正确；“三亲婴儿”具有来自两位亲本的核基因和一位亲本的质基因，共有三位亲本的遗传物质，C正确；由于一位母亲约有1/4的线粒体携带这种致病基因，而细胞质基因随机分配，因此，该母亲如果不借助题述技术，产生的卵母细胞可能不携带致病基因，自然生育的第三个孩子也不一定会患有Leigh氏综合征，D正确。 课后思考与练习参考答案(教材P94) 一、选择题 1.B　2.D　3.B 二、简答题 1.提示：胚胎移植的流程图见本书P115[生成认知]图 2.提示：在培养胚胎干细胞时，在培养皿底部制备一层饲养层细胞(该细胞一般是胚胎成纤维细胞，其可分泌一些抑制细胞分化的物质)。 名师推荐：课题活动(二)　重视理论应用，探索细胞工程与生产生活 　　紧扣新高考生物学“重实践、强应用”的脉搏，一帆融媒图书特邀名师匠心打造系列“主题式探究课题活动”。本活动深度践行新课标理念，以“鲜活课题”为引领，“有机串联核心知识”，“浸润学科核心素养”。设计突出“动手实践”与“创新思维”培养，模拟真实科研情境，引导学生亲历探究全过程。告别纸上谈兵，助力学生“融会贯通知识、锤炼关键能力”，有效应对高考命题新趋势，是提升生物学科综合竞争力的生动实践课堂。 本资源属自主选择有偿使用栏目，敬请进入微信小程序“一帆书匠馆”在线学习。 学科网（北京）股份有限公司 $