新教材2023年高中生物第2章細(xì)胞工程第3節(jié)胚胎工程2胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)案新人教版選擇性必修3

二胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用必備知識·夯實雙基一、體外受精1．試管動物：通過人工操作使卵子在__體外__受精，經(jīng)培養(yǎng)發(fā)育為__早期胚胎__后，再進(jìn)行移植產(chǎn)生的個體。2．體外受精技術(shù)的主要步驟：__卵母細(xì)胞的采集__、__精子的獲取__和__受精__。3．過程二、胚胎移植1．概念：是指將通過__體外受精__及其他方式得到的胚胎，移植到__同種的__、__生理狀態(tài)相同__的雌性動物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。2．胚胎移植的基本程序eq\x(\a\al(對供、受體的,選擇和處理))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(選擇：遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的,個體（供體），健康、有正常繁,殖能力的個體（受體）,處理：__同期發(fā)情__處理和__超數(shù)排卵__,處理))↓eq\x(配種或__人工授精__)↓eq\x(\a\al(胚胎的收集、檢,查、培養(yǎng)或保存))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(收集：沖卵,檢查：發(fā)育到__桑椹胚_(dá)_或__囊胚_(dá)_,階段,保存：－196℃的液氮中保存))↓eq\x(胚胎移植)↓eq\x(胚胎移植后的檢查)檢查受體母牛__是否妊娠__3．胚胎移植的意義(1)充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的__繁殖潛力__。(2)__大大縮短__了供體本身的繁殖周期。(3)對供體施行__超數(shù)排卵__處理后，增加后代數(shù)量。(4)推動胚胎工程及其他技術(shù)的研究和應(yīng)用。三、胚胎分割1．概念：采用__機械方法__將早期胚胎切割成__2等份、4等份或8等份__等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。2．所需主要儀器設(shè)備：__體視顯微鏡__和__顯微操作儀__。3．操作對象及要求：選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的__桑椹胚或囊胚_(dá)_，將它移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中，在顯微鏡下用__分割針__或__分割刀__分割。在分割囊胚階段的胚胎時，要注意__將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割__。4．胚胎分割的意義(1)促進(jìn)優(yōu)良動物品種的繁殖，產(chǎn)生__遺傳性狀__相同的后代用于遺傳學(xué)研究。(2)對胚胎進(jìn)行__性別鑒定__、__遺傳病篩查__等，對于人工控制動物性別、動物繁育健康后代有重要意義。┃┃學(xué)霸記憶__■1．體外受精技術(shù)主要包括卵母細(xì)胞的采集、精子的獲取和受精等過程。2．采集到的卵母細(xì)胞和精子要分別在體外進(jìn)行成熟培養(yǎng)和獲能處理才能完成受精。3．胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。4．動物的胚胎只有移植到同種且生理狀態(tài)相同的雌性動物體內(nèi)才能成功。5．胚胎移植的優(yōu)勢是可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力6．胚胎分割應(yīng)選擇形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚，在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。┃┃活學(xué)巧練__■1．為了獲得更多的卵母細(xì)胞，需用性激素對供體進(jìn)行處理。(×)2．受精卵發(fā)育到原腸胚階段才能進(jìn)行胚胎移植。(×)3．胚胎移植一般應(yīng)在同種的雌性供體和受體之間進(jìn)行，因為兩者生理特征相近，易于成功。(√)4．胚胎移植時，供體母畜需要具備優(yōu)良的遺傳性能。(√)5．胚胎分割時需將原腸胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。(×)6．利用胚胎分割技術(shù)可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎。(√)思考：1．試管動物與克隆動物有什么不同？提示：①生殖方式不同：試管動物屬于有性生殖，克隆動物屬于無性生殖。②培育的技術(shù)手段不同：試管動物需采用體外受精、胚胎移植等技術(shù)，克隆動物需采用核移植、胚胎移植技術(shù)。③是否遵循遺傳定律：試管動物遵循遺傳定律，克隆動物不遵循遺傳定律。2．超數(shù)排卵處理中為什么使用的是促性腺激素而不是性激素？提示：性激素是由性腺產(chǎn)生并釋放的，長期使用外源性激素會導(dǎo)致性腺萎縮。促性腺激素由垂體產(chǎn)生并釋放，作用于性腺，可以促進(jìn)排卵，并且不會使性腺萎縮。3．胚胎分割的對象是什么？選擇此時期的胚胎進(jìn)行分割的原因是什么？提示：桑椹胚或囊胚階段的胚胎。桑椹胚階段尚未出現(xiàn)細(xì)胞分化，具有全能性；囊胚階段的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)具有全能性。4．分割囊胚期的胚胎時為什么強調(diào)將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割？而鑒定胚胎的性別做DNA分析時卻是取樣的滋養(yǎng)層？提示：因為囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來發(fā)育成胎兒的各種組織，滋養(yǎng)層發(fā)育成胎盤、胎膜。囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)要均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。取滋養(yǎng)層細(xì)胞做DNA分析鑒定性別，不會影響胎兒的發(fā)育。課內(nèi)探究·名師點睛知識點體外受精1．試管動物并非自始至終都在試管中發(fā)育，而是胚胎發(fā)育的早期在培養(yǎng)皿和試管中，胚胎發(fā)育的絕大部分時間在母體內(nèi)。2．體外受精(1)原理：人工模擬體內(nèi)環(huán)境(包括營養(yǎng)、溫度、pH等)，使卵母細(xì)胞成熟、精子獲能，最終完成受精。(2)主要步驟：卵母細(xì)胞的采集、精子的獲取和受精等。(3)過程：精子進(jìn)行獲能處理，卵子進(jìn)行成熟培養(yǎng)(發(fā)育到MⅡ期)，再進(jìn)行體外受精。知識貼士體外受精形成的胚胎進(jìn)行胚胎移植屬于有性生殖，核移植形成的胚胎進(jìn)行胚胎移植屬于無性生殖，即判斷胚胎移植為何種生殖方式，關(guān)鍵要看胚胎是通過何種方式發(fā)育而來的。┃┃典例剖析__■典例1下列有關(guān)哺乳動物體外受精的敘述，正確的是(C)A．給實驗動物注射促性腺激素，使其產(chǎn)生更多的精子B．從輸卵管中采集的卵母細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)后才能與獲能的精子受精C．獲能的精子和成熟的卵子，要在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液中完成受精D．卵母細(xì)胞與精子受精前均已完成減數(shù)第二次分裂解析：給實驗動物注射促性腺激素，目的是使其產(chǎn)生更多的卵子，A錯誤；從卵巢中采集的卵母細(xì)胞要在體外進(jìn)行成熟培養(yǎng)，然后才能與精子共同培養(yǎng)，完成受精，B錯誤；一般情況下，獲能的精子和成熟的卵子要在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液中共同培養(yǎng)一段時間，來促使它們完成受精，C正確；次級卵母細(xì)胞減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結(jié)合過程中完成的，D錯誤。┃┃變式訓(xùn)練__■1．下列是人工授精和體外受精的相同點的是(C)A．人工授精能更有效地發(fā)揮優(yōu)良公畜的優(yōu)良特性B．體外受精能更有效地發(fā)揮母畜的繁殖潛能C．人工授精和體外受精的本質(zhì)相同D．人工授精的精卵結(jié)合過程發(fā)生在母畜體內(nèi)，而體外受精的過程發(fā)生在母畜體外解析：人工授精能更有效地發(fā)揮優(yōu)良公畜的優(yōu)良特性，這是兩者的區(qū)別，A不符合題意；體外受精能更有效地發(fā)揮母畜的繁殖潛能，這是兩者的區(qū)別，B不符合題意；二者的本質(zhì)都是兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合，C符合題意；人工授精的精卵結(jié)合過程發(fā)生在母畜體內(nèi)，而體外受精的過程發(fā)生在母畜體外，這是兩者的區(qū)別，D不符合題意。知識點胚胎移植1．胚胎移植的理解(1)胚胎的來源：通過轉(zhuǎn)基因、核移植、體外受精、體內(nèi)受精等技術(shù)獲得的胚胎。(2)供體：提供胚胎的個體。(3)受體：接受胚胎的個體。eq\a\vs4\al(胚胎受體,的條件)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①同一物種的雌性個體,②進(jìn)行胚胎移植的供體和受體的生,理狀態(tài)要相同))2．胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)項目內(nèi)容胚胎移入的基礎(chǔ)哺乳動物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時間內(nèi)，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的胚胎收集的基礎(chǔ)哺乳動物的早期胚胎形成后，在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài)移入胚胎存活的基礎(chǔ)受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)保留遺傳特性的基礎(chǔ)供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但移入受體的供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響3．胚胎移植的程序┃┃典例剖析__■典例2進(jìn)行動物胚胎移植時，必須考慮的事項是(A)A．供體動物與受體動物生理狀態(tài)的一致性B．受體動物對供體胚胎的免疫排斥反應(yīng)C．受體動物的子宮與供體胚胎建立組織上和生理上的聯(lián)系D．早期胚胎能否從供體子宮內(nèi)完整地分離出來解析：哺乳動物的早期胚胎形成后，在一定時間內(nèi)不會與供體子宮建立組織上的聯(lián)系，受體子宮對外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，并能建立組織上和生理上的聯(lián)系，這是動物胚胎發(fā)育和胚胎移植時的固有屬性。因此，在進(jìn)行胚胎移植時不是必須考慮的。┃┃變式訓(xùn)練__■2．在胚胎移植的操作過程中，對已經(jīng)受精的動物，可進(jìn)行沖卵等技術(shù)操作。下列相關(guān)敘述正確的是(B)A．接受手術(shù)的對象是胚胎移植的受體B．沖卵的目的是獲得已經(jīng)受精發(fā)育的早期胚胎C．為獲得雌性胚胎進(jìn)行移植，需取囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞做性別鑒定D．受體對移入子宮的外來早期胚胎可通過細(xì)胞免疫將其排斥解析：沖卵實質(zhì)上是將供體母牛子宮內(nèi)的早期胚胎沖洗出來，此環(huán)節(jié)接受手術(shù)的對象是供體，A項錯誤，B項正確；進(jìn)行性別鑒定時，需取滋養(yǎng)層細(xì)胞，C項錯誤；大量研究已經(jīng)證明，受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，這為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能，D項錯誤。知識點胚胎分割1．胚胎分割的基礎(chǔ)(1)理論基礎(chǔ)：細(xì)胞的全能性。(2)物質(zhì)基礎(chǔ)：每個細(xì)胞核內(nèi)具有相同的遺傳物質(zhì)。2．胚胎分割的過程eq\x(選發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚)↓eq\x(移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中)↓eq\x(用分割針或分割刀將胚胎切開)↓eq\x(吸出其中半個胚胎，注入空透明帶中，或?qū)⒙惆肱咭浦踩胧荏w)↓eq\x(著床發(fā)育產(chǎn)仔)注意：胚胎分割的份數(shù)越多，操作的難度會越大，移植的成功率也越低。早期胚胎的體積很小，只有在顯微鏡下才能看到；再者，細(xì)胞數(shù)目是有限的。分割的份數(shù)越多，不但難以做到均等分割，每一份的細(xì)胞數(shù)會越少，而且作為囊胚期的胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞所受的影響會更大。因此，分割的份數(shù)越多，技術(shù)的難度會越大，移植后恢復(fù)和發(fā)育的難度會越大，移植的成功率自然會降低。┃┃典例剖析__■典例3以下關(guān)于胚胎分割移植的說法，不正確的是(C)A．就目前的胚胎分割移植而言，產(chǎn)生的同卵雙胎較多，同卵多胎成功率較低B．胚胎分割所需要的主要儀器設(shè)備為體視顯微鏡和顯微操作儀C．可在囊胚階段將胚胎隨機分割成兩份或多份，然后移植D．用分割針將桑椹胚均分成兩部分，可直接將裸半胚移植入受體解析：實踐證明，采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胎的可能性是有限的，分割次數(shù)越多，分割后胚胎成活的概率越小。目前，二分胚胎的分割和移植效率最高，A項正確；胚胎分割所需要的主要儀器設(shè)備為體視顯微鏡和顯微操作儀，B項正確；在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，以免影響胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育，但對于不同發(fā)育階段的胚胎，分割的具體操作不完全相同，C項錯誤；分割后的胚胎可以直接移植給受體，或經(jīng)體外培養(yǎng)后，再移植給受體，D項正確。┃┃變式訓(xùn)練__■3．下圖是利用胚胎工程技術(shù)培育優(yōu)質(zhì)奶牛的主要步驟。下列敘述正確的是(B)A．胚胎移植可以定向改造動物的遺傳性狀B．A細(xì)胞不一定是受精卵C．①②兩個胚胎具有不同的遺傳物質(zhì)D．圖中a過程包括桑椹胚、囊胚和原腸胚等階段解析：胚胎移植發(fā)育形成的個體性狀取決于供體，與受體無關(guān)，不能定向改造動物的遺傳性狀，A項錯誤；移植的胚胎可以由受精卵發(fā)育而成，或者通過克隆技術(shù)形成，B項正確；由同一個胚胎分割形成的不同個體含有相同的遺傳物質(zhì)，C項錯誤；胚胎分割應(yīng)該選擇早期胚胎，包括桑椹胚、囊胚階段，不包括原腸胚，D項錯誤。指點迷津·撥云見日一、胚胎分割動物與體細(xì)胞克隆動物的比較項目胚胎分割動物體細(xì)胞克隆動物相同點都屬于無性生殖，最終技術(shù)是胚胎移植不同點胚胎的來源雌性動物的早期胚胎或體外受精及其他方式得到的胚胎通過核移植技術(shù)獲得的重組胚胎遺傳物質(zhì)胚胎分割動物具有相同的核遺傳物質(zhì)，兩個親本提供的核遺傳物質(zhì)一樣多克隆動物的核遺傳物質(zhì)主要由供體細(xì)胞核提供起點經(jīng)過受精作用形成的一個細(xì)胞經(jīng)過核移植形成的一個細(xì)胞┃┃典例剖析__■典例4動物細(xì)胞培養(yǎng)是動物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)。右圖中，a、b、c表示現(xiàn)代工程技術(shù)，①②③分別表示a、b、c的結(jié)果。下列說法正確的是(C)A．①②③中作為受體的動物品種是珍稀或存量少的雌性動物B．若a是胚胎分割技術(shù)，①中個體的基因型和表型一定相同C．若b是體外受精技術(shù)，②為試管動物，屬于有性生殖D．若c是核移植技術(shù)，③反映了動物細(xì)胞也具有全能性解析：珍稀的或存量少的雌性動物屬于保護(hù)動物，不能作為生物工程的受體，因此，①②③中作為受體的動物品種應(yīng)該是本地中數(shù)量較多的雌性動物，A項錯誤；胚胎分割技術(shù)是將一個囊胚或者桑椹胚分割成兩份或多份獲得多個后代個體，屬于無性生殖，獲得的個體的基因型一般相同，但是表型是基因型和環(huán)境條件共同作用的結(jié)果，不一定相同，因此，若a是胚胎分割技術(shù)，則①中個體的基因型一般相同，但表型不一定相同，B項錯誤；若b是體外受精技術(shù)，②為試管動物，是通過體外受精和胚胎移植獲得的，屬于有性生殖，C項正確；動物細(xì)胞通過核移植技術(shù)獲得動物個體只能證明動物細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性，若c是核移植技術(shù)，則③不能反映動物細(xì)胞也具有全能性，D項錯誤。解疑答惑思考討論?P621．提示：不一定能正常發(fā)育。胚胎移植成功需要的條件：①在同一物種的雌性供體和受體之間進(jìn)行。②進(jìn)行胚胎移植的供體、受體的生理狀態(tài)要相同，所以在移植前要對供體、受體進(jìn)行同期發(fā)情處理。2．提示：大量的研究已經(jīng)證明，受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。3．提示：與供體保持一致。供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但移入受體的供體胚胎的遺傳特性，在孕育過程中不受任何影響。4．提示：正確。胚胎移植成功率的高低與供體、受體生理環(huán)境條件一致性密切相關(guān)。只有供體、受體生理環(huán)境高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并繼續(xù)發(fā)育。所以我們可以把胚胎移植簡單概括為早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。到社會中去?P64提示：胚胎分割用到哪些技術(shù)與工具？胚胎分割的關(guān)鍵操作是什么？胚胎分割主要應(yīng)用在哪些方面？胚胎分割具有怎樣的意義？等等。練習(xí)與應(yīng)用?P64一、概念檢測1．(1)×提示：要分別對采集來的卵母細(xì)胞和精子進(jìn)行成熟培養(yǎng)和獲能處理，才能用于體外受精。(2)×提示：經(jīng)胚胎移植的后代，其遺傳特性與供體保持一致。(3)×提示：受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。2．提示：(1)體外胚胎培養(yǎng)胚胎移植(2)使用促性腺激素使其超數(shù)排卵。(3)要對采集到的卵母細(xì)胞進(jìn)行成熟培養(yǎng)，對采集到的精子進(jìn)行獲能處理。二、拓展應(yīng)用(1)提示：動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞核移植、體外受精、胚胎移植、胚胎分割等技術(shù)。不一定。盡管相關(guān)技術(shù)已經(jīng)在多種動物中獲得成功，但其成功率仍然非常低。技術(shù)的具體環(huán)節(jié)也有待進(jìn)一步改進(jìn)。不同動物，操作過程中也會有差異。(2)提示：由于親本個體少，人工繁育的種群，基因多樣性比野生種群低，基因庫小，對環(huán)境的適應(yīng)能力弱。(3)提示：多種多樣的生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要成員，是一個個獨特的基因庫。任何一個物種的滅絕都可能產(chǎn)生多米諾效應(yīng)，使其他相關(guān)物種受到影響；進(jìn)而威脅到生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。保護(hù)瀕危的野生動物，保護(hù)生物多樣性刻不容緩。訓(xùn)練鞏固·課堂達(dá)標(biāo)1．下圖是利用體外受精技術(shù)培育試管牛的大致過程，下列敘述錯誤的是(B)A．采集到的精子需在獲能培養(yǎng)液中進(jìn)行獲能培養(yǎng)B．培育試管牛的胚胎發(fā)育過程在體外進(jìn)行C．受精可以在專用的受精溶液中完成D．進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)的目的是檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力解析：采集到的精子需要在獲能溶液中進(jìn)行獲能培養(yǎng)，A正確；試管動物是在體外受精，受精卵發(fā)育為早期胚胎后，再移植到母體產(chǎn)生的后代，B錯誤；減Ⅱ中期的卵子和獲能精子，一般都可以在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫?，C正確；進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)的目的是檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力，D正確。2．我國引進(jìn)良種紅安格肉牛后，使其快速繁殖使用的方法有(B)①組織培養(yǎng)②基因工程③體外受精和胚胎移植④克隆A．①③ B．③④C．①④ D．②④解析：動物組織培養(yǎng)的目的是獲取動物細(xì)胞和產(chǎn)物，①不符合題意；基因工程是指按照人們的意愿，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品，不能快速繁殖動物，②不符合題意；體外受精和胚胎移植獲得試管動物，能縮短繁殖周期，增加繁殖的后代數(shù)量，③符合題意；將動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核移入另一個去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最