高中生物新人教版選擇性必修3第2課時 胚胎工程技術(shù)及其應用

第2課時胚胎工程技術(shù)及其應用

課堂互動探究案

課程標準

1.對動物早期胚胎或配子進行顯微操作和處理以獲得目標個體。

2.簡述胚胎工程包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等技術(shù)。

素養(yǎng)達成

1.（1）簡述哺乳動物體外受精技術(shù)的主要步驟。（生命觀念）

（2）簡述哺乳動物胚胎的早期培養(yǎng)方法。（生命觀念）

2.通過“試管嬰兒”和“試管動物”的產(chǎn)生過程及其意義的學

習來了解主要技術(shù)的操作流程。（科學探究、科學思維）

3.認同體外受精在家畜快速繁殖中的重要意義。（社會責任）

雌牛剛出生時，每側(cè)卵巢大約含有15萬個卵泡，每個卵泡內(nèi)都有

一個初級卵母細胞。出生后能夠發(fā)育成熟的卵泡只有200個左右，但

一頭雌牛一生只能產(chǎn)下犢牛4?5頭，其他哺乳動物的情況與之相似，

可見哺乳動物一生中卵母細胞的有效利用率很低。如何解決牛低生育

率的問題？這正是胚胎工程要研究解決的問題之一。

%""用〃勿用卅川"加用W"用川川川州川川"卅〃用"卅用卅"同國?國?圖陶,勿用川川卅用""卅用〃"川卅川皿加州用川皿用卅用/卅以

探究點一體外受精

【師問導學】

下圖是哺乳動物體外受精過程的示意圖，請據(jù)圖思考并回答下列

問題。

Mil期卵母細胞

殺體外受精-U

卵巢精子離心處理新鮮或解

凍的精液

1.精子獲能處理前為什么要離心處理？

2.受精時精子需要進行獲能處理，對卵子的要求是什么？

3.受精過程體現(xiàn)了細胞膜的哪種功能，體現(xiàn)了細胞膜的哪一特

性？

4.試管動物在體外就能獲取，對嗎？

5.試管動物與克隆動物有什么不同?

6.試管嬰兒的培育過程是有性生殖還是無性生殖？為什么？

【智涂筆記】

［易錯警示］

1.體外受精技術(shù)的兩個注意點

(1)用促性腺激素處理時，只能注射不能飼喂：促性腺激素是肽類

化合物，飼喂會因消化道的消化作用而失去原有的效用。

(2)精子獲能處理前應離心處理：精液由精子和精清兩部分組成。

精清中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，因此在一般情況下，精液中

的精子無法獲能。精子獲能處理前進行離心處理，其目的是除去精清

以利于精子獲能。

2.試管動物和克隆動物的不同

(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、胚胎移植等技術(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。

［特別提醒］

體外受精形成的胚胎進行胚胎移植屬于有性生殖，核移植形成的

胚胎進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。

【師說核心】

1.卵母細胞的采集和培養(yǎng)方法

(1)超數(shù)排卵技術(shù)：促性腺激素可作用于卵巢，促進雌激素的分泌,

進而促進卵子的排出，從輸卵管中沖取的卵子，已發(fā)育至減數(shù)第二次

分裂中期，可直接與獲能的精子進行受精作用。

(2)從卵巢中采卵：卵巢中的卵母細胞為初級卵母細胞，需在體外

培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期才能進行體外受精。

2.哺乳動物體外受精過程圖解

3.體外受精的原理：人工模擬體內(nèi)環(huán)境(包括營養(yǎng)、溫度、pH等),

使卵母細胞成熟、精子獲能，最終完成受精和胚胎保存。

4.比較自然受精、人工授精和體外受精

項目自然受精人工授精體外受精

用人工的方法

人工獲取精子、卵

過程雌雄動物交將公畜的精液

不子，在體外培養(yǎng)液

不同配完成注入母畜生殖

同中完成受精過程

道內(nèi)，完成受精

八占、、

場所雌性動物輸雌性動物輸卵

體外培養(yǎng)液中

不同卵管中管中

(1)精子獲能、卵子成熟后方能完成受精過程；

相同點

(2)都是有性生殖

【檢測反饋】

1.采集卵母細胞時，不宜采用的方法是（）

A.用特定激素處理，然后從輸卵管沖取卵子

B.從屠宰場已屠宰母畜的卵巢中采集

C.借助超聲波探測儀、內(nèi)窺鏡等工具，直接從活體動物的卵巢

中吸取卵母細胞

D.將動物麻醉后，用特制的電極直接刺激排卵中樞神經(jīng)，引起

排卵

2.關(guān)于試管動物技術(shù)概念的敘述，正確的是（）

A.通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通

過培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再經(jīng)過移植產(chǎn)生后代的技術(shù)

B.通過人工操作使卵子和精子在體內(nèi)成熟，在體外受精，并通

過培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再經(jīng)過移植產(chǎn)生后代的技術(shù)

C.通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并將

受精卵移植產(chǎn)生后代的技術(shù)

D.通過人工操作使卵子和精子在體內(nèi)成熟，在體外受精，并將

受精卵移植產(chǎn)生后代的技術(shù)

3.良種試管牛的繁殖過程：用激素促進甲牛多排卵，然后把卵子

在體外與人工采集的乙牛的精子進行受精，在特定培養(yǎng)基中培育成胚

胎，再把胚胎送入經(jīng)過激素處理的丙牛的子宮內(nèi)，孕育成試管牛。下

列相關(guān)敘述錯誤的是（）

A.精卵結(jié)合前精子需進行獲能培養(yǎng)

B.“促進甲牛多排卵”的激素是孕激素

C.甲牛、乙牛對試管牛核遺傳物質(zhì)的貢獻相同

D.該技術(shù)可應用于加快優(yōu)良種畜的繁殖

探究點二胚胎移植

【師問導學】

1.胚胎移植時，對供體、受體的生理狀態(tài)有什么要求？

2.怎樣才能使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致？供體胚

胎移入受體子宮時，在位置上有要求嗎？

3.胚胎移植過程中，對供、受體的選擇，有哪些要求?

4.對供體母牛進行超數(shù)排卵時注射的激素是哪類激素？為什么要

用激素處理供體母牛？

5.胚胎移植過程中需要進行幾次檢查？分別檢查什么？

6.胚胎移植成功的標志是什么？

7.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？

【智涂筆記】

［易錯警示］

排卵、超數(shù)排卵和沖卵的含義

(1)排卵：排卵是指從卵泡中排出卵子，排出的是初級卵母細胞或

次級卵母細胞。

(2)超數(shù)排卵：是指給供體母畜注射促性腺激素，一次排出比自然

情況下多十幾倍到幾十倍的卵子，用于體外受精和早期胚胎培養(yǎng)。

(3)沖卵：是指用配制好的沖卵液，借助特制的沖卵裝置，將供體

母畜子宮或輸卵管中的胚胎沖洗出來。

［特別提醒］

(1)作為胚胎受體的條件

①與供體是同一物種

②與供體處于相同的生理狀態(tài)

③雌性動物

(2)胚胎移植的實質(zhì)是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置

的轉(zhuǎn)移。

【師說核心】

1.胚胎移植的實質(zhì)

早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移，而胚胎本身的

遺傳物質(zhì)并不發(fā)生改變，因此能保持其原來的遺傳特性。

2.胚胎的來源

(1)雌性動物體內(nèi)的早期胚胎。

(2)通過體外受精和早期胚胎的培養(yǎng)得到。

(3)通過哺乳動物體細胞核移植及培養(yǎng)得到。

3.胚胎移植的供體和受體

(1)供體的職能：產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎。

(2)受體須具備的條件

①健康的體質(zhì)和正常的繁殖能力。

②同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物，沒有生殖隔離，生殖

環(huán)境相同。

4.胚胎移植的條件

(1)胚胎移植一般應在同種的雌性供體和受體之間進行，這里的

“同種”是指“同物種”。

(2)進行胚胎移植的供、受體生理狀態(tài)要相同。

①應對供體和受體母畜進行同期發(fā)情處理，使它們的生理條件達

到同步或一致，這樣才能使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生

存條件，這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。

②移入受體子宮胚胎的位置應該與其在供體子宮內(nèi)的位置相同或

相似。

5.與胚胎移植有關(guān)的幾個問題

(1)供體公牛、母牛和受體母牛的選擇：應選擇遺傳特性和生產(chǎn)能

力優(yōu)秀的個體作為供體，選擇具有健康體質(zhì)和正常繁殖能力的個體作

為受體。

(2)受精卵既可通過體內(nèi)受精獲得，也可通過人工授精獲得。

(3)沖卵后，對胚胎進行質(zhì)量檢查，胚胎應發(fā)育到桑甚胚或囊胚階

段。收集到的胚胎可直接向受體移植，也可放入一196C的液氮中保存。

(4)胚胎移植過程中兩次使用激素：第一次用促性腺激素使供體母

牛超數(shù)排卵；第二次用孕激素對供、受體母牛進行同期發(fā)情處理。

(5)胚胎移植過程中的兩次檢查：第一次對收集的胚胎進行質(zhì)量檢

查；第二次對受體母牛是否妊娠進行檢查。

(6)產(chǎn)下的犢牛性狀取決于所用公牛和供體母牛，性別取決于公牛

提供何種類型的精子，這兩個方面與受體母牛沒有關(guān)系。

【檢測反饋】

1.梅花鹿胚胎移植試驗的主要流程如下。下列相關(guān)敘述正確的是

()

①供體超數(shù)排卵f②配種f③胚胎收集f④f⑤胚胎移

植f子代梅花鹿

A.①過程需要注射有關(guān)激素，目的是獲得更多的卵原細胞并完

成減數(shù)分裂

B.③過程是以哺乳動物早期胚胎與子宮建立了組織上的聯(lián)系為

前提

C.④過程是“對胚胎進行質(zhì)量檢查”，可移植的胚胎應發(fā)育到

囊胚或原腸胚

D.⑤過程成功率的高低主要決定于供、受體生理狀況的一致性

2.牛胚胎移植的基本程序如圖所示，下列說法錯誤的是()

A.供體母牛的主要職能是產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的胚胎

B.圖中a指的是超數(shù)排卵，可用促性腺激素處理供體母牛

C.配種后需用特制的沖卵裝置，將供體母牛體內(nèi)的胚胎沖洗出

來

D.應把早期胚胎移植到處于發(fā)情狀態(tài)的母牛的輸卵管中

3.試管動物技術(shù)正廣泛應用于畜牧業(yè)生產(chǎn)。請根據(jù)試管牛的生產(chǎn)

流程圖回答相關(guān)問題：

◎*

就胃現(xiàn)◎一早期胚胎紋,圈髀邈一

供M鼠露噓牛

(1)①②過程分別表示、0

(2)對供體母牛的要求是_____________________________,通常母

牛每次只排出一枚卵母細胞。

(3)在體外培養(yǎng)受精卵時，需要滿足以下條件：

、營養(yǎng)、溫度和pH以及氣體環(huán)境。

(4)生產(chǎn)上常用期的胚胎進行②過程。

探究點三胚胎分割

【師問導學】

1.胚胎分割的對象是什么？選擇此時期的胚胎進行分割的原因是

什么？

2.囊胚的內(nèi)細胞團有何功能？分割囊胚期的胚胎時為什么強調(diào)將

內(nèi)細胞團均等分割？

3.在胚胎分割時，能否無限分割？原因是什么？

4.從胚胎來源上分析，胚胎分割動物和克隆動物相同嗎？

5.從后代核遺傳物質(zhì)上分析，胚胎分割動物和克隆動物的生殖方

式相同嗎？

6.結(jié)合下圖胚胎的分割過程探究以下問題：

分割針取樣滋養(yǎng)層Xi做DNA分析

⑴選擇胚胎：分割時應選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的

(2)分割：進行分割時，要注意將均等分割。

(3)若要控制動物的性別，需要切取部位的細胞進行

分析，來鑒定胚胎的性別。

【智涂筆記】

［特別提醒］

(1)在對囊胚進行分割時，要注意將內(nèi)細胞團均等分割，否則會影

響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。

(2)對胚胎進行性別鑒定取滋養(yǎng)層細胞做DNA分析即可。

［特別提醒］

滋養(yǎng)層#飼養(yǎng)層

(1)滋養(yǎng)層：囊胚時期沿透明帶內(nèi)壁排列的體積較小的細胞，滋養(yǎng)

層最終發(fā)育成胎膜和胎盤。

(2)飼養(yǎng)層：飼養(yǎng)層細胞一般為輸卵管上皮細胞，在干細胞培養(yǎng)時,

可作為干細胞分裂、增殖的營養(yǎng)細胞。

【師說核心】

1.胚胎分割的四點分析

(F\口7nA/VAA甘*nh

’理論基礎：細胞的全能性

物質(zhì)基礎：每個細胞核內(nèi)具有相同的遺傳物質(zhì)

(2)分割要均等。分割囊胚的內(nèi)細胞團時，一定要均等，若分割不

均，會出現(xiàn)含內(nèi)細胞團多的部分正常發(fā)育的能力強，少的部分發(fā)育受

阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育。

(3)分割份數(shù)不能過多。分割的份數(shù)越多，每一份的細胞數(shù)會越少,

不但難以做到均等分割，而且作為囊胚期的內(nèi)細胞團的細胞所受的影

響會越大。因此，分割的份數(shù)越多，技術(shù)難度會越大，移植后的恢復

和發(fā)育的難度越大，移植成功率越低。

(4)同一胚胎經(jīng)分割移植形成的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，該過程

中沒有減數(shù)分裂、有性生殖細胞的形成、有性生殖細胞的結(jié)合，屬于

無性繁殖或克隆。

2.胚胎分割動物和體細胞核克隆動物的異同

胚胎分割動物體細胞核克隆動物

相同點都屬于無性生殖或克隆，最終技術(shù)是胚胎移植

不雌性動物的早期胚胎或通過核移植技術(shù)獲得的

胚胎的來源

同體外受精及其他方式得重組胚胎

占

八、、到的胚胎

胚胎分割動物具有相同

克隆動物的核遺傳物質(zhì)

遺傳物質(zhì)的遺傳物質(zhì)，兩個親本提

主要由供體細胞核提供

供的核遺傳物質(zhì)一樣多

經(jīng)過受精作用形成的一經(jīng)過核移植形成的一個

起點

個細胞細胞

【檢測反饋】

1.胚胎分割是一種現(xiàn)代生物技術(shù)，關(guān)于這一技術(shù)的敘述正確的是

()

A.胚胎分割可以將早期胚胎任意分割成多份

B.胚胎分割技術(shù)可以獲得同卵雙胎或多胎

C.胚胎分割技術(shù)屬于有性生殖方式，因此不屬于克隆

D.胚胎分割技術(shù)可以分割任意時期胚胎

2.如圖為牛胚胎性別鑒定和分割示意圖，請據(jù)圖回答下列問題:

(1)填出圖中字母所代表的結(jié)構(gòu)名稱：

A；B；C；

Do

(2)寫出甲、乙、丙過程的技術(shù)名稱：

甲;乙;丙

(3)進行乙過程時，所取的樣本是o進行甲過程時,

所使用的主要儀器設備是，本過

程的技術(shù)關(guān)鍵是_____________________。

(4)盡管胚胎分割技術(shù)在多種動物中取得成功，但仍然存在一些問

題，同時很難取得同卵多胎，成功率最高的是o

勿伽"用""卅卅"/伽川川川""/MM"/"""""""""""""""/圖囪?圖E3,尋第勿卅"川川"拼伽

【網(wǎng)絡建構(gòu)】

培養(yǎng)

集和

的采

細胞

卵母

精

體外受

胚

胎

工

程

及

序

其基本程

應

用意義

概念

胎分割

」胚

時期

題

注意問

】

落實

【主干

取、

的獲

精子

養(yǎng)、

和培

采集

胞的

母細

括卵

要包

術(shù)主

精技

外受

1.體

。

過程

精等

和受

獲能

能處

和獲

培養(yǎng)

成熟

進行

體外

別在

要分

精子

胞和

母細

的卵

集到

2.采

精。

成受

能完

理才

置的

間位

下空

條件

環(huán)境

生理

相同

胎在

期胚

是早

質(zhì)上

植實

胎移

3.胚

。

轉(zhuǎn)移

內(nèi)才

物體

性動

的雌

相同

狀態(tài)

生理

種且

到同

移植

只有

胚胎

物的

4.動

功。

能成