高中生物新人教版选择性必修3第2课时 胚胎工程技术及其应用

第2课时胚胎工程技术及其应用

课堂互动探究案

课程标准

1.对动物早期胚胎或配子进行显微操作和处理以获得目标个体。

2.简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。

素养达成

1.（1）简述哺乳动物体外受精技术的主要步骤。（生命观念）

（2）简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。（生命观念）

2.通过“试管婴儿”和“试管动物”的产生过程及其意义的学

习来了解主要技术的操作流程。（科学探究、科学思维）

3.认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。（社会责任）

雌牛刚出生时，每侧卵巢大约含有15万个卵泡，每个卵泡内都有

一个初级卵母细胞。出生后能够发育成熟的卵泡只有200个左右，但

一头雌牛一生只能产下犊牛4〜5头，其他哺乳动物的情况与之相似，

可见哺乳动物一生中卵母细胞的有效利用率很低。如何解决牛低生育

率的问题？这正是胚胎工程要研究解决的问题之一。

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探究点一体外受精

【师问导学】

下图是哺乳动物体外受精过程的示意图，请据图思考并回答下列

问题。

Mil期卵母细胞

杀体外受精-U

卵巢精子离心处理新鲜或解

冻的精液

1.精子获能处理前为什么要离心处理？

2.受精时精子需要进行获能处理，对卵子的要求是什么？

3.受精过程体现了细胞膜的哪种功能，体现了细胞膜的哪一特

性？

4.试管动物在体外就能获取，对吗？

5.试管动物与克隆动物有什么不同?

6.试管婴儿的培育过程是有性生殖还是无性生殖？为什么？

【智涂笔记】

［易错警示］

1.体外受精技术的两个注意点

(1)用促性腺激素处理时，只能注射不能饲喂：促性腺激素是肽类

化合物，饲喂会因消化道的消化作用而失去原有的效用。

(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，其目的是除去精清

以利于精子获能。

2.试管动物和克隆动物的不同

(1)生殖方式不同：试管动物属于有性生殖；克隆动物属于无性生

殖。

(2)培育的技术手段不同：试管动物需采用体外受精、胚胎移植等

技术；克隆动物需采用核移植、胚胎移植等技术。

(3)是否遵循遗传定律：试管动物遵循遗传定律；克隆动物不遵循

遗传定律。

［特别提醒］

体外受精形成的胚胎进行胚胎移植属于有性生殖，核移植形成的

胚胎进行胚胎移植属于无性生殖，即判断胚胎移植为何种生殖方式，

关键要看胚胎是通过何种方式发育而来的。

【师说核心】

1.卵母细胞的采集和培养方法

(1)超数排卵技术：促性腺激素可作用于卵巢，促进雌激素的分泌,

进而促进卵子的排出，从输卵管中冲取的卵子，已发育至减数第二次

分裂中期，可直接与获能的精子进行受精作用。

(2)从卵巢中采卵：卵巢中的卵母细胞为初级卵母细胞，需在体外

培养至减数第二次分裂中期才能进行体外受精。

2.哺乳动物体外受精过程图解

3.体外受精的原理：人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等),

使卵母细胞成熟、精子获能，最终完成受精和胚胎保存。

4.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

用人工的方法

人工获取精子、卵

过程雌雄动物交将公畜的精液

不子，在体外培养液

不同配完成注入母畜生殖

同中完成受精过程

道内，完成受精

八占、、

场所雌性动物输雌性动物输卵

体外培养液中

不同卵管中管中

(1)精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程；

相同点

(2)都是有性生殖

【检测反馈】

1.采集卵母细胞时，不宜采用的方法是（）

A.用特定激素处理，然后从输卵管冲取卵子

B.从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集

C.借助超声波探测仪、内窥镜等工具，直接从活体动物的卵巢

中吸取卵母细胞

D.将动物麻醉后，用特制的电极直接刺激排卵中枢神经，引起

排卵

2.关于试管动物技术概念的叙述，正确的是（）

A.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，再经过移植产生后代的技术

B.通过人工操作使卵子和精子在体内成熟，在体外受精，并通

过培养发育为早期胚胎后，再经过移植产生后代的技术

C.通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并将

受精卵移植产生后代的技术

D.通过人工操作使卵子和精子在体内成熟，在体外受精，并将

受精卵移植产生后代的技术

3.良种试管牛的繁殖过程：用激素促进甲牛多排卵，然后把卵子

在体外与人工采集的乙牛的精子进行受精，在特定培养基中培育成胚

胎，再把胚胎送入经过激素处理的丙牛的子宫内，孕育成试管牛。下

列相关叙述错误的是（）

A.精卵结合前精子需进行获能培养

B.“促进甲牛多排卵”的激素是孕激素

C.甲牛、乙牛对试管牛核遗传物质的贡献相同

D.该技术可应用于加快优良种畜的繁殖

探究点二胚胎移植

【师问导学】

1.胚胎移植时，对供体、受体的生理状态有什么要求？

2.怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？供体胚

胎移入受体子宫时，在位置上有要求吗？

3.胚胎移植过程中，对供、受体的选择，有哪些要求?

4.对供体母牛进行超数排卵时注射的激素是哪类激素？为什么要

用激素处理供体母牛？

5.胚胎移植过程中需要进行几次检查？分别检查什么？

6.胚胎移植成功的标志是什么？

7.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？

【智涂笔记】

［易错警示］

排卵、超数排卵和冲卵的含义

(1)排卵：排卵是指从卵泡中排出卵子，排出的是初级卵母细胞或

次级卵母细胞。

(2)超数排卵：是指给供体母畜注射促性腺激素，一次排出比自然

情况下多十几倍到几十倍的卵子，用于体外受精和早期胚胎培养。

(3)冲卵：是指用配制好的冲卵液，借助特制的冲卵装置，将供体

母畜子宫或输卵管中的胚胎冲洗出来。

［特别提醒］

(1)作为胚胎受体的条件

①与供体是同一物种

②与供体处于相同的生理状态

③雌性动物

(2)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。

【师说核心】

1.胚胎移植的实质

早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移，而胚胎本身的

遗传物质并不发生改变，因此能保持其原来的遗传特性。

2.胚胎的来源

(1)雌性动物体内的早期胚胎。

(2)通过体外受精和早期胚胎的培养得到。

(3)通过哺乳动物体细胞核移植及培养得到。

3.胚胎移植的供体和受体

(1)供体的职能：产生具有优良遗传特性的胚胎。

(2)受体须具备的条件

①健康的体质和正常的繁殖能力。

②同种的、生理状态相同的其他雌性动物，没有生殖隔离，生殖

环境相同。

4.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。

5.与胚胎移植有关的几个问题

(1)供体公牛、母牛和受体母牛的选择：应选择遗传特性和生产能

力优秀的个体作为供体，选择具有健康体质和正常繁殖能力的个体作

为受体。

(2)受精卵既可通过体内受精获得，也可通过人工授精获得。

(3)冲卵后，对胚胎进行质量检查，胚胎应发育到桑甚胚或囊胚阶

段。收集到的胚胎可直接向受体移植，也可放入一196C的液氮中保存。

(4)胚胎移植过程中两次使用激素：第一次用促性腺激素使供体母

牛超数排卵；第二次用孕激素对供、受体母牛进行同期发情处理。

(5)胚胎移植过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行质量检

查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。

(6)产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体母牛，性别取决于公牛

提供何种类型的精子，这两个方面与受体母牛没有关系。

【检测反馈】

1.梅花鹿胚胎移植试验的主要流程如下。下列相关叙述正确的是

()

①供体超数排卵f②配种f③胚胎收集f④f⑤胚胎移

植f子代梅花鹿

A.①过程需要注射有关激素，目的是获得更多的卵原细胞并完

成减数分裂

B.③过程是以哺乳动物早期胚胎与子宫建立了组织上的联系为

前提

C.④过程是“对胚胎进行质量检查”，可移植的胚胎应发育到

囊胚或原肠胚

D.⑤过程成功率的高低主要决定于供、受体生理状况的一致性

2.牛胚胎移植的基本程序如图所示，下列说法错误的是()

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.配种后需用特制的冲卵装置，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

3.试管动物技术正广泛应用于畜牧业生产。请根据试管牛的生产

流程图回答相关问题：

◎*

就胃现◎一早期胚胎纹,圈髀邈一

供M鼠露嘘牛

(1)①②过程分别表示、0

(2)对供体母牛的要求是_____________________________,通常母

牛每次只排出一枚卵母细胞。

(3)在体外培养受精卵时，需要满足以下条件：

、营养、温度和pH以及气体环境。

(4)生产上常用期的胚胎进行②过程。

探究点三胚胎分割

【师问导学】

1.胚胎分割的对象是什么？选择此时期的胚胎进行分割的原因是

什么？

2.囊胚的内细胞团有何功能？分割囊胚期的胚胎时为什么强调将

内细胞团均等分割？

3.在胚胎分割时，能否无限分割？原因是什么？

4.从胚胎来源上分析，胚胎分割动物和克隆动物相同吗？

5.从后代核遗传物质上分析，胚胎分割动物和克隆动物的生殖方

式相同吗？

6.结合下图胚胎的分割过程探究以下问题：

分割针取样滋养层Xi做DNA分析

⑴选择胚胎：分割时应选择发育良好、形态正常的

(2)分割：进行分割时，要注意将均等分割。

(3)若要控制动物的性别，需要切取部位的细胞进行

分析，来鉴定胚胎的性别。

【智涂笔记】

［特别提醒］

(1)在对囊胚进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影

响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

(2)对胚胎进行性别鉴定取滋养层细胞做DNA分析即可。

［特别提醒］

滋养层#饲养层

(1)滋养层：囊胚时期沿透明带内壁排列的体积较小的细胞，滋养

层最终发育成胎膜和胎盘。

(2)饲养层：饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时,

可作为干细胞分裂、增殖的营养细胞。

【师说核心】

1.胚胎分割的四点分析

(F\口7nA/VAA甘*nh

’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

(2)分割要均等。分割囊胚的内细胞团时，一定要均等，若分割不

均，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受

阻或发育不良，甚至不能发育。

(3)分割份数不能过多。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，而且作为囊胚期的内细胞团的细胞所受的影

响会越大。因此，分割的份数越多，技术难度会越大，移植后的恢复

和发育的难度越大，移植成功率越低。

(4)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。

2.胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同

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

不雌性动物的早期胚胎或通过核移植技术获得的

胚胎的来源

同体外受精及其他方式得重组胚胎

占

八、、到的胚胎

胚胎分割动物具有相同

克隆动物的核遗传物质

遗传物质的遗传物质，两个亲本提

主要由供体细胞核提供

供的核遗传物质一样多

经过受精作用形成的一经过核移植形成的一个

起点

个细胞细胞

【检测反馈】

1.胚胎分割是一种现代生物技术，关于这一技术的叙述正确的是

()

A.胚胎分割可以将早期胚胎任意分割成多份

B.胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎

C.胚胎分割技术属于有性生殖方式，因此不属于克隆

D.胚胎分割技术可以分割任意时期胚胎

2.如图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图，请据图回答下列问题:

(1)填出图中字母所代表的结构名称：

A；B；C；

Do

(2)写出甲、乙、丙过程的技术名称：

甲;乙;丙

(3)进行乙过程时，所取的样本是o进行甲过程时,

所使用的主要仪器设备是，本过

程的技术关键是_____________________。

(4)尽管胚胎分割技术在多种动物中取得成功，但仍然存在一些问

题，同时很难取得同卵多胎，成功率最高的是o

勿伽"用""卅卅"/伽川川川""/MM"/"""""""""""""""/图囱•图E3,寻第勿卅"川川"拼伽

【网络建构】

培养

集和

的采

细胞

卵母

精

体外受

胚

胎

工

程

及

序

其基本程

应

用意义

概念

胎分割

」胚

时期

题

注意问

】

落实

【主干

取、

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养、

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母细

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精技

外受

1.体

。

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和受

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成熟

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要分

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胞和

母细

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集到

2.采

精。

成受

能完

理才

置的

间位

下空

条件

环境

生理

相同

胎在

期胚

是早

质上

植实

胎移

3.胚

。

转移

内才

物体

性动

的雌

相同

状态

生理

种且

到同

移植

只有

胚胎

物的

4.动

功。

能成