新教材同步系列2024春高中生物第2章细胞工程第3节胚胎工程二胚胎工程技术及其应用课件新人教版选择性必修3

第2章细胞工程第3节胚胎工程二胚胎工程技术及其应用课标要点学法指导1．阐述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤2．认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义3．举例说出胚胎移植和胚胎分割的过程4．认同胚胎移植在胚胎工程的地位和作用，关注胚胎工程的应用价值1．结合教材哺乳动物受精过程示意图，理解受精过程(科学思维)2．结合哺乳动物早期胚胎的发育过程图，理解胚胎发育过程及各时期的特点(科学思维)3．结合受精过程和胚胎发育过程，理解胚胎工程的建立及发展意义(社会责任)知识导图

课前·新知导学

体外受精1．试管动物技术(1)概念：通过____________使卵子在________受精，经培养发育为____________后，再经移植产生后代的技术。(2)所需操作：_____________、早期胚胎培养和胚胎移植。人工操作体外早期胚胎体外受精2．体外受精(1)主要步骤：________________、______________和________等几个主要步骤。(2)卵母细胞的采集和培养：采集到的卵母细胞要进行______培养，一般培养到________时期。(3)精子的采集和处理：采集的精子需要进行________处理，才能进行受精。卵母细胞的采集精子的获取受精成熟MⅡ

获能(4)受精：获能的精子和培养成熟的卵子置于适当的__________中共同培养一段时间，促使它们完成________。(5)意义：①是提高动物___________的有效措施。②可以为___________提供可用的胚胎。培养液受精繁殖能力胚胎移植试管动物技术的生殖方式是什么呢？_____________________________________。【答案】有性生殖

可以与获能精子进行体外受精的卵母细胞需要培养到什么时期？

(

)A．MⅠ期 B．MⅡ期C．桑葚胚期 D．囊胚期【答案】B【解析】

卵母细胞培养到MⅡ期时就可以受精了，因为MⅡ期卵母细胞细胞核、细胞质已成熟，而MⅠ期卵母细胞细胞核、细胞质尚未成熟，其细胞质不能支持胚胎的全程发育。

胚胎移植1．胚胎移植的概念将通过___________及___________得到的胚胎，移植到________、__________相同的雌性动物体内，使之继续发育为________的技术。其中提供胚胎的个体称为“______”，接受胚胎的个体称为“______”。体外受精其他方式同种的生理状态新个体供体受体2．胚胎移植的过程供体、受体的____________，________________，胚胎的收集、_______、培养或保存，_____________，以及移植后的检查等步骤。3．胚胎移植的意义(1)充分发挥雌性优良个体的_____________。(2)大大缩短了供体本身的_____________，增加供体一生繁殖后代的数量，从而推动了畜牧业的发展。选择和处理配种或人工授精检查胚胎移植繁殖潜力繁殖周期胚胎移植中胚胎来源有哪些？生殖方式是什么？__________________________________。【答案】胚胎移植的胚胎的来源可以是体外受精及其他方式获得的胚胎(如核移植技术获得的胚胎)。胚胎移植的生殖方式的判断要根据胚胎的来源，若胚胎是体外受精获得的，则属于有性生殖；若胚胎不是体外受精获得的，没有经过精子和卵细胞的结合，则属于无性生殖

为加快优良种畜的繁殖速度，目前最好采用的方法是

(

)A．动物细胞培养 B．胚胎移植C．动物细胞融合 D．核移植【答案】B【解析】动物细胞培养技术的原理是细胞增殖，不能产生新个体，A错误；胚胎移植能加速育种工作和品种改良，这样可以加快优良种畜的繁殖速度，B正确；动物细胞融合技术最重要的用途是制备单克隆抗体，而且动物细胞融合技术不能形成新个体，C错误；核移植技术能加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育，但该技术的成功率低，D错误。

胚胎分割1．胚胎分割的概念采用________方法将____________分割成______等份、4等份或8等份等，经移植获得________双胎或多胎的技术。2．特点来自同一胚胎的后代都具有__________________。机械早期胚胎2

同卵相同的遗传物质3．程序(1)选择胚胎：选择__________、形态正常的__________或______胚，将其移入盛有操作液的培养皿中。(2)分割胚胎：在显微镜下用__________或__________将胚胎切开，然后将其直接移植给受体，或经__________后，再移植给受体。4．囊胚分割要求将内细胞团________分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。发育良好桑葚胚囊分割针分割刀体外培养均等胚胎分割技术的生殖方式是什么？_____________________________________。【答案】无性生殖

用机械方法对早期胚胎进行分割，其主要目的是

(

)A．切掉不符合要求的胚胎

B．对胚胎进行定向改造C．提高胚胎的利用率

D．改变早期胚胎的遗传特性【答案】C【解析】胚胎分割是指用机械方法将早期胚胎切割成多份，以获得多个胚胎，其目的是提高胚胎的利用率，A、B错误，C正确；经胚胎分割技术获得的多个胚胎的遗传物质相同，D错误。课堂·重难探究试管动物技术与体外受精[知识归纳]1．试管动物技术分析(1)操作对象：配子和动物早期胚胎。(2)应用技术：体外受精、早期胚胎发育、胚胎移植。(3)生殖方式：有性生殖。(4)意义：加快良种动物的繁殖速度。(5)注意：试管动物技术并非指胚胎始终在试管中发育，而是胚胎发育的早期在培养皿和试管中，胚胎发育的绝大多数时间在母体中。2．体外受精体外受精包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能处理、受精等步骤，其过程如图所示：

(1)针对不同的动物，卵母细胞的采集和培养方法不同，但都需要将卵母细胞培养到MⅡ期。(2)针对不同的动物，精子的采集方法也不同，精子的获能方法也不同。(3)受精可以在获能液或专用的受精溶液中进行。下图是哺乳动物体外受精过程示意图，请结合此图回答下列问题：(1)进行卵母细胞采集时，为了采集到更多的卵母细胞，常常用促性腺激素进行处理，为什么不使用性激素呢？采集到的卵母细胞直接可以进行受精吗？(2)精子获能处理前的离心处理原因是什么？(3)精子的采集和获能处理有什么不同？请尝试进行解释。提示：(1)性激素是由性腺产生的，长期使用外源性激素会导致性腺萎缩。促性腺激素由垂体产生并释放，作用于性腺，可以促进排卵，并且不会使性腺萎缩。采集到的卵母细胞必须培养到MⅡ期才能进行受精。(2)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。(3)①精子的采集和获能是两个不同的过程。采集是人为地使动物精子从体内射出而收集，获能是将收集后的精子进行人工处理，使其获得受精能力。②收集和获能都需要一定的人工方法。收集的方法可以是机械的，但获能必须在人工配制的获能液或化学药物中进行。[对点精练]1．(2023·广东佛山期末)体外受精技术是提高动物繁殖能力的有效措施。下面有关体外受精的说法，错误的是 (

)A．精子在体外获能液中的获能是体外受精的前提B．通过屠宰场收集卵巢或超数排卵都可以获得卵母细胞C．受精前的卵母细胞需要在体外培养液中成熟至MⅡ期D．精子释放多种酶溶解卵细胞膜外结构是防止多精入卵的机制【答案】D【解析】精子获能之后才具备受精的能力，所以精子在体外获能液中的获能是体外受精的前提，A正确；通过屠宰场收集卵巢或超数排卵都可以获得卵母细胞，B正确；卵子必须处于减数分裂Ⅱ中期才能进行受精，所以受精前的卵母细胞需要在体外培养成熟，C正确；防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应，D错误。2．(2023·广东江门期末)为进一步优化生育政策，我国现实施一对夫妻可以生育三个子女的政策。目前，我国每年试管婴儿数量逾20万例次。下图为试管婴儿的培育过程示意图。据图分析正确的是 (

)A．“试管婴儿”和“克隆动物”的原理和操作步骤是一样的B．“试管婴儿”的卵裂全在体内进行，但受精在体外进行C．进行体外受精过程时，精子需要获能才能与卵子结合D．胚胎体外培养时囊胚的三个胚层逐渐分化为各种器官原基【答案】C【解析】“试管婴儿”属于有性生殖，“克隆动物”属于无性繁殖，原理不一样，A错误；“试管婴儿”的卵裂在体外进行的，B错误；进行体外受精过程时，精子需要获能才能与卵子结合，C正确；三个胚层在原肠胚时期出现，D错误。【方法技巧】自然受精、人工授精和体外受精的异同项目自然受精人工授精体外受精不同点过程雌雄动物交配完成用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内，完成受精人工获取精子、卵子，在体外培养液中完成受精过程场所雌性动物输卵管中雌性动物输卵管中体外培养液中相同点①精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程；②都是有性生殖[知识归纳]1．胚胎移植概念分析(1)对象：通过体外受精及其他方式得到的胚胎。(2)条件：移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内。(3)供体：在胚胎移植中提供胚胎的个体。(4)受体：在胚胎移植中接受胚胎的个体。(5)实质：生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。(6)地位：胚胎工程其他技术的最终技术环节。胚胎移植2．胚胎移植的过程分析(1)过程：(2)胚胎移植中的四个注意点：两次激素使用①用雌激素(或孕激素)对受、供体进行同期发情处理；②用促性腺激素处理使供体超数排卵两次检查①对收集的胚胎进行检查；②对受体母畜是否妊娠进行检查移植时间不同①牛、羊要培养到桑葚胚或囊胚阶段；②小鼠、家兔培养到桑葚胚前；③几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植繁殖方式①胚胎由受精卵形成，属于有性生殖；②胚胎由核移植或胚胎分割形成，属于无性生殖3．胚胎移植的生理学基础项目内容胚胎移植的基础哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的胚胎收集的基础哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态移入胚胎存活的基础受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应保留遗传特性的基础供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响[对点精练]1．(2023·广东湛江期末)江西省桃红岭国家级自然保护区是某种梅花鹿及其栖息地的保护基地。梅花鹿季节性发情，属于单胎动物。科研人员通过胚胎工程技术对优良品种进行扩大繁殖。下列相关叙述正确的是

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)A．采集梅花鹿的卵母细胞和精子可直接用于体外受精B．胚胎移植时，供体梅花母鹿和受体梅花母鹿要进行同期发情处理C．胚胎移植前要对供体和受体进行免疫检查，以防止发生免疫排斥反应D．经胚胎移植产生的后代，其遗传特性与受体梅花母鹿相同【答案】B【解析】体外受精时精子需要获能才能具有受精能力，A错误；胚胎移植时，供体梅花母鹿和受体梅花母鹿要进行同期发情处理，确保供、受体母体处于相同的生理环境，B正确；受体不会对移植的胚胎产生免疫排斥反应，故而进行胚胎移植前，不需要对供体和受体进行免疫检查，C错误；经胚胎移植产生的后代，其遗传特性与供体保持一致，D错误。2．(2023·广东佛山联考)下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．③代表胚胎分割，需均等分割囊胚的滋养层，以免影响胚胎发育B．①代表体外受精，与体内受精不同的是体外受精前精子需要获能C．②代表早期胚胎培养，可移植的胚胎应发育到桑葚胚或囊胚阶段D．⑤代表胚胎移植，成功率的高低只取决于供、受体生理状况是否一致【答案】C【解析】③代表胚胎分割，在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，A错误；①代表体外受精，体外受精和体内受精前精子均需要获能，B错误；②代表早期胚胎培养，不同的动物胚胎移植的时间不同，例如，牛、羊一般要培养到16细胞阶段(桑葚胚)或囊胚阶段才能进行移植，小鼠和家免等实验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎即试管胚胎，可在4细胞阶段移植，故培育优质奶牛可移植的胚胎应发育到桑葚胚或囊胚，C正确；⑤代表胚胎移植，胚胎移植能否成功，与供体和受体的生理状态有关，要对供体、受体进行同期发情处理，使供体和受体的生理状态相同，D错误。[知识归纳]胚胎分割1．胚胎分割的概念分析(1)分割方法：机械方法。(2)分割对象：早期胚胎。(3)分割要求：均等分割(切割成2等份、4等份或8等份等)。(4)分割结果：获得同卵双胎或同卵多胎。2．特点来自同一胚胎的后代都具有相同的遗传物质，属于无性生殖。3．仪器设备体视显微镜和显微操作仪。4．程序(1)选择胚胎：选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，将其移入盛有操作液的培养皿中。(2)分割胚胎：在显微镜下用分割针或分割刀将胚胎分割开，然后将其直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体。注意分割囊胚的胚胎时，要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。下图是牛胚胎性别鉴定和示意图，请结合下图思考讨论以下几个问题：(1)为什么选择桑葚胚或囊胚进行胚胎分割？(2)对囊胚阶段的胚胎分割时，为什么将内细胞团均等分割？(3)做性别鉴定时，为什么取滋养层细胞？(4)胚胎分割是不是分割的份数越多，效率越高？提示：(1)①桑葚胚阶段前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。②桑葚胚进一步发育，逐渐形成囊胚，囊胚阶段的细胞全能性仍然很高，可用于胚胎分割。③原肠胚阶段是早期胚胎发育过程中分化程度最高的阶段，已分化形成外、中、内三个胚层，不能用于胚胎分割。(2)若分割时未将内细胞团均等分割，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，甚至不能发育等问题。(3)取滋养层细胞不影响胚胎分割和发育。(4)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会越大，移植成功率自然会降低。[对点精练]1．下列有关胚胎分割的说法，不正确的是 (

)A．一般选用发育良好的桑葚胚或囊胚B．对于不同发育阶段的胚胎，分割的具体操作不完全相同C．胚胎分割可以看作动物无性生殖或克隆的方法之一D．分割囊胚时，可对内细胞团随机进行分割【答案】D【解析】

胚胎分割时，一般选用发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，分割桑葚胚和囊胚的具体操作不完全相同，A、B正确；胚胎分割可以看作动物无性生殖或克隆的方法之一，C正确；分割囊胚时，一定要将内细胞团均等分割，否则会影响胚胎的恢复和发育，D错误。2．(2023·广东东莞期末)胚胎工程技术包含的内容很丰富，部分内容如图所示。有关叙述正确的是 (

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A．需对良种公牛和良种母牛进行同期发情处理B．早期囊胚由三个胚层组成，所有细胞尚未分化C．a、b、c的基因型不同，但a与d、b与e的基因型相同D．胚胎分割和移植的优势是可以充分发挥良种公牛的繁殖潜力【答案】C【解析】采集生殖细胞前对良种母牛进行超数排卵处理，胚胎移植前对良种母牛和受体母牛进行同期发情处理，A错误；原肠胚的细胞分化形成内、中、外三个胚层，细胞已经分化，B错误；a、b、c是不同的受精卵发育而来的，基因型不同，但是a与d、b与e是分别由相同的胚胎分割而来的，因此基因型相同，C正确；胚胎分割和移植的优势是可以充分发挥雌性个体的繁殖潜力，D错误。【规律总结】胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的比较项目胚胎分割动物体细胞核克隆动物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相同点都属于无性生殖或克隆，最终技术是胚胎移植课堂·延伸提分易错易混：人工授精和体外受精

比较项目人工授精体外受精概念人工授精技术是指用相应的器械采集公畜的精液，再将其注入正在发情的母畜的生殖道中，使母畜受孕的过程体外受精是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术场所母畜的生殖道内体外比较项目人工授精体外受精过程人工采精→检查与储存精液→人工授精(用人工的方法将精液注入正在发情的母畜生殖道中)胚胎发育场所受精卵的形成和胚胎发育场所在母畜体内受精卵的形成和早期胚胎发育在体外，胚胎移植后的胚胎发育在母畜体内例1下列哪项不是人工授精和体外受精的区别？ (

)A．人工授精能更有效地发挥公畜的优良特性B．体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能C．人工授精和体外受精的本质不同D．人工授精的精卵结合发生在母畜体内，而体外受精的这一过程发生在母畜体外【答案】C

【解析】人工授精是用人工的方法，将公畜的精液注入母畜生殖道内，使精子和卵子结合，因此它能更有效地发挥公畜的优良特性，A正确；体外受精是将人工获取的精子和卵子在体外完成受精，能够更有效地发挥母畜的繁殖潜能，B正确；这两者的本质都是两性生殖细胞的结合，只不过前者是在体内完成的，后者是在体外完成的，C错误、D正确。错因分析：本题涉及人工授精和体外受精的区分，做错的原因有：一是没有理解两者的具体过程；二是对两者的意义区分不清；三是对两者操作场所和本质不能很好地把握。解题技巧：流程图题解题方法例2下图表示某胚胎工程的流程图。据图分析，下列叙述不正确的是

(

)A．若该工程表示的是转基因技术，则①是含有基因表达载体的受精卵B．若该工程表示的是核移植技术，则①的形成需要卵母细胞的参与C．若该工程表示的是胚胎分割技术，则①可以是桑葚胚D．②需对受体注射促性腺激素，以达到超数排卵和同期发情的目的①→早期胚胎培养→早期胚胎→②→新个体【答案】D

【解析】若该工程表示的是转基因技术，则新个体为转基因动物，①是含有基因表达载体的受精卵，A正确；若该工程表示的是核移植技术，则新个体为克隆动物，①是将细胞核注入处于MⅡ期的卵母细胞中(即细胞核移植后)得到的重组细胞，B正确；若该工程表示的是胚胎分割技术，则①可以是处于桑葚胚或囊胚时期的胚胎，C正确；②表示胚胎移植技术，在胚胎移植时，需对受体注射雌激素，以使受体处于同期发情状态，便于移植后胚胎的成活，D错误。审题流程：第一步阅读题干，获得考查信息题干“下图表示胚胎工程流程图”，考查胚胎工程操作流程。第二步观察流程图，对接教材根据流程图，弄清考查知识点，对接教材考查要点。胚胎工程的流程：①→早期胚胎培养→早期胚胎→②→新个体；①的来源途径多样，若①来源于转基因技术，则其是含有目的基因的受精卵；若①来源于核移植技术，则其是一个重组细胞；若①来源于胚胎分割技术，则其可以是桑葚胚，也可以是囊胚。②表示胚胎移植，进行胚胎移植时需要对受体注射雌激素，以使受体处于同期发情状态，便于胚胎的成活。本题考查了基因工程、细胞核移植技术、胚胎分割技术和胚胎移植技术，是多个技术的综合考查，对接教材的多处知识点。第三步逐项突破，正确解答逐个选项分析，结合教材知识判断正误。若该工程表示的是转基因技术，则新个体为转基因动物，①是含有基因表达载体的受精卵，A正确；若该工程表示的是核移植技术，则新个体为克隆动物，①是将细胞核注入处于MⅡ期的卵母细胞中(即细胞核移植后)得到的重组细胞，B正确；若该工程表示的是胚胎分割技术，则①可以是处于桑葚胚或囊胚时期的胚胎，C正确；②表示胚胎移植技术，在胚胎移植时，需对受体注射雌激素，以使受体处于同期发情状态，便于移植后胚胎的成活，D错误。小练·素养达成1．(2023·广东清远期末)下列关于体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术的叙述，错误的是

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)A．卵子在输卵管内发育到MⅡ期时才具备受精的能力B．卵细胞膜反应是防止多精入卵的第二道屏障C．对囊胚的内细胞团进行分割时不必均等分割D．囊胚期细胞分化的实质是基因的选择性表达【答案】C

【解析】卵子发育到MⅡ期时才具备受精的能力，且受精过程发生在输卵管内，A正确；卵细胞膜反应是防止多精入卵的第二道屏障，透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障，B正确；对囊胚的内细胞团进行分割时必须均等分割，否则会影响胚胎的发育和功能，C错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，囊胚期的细胞分化也不例外，D正确。2．(2023·广东珠海期末)中国科学院动物研究所和福州大熊猫研究中心合作，通过将大熊猫的细胞核植入去核后的兔卵母细胞中，在世界上克隆出第一批大熊猫早期胚胎，这表明我国的大熊猫人工繁殖研究再次走在世界前列。下列有关叙述中错误的是 (

)A．卵母细胞去核的实质是去除卵母细胞中的纺锤体和染色体复合物B．重构的大熊猫早期胚胎，说明细胞核在生物的遗传中起控制作用C．重构的大熊猫早期胚胎用到了动物细胞培养和动物胚胎培养等技术D．利用动物胚胎分割技术得到的个体基因型相同，表型也完全相同【答案】D

【解析】将卵母细胞培养到减数第二次分裂中期后进行去核操作，此时细胞核退化，出现的是纺锤体和染色体复合物，去核实质上是去除卵母细胞的纺锤体和染色体复合物，A正确；重构的大熊猫早期胚胎，说明细胞核在生物的遗传中起控制作用，B正确；重构的大熊猫早期胚胎用到了动物细胞培养和动物早期胚胎培养等技术，C正确；利用动物胚胎分割技术得到的个体基因型相同，但表型受环境的影响，不一定完全相同，D错误。3．(2023·广东广州期中)我国大陆首例由试管婴儿分娩的“试管婴儿二代宝宝”在北京大学第三医院诞生，他的母亲是我国大陆首例试管