课堂讲义系列高中生物浙科版选修三文档337胚胎工程

第7课时胚胎工程

【选考报告】

知识内容考试属性及要求考情解读

1.描述体外受精和胚胎体外培养。

2.简述胚胎移植和胚胎分割。

胚胎工程加试(a)3.说出胚胎干细胞的培养和胚胎干细胞核移植。

4.举例说出胚胎工程的应用。

5.活动：胚胎干细胞研究进展资料的搜集。

课堂导学夯实基础，以例求法

一、体外受精和胚胎体外培养

【知识梳理】

1.胚胎工程

⑴含义：通常指各种胚胎操作技术。

(2)研究对象：主要限定于高等脊椎动物,特别是哺乳动物。

(3)研究的重点内容：体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。

2.体外受精

(1)含义：采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的精工，使其在试萱中受精。

(2)过程

受精卵培养

哺乳动物体外受精过程示意图

①精子的采集及获能：从附睾中取出成熟的精子,放入培养液中培养，使其达到获能状态。

②卵细胞的采集：最常用的方法是卵巢经超数排卵处理后，用穿刺针吸取卵渲液(连同卵母细

胞)取出，然后在体外进行人工培养，促其成熟。

③受精：获能的精子和成熟后的卵细胞在体外合适的环境下共同培养一段时间，便可受精。

3.胚胎体外培养

(1)含义：指通过人工创造的环境，对获取的早期胚胎进行体外培养。

(2)条件：必须配制一系列含有不同成分的培养液,用于培养不同发育时期的胚胎。

【典例剖析】请根据流程图回答以下问题：

精子

卵细胞

⑴①所做的处理是过程，②是过程，③是过程，④是过

程。

(2)完成③过程所需的培养液配制有何要求？

(3)④过程进行的最适宜时期是________________________________________

(4)试用流程图表示体外受精过程。

解析由图可知表示哺乳动物体外受精和胚胎移植的过程。据图分析可知：①为精子的获能,

②为受精作用，③为体外早期胚胎的培养，④为胚胎移植。③过程培养液配制时注意配制一

系列含有不同成分的培养液。

答案(1)获能受精胚胎体外培养胚胎移植

(2)配制一系列含有不同成分的培养液

⑶发育到8细胞以上的胚胎，如早期囊胚

(4)

卵母细

胞手集精子产集

卵母细胞精子获

人工培养能处理

体外受精

I

受精卵培养

【防错笔记】

(1)胚胎体外培养的实质是动物细胞培养，只不过培养的是全能细胞，可以发育为个体。

⑵目前，只能对胚胎进行早期培养，不能在体外从受精卵培育，而得到新生儿。

(3)受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入或着床，通常移植的最适宜时期是

发育到8细胞以上的胚胎，如早期囊胚。

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(4)精子的获能是指精子排出后，并不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道内发生相应

的生理变化后才能获得受精能力。如今已实现各种哺乳动物精子的体外获能。

⑸超数排卵处理过程一般利用的是促性腺激素。

(6)由于动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，有的可能是初级卵母细胞,

故要在体外进行培养，直到减数第二次分裂中期时，才具备与精子结合的能力。

【变式训练】关于牛体外受精形成胚胎的叙述，正确的是()

A.精子和卵细胞受精形成受精卵后即可移入母牛子宫

B.采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液才能形成受精卵

C.成熟卵细胞与获能的精子相遇形成的受精卵，需培养到一定阶段才可移植

D.胚胎发育和受精过程只需在体外进行

解析体外受精的原理是人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使初级卵母细胞成熟,

同时使精子获能，最终完成受精作用。因此，卵母细胞必须在体外经过人工培养成熟后，才

能与获能的精子受精，受精卵必须发育到囊胚阶段才能进行移植，移植到母体子宫内后继续

发育，形成幼体产出。

答案C

二'胚胎移植和胚胎分割

【知识梳理】

1.胚胎移植

(1)含义：指将经济价值较高、遗传性状优良的母畜、经过激素处理,使其超数排卵后受精,

然后将发育的早期胚胎分别移植到同期发情的代孕母的子宫内，通过代孕母妊娠产仔的技术。

(2)基本过程

供体发情排卵并经配种

取一-期胚胎、移植

与一体同期发情排卵、但木经配种的受体相应部位

着床、生长发育

产下供体后代

小贴士胚胎移植的生理学基础

胚胎移植的生理学基础及相应意义

项目生理学基础意义

受体生理同种动物的供、受体排卵后生为供体的胚胎移入受体提供了相

环境殖器官的生理变化是相同的同的生理环境

早期胚胎形成后，在一定时间

胚胎收集内不会与母体子宫建立组织上为胚胎的收集提供了可能

的联系，而是处于游离状态

受体对外来胚胎基本上不发生为胚胎在受体内的存活提供了可

胚胎存活

免疫排斥反应能

供体胚胎可与受体子宫建立正

为移植后胚胎继续发育提供了营

胚胎发育常的生理和组织联系，但其遗

养等方面的保障

传特性不受任何影响

注意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，因此各种性状能保持其原来的优良特性。

2.胚胎分割

(1)含义：指借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份,再移植到代孕母子宫中发育，产生

同卵多仔后代的技术。

(2)优点：可成倍增加胚胎数量，是一种快速繁殖良种畜的方法。

⑶过程

良种胚胎要一多个胚胎照照受体*骰

或k卵裂球竹许多细胞

【典例剖析】如图为胚胎移植的过程示意图，请据图回答以下问题。

(1)胚胎移植对甲、乙、丙牛的要求分别是,和

(2)过程①、②分别是.和.

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（3）欲得到更多后代牛丁，可将收集到的早期胚胎进行o

（4）过程③常用的方法对甲牛进行处理。

解析图示①、②、③分别为同期发情处理、胚胎移植和超数排卵，超数排卵的方法是注射

促性腺激素。胚胎移植时所用的供体公牛和母牛均为优质牛，受体牛为普通牛即可。

答案（1）优质母牛普通母牛优质公牛（2）同期发情处理胚胎移植（3）胚胎分割（4）

注射促性腺激素

【防错笔记】

（1）注意区分同期发情处理和超数排卵处理，前者是针对供体母畜和受体母畜，以保证二者的

生殖器官同步变化；而后者针对的是供体母畜，以使其产生更多的卵子。

（2）胚胎分割得到的动物来自同一胚胎，具有相同的遗传物质，是动物无性繁殖或克隆的方法

之一。

（3）对囊胚阶段的胚胎分割时，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。

【变式训练】如图是牛胚胎分割示意图，请据图回答问题：

I胚胎.

（1）胚胎分割是指_____________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

（2）①指的是；②指的是o

（3）通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有的特点是

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

⑷在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意什么问题？为什么？

解析胚胎分割是指借助显微操作技术（或采用机械方法）将早期胚胎切割成几等份，再移植

到代孕母子宫中发育，产生同卵多仔后代的技术。进行胚胎分割时，应选发育良好的早期胚

胎，在对囊胚阶段的胚胎进行分割，要注意将内细胞团均等分割，以免影响胚胎的恢复和进

一步发育。

答案（1）借助显微操作技术（或采用机械方法）将早期胚胎分割成几等份，再移植到代孕母子

宫中发育，产生同卵多仔后代的技术（2）内细胞团囊胚腔（3）具有相同的遗传物质（4）

胚胎分割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

三、胚胎干细胞

【知识梳理】

1.含义

当受精卵分裂发育成早期胚胎(囊胚)时,内细胞团的细胞。

2.特点

是一种未分化细胞，具有发育全能性和二倍体核型。

3.胚胎干细胞的培养

(1)培养关键

需要一种能促进胚胎干细胞的生长,但抑制其分化的培养体系,这种体系中用于饲养层的细

胞一般是胚胎成纤维细胞。

(2)培养过程

维X0

r

?\I分离早0期胚胎

早期胚胎

I转入培养皿中培养

J分离内细胞团一

I蛋白瓯瓜理解」

不加饲养层

细胞培养/加饲养层

细胞培养

细胞分化

胚胎干细胞

4.胚胎干细胞核移植

指把胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中,经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体

完成克隆动物的技术。

5.干细胞研究的应用价值

(1)进行基因敲除,获得基因敲除动物，如用基因敲除手段可以获得适合人体移植的猪器官，

减弱或消除排斥反应。

(2)培育用于移植的细胞、组织或器官。

(3)在试萱中改良并创造动物新品种，再结合基因工程等技术培育出生长快、抗病力强、高产

的家畜品种，生产有价值的动物等。

【典例剖析】下列关于胚胎干细胞特点的叙述中，不正确的是()

A.当受精卵发育成囊胚时，所有的细胞都是胚胎干细胞

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B.胚胎干细胞是一种未分化的细胞，具有发育全能性

C.在适当的条件下，胚胎干细胞可以分化为多种细胞和组织

D.培养胚胎干细胞的关键是需要一种培养体系，必须能促进干细胞的生长同时还要抑制干细

胞的分化

解析当受精卵发育成早期胚胎(囊胚)时，内细胞团的细胞是胚胎干细胞，具有发育的全能

性。培养时需要一种培养体系，必须既能促进干细胞的生长，同时，还要抑制干细胞的分化。

答案A

【防错笔记】

胚胎干细胞的特点

(1)形态上：体积小，细胞核大，核仁明显，具有二倍体核型。

(2)功能上：具有发育的全能性，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。

(3)在体外培养的条件下，胚胎干细胞可以增殖而不分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进

行遗传改造。

I知识卡片|

1.胚胎工程包括体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞核移植等。

2.获能的精子和成熟后的卵细胞在合适的环境下才能完成受精作用。

3.胚胎移植中的供体和受体必须是同种、生理状态相同的母畜。

4.胚胎分割是一种无性繁殖方式，需借助显微操作技术。

5.培养胚胎干细胞需要促进其生长，同时抑制其分化。

随堂检测分类演练，点点突破____________________________________________________________

1.判断正误

(1)试管婴儿的受精、发育都是在体外进行的。(X)

⑵试管婴儿属于无性生殖。(X)

(3)目前，胚胎移植是胚胎工程获得后代的唯一方法。(J)

(4)体外受精获得的受精卵可以直接移植到母体子宫内。(X)

(5)原肠胚细胞也属于胚胎干细胞。(X)

2.培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。若要培育成功，下列叙述正确的是()

A.甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵

B.乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟

C.丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液

D.丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内

解析对小型动物而言，一般采用注射促性腺激素的方法来促进雌性供体的超数排卵，A项

正确；乙过程为体外受精过程，B项错误；乙过程即受精时用获能培养液或者专门的受精溶

液，丙过程为体外胚胎培养过程，所用溶液为发育培养液，C项错误；对代孕母羊的要求只

是身体健康，而对它的性状无要求，D项错误。

答案A

3.胚胎干细胞培养的基本过程如下图所示，下列叙述中正确的是（）

A.①过程的培养液与动物细胞培养的培养液成分不同之处是不含有动物血清

B.②过程采用酶处理的方式将内细胞团细胞分散开

C.③过程培养基中需加入经紫外线照射后的成纤维细胞，以促进胚胎干细胞分化

D.早期胚胎继续发育会在外层形成滋养层细胞，最终这部分细胞发育为成体的一部分

解析受精卵培养的培养液也需要有动物血清；③过程培养基中需加入胚胎成纤维细胞用于

抑制胚胎干细胞的分化；滋养层细胞会发育形成胚胎的附属结构或胚外结构（胚盘）。

答案B

4.下图表示试管山羊的培育流程图。

请据图回答：

⑴胚胎工程的研究对象主要是动物，试管山羊的培育过程中涉及的胚胎工程技术

有：。

（2）甲过程为了获取更多的卵母细胞需要对卵巢进行处理，获取的卵母细胞经培养成

熟后可与________在体外合适的环境下共同培养一段时间完成受精作用。

（3）下列关于丙过程的叙述正确的是o

A.该过程为细胞培养，目的是获取更多的受精卵

B.该过程为胚胎体外培养，目的是让胚胎具有着床能力

C.该过程中所用的培养液成分往往是相同的

D.通过对培养液的改进目前也可将部分动物直接培养成试管动物

（4）为了快速繁殖该山羊，还可在丁过程前对早期胚胎进行,经培养后再分别移植到

的母羊的相应部位。

答案（1）高等脊椎（哺乳）体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植（2）超数排卵获能的精子

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(3)B(4)胚胎分割同期发情、但未经交配

5.如图是通过体外受精培育小鼠的过程图，请据图回答下列问题:

「雄鼠-------►精子/、②c③公④

性成熟的一雌鼠采集卵子®产一母体

①

(1)①所用的方法是用处理雌鼠，从采集卵子。

(2)②是过程，因此小鼠的生殖方式是o

其常见的可遗传的变异类型有o

(3)③过程是-

(4)④过程是-

解析小鼠常用的采集卵母细胞的方法是用促性腺激素处理，促进其超数排卵，然后从其输

卵管中收集卵子，卵子与精子结合的过程称为受精，因此小鼠的生殖方式为有性生殖。进行

有性生殖的动物，其可遗传的变异类型有基因突变、基因重组和染色体畸变。受精卵到早期

胚胎的培养称为胚胎体外培养。

答案(1)促性腺激素输卵管

(2)受精有性生殖基因突变、基因重组、染色体畸变

(3)胚胎体外培养(4)胚胎移植

教材问题详解助教兴学，教材通关______________________________________________________

［思考与练习］(第54页)

一、判断题

1.X［体外受精后形成的受精卵需经早期胚胎培养至8细胞以上的胚胎，如早期囊胚才能移

植。］

2.V

3.X［胚胎分割是指借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕母子宫中发

育，产生同卵多仔后代的技术。］

二、简答题

L①体外受精：取出成熟附睾中的精子，放入培养液中培养，使精子达到获能状态；采集成

熟的卵细胞；获能的精子和成熟后的卵细胞在体外适宜的环境下共同培养一段时间便可受精。

技术为体外受精技术。②早期胚胎培养：体外受精后形成的受精卵在试管内培养发育至8细

胞以上的胚胎，如早期囊胚。技术为胚胎体外培养技术。③胚胎移植：将体外培养的早期胚

胎移植到代孕母子宫内。技术为胚胎移植技术。④最后经分娩产仔得到试管动物。

2.胚胎干细胞来源于囊胚期的内细胞团或原始性腺细胞。培养胚胎干细胞时，首先要在培养

皿底部制备一层细胞，称为饲养层，然后将干细胞接种在饲养层上面。用于饲养层的细胞一

般是胚胎成纤维细胞，因为胚胎成纤维细胞可以分泌能抑制细胞分化的物质，满足促进干细

胞生长的同时抑制干细胞分化的条件。

课时作业课后训练，练出高分____________________________________________________________

（时间：30分钟满分：50分）

一、选择题（共8小题，每小题2分，共16分）

1.下列不属于胚胎工程研究内容的是（）

A.体外受精B.胚胎分割

C.胚胎干细胞培养D.动物细胞培养

解析动物细胞培养属于细胞工程研究内容。

答案D

2.以下各项在试管婴儿技术中没有涉及到的是（）

A.体外受精B.胚胎体外培养

C.胚胎移植D.核移植

解析试管婴儿技术利用体外受精得到受精卵，体外培养至早期胚胎后移植到子宫内，最后

经分娩得到试管婴儿，所以不存在核移植。

答案D

3.下列有关动物胚胎移植的叙述中，正确的是（）

A.受体母畜必须选择遗传性状优良的品种

B.试管婴儿只是受精过程在试管中进行

C.超数排卵技术要使用一定的促排卵剂

D.受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能成功移植

解析供体需要选择遗传性状优良的品种；试管婴儿除了受精过程在试管中进行以外，胚胎

的早期发育也在试管中进行；一般把早期胚胎进行移植，而发育到一定阶段后的胚胎，如原

肠胚及以后的胚胎通常不能再进行移植。

答案C

4.下列有关动物细胞克隆和胚胎工程的叙述中正确的是（）

A.克隆蛙可经核移植、胚胎体外培养和胚胎移植技术获得

B.采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液才能形成受精卵

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C.胚胎干细胞在原代培养过程中不会出现接触抑制的现象

D.目前，胚胎移植成为胚胎工程中获得后代的唯一方法

解析胚胎工程研究对象主要限定于高等脊椎动物，特别是哺乳动物，而蛙作为两栖动物，

是在体外进行发育的，不存在胚胎移植问题；采集的卵母细胞需要培养成熟后，才能与获能

的精子进行受精作用形成受精卵。

答案D

5.下列关于胚胎工程的叙述，错误的是（）

A.胚胎分割可成倍增加胚胎的数量，是一种快速繁殖种畜的方法

B.胚胎干细胞是一种未分化的细胞，具有发育全能性和二倍体核型

C.囊胚期的滋养层细胞与胚胎干细胞培养时的饲养层细胞功能相同

D.试管婴儿也是由受精卵经过卵裂、囊胚、原肠胚等发育过程而产生的

解析囊胚期的滋养层细胞将发育形成胚胎的附属结构或胚外结构（胎盘、胎膜等），而胚胎

干细胞培养时的饲养层细胞是为了抑制胚胎干细胞的分化。

答案C

6.下图表示科学家利用小鼠皮肤细胞培养出多种细胞的过程。下列叙述中正确的是（）

小鼠皮肤细胞导入骞基因诱导性多能干细胞飞厂神经细胞、肝细胞等

A.过程①中细胞内发生了基因突变

B.过程②中细胞内某些基因处于关闭状态

C.过程②中细胞内核酸的种类和数目不变

D.诱导性多能干细胞中没有同源染色体

解析过程①中细胞内发生了基因重组；过程②属于细胞分化，原因是基因的选择性表达，

所以某些基因会处于关闭状态，此时细胞内含有DNA和RNA两种核酸，但mRNA的种类

和数目会发生改变；诱导性多能干细胞的染色体组成未发生改变，仍含有同源染色体。

答案B

7.动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对图中的相关叙述中，错误的是

（）

A.a过程表示干细胞能自我更新

B.b、c过程表示干细胞具有分化能力

C.a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同

D.b过程形成的细胞直接组成器官，可供器官移植使用

解析b、c代表细胞分化，分化的细胞首先组成组织，由不同的组织构成器官。

答案D

8.下图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是（）

分割针

③

A.A细胞不一定是受精卵细胞

B.胚胎移植可以定向改造动物遗传性状，③需移植到发情的母牛子宫内发育

C.①②两个胚胎具有不同的遗传物质

D.图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段

解析图中A可以是受精卵，也可以是动物核移植的重组细胞，还可以是胚胎分割后得到的

细胞。胚胎移植不可以改造动物遗传性状，只是通过代孕母体充分发挥优良个体的繁殖潜力。

①②两个胚胎都由A分裂分化而来，具有相同的遗传物质。胚胎分割只能将早期胚胎切割成

几等份，所以只包括卵裂、囊胚阶段。

答案A

二、非选择题（共4小题，共34分）

9.（8分）人组织纤溶酶原激活物（htPA）是一种重要的药用蛋白，可在转htPA基因羊的羊

乳中获得（人染色体组成44+XX/XY,羊染色体组成40+XX/XY）,流程如下：

（1）在上述基因工程中，获得htPA基因的方法最可能是o基因工程的核心

是。

（2）图中①为体外受精，卵（母）细胞一般数量较多，是对供体母羊进行激素处理

后采集到并培养使之成熟的，而B是经筛选过的、染色体组成为且达到状

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态的精子。③过程应将早期胚胎植入到代孕母羊的部位。

（3）下列关于胚胎工程的叙述中，错误的是。

A.体细胞核移植不属于胚胎工程研究的内容

B.图中①过程与体内受精的实质是相同的

C.图中的转基因羊也属于“试管动物”

D.胚胎工程打破了物种间远缘杂交不亲和的障碍

解析（1）由药用蛋白htPA的结构可知，其相应基因的序列也能分析知道，可以通过化学

合成法获得htPA基因（目的基因）。基因工程的操作流程中构建重组DNA分子是核心。（2）

对供体母羊进行超数排卵处理能获得较多卵母细胞，超数排卵通常用促性腺激素进行。由于

最后要获得能产含htPA的羊乳，所以体外受精的精子应当是染色体组成为20+X并且达到

获能状态。胚胎移植时需将胚胎移入代孕母羊的输卵管或子宫角，以利于着床。（3）体细胞

核移植属于克隆技术范畴。体外受精与体内受精的实质都是精核和卵核的融合。转基因羊也

属于“试管动物”，转基因羊的培育也经过了体外受精、胚胎体外培养和胚胎移植等技术。

胚胎工程没有打破物种间远缘杂交不亲和的障碍，不能实现不同物种遗传物质的交流。

答案（1）化学合成法（或PCR或逆转录法）构建重组DNA分子（2）促性腺20+

X获能输卵管或子宫角（3）D

10.（9分）胚胎干细胞简称ES细胞，从胚胎中提取干细胞这项技术备受伦理争议，但重组

成体细胞却不涉及制造或摧毁胚胎，通过细胞培养、诱导可以克隆器官。下图是克隆器官的

技术路线图，请回答下列有关问题:

成体细胞

成年个体捐献的卵细胞

进行自身「―

器官的移植,

＞重组细胞

形成特定的器官组织，

如肝细胞、神经细胞等I细胞培养

培养干细胞

促进细胞分裂

胚胎发育后含干细胞

（1）哺乳动物的ES细胞是从中分离出来的一类细胞；体外培养能不断增殖、自我

更新，在功能上，具有发育的性。

（2）运用技术可以形成图中的重组细胞，对重组细胞的培养，其培养基与植物细胞

培养的培养基主要不同点是含有O

（3）利用重组细胞培养出的干细胞，也可以形成特定器官组织，这是的结果，其根

本原因是____________________________________________________

（4）克隆动物与图中克隆器官的技术相比，通常还需运用和等胚胎工程技

术。

解析（1）哺乳动物的ES细胞是从早期胚胎中分离出来的一类细胞。它具有胚胎细胞的特

性，在功能上具有发育的全能性，即可分化为成年动物体内的任何一种组织细胞。（2）从图

中可以看出是利用核移植的技术获得重组细胞的。培养动物细胞的培养基中需加入动物血清。

（3）干细胞具有全能性，由它培养出特定的组织器官，这是细胞分化的结果，其根本原因是

细胞内基因的选择性表达。（4）克隆动物是从重组细胞培养成一个完整的个体，而动物的胚

胎发育必须在母体子宫中才能正常进行，因此需要进行胚胎移植。若想同时获得多个个体，

在胚胎移植前还需进行胚胎分割。

答案（1）囊胚全能（2）核移植动物血清（3）细胞分化基因的选择性表达（4）

胚胎分割胚胎移植

11.（8分）如图是科学家研究良种奶牛快速繁殖的过程示意图。

良种※集.

公牛A-------1精子、厂受精卵一，沪母牛D子宫一试管牛E

良种激素j

卵母细胞

母牛B处理

♦提取

乳腺细胞---^细胞核.

重维年期一好生匚工管克隆

普通母牛C去核无核的/细胞一胚胎母牛F子自一牛G