資源簡介

第2章第3節胚胎工程　（第2課時）
主備人： 審核人： 使用時間：
【學習目標】
【生命觀念】1.通過簡述受精和胚胎早期發育的基本過程，對生產、生活中的相關問題進行分析與判斷。
2.通過簡述體外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步驟和應用價值，認同在胚胎工程技術的發展和應用中體現了科學、技術和社會的互動關系。
【課前預習15min】
一、體外受精
1.試管動物：通過人工操作使卵子在 受精，經培養發育為 后，再進行移植產生的個體。
2.體外受精
(1)過程：哺乳動物的體外受精技術主要包括 、 和 等步驟。
(2) 哺乳動物的體外受精過程
①卵母細胞的成熟培養：要將卵母細胞培養到 期。
②精子的 處理。
③受精：將獲能的精子和培養成熟的卵子置于適當的 中共同培養一段時間， 來促使它們完成受精。
(3)應用：是產生試管動物的首要技術環節。是提高動物 的有效措施。為 提供可用的胚胎。
(4)成果：我國體外受精技術已在羊、牛、豬和人等動物中獲得成功,特別是 和牛的體外受精技術已達國際先進水平。
二、胚胎移植
1. 胚胎移植的定義
(1)胚胎移植對象：通過 及其他方式得到的胚胎
(2)移植條件： 、 相同的雌性動物體內
(3)供體：胚胎移植中 的個體。
(4)受體：胚胎移植中 的個體。
(5)地位：通過任何一項技術獲得的胚胎，都必須 給受體才能獲得后代。
2. 胚胎移植的優勢：可以 。
3.胚胎移植的實質：從過程看，實際上是產生胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程。從結果看，是早期胚胎在 環境條件下 的轉移。
4.胚胎移植的基本步驟
(1)胚胎移植時“兩次”激素的使用：
①第一次用激素 ；
②第二次用 激素對供體進行 處理。
(2)胚胎移植時“兩次”檢查
①第一次對 檢查；
②第二次對 檢查。
(3)受體對來自供體的胚胎基本上 發生免疫排斥反應。
(4)胚胎移植后，經受體孕育的后代，遺傳特性與 一致。
三、胚胎分割
1.原理：早期胚胎細胞具有很強的 能力，并保持著細胞 ，可以將胚胎分割成幾份，從而提高胚胎的利用率。
2．定義：指采用 方法將 切割成2等份、4等份或8等份等，經移植獲得 的技術。
3．特點：來自同一胚胎的后代具有相同的 。
4．主要儀器設備： 和 。
5. 實質：動物的 繁殖或克隆。
6．操作程序
(1)胚胎選擇：選擇發育良好、形態正常的 胚或 。
(2)胚胎分割
①操作環境：盛有 的培養皿中。
②操作用具： 或 。
③操作要點：分割囊胚階段的胚胎時，注意將 均等分割。
(3)胚胎移植：分割后的胚胎可以直接移植給受體，或經 后，再移植給受體。
①胚胎移植前，進行DNA分析的目的是進行 ，以防止產生的后代具有嚴重的遺傳病；進行性別鑒定，是為了 。
②可用分割針分割 ，做DNA分析，鑒定性別。
③取 細胞進行分析和鑒定可避免損傷內細胞團；滋養層和內細胞團均來自同一個受精卵的有絲分裂，含有 遺傳物質。
(4)應用
①可以促進優良動物品種的 ,產生的遺傳性狀 的后代是進行遺傳學研究的寶貴材料
②在胚胎移植前進行性別鑒定、遺傳病篩查等,對于人工控制動物 、動物繁育健康后代具有重要意義。
牛刀小試
(1)采集的卵母細胞都可直接與獲能的精子在體外受精( )
(2)為了獲得更多的卵母細胞，需用雌激素對供體進行處理( )
(3)胚胎移植時，供體母畜需要具備優良的遺傳性能( )
(4)胚胎分割移植應選取發育良好、形態正常的囊胚或原腸胚( )
(5)在對囊胚進行分割時，要將滋養層細胞均等分割( )
(6)利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎( )
【教學過程】
學習目標一：簡述體外受精的基本原理、操作步驟和應用價值。（20min）
任務一：體外受精技術的基本原理是人工模擬體內環境(包括營養、溫度、pH等)，使卵母細胞成熟和精子獲能，最終完成受精作用，得到的胚胎暫時保存或進行移植等。完善體外受精過程的流程圖，并討論回答下列問題：
1．試管動物技術屬于有性生殖還是無性生殖？為什么？
2．從卵巢中采集的卵子為什么不能與獲能的精子直接受精？
3．對精子在體外進行獲能處理，可采用什么方法？
[在深化中提能]
1．自然受精、人工授精和體外受精的異同
項目 自然受精 人工授精 體外受精
不同點 過程 雌雄動物交配完成 用人工的方法將公畜的精液注入母畜生殖道內，完成受精 人工獲取精子、卵子，在體外培養液中完成受精過程
場所 雌性動物輸卵管中 雌性動物輸卵管中 體外培養液中
相同點 ①精子獲能、卵子成熟后方能完成受精過程；②都是有性生殖
2．試管動物和克隆動物的比較
試管動物 克隆動物
技術基礎 體外受精、胚胎移植 核移植技術、胚胎移植
實例 試管牛 克隆羊“多莉”
過程
生殖方式 有性生殖 無性生殖
遺傳物質 遺傳物質來自兩個個體 遺傳物質與核供體基本相同
發育起點 受精卵 經過核移植后的重組細胞
【評標】1.(2022河北衡水二中期中)如圖所示是利用高等哺乳動物的生殖細胞進行的體外受精技術培育試管動物的大致流程。下列說法中錯誤的是 (　　)
A.哺乳動物的體外受精包括卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等幾個主要步驟
B.在體外受精前,要對精子進行獲能處理,從而使精子具備與卵細胞受精的能力
C.胚胎發育的卵裂期,胚胎中細胞數目不斷增加,但胚胎的總體積并不增加
D.胚胎早期發育的過程是受精卵→桑葚胚→原腸胚→囊胚
【回標】1.(2022遼寧省名校聯盟模擬)下列有關“克隆牛”和“試管牛”的說法,正確的是 (　　)
A.培育過程中均需獲取卵母細胞并培養至MⅡ期
B.培育過程中均需獲取精子并進行體外獲能處理
C.均需體外培養至囊胚或原腸胚階段
D.二者都可視為牛的無性生殖產物
學習目標二：簡述胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步驟和應用價值。（20min）
任務一：結合教材，以牛為例，完善胚胎移植的基本程序流程圖并回答下列問題：
1．填出圖中序號代表的內容：
① ，② ，③ 。
2．胚胎移植過程中，對供、受體的選擇有哪些要求？
3．怎樣才能使胚胎在移植前后所處的生理環境保持一致？
4．進行胚胎移植時應選擇發育到什么階段的胚胎？
5．胚胎移植后，經受體孕育的后代，其遺傳特性是與供體還是受體保持一致？為什么？
[在深化中提能]
1．胚胎移植技術中胚胎的來源及生殖方式
(1)核移植無性生殖。
(2)體外受精有性生殖。
(3)體內受精―→沖卵―→移植―→有性生殖。
(4)基因工程―→轉入目的基因的受精卵胚胎移植―→轉基因動物―→有性生殖。
2．胚胎移植的生理學基礎
生理學基礎 意　義
同種哺乳動物的供、受體發情排卵后生殖器官的生理變化是相同的 為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環境
哺乳動物早期胚胎處于游離狀態 為胚胎的收集提供了可能
受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發生免疫排斥反應 為胚胎在受體內的存活提供了可能
供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯系，但其遺傳特性不受任何影響 為移植后代胚胎繼續發育提供了營養等方面的保障
3．胚胎移植中的四個注意點
兩次激素使用 第一次：用孕激素對受、供體進行同期發情處理； 第二次：用促性腺激素處理使供體超數排卵
兩次檢查 第一次：對收集的胚胎進行檢查；第二次：對受體母畜是否妊娠進行檢查
移植時間不同 牛、羊要培養到桑葚胚或囊胚階段；小鼠、家兔培養到桑葚胚前；幾乎所有動物都不能到原腸胚階段移植
繁殖方式 胚胎由受精卵形成，屬于有性生殖；胚胎由核移植或胚胎分割形成，屬于無性生殖
【評標】2.下列有關牛胚胎移植技術的敘述,不正確的是　 (　　)
A.供、受體應屬于同一個物種
B.供體牛應選擇具有健康的體質和正常繁殖能力的個體
C.對供、受體母牛要進行同期發情處理
D.在孕育過程中,移入胚胎的遺傳特性不受代孕母體的影響
3.(2022山東師大附中月考改編)下列關于胚胎移植技術應用的敘述,錯誤的是 (　　)
A.應用胚胎移植可大大縮短受體本身的繁殖周期
B.胚胎移植是胚胎工程的最終技術環節
C.胚胎移植技術將推動胚胎工程其他技術的研究和應用
D.胚胎移植可充分發揮具有優良性狀的母牛的繁殖潛力,相同時間內可得到較多的良種犢牛
【回標】4.(2022山東濟南期末)隨著生物科學技術的發展,生產動物新個體的方式變得越來越多樣化。如圖表示胚胎工程技術研究及應用的相關情況,供體1是良種荷斯坦高產奶牛,供體2是健康的黃牛,下列相關敘述錯誤的是 (　　)
A.應用1中獲得的良種小牛為雌性,是無性生殖的產物
B.應用2、3、4所用的受精卵可以不通過人工授精獲得
C.應用3過程中對桑葚胚階段的胚胎進行分割時,要注意將內細胞團均等分割
D.應用4中的組織和器官是通過對胚胎干細胞進行定向誘導分化得到的
5.(2022山西祁縣中學階段練習)研究人員對新西蘭白兔不同階段胚胎在三種培養液中的分割效果進行研究,結果如表。相關敘述錯誤的是 (　　)
分割 胚胎 培養液 桑葚胚 囊胚
分割胚 胎數 分割成功 率(%) 分割胚 胎數 分割成 功率(%)
PBS 20 75.0 26 80.8
TCM- 199 38 80.3 33 84.8
DMEM 44 80.7 42 81.0
合計 102 78.9 101 82.2
A.應選擇發育良好、形態正常的桑葚胚或囊胚進行胚胎分割
B.本實驗屬于對比實驗,自變量有兩個
C.分割的兩種胚胎數量要足夠多以減少實驗誤差
D.胚胎分割技術可用于優良種畜的快速繁殖
【知識建構】
【隨堂檢測】
題組一　
2.(2021山東棗莊滕州一中月考改編)如圖為哺乳動物胚胎早期發育的部分過程,下列有關敘述錯誤的是 (　　)
A.Ⅰ時期為桑葚胚,該時期的細胞一般都具有發育的全能性
B.過程a和b使胚胎中有機物含量增加
C.胚胎移植選擇處于Ⅰ或Ⅱ時期的胚胎最易成功
D.細胞分化從Ⅱ時期開始貫穿于動物的整個生命歷程
3.中國科學院動物研究所進行了大熊貓的異種克隆,他們將大熊貓的體細胞核放入兔子的去核卵母細胞中,并使其成功發育成囊胚,標志著異種核質相容的問題得到解決,異種克隆大熊貓邁過了第一道“坎”,然后至關重要的是選擇一種合適的“代孕母體”。如圖是該研究的理論流程圖,相關敘述正確的是(　　)
A.步驟甲中需要獲取兔子處于MⅠ期的卵母細胞
B.重組細胞發育成早期胚胎所需營養主要來源于營養液
C.重組胚胎培養過程中為了避免雜菌污染,通常需要在培養液中加入抗生素
D.步驟乙表示胚胎移植,移植的早期胚胎應培養至囊胚或原腸胚
4.(2022山東濟南期末)隨著生物科學技術的發展,生產動物新個體的方式變得越來越多樣化。如圖表示胚胎工程技術研究及應用的相關情況,供體1是良種荷斯坦高產奶牛,供體2是健康的黃牛,下列相關敘述錯誤的是 (　　)
A.應用1中獲得的良種小牛為雌性,是無性生殖的產物
B.應用2、3、4所用的受精卵可以不通過人工授精獲得
C.應用3過程中對桑葚胚階段的胚胎進行分割時,要注意將內細胞團均等分割
D.應用4中的組織和器官是通過對胚胎干細胞進行定向誘導分化得到的
5.(2021天津一模)我國科學家成功將小鼠的顆粒細胞(卵泡中卵母細胞周圍的細胞)轉化為GV卵母細胞,進而恢復減數分裂并順利培育出健康后代(如圖),有關敘述錯誤的是 (　　)
A.過程①的實質是基因選擇性表達,類似脫分化過程
B.X細胞在遺傳組成上應與當初卵泡中的卵母細胞遺傳物質相同
C.過程③中,受精后的X細胞會再釋放出一個極體
D.過程③涉及體外受精、早期胚胎培養及胚胎移植等技術
6.(不定項)(2022山東月考)如圖為科研人員利用白鼠和黑鼠的早期胚胎培育黑白嵌合鼠的簡要過程,下列說法不正確的是 (　　)
A.過程①中的兩個卵裂球只能取自桑葚胚
B.嵌合鼠的培育依據的原理是基因重組和細胞全能性
C.可用分割針分割內細胞團做DNA分析,鑒定性別
D.過程③操作前需對代孕母鼠進行同期發情處理
7.(2022山東青島九中月考)和牛是世界上公認的高檔肉牛品種,其體型較小,肉質鮮嫩,營養豐富。我國科研人員利用胚胎移植技術,按如圖所示流程操作,成功地批量培育了和牛這一優良品種。請回答下列問題:
(1)用　　　　激素處理,可使供體母牛超數排卵,過程①中產生的精子需要進行　　　　處理后才具備與卵細胞受精的能力。
(2)試管牛的培育需要的工程技術有　　　　　　　　　和胚胎移植等。
(3)圖中移植的胚胎處于　　　　期,移入的胚胎能在代孕雌牛子宮中存活的生理基礎是　;
為培育雌性子代小牛,胚胎移植前須進行性別鑒定,需取圖中滋養層細胞進行　　　　(圖中乙操作)。
(4)為提高胚胎利用效率,盡快獲得數量較多的子代和牛,圖中甲操作是對牛胚胎所做的處理,使用的技術稱為　　　　,最終結果是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;這一過程中,要特別注意將內細胞團　　　　分割。
得分 扣分
閱卷得分 審題規范（強化審題） 思維（析題）規范 呈現（答題）規范
采點計分 審題時間(3) 審清設問（標號化） 審讀材料、情境（標注化） 析題時間(2) 角度步驟要點（角度化） 特別注意事項（對號化） 答題時間(4) 書寫卷面(清晰化) 學科術語(術語化)
【課后作業】1.復習作業：依托本節課學案，整理本節課重難點及相關題型。
2.練習作業：見《固學案》40頁-41頁習題。
3.預習作業：依托下節課學案熟悉相關知識點，勾畫重難點，寫出困惑。
答案
【課前預習15min】
一、1.體外 早期胚胎 移植
2.(1) 卵母細胞的采集 精子的獲取 受精
(2)① MⅡ ② 獲能 ③ 培養液
(3)繁殖能力 胚胎移植
(4)人
二、1.(1)體外受精 (2)同種的 生理狀態
(3) 提供胚胎
(4) 接受胚胎
(5) 移植
2. 充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力
3.相同生理 空間位置
4. 優良 強 健康的體質 同期發情 超數排卵 人工授精 妊娠
(1)①同期發情處理 ②促性腺 超數排卵
(2)① 收集的胚胎進行質量 ②受體母牛是否妊娠進行
(3)不會 (4)供體
三、1.分裂 全能
2．機械 早期胚胎 同卵雙胎或多胎
3．遺傳性狀。
4．體視顯微鏡 顯微操作儀
5. 無性
6．(1)桑葚胚 囊胚
(2)①操作液 ②分割針 分割刀 ③內細胞團
(3)體外培養 ①遺傳病篩查 性別鑒定 ②滋養層 ③滋養層 相同
(4)①繁殖 相同 ②性別
牛刀小試××√××√
【教學過程】
學習目標一：
任務一：1．提示：屬于有性生殖。其過程是精子和卵子在體外受精形成受精卵，再將受精卵發育成的早期胚胎移植到受體子宮中。
2．提示：卵巢中的卵子不成熟，需培養到MⅡ期才具有受精能力。
3．提示：培養法和化學法。對于嚙齒動物、家兔和豬等動物的精子，一般采用培養法，即將取自附睪的精子，放在人工配制的獲能培養液中培養，使其獲能；對于牛、羊等家畜的精子采用化學法，將精子放在含一定濃度的肝素、Ca2＋載體等的獲能液中使其獲能。
【評標】1.D　哺乳動物的體外受精技術主要包括卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等步驟(教材第60頁),A正確;胚胎早期發育的過程是受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原腸胚,D錯誤。
【回標】1.A　“克隆牛”的培育需要獲取去核的卵母細胞,“試管牛”的培育需要精卵細胞結合形成受精卵,故培育過程中均需獲取卵母細胞并培養至MⅡ期,A正確; “克隆牛”的培育不需要獲取精子,B錯誤;“克隆牛”和“試管牛”均需要體外培養至桑葚胚或囊胚階段進行胚胎移植,不是原腸胚階段,C錯誤;“克隆牛”的培育屬于無性繁殖,而“試管牛”是體外受精的產物,屬于有性生殖,D錯誤。
學習目標二：
任務一：1．①同期發情，②超數排卵，③胚胎移植。
2．提示：供體：遺傳性狀優良、生產能力強；受體：有健康的體質和正常繁殖能力。
3．提示：對供、受體母畜用孕激素進行同期發情處理，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鍵。
4．提示：動物的早期胚胎一般在桑葚胚或囊胚階段進行移植。
5．提示：胚胎移植產生的后代的遺傳特性與供體保持一致，受體母畜只提供胚胎發育的場所(子宮)和營養，不影響供體胚胎的遺傳特性。
【評標】2.B　供體母牛應選擇遺傳性狀優良、生產能力強的個體,受體母牛應具有健康的體質和正常繁殖能力(教材第61頁),B錯誤。胚胎移植時,要確保供、受體母牛處于相同的生理狀態,因此對供、受體母牛要進行同期發情處理,C正確。
3.A　胚胎移植可縮短供體本身的繁殖周期,A錯誤;胚胎移植作為胚胎工程的最終技術環節,還將推動胚胎工程其他技術的研究和應用(教材第62頁),B、C正確。
【回標】4.C　胚胎分割可將胚胎分割成2等份、4等份、8等份等,A正確。來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質,因此胚胎分割可以看作動物無性繁殖或克隆的方法之一(教材第62頁),B正確。分割后的胚胎可直接移植給受體,或經體外培養后,再移植給受體(教材第63頁),C錯誤。胚胎分割移植后獲得的動物個體之間遺傳物質是相同的,但動物個體之間性狀不完全相同,D正確。
5.B　在進行胚胎分割時,應選擇發育良好、形態正常的桑葚胚或囊胚(教材第62頁),A正確;本實驗屬于對比實驗(兩個胚胎階段在三種培養液中的分割效果對比),自變量有三個,分別是不同胚胎階段、分割胚胎培養液種類、分割胚胎數,B錯誤;分割的兩種胚胎數量要足夠多以減少實驗誤差,避免偶然因素的發生,C正確。
【隨堂檢測】2.B　過程a表示卵裂形成桑葚胚,過程b表示桑葚胚發育形成囊胚,Ⅰ為桑葚胚, Ⅱ為囊胚。桑葚胚的細胞一般都具有發育的全能性,A正確;a、b過程細胞需要消耗能量,故胚胎中有機物含量減少,B錯誤;胚胎移植選擇處于桑葚胚或囊胚時期的胚胎最易成功,C正確;細胞分化從囊胚時期開始貫穿于動物的整個生命歷程,D正確。
3.C　處于MⅡ期的卵母細胞具備受精能力,所以步驟甲中需要獲取兔子處于MⅡ期的卵母細胞,A錯誤;重組細胞發育成早期胚胎所需營養主要來源于兔子的去核卵母細胞,B錯誤;重組胚胎培養過程中通常需要在培養液中加入抗生素,避免雜菌污染,C正確;步驟乙表示胚胎移植,移植的早期胚胎通常培養至桑葚胚或囊胚,D錯誤。
4.C　應用1中,供體1提供細胞核,供體2提供細胞質,通過體細胞核移植技術形成重組細胞,并發育形成早期胚胎,再將胚胎移植給受體發育成小牛,稱為克隆牛;應用2中,優良公牛和供體1配種形成受精卵,并發育成早期胚胎,再將胚胎移植給受體發育成小牛,屬于有性生殖;應用3中采用了胚胎分割技術;應用4中,從囊胚中獲取胚胎干細胞,并進行體外胚胎干細胞培養。應用1中獲得的小牛為克隆牛,其細胞核遺傳物質來源于供體1(荷斯坦高產奶牛),所以良種小牛是雌性,是無性生殖的產物,A正確;應用2、3、4所用的受精卵可以通過體內受精或體外受精(人工授精)獲得,B正確;對囊胚階段的胚胎進行分割時需要將內細胞團進行均等分割,否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發育,C錯誤;應用4中對胚胎干細胞進行定向誘導,其可分化形成各種組織和器官,用于器官移植研究等,D正確。
5.B　圖中①表示卵泡中的顆粒細胞經誘導形成誘導多能干細胞的過程;②表示GV卵母細胞進行減數分裂的過程,X細胞為處于減數第二次分裂中期的次級卵母細胞;過程③涉及體外受精、早期胚胎培養及胚胎移植等技術。顆粒細胞為已經分化的細胞,誘導多能干細胞是類似胚胎干細胞的一種細胞,則過程①的實質是基因選擇性表達,類似脫分化(已分化→未分化)過程,A正確;X細胞為次級卵母細胞,由于減數第一次分裂后期發生了同源染色體的分離和非同源染色體的自由組合,因此X細胞在遺傳組成上與當初卵泡中的卵母細胞遺傳物質不相同,B錯誤;精子入卵后被激活的卵子完成減數分裂Ⅱ,排出第二極體,C正確。
6.ABC　過程①中的兩個卵裂球可以取自桑葚胚,也可以取自卵裂期,A錯誤;嵌合鼠的培育沒有進行基因重組,B錯誤;應用分割針分割滋養層細胞做DNA分析,鑒定性別,C錯誤;過程③是胚胎移植過程,在進行操作前,需要對代孕母鼠進行同期發情處理,D正確。
7.答案　(1)促性腺　獲能　 (2)體外受精、早期胚胎培養　(3)囊胚　代孕雌牛子宮對外來胚胎基本上不發生免疫排斥反應　DNA分析　(4)胚胎分割　獲得多個遺傳性狀相同的后代　均等
解析　(1)用促性腺激素處理供體母牛,可使其超數排卵。采集的精子需要經過獲能處理后才具備與卵細胞受精的能力。(3)圖中移植的胚胎具有內細胞團和滋養層細胞,處于囊胚期。移入的胚胎能在代孕雌牛子宮中存活,其生理基礎是代孕雌牛子宮對外來胚胎基本上不會發生免疫排斥反應。胚胎移植前的性別鑒定,應取樣滋養層細胞進行DNA分析。(4)為提高胚胎利用效率,盡快獲得數量較多的子代和牛,可對胚胎進行胚胎分割處理,即圖中甲操作,此操作的最終目的是獲得多個遺傳性狀相同的后代。在分割囊胚階段的胚胎時,要注意將內細胞團均等分割,否則將影響分割后胚胎的恢復和進一步發育。
【課后作業】固學案

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