資源簡介

(共97張PPT)
第5課時
胚胎工程
課標要求
1.簡述胚胎形成經過了受精及早期胚胎發育等過程。
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。
考點一　胚胎工程的理論基礎
考點二　胚胎工程技術及其應用
內容索引
重溫高考 真題演練
課時精練
考點一
胚胎工程的理論基礎
1.胚胎工程的概念
歸納 夯實必備知識
早期胚胎細胞
雌性動物
自然受精
早期胚胎發育
2.受精
(1)概念：精子與卵子結合形成 (即受精卵)的過程。
(2)場所：哺乳動物的受精在 內完成。
合子
輸卵管
(3)過程
雌、雄原核
獲能
MⅡ期
透明帶
卵細胞膜
(1)源于選擇性必修3 P56“相關信息”：使精子獲能的方法有直接利用雌性動物的生殖道使精子獲能；將精子培養在人工配制的獲能液中使其獲能等。獲能液的成分因動物種類不同而有所差異，常見的有效成分有 、 等。
(2)源于選擇性必修3 P58“相關信息”：多數哺乳動物的第一極體不進行減數分裂Ⅱ，因而不會形成兩個第二極體。在實際胚胎工程操作中，常以觀察到兩個極體或者雌、雄原核作為受精的標志。
肝素
Ca2＋載體
3.胚胎早期發育
有絲分裂
增多
加或略有減小，每個細胞體積變小
并不增
子細胞形成致密的細胞團
胎兒的各種組織
胎膜和胎盤
表面的細胞層
向內遷移的細胞
4.孵化
(1)概念：囊胚進一步擴大，會導致 破裂，胚胎從其中伸展出來的過程。
(2)意義：如果不能正常孵化，胚胎就 。
透明帶
無法繼續發育
源于選擇性必修3 P59“思考·討論”：將體外培養的胚胎移植到子宮時，應選擇至少發育到什么階段的胚胎：小鼠： ；綿羊：16細胞；豬：4～6細胞；馬： ；牛： 。
桑葚胚
囊胚
8～16細胞
1.受精是精子和卵子結合形成受精卵的過程，包括受精前的準備階段和受精階段；受精卵形成后進行有絲分裂，通過細胞分裂和分化，形成新個體。
(1)剛采集到的精子是否能與卵子立即結合完成受精作用？為什么？
提示　不能。剛采集到的精子還沒有受精能力，必須先對精子進行獲能處理，才能進一步受精。
(2)剛排出的卵子具有受精能力嗎？為什么？
提示　不具有。卵子在受精前也要經歷類似精子獲能的過程，要在輸卵管內進一步成熟，到MⅡ期時，才具備與精子受精的能力。
拓展 提升科學思維
(3)防止多精入卵受精的生理反應有哪些？有什么意義？
提示　兩道屏障，一是透明帶發生生理反應，二是卵細胞膜發生生理反應。防止多精入卵，保證受精卵中遺傳物質與親代體細胞一致，從而保證遺傳的穩定性。
2.胚胎工程需要在體外條件下對動物早期胚胎發育條件進行模擬操作，因此了解早期胚胎發育的規律十分重要。思考回答以下有關胚胎早期發育的問題：
(1)受精卵早期分裂時胚胎中有機物的總量和種類是如何變化的？
提示　有機物的總量不斷減少，但有機物的種類增加。
(2)受精卵早期分裂時胚胎中DNA總量和每個細胞中核DNA含量有何變化？
提示　胚胎中總DNA含量逐漸增多，但每個細胞中核DNA含量保持相對穩定。
(3)胚胎早期發育過程中，具有全能性的時期有哪些？
提示　桑葚胚期及之前的時期。
1.(不定項)下圖表示精子入卵后，發生(或引起)的一系列變化形成受精卵的過程。下列敘述錯誤的是
A.圖中X指透明帶反應，Y指卵
子的減數分裂Ⅱ
B.經圖中Y過程只形成了雌原核
C.精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合
D.精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶體的作用下自溶
突破 強化關鍵能力
√
√
透明帶的生理反應形成第一道屏障，卵細胞膜的生理反應形成第二道屏障；精子入卵后，精子的尾部脫落，原有的核膜破裂一個新的核膜，最后形成一個比原來精子核還大的核，叫作雄原核；與此同時，精子入卵后被激活的卵子完成減數分裂Ⅱ，排出第二極體，形成雌原核。故Y過程既形成了雌原核，又形成了第二極體。
2.(2023·山東臨沂高三期中)下列有關早期胚胎發育的敘述，錯誤的是
A.卵裂期每個細胞的核質比逐漸增大，胚胎中DNA總量逐漸增加
B.孵化是指透明帶破裂，桑葚胚從透明帶中伸展出來
C.滋養層細胞將發育成胎膜和胎盤并可用于性別鑒定
D.在胚胎移植中，選擇桑葚胚或囊胚期的胚胎進行移植較易成功
√
卵裂期的早期胚胎的總體積并沒有增加，但是細胞數目在增加，該過程中每個細胞的核質比逐漸增大，同時胚胎中DNA總量逐漸增加，A正確；
孵化是指透明帶破裂，囊胚從透明帶中伸展出來的過程，B錯誤；
囊胚期的滋養層細胞將來發育為胎膜和胎盤，可用于性別鑒定，而內細胞團將會發育成胎兒的各種組織，C正確；
在胚胎移植中，選擇桑葚胚或囊胚期的胚胎進行移植較易成功，因為此時的胚胎處于游離狀態，同時此時的胚胎全能性較高，D正確。
歸納
提升
(1)受精階段的主要過程及生理反應
步驟 主要過程 生理反應
第一步 精子釋放多種酶溶解卵細胞膜外的一些結構(如透明帶等)，接觸卵細胞膜 透明帶反應：阻止后來的精子進入透明帶，是防止多精入卵受精的第一道屏障
第二步 精子入卵，尾部脫落 卵細胞膜反應：拒絕其他精子再進入卵內，是防止多精入卵受精的第二道屏障
歸納
提升
第三步 精子核膜破裂后形成新核，卵子被激活完成減數分裂Ⅱ，排出第二極體 形成雄原核和雌原核：受精的標志
第四步 雌、雄原核充分發育后，相向移動，彼此靠近，核膜消失 形成合子(受精卵)：個體發育的起點
歸納
提升
(2)卵裂期胚胎發育過程中物質和體積變化的規律
①有機物：胚胎沒有和母體建立聯系，不能從母體獲取有機物，而呼吸消耗一直進行，因此有機物總量減少。
②細胞數目和體積：胚胎總體積不變或略有減小，但細胞數目增多，每個細胞體積減小。
③細胞中DNA含量：伴隨細胞分裂，細胞數目增多，總DNA含量增多，但每個細胞中核DNA含量保持相對穩定。
考點二
胚胎工程技術及其應用
1.體外受精
(1)過程
歸納 夯實必備知識
適當的培養液
MⅡ
獲能
獲能的精子
(2)意義
①提高 的有效措施。
②為 提供可用的胚胎。
動物繁殖能力
胚胎移植
2.胚胎移植
(1)概念
轉基因、核移植和體外受精
同種的、生理狀
態相同
遺傳性狀優良、生產能力強
健康的體質和正常
繁殖能力
(2)基本程序
人工
受精
收集
培養
胚胎的移植
(3)意義：充分發揮雌性優良個體的 。
繁殖潛力
(1)源于選擇性必修3 P62“相關信息”：超數排卵是指應用外源
，誘發卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。
(2)源于選擇性必修3 P62“思考·討論”：胚胎移植的生理學基礎
促性腺激素
同種動物
生理變化
游離
免疫排斥
遺傳特性
3.胚胎分割
(1)概念
對象 早期胚胎
方法 機械方法
目的 獲得 或多胎
特點 來自同一胚胎的后代具有_______________
實質 可以看作動物無性繁殖或克隆的方法之一
同卵雙胎
相同的遺傳物質
(2)儀器設備：體視顯微鏡和 。
(3)材料：發育良好、形態正常的 。若分割囊胚階段的胚胎時，要注意 。
(4)意義：促進 的繁殖，產生的遺傳性狀 的后代是進行遺傳學研究的寶貴材料；在胚胎移植前，進行 、__________
等，對于人工控制 、動物繁育健康后代具有重要意義。
顯微操作儀
桑葚胚或囊胚
將內細胞團均等分割
優良動物品種
相同
性別鑒定
遺傳病篩查
動物性別
1.胚胎移植技術在畜牧生產中占有重要的位置，因為通過體外受精或其他方式獲得的胚胎，只有移植給受體才能獲得后代，因此，胚胎移植技術是胚胎工程不可缺少的終端環節。思考討論下列問題：
(1)為什么應對供體和受體母畜進行同期發情處理？
提示　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似的生理環境。
拓展 提升科學思維
(2)在胚胎移植過程中有兩次使用激素、兩次檢查，其目的分別是什么？
提示　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。第一次是對收集的胚胎進行質量檢查，第二次是對受體母畜是否妊娠進行檢查。
(3)胚胎移植的優勢是什么？
提示　可以發揮雌性優良個體的繁殖能力。
(4)胚胎移植中的胚胎有哪些來源？
提示　體外受精、轉基因技術或者細胞核移植技術等方式獲得的胚胎都可供胚胎移植。
2.欲得到更多的后代，可進行胚胎分割，如圖為哺乳動物胚胎分割和性別鑒定示意圖，請據圖思考討論下列問題：
(1)上圖①過程分割出的少量胚體細胞常用來做什么？
提示　常用來做DNA分析，鑒定性別。
(2)上圖②過程得到的兩個a經過胚胎移植產生后代的生殖方式是有性生殖嗎？
提示　不是，來自同一胚胎分割產生的后代具有相同的遺傳物質，因此胚胎分割移植可以看作動物無性繁殖或克隆的方法之一。
(3)胚胎分割有什么意義？為什么要在桑葚胚或囊胚期進行分割？
提示　胚胎分割可提高胚胎利用率。選擇桑葚胚期或囊胚期進行分割，是因為處于桑葚胚期的細胞和囊胚期的內細胞團細胞具有全能性，可以發育成完整個體。
3.(不定項)下列關于“試管牛”培養流程的敘述，正確的是
突破 強化關鍵能力
A.過程①可對供體母牛注射促性
腺激素，使其排出更多的卵子
B.過程②發生的標志是在卵細胞
膜和透明帶的間隙觀察到兩個
極體或雌、雄原核
C.大量的研究已經證明，過程③基本不會發生免疫排斥反應
D.移入受體的供體胚胎的遺傳特性，在孕育過程中受受體的影響
√
√
√
過程①可對供體母牛注射促性腺激素使其超數排卵，A正確；
過程②表示體外受精，在實際胚胎工程操作中，常以觀察到
兩個極體或雌、雄原核作為受精的標志，B正確；
胚胎移植時，受體對移入子宮的外來胚胎基本不發生免疫排斥反應，這是胚胎移植成功的理論基礎，C正確；
“試管牛”的遺傳物質來自供體母牛和供體公牛，胚胎遺傳性狀取決于供體，在孕育過程中不受受體的影響，D錯誤。
4.(2023·遼寧本溪高三期末)近年來發展起來的胚胎工程技術為優良種畜的快速繁殖帶來了無限可能。下圖為經體外受精和胚胎分割移植培育優良奶牛的過程。下列相關說法正確的是
A.體外受精所需的成熟卵子可以從母體卵巢中直接獲取，但在受精前要對精子
進行獲能處理
B.進行胚胎分割時，應選擇發育到原腸胚時期的胚胎進行操作
C.胚胎分割的方法只能用分割針在顯微鏡下將胚胎均等分割成若干份
D.胚胎在受體子宮內的發育過程中其遺傳特性不受影響
√
卵巢中獲取的卵細胞必須在體外培養到MⅡ期，才能與獲能精子融合得到受精卵，A錯誤；
進行胚胎分割時，應選擇發育到桑葚胚或囊胚時期的胚胎進行操作，B錯誤；
不同階段的胚胎進行胚胎分割時，可采用的方法有一定的差別，若胚胎處于卵裂期可以采用酶解法或機械法，若處于囊胚期則只能運用機械法分割，C錯誤。
5.下列有關哺乳動物體外受精的敘述，正確的是
A.給實驗動物注射促性腺激素，使其產生更多的精子
B.采集的卵母細胞可直接與獲能的精子受精
C.獲能的精子和成熟的卵子要在適當的培養液中完成受精
D.卵母細胞與精子受精前均已完成減數分裂Ⅱ
√
給實驗動物注射促性腺激素，目的是使其產生更多的卵母細胞，A錯誤；
采集的卵母細胞要在體外進行成熟培養，然后才能與精子共同培養完成受精，B錯誤；
一般情況下，獲能的精子和成熟的卵子要在適當的培養液中共同培養一段時間，來促使它們完成受精，C正確；
次級卵母細胞的減數分裂Ⅱ是在精子和卵子結合過程中完成的，D錯誤。
歸納
提升
(1)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
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
歸納
提升
(2)胚胎移植中的三個關注點
①胚胎移植過程中兩次使用激素：第一次是用激素對受體母牛和供體母牛進行同期發情處理；第二次是用促性腺激素處理供體母牛使其超數排卵。
②不同動物胚胎移植的時間不同：牛、羊要培養到桑葚胚或囊胚階段；小鼠、家兔在桑葚胚前。幾乎所有動物都不能到原腸胚階段移植，因為此時細胞分化程度高，移植成功率很低。
歸納
提升
③胚胎移植是有性繁殖還是無性繁殖，取決于胚胎的來源：若由受精卵發育而成，屬于有性繁殖；若由核移植技術形成的重組細胞發育而成，或由胚胎分割獲得，則屬于無性繁殖。
三
重溫高考 真題演練
1.(2020·山東，14)經遺傳改造的小鼠胚胎干細胞注入囊胚，通過胚胎工程的相關技術可以獲得具有不同遺傳特性的實驗小鼠。下列說法錯誤的是
A.用促性腺激素處理雌鼠可以獲得更多的卵子
B.體外受精前要對小鼠的精子進行獲能處理
C.胚胎移植前要檢查胚胎質量并在囊胚或原腸胚階段移植
D.遺傳改造的小鼠胚胎干細胞可以通過轉基因等技術獲得
1
2
3
4
√
不同動物胚胎移植的時間不同，如牛、羊一般要培養到桑葚胚階段或囊胚階段才能進行移植，小鼠和家兔等可在更早的階段移植，C項錯誤。
1
2
3
4
2.(不定項)(2020·江蘇，23)小鼠胚胎干細胞經定向誘導可獲得多種功能細胞，制備流程如圖所示。下列敘述錯誤的是
1
2
3
4
A.為獲得更多的囊胚，采用激素注射促
進雄鼠產生更多的精子
B.細胞a和細胞b內含有的核基因不同，所以全能性高低不同
C.用胰蛋白酶將細胞a的膜蛋白消化后可獲得分散的胚胎干細胞
D.胚胎干細胞和誘導出的各種細胞都需在CO2培養箱中進行培養
√
√
√
哺乳動物進行體外受精時很容易獲得大量精子，因為自然狀態下雄性哺乳動物產生的精子數量就很多，A錯誤；
1
2
3
4
細胞分化是基因選擇性表達的結果，不改變基因的種類和數量，細胞a和細胞b內含有的核基因相同，B錯誤；
細胞培養過程中分散細胞時，用胰蛋白酶等處理組織，分散得到單細胞懸液，不是破壞了細胞的膜蛋白，而是分解掉細胞間的黏連蛋白，C錯誤。
3.(2019·江蘇，29)利用基因編輯技術將病毒外殼蛋白基因導入豬細胞中，然后通過核移植技術培育基因編輯豬，可用于生產基因工程疫苗。如圖為基因編輯豬培育流程，請回答下列問題：
1
2
3
4
(1)對1號豬使用___________處理，使其超
數排卵，收集并選取處在_______________________(時期)的卵母細胞用于核移植。
促性腺激素
減數分裂Ⅱ中期(MⅡ期)
為獲取更多的卵(母)細胞，要對供體母豬注射促性腺激素，使其超數排卵。用于核移植的卵母細胞通常處于減數分裂Ⅱ中期。
1
2
3
4
(2)采集2號豬的組織塊，用___________
__________處理獲得分散的成纖維細胞，放置于37 ℃的CO2培養箱中培養，其中CO2的作用是________________。
1
2
3
4
胰蛋白酶(膠
維持培養液的pH　
原蛋白酶)
常用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理動物組織塊，使其分散成單個細胞。動物細胞培養所需氣體主要有O2和CO2，O2是細胞代謝所必需的，CO2的作用是維持培養液的pH。
(3)為獲得更多基因編輯豬，可在胚胎移植前對胚胎進行______。產出的基因編輯豬的性染色體來自____號豬。
1
2
3
4
分割
2
若要獲得更多基因編輯豬，可采用胚胎分割技術對移植前的胚胎進行分割。子代豬的性別取決于核供體親本，即2號豬。
(4)為檢測病毒外殼蛋白基因是否被導入
4號豬并正常表達，可采用的方法有______
(填序號)。
①DNA測序 ②染色體倍性分析
③體細胞結構分析 ④抗原—抗體雜交
①④
為了判斷目的基因是否被導入受體，可采用PCR等技術進行檢測；判斷目的基因導入受體細胞后是否成功表達出相應的蛋白質，通常采用抗原—抗體雜交法進行檢測。
1
2
3
4
4.(2022·全國甲，38)某牧場引進一只產肉性能優異的良種公羊，為了在短時間內獲得具有該公羊優良性狀的大量后代，該牧場利用胚胎工程技術進行了相關操作。回答下列問題：
(1)為了實現體外受精需要采集良種公羊的精液，精液保存的方法是_________________________。在體外受精前要對精子進行獲能處理，其原因是_________________________________________________________；精子體外獲能可采用化學誘導法，誘導精子獲能的藥物是_____________
____(答出1點即可)。利用該公羊的精子進行體外受精需要發育到一定時期的卵母細胞，因為卵母細胞達到_________時才具備與精子受精的能力。
1
2
3
4
加入抗凍劑(甘油)冷凍保存
剛排出的精子必需在雌性生殖道內發生相應生理變化后才能受精
肝素或Ca2＋載
體
MⅡ中期
精液可以加入抗凍劑(甘油)冷凍保存，使用前再將精液解凍離心分離。剛排出的精子必需在雌性生殖道內發生相應生理變化后才能受精，故在體外受精前要對精子進行獲能處理。卵母細胞需要培養到減數分裂Ⅱ中期(MⅡ中期)才能具備與精子受精的能力。
1
2
3
4
(2)體外受精獲得的受精卵發育成囊胚需要在特定的培養液中進行，該培養液的成分除無機鹽、激素、血清外，還含的營養成分有_____________
____________(答出3點即可)等。將培養好的良種囊胚保存備用。
1
2
3
4
酸、核苷酸
維生素、氨基
進行早期胚胎培養的培養液中，除了無機鹽、激素、血清外，還含有維生素、氨基酸、核苷酸等。
(3)請以保存的囊胚和相應數量的非繁殖期受體母羊為材料進行操作，以獲得具有該公羊優良性狀的后代。主要的操作步驟是_________________
_______________________________________________________________
______________________________________________________。
1
2
3
4
對受體母羊進行同期發情處理，將保存的囊胚進行胚胎移植，對受體母羊進行是否妊娠的檢查，一段時間后受體母羊產下具有該公羊優良性狀的后代
要利用保存的囊胚和相應數量的非繁殖期受體母羊為材料，獲得具有該公羊優良性狀的后代，主要是利用胚胎移植技術，即對受體母羊進行同期發情處理，將保存的囊胚進行胚胎移植，對受體母羊進行是否妊娠的檢查，一段時間后受體母羊產下具有該公羊優良性狀的后代。
1.判斷關于受精作用和早期胚胎發育的敘述
(1)在自然條件下，受精在子宮中完成(　　)
(2)精子獲能液常見的有效成分有肝素、Ca2＋載體等(　　)
(3)當精子入卵后，透明帶立即發生生理反應，阻止后來的精子進入(　　)
(4)卵裂球細胞的體積隨分裂次數增加而不斷增大(　　)
(5)卵裂期胚胎中細胞數目和有機物總量在不斷增加(　　)
√
五分鐘　查落實
×
×
×
×
2.判斷關于胚胎移植和胚胎分割的敘述
(1)在胚胎移植中，對供體母畜要進行超數排卵處理，對供、受體要進行同期發情處理(　　)
(2)胚胎分割移植時應選取發育良好、形態正常的囊胚或原腸胚(　　)
(3)利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎(　　)
(4)在對囊胚進行分割時，要將滋養層細胞均等分割(　　)
(5)做DNA分析、鑒定性別要取內細胞團處的細胞(　　)
√
×
√
×
×
3.填空默寫
(1)(選擇性必修3 P58)判斷卵子是否受精的標志：_____________________
。
(2)(選擇性必修3 P61)胚胎移植是___________________________________
__________________________________________________________________________。
(3)(選擇性必修3 P61)供體母牛和受體母牛的選擇標準為_______________
____________________________________________________________________________________。
觀察到兩個極體或者
雌、雄原核
指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態相同的雌性動物體內，使之繼續發育為新個體的技術
供體是遺傳性狀優良、生產能力強的個體，受體是有健康的體質和正常繁殖能力的個體，且二者必須是同一物種
(4)(選擇性必修3 P62)胚胎移植的實質是_____________________________
。
(5)(選擇性必修3 P62)胚胎移植的優勢是_____________________________
。
(6)(選擇性必修3 P62)胚胎分割是指_________________________________
。
早期胚胎在相同生理環境條件下
空間位置的轉移
可以充分發揮雌性優良個體的繁
殖潛力
采用機械方法將早期胚胎切割成2等
份、4等份或8等份等，經移植獲得同卵雙胎或多胎的技術
四
課時精練
一、選擇題：每小題給出的四個選項中只有一個符合題目要求。
1. (2023·山東濱州高三模擬)近日，我國研究團隊利用一種新方法將人的多能干細胞在體外誘導轉化為全能性的8細胞期胚胎樣細胞，類似于受精卵發育3天時的狀態。下列說法正確的是
A.該胚胎樣細胞處于囊胚期階段，理論上可以進行胚胎分割并移植
B.該成果將助力實現人體器官的體外再生、解決器官短缺、移植排斥反應
等問題
C.該研究涉及生殖性克隆，需通過倫理審查，嚴格遵循我國法規和倫理準則
D.該過程中發生了細胞分化，體現了動物細胞核具有全能性
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√
由題意可知，該胚胎樣細胞類似于受精卵發育3天時的狀態，故該胚胎樣細胞不是處于囊胚期階段，A錯誤；
該研究屬于治療性克隆，不涉及生殖性克隆，C錯誤；
該過程是由多能干細胞誘變為全能干細胞，沒有發生細胞分化，也沒有體現動物細胞核具有全能性，D錯誤。
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2.下列關于人體胚胎發育過程的敘述，錯誤的是
A.胚胎發育過程中存在細胞衰老
B.受精卵發育成胎兒的過程體現了細胞全能性
C.神經系統發育過程通過細胞凋亡實現細胞數量的調整
D.胚胎干細胞分裂能力比皮膚細胞強與其特有的基因有關
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胚胎發育過程中有細胞分裂產生新的細胞，也有衰老的細胞，A正確；
受精卵發育成胎兒，體現了細胞(受精卵細胞)全能性，B正確；
細胞凋亡是由基因所決定的細胞自動結束生命的過程，神經系統發育過程通過細胞凋亡實現細胞數量的調整，C正確；
胚胎干細胞與皮膚細胞都是由受精卵分裂和分化而來，兩者所含的基因相同，功能有差異是基因進行了選擇性表達，D錯誤。
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3.下圖表示牛的受精作用及早期胚胎發育的部分過程。下列有關敘述正確的是
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A.圖1中各細胞內的核DNA分子數目相同
B.圖3表明受精作用已經完成
C.同期發情處理能使供體產生更多的圖4結構
D.圖1到圖4的過程發生在輸卵管和子宮中
√
圖1中精子已完成減數分裂過程，而卵細胞與精子結合時，正處于減數分裂Ⅱ時期，卵細胞核DNA分子數目為精子的2倍，因此圖1中各細胞內核DNA分子數目不相同，A錯誤；
圖3中受精卵已經進行了一次卵裂，形成了兩個子細胞，B錯誤；
同期發情處理可以使供體和受體具有相同的生理環境，C錯誤；
圖4為早期胚胎發育過程中形成的原腸胚，圖1到圖3的過程發生在輸卵管中，圖4出現在子宮中，D正確。
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4.(2023·山東日照高三檢測)我國科學家首次通過把食蟹猴的胚胎干細胞注射到豬的胚胎中，培育出了“豬—猴嵌合體”仔豬(如下圖所示)，這項研究的最終目的是在動物體內培養人體器官用于器官移植。
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下列相關敘述錯誤的是
A.細胞培養過程中細胞會因接
觸抑制而停止分裂，需用胰
蛋白酶處理后繼續培養
B.采集的卵母細胞需培養至減數分裂Ⅰ后期才能與獲能精子受精，進而獲
得豬胚胎
C.從食蟹猴囊胚期胚胎的內細胞團獲取的胚胎干細胞具有發育成各種組織、
器官的潛能
D.該技術有望將人的胚胎干細胞注入豬早期胚胎內，培育出完全由人體細
胞組成的器官
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體外受精時，需要將所采集到的卵母細胞在體外培養到減數分裂Ⅱ中期，才可以與獲能精子完成受精作用，進而獲得豬胚胎，B錯誤。
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5.卵胞漿內單精子顯微注射技術(ICSI)是通過顯微操作技術將單個精子注射到卵母細胞的胞漿內，使精卵結合受精，并將受精卵體外培養形成早期胚胎移植入母體子宮內的一種較為精細、尖端的輔助生殖技術，以其高效性被廣泛應用于生產、科研和醫學的諸多領域。下列有關該技術的敘述，錯誤的是
A.該技術所使用的卵母細胞需要培養到MⅡ期
B.該技術主要解決了一些異常精子不能突破透明帶這一屏障的問題
C.體外培養的條件包括營養充足、溫度和pH及氣體環境適宜
D.該技術中，用原腸胚移植成功的概率高于囊胚或桑葚胚
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該技術實際上是體外受精技術，與精子體外結合的卵母細胞要培養到MⅡ期才有受精的能力，A正確；
該技術解決了因精子活力不足，而無法穿過透明帶的問題，B正確；
動物細胞體外培養需要保證營養充足、溫度和pH及氣體環境條件適宜等，C正確；
原腸胚分化程度高于囊胚和桑葚胚，正常情況下原腸胚時期的胚胎已經和母體形成緊密的聯系，不適合再進行胚胎移植，D錯誤。
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6.以下有關動物細胞工程和胚胎工程中所用技術操作與原理不相符的是
A.動物細胞培養——應用酶的專一性原理對所需材料用胰蛋白酶進行處理
B.制備單克隆抗體——應用免疫學原理對實驗鼠注射特定的抗原
C.胚胎移植——應用細胞增殖原理對受體、供體母畜進行同期發情處理
D.胚胎分割——因桑葚胚細胞一般具有全能性，常選取形態正常的桑葚
胚進行移植
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√
胚胎移植前對受體、供體母畜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植入受體后有相同或相似的生存條件，此技術應用激素原理而不是細胞增殖原理，C錯誤。
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7.(2023·湖南張家界高三檢測)我國研究人員創造出一種新型干細胞——異種雜合二倍體胚胎干細胞，具體研究過程如下圖所示。下列敘述錯誤的是
A.單倍體囊胚1最可能是由卵子發
育而來的，單倍體ES應取自囊
胚的內細胞團
B.培養液中除了需要加入血清等營
養物質，還需要加入抗生素等消滅病毒
C.體外培養條件下ES細胞可以增殖而不發生分化
D.ES細胞在形態上表現為體積小、細胞核大、核仁明顯
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培養過程中使用的培養液除含有一些無機鹽和有機鹽外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養成分以及血清等天然物質，為避免雜菌污染，需要加入抗生素，B錯誤。
8.(2023·河北張家口高三期末)我國大陸首例由試管嬰兒分娩的“試管嬰兒二代寶寶”在北京大學第三醫院誕生，他的母親是我國大陸首例試管嬰兒。試管嬰兒技術的不斷進步，為許多不孕不育患者實現了做父母的心愿。下列相關敘述錯誤的是
A.試管嬰兒技術所獲得的胚胎必須移植給受體才能獲得后代
B.胚胎移植實質上是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移
C.采集的卵母細胞和精子都要進行相應的處理才能完成體外受精過程
D.精子接觸透明帶時，卵細胞會發生阻止多精子入卵的透明帶反應
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在精子觸及卵細胞膜的瞬間，卵細胞膜外的透明帶會迅速發生生理反應阻止后來的精子進入透明帶，D錯誤。
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二、選擇題：每小題給出的四個選項中有一個或多個符合題目要求。
9.科研人員利用下圖所示的流程，將小鼠多能干細胞(PSC)誘導成為精子，并使其成功與卵細胞受精，得到正常后代，這項研究給男性無精癥導致的不孕不育帶來了福音。下列分析正確的是
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A.PSC誘導形成精子的過程中，會發生細胞染色體數目的變化
B.步驟④只能加入一個分化出的精子，以避免多個精子和卵細胞融合
C.步驟⑤受精卵在體外培養時需提供95%空氣和5%CO2的混合氣體環境
D.上述流程利用了動物細胞培養、體外受精和胚胎移植等生物技術
√
√
√
小鼠多能干細胞(PSC)誘導成為精子，并成功與卵細胞受精，得到正常后代(染色體數目與體細胞相同)，誘導形成精子的過程中，會發生減數分裂，會發生細胞染色體數目的減半，A正確；
為保證受精的成功，步驟④可加入多個分化出的精子，卵細胞受精后會發生相應的生理變化避免多精入卵，B錯誤。
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10.在胚胎移植過程中，很多操作步驟都需要“檢查”，以避免后期人力、物力、財力的浪費。下列相關說法正確的是
A.體外受精的受精卵移入發育培養液中培養，以檢查受精狀況和受精卵
的發育能力
B.胚胎移植前，要對胚胎進行檢查以確定其是否發育到桑葚胚或囊胚階段
C.在胚胎分割時，應取樣內細胞團細胞做DNA分析，以檢查胚胎的性別
D.胚胎移植入受體母畜的子宮后，不需對受體母畜進行妊娠檢查
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在胚胎移植前，若要對胚胎的性別進行鑒定，應取囊胚的滋養層細胞做DNA分析，C錯誤；
胚胎移植入受體母畜的子宮后，還需對受體母畜進行妊娠檢查，以保證其能為移植的胚胎提供孕育的條件，D錯誤。
11.(2023·湖南長沙明德中學高三期中)大多數哺乳動物的早期胚胎具有調節發育的功能，去掉早期胚胎的一半，仍可以發育成一個完整的胎兒，調節能力隨發育進程逐漸減弱甚至消失。晚期桑葚胚分割后分離的卵裂球仍具有調整發育的能力，重新致密化使卵裂球重新分布而發育至囊胚。下列說法不正確的是
A.桑葚胚前的每一個細胞都具有發育成完整胚胎的潛能
B.囊胚期不同部位的細胞致密化程度不同
C.胚胎分割屬于無性繁殖或克隆的范疇
D.胚胎發育到原腸胚階段，可將其取出向受體移植
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桑葚胚前的每一個細胞都具有發育成完整胚胎的潛能，因為都含有相同的一套的遺傳物質，A正確；
囊胚期不同部位的細胞數目不同，其致密化程度不同，B正確；
胚胎分割后形成的胚胎是相同的，屬于無性繁殖或克隆的范疇，C正確；
胚胎發育到桑葚胚或囊胚階段，可將其取出向受體移植，D錯誤。
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12.2n/4n嵌合體胚胎是指用四倍體(4n)胚胎與二倍體(2n)胚胎或胚胎干細胞(ES細胞)進行聚合，形成由二倍體和四倍體細胞組成的嵌合體。嵌合體胚胎構建的常用方法如右圖。通過檢測發現用ES細胞經2n/4n嵌合體方法獲得的克隆鼠體內均為2n細胞來源。
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下列敘述正確的是
A.圖中受精卵是將發育到減數分裂Ⅰ中期的
卵母細胞和獲能的精子體外受精而形成
B.利用顯微注射法將2n的ES細胞注射至A的
囊胚內完成2n/4n嵌合體胚胎B的構建
C.嵌合體胚胎C發育到原腸胚期可植入代孕
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母鼠，移植前通常對代孕母鼠做同期發情處理
D.推測2n/4n嵌合體胚胎發育時2n和4n這兩種細胞類型表現出非隨機性分
布的特點
√
√
圖中為體外受精，受精卵是由發育到減數分裂Ⅱ中期的卵母細胞和獲能的精子體外受精而形成的，A錯誤；
待嵌合體胚胎C發育到桑葚胚或囊胚期可植入代孕母鼠體內，移植前通常對代孕母鼠做同期發情處理，C錯誤；
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2n/4n嵌合體方法獲得的克隆鼠體內均為2n細胞來源，且由圖可知只有胎盤由4n細胞發育而成，由此推測2n/4n嵌合體胚胎在發育過程中，2n和4n這兩種細胞類型表現出非隨機性分布的特點，D正確。
三、非選擇題
13.(2023·湖南邵東三中高三檢測)某女性患有輸卵管阻塞和紅綠色盲，其丈夫表現正常。該夫婦借助試管嬰兒技術“借腹生子”，一次生殖過程中生出了兩個孩子，如圖所示。請分析回答問題：
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(1)過程X若想順利進行，來自母方的卵子必須要________________。
培養至MⅡ中期
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X表示受精作用，該過程若想順利進行必須滿足兩個條件：①來自父方的精子要進行獲能；②來自母方的卵子要培養至MⅡ中期。
(2)____________(生物技術)是產生甲、乙個體的最后一道工序。一般來說，人的體外受精胚胎，即試管胚胎，可在______________階段移植。
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胚胎移植
8～16個細胞
胚胎移植是產生甲、乙的最后一道工序；人的體外受精胚胎，即試管胚胎，可在8～16個細胞階段進行胚胎移植。
(3)這兩個孩子性別______(填“是”或“否”)相同。若借助人工手段獲得這兩個胎兒，需要用到的技術手段是____________。
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是
胚胎分割
這兩個孩子是由同一個受精卵有絲分裂而來的，含有相同的遺傳物質，因此性別是相同的；來自同一個胚胎的后代具有相同的遺傳物質，因此借助胚胎分割技術也可以獲得兩個相同的胎兒。
(4)如果你是醫生，在設計試管嬰兒的時候你應該建議這對夫婦選擇生下____ (填“男”或“女”)孩子，原因是_______________________
_______________________________。
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女
母親色盲、父親正常，生
下女兒必正常，生下兒子必為色盲
紅綠色盲為伴X染色體隱性遺傳病，母親色盲、父親正常，他們生下的女兒必正常，但兒子必為紅綠色盲，所以在設計試管嬰兒的時候，這對夫婦應該選擇生女孩。
(5)代孕母親開始階段要和該女性患者用某種激素進行同期發情處理，進行這一操作的目的是_______________________________________________________。
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使供體和受體生理狀態相同，提供胚胎發育所
需的生理環境
代孕母親開始階段要和該女性患者同時注射某種激素，進行同期發情處理，這樣使供體和受體生理狀態相同，為胚胎發育提供所需的生理環境。
14.自1890年世界上第一例胚胎移植成功后，科學家對胚胎移植等技術進行一系列研究并取得豐碩成果。回答下列問題：
(1)雌性哺乳動物排卵是指_________________的過程，若減數分裂Ⅰ在排卵之后完成，則排出的卵子為______________。
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卵子從卵泡中排出
初級卵母細胞
(2)通過胚胎工程能加快優良種畜的繁殖速率，如：
①體內受精后將早期胚胎移植到受體母畜子宮內發育，目的是_________
___________________________________________________。
②沖取優良種畜的早期胚胎，對其進行__________操作，以獲得更多的胚胎，這一操作最晚可以在胚胎發育到______時期進行。
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畜能盡快進入下一個發情期(以提高優良種畜的繁殖效率)
讓優良母
胚胎分割
囊胚
(3)胚胎移植到受體子宮能正常發育成具有優良性狀的子代個體，這說明_________________________________。對早期胚胎進行轉基因，制備乳腺生物反應器來獲得蛋白質類藥物，則要選擇發育正常的______胚胎移植到受體子宮，若制備膀胱生物反應器則無此要求。
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受體并不會改變供體胚胎的遺傳特性
雌性第5課時　胚胎工程
課標要求　1.簡述胚胎形成經過了受精及早期胚胎發育等過程。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。
考點一　胚胎工程的理論基礎
1．胚胎工程的概念
2．受精
(1)概念：精子與卵子結合形成合子(即受精卵)的過程。
(2)場所：哺乳動物的受精在輸卵管內完成。
(3)過程
(1)源于選擇性必修3 P56“相關信息”：使精子獲能的方法有直接利用雌性動物的生殖道使精子獲能；將精子培養在人工配制的獲能液中使其獲能等。獲能液的成分因動物種類不同而有所差異，常見的有效成分有肝素、Ca2＋載體等。
(2)源于選擇性必修3 P58“相關信息”：多數哺乳動物的第一極體不進行減數分裂Ⅱ，因而不會形成兩個第二極體。在實際胚胎工程操作中，常以觀察到兩個極體或者雌、雄原核作為受精的標志。
3．胚胎早期發育
4．孵化
(1)概念：囊胚進一步擴大，會導致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來的過程。
(2)意義：如果不能正常孵化，胚胎就無法繼續發育。
源于選擇性必修3 P59“思考·討論”：將體外培養的胚胎移植到子宮時，應選擇至少發育到什么階段的胚胎：小鼠：桑葚胚；綿羊：16細胞；豬：4～6細胞；馬：囊胚；牛：8～16細胞。
1．受精是精子和卵子結合形成受精卵的過程，包括受精前的準備階段和受精階段；受精卵形成后進行有絲分裂，通過細胞分裂和分化，形成新個體。
(1)剛采集到的精子是否能與卵子立即結合完成受精作用？為什么？
提示　不能。剛采集到的精子還沒有受精能力，必須先對精子進行獲能處理，才能進一步受精。
(2)剛排出的卵子具有受精能力嗎？為什么？
提示　不具有。卵子在受精前也要經歷類似精子獲能的過程，要在輸卵管內進一步成熟，到MⅡ期時，才具備與精子受精的能力。
(3)防止多精入卵受精的生理反應有哪些？有什么意義？
提示　兩道屏障，一是透明帶發生生理反應，二是卵細胞膜發生生理反應。防止多精入卵，保證受精卵中遺傳物質與親代體細胞一致，從而保證遺傳的穩定性。
2．胚胎工程需要在體外條件下對動物早期胚胎發育條件進行模擬操作，因此了解早期胚胎發育的規律十分重要。思考回答以下有關胚胎早期發育的問題：
(1)受精卵早期分裂時胚胎中有機物的總量和種類是如何變化的？
提示　有機物的總量不斷減少，但有機物的種類增加。
(2)受精卵早期分裂時胚胎中DNA總量和每個細胞中核DNA含量有何變化？
提示　胚胎中總DNA含量逐漸增多，但每個細胞中核DNA含量保持相對穩定。
(3)胚胎早期發育過程中，具有全能性的時期有哪些？
提示　桑葚胚期及之前的時期。
1．(不定項)下圖表示精子入卵后，發生(或引起)的一系列變化形成受精卵的過程。下列敘述錯誤的是(　　)
A．圖中X指透明帶反應，Y指卵子的減數分裂Ⅱ
B．經圖中Y過程只形成了雌原核
C．精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合
D．精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶體的作用下自溶
答案　AB
解析　透明帶的生理反應形成第一道屏障，卵細胞膜的生理反應形成第二道屏障；精子入卵后，精子的尾部脫落，原有的核膜破裂一個新的核膜，最后形成一個比原來精子核還大的核，叫作雄原核；與此同時，精子入卵后被激活的卵子完成減數分裂Ⅱ，排出第二極體，形成雌原核。故Y過程既形成了雌原核，又形成了第二極體。
2．(2023·山東臨沂高三期中)下列有關早期胚胎發育的敘述，錯誤的是(　　)
A．卵裂期每個細胞的核質比逐漸增大，胚胎中DNA總量逐漸增加
B．孵化是指透明帶破裂，桑葚胚從透明帶中伸展出來
C．滋養層細胞將發育成胎膜和胎盤并可用于性別鑒定
D．在胚胎移植中，選擇桑葚胚或囊胚期的胚胎進行移植較易成功
答案　B
解析　卵裂期的早期胚胎的總體積并沒有增加，但是細胞數目在增加，該過程中每個細胞的核質比逐漸增大，同時胚胎中DNA總量逐漸增加，A正確；孵化是指透明帶破裂，囊胚從透明帶中伸展出來的過程，B錯誤；囊胚期的滋養層細胞將來發育為胎膜和胎盤，可用于性別鑒定，而內細胞團將會發育成胎兒的各種組織，C正確；在胚胎移植中，選擇桑葚胚或囊胚期的胚胎進行移植較易成功，因為此時的胚胎處于游離狀態，同時此時的胚胎全能性較高，D正確。
歸納提升　(1)受精階段的主要過程及生理反應
步驟 主要過程 生理反應
第一步 精子釋放多種酶溶解卵細胞膜外的一些結構(如透明帶等)，接觸卵細胞膜 透明帶反應：阻止后來的精子進入透明帶，是防止多精入卵受精的第一道屏障
第二步 精子入卵，尾部脫落 卵細胞膜反應：拒絕其他精子再進入卵內，是防止多精入卵受精的第二道屏障
第三步 精子核膜破裂后形成新核，卵子被激活完成減數分裂Ⅱ，排出第二極體 形成雄原核和雌原核：受精的標志
第四步 雌、雄原核充分發育后，相向移動，彼此靠近，核膜消失 形成合子(受精卵)：個體發育的起點
(2)卵裂期胚胎發育過程中物質和體積變化的規律
①有機物：胚胎沒有和母體建立聯系，不能從母體獲取有機物，而呼吸消耗一直進行，因此有機物總量減少。
②細胞數目和體積：胚胎總體積不變或略有減小，但細胞數目增多，每個細胞體積減小。
③細胞中DNA含量：伴隨細胞分裂，細胞數目增多，總DNA含量增多，但每個細胞中核DNA含量保持相對穩定。
考點二　胚胎工程技術及其應用
1．體外受精
(1)過程
(2)意義
①提高動物繁殖能力的有效措施。
②為胚胎移植提供可用的胚胎。
2．胚胎移植
(1)概念
(2)基本程序
(3)意義：充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力。
(1)源于選擇性必修3 P62“相關信息”：超數排卵是指應用外源促性腺激素，誘發卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。
(2)源于選擇性必修3 P62“思考·討論”：胚胎移植的生理學基礎
3．胚胎分割
(1)概念
對象 早期胚胎
方法 機械方法
目的 獲得同卵雙胎或多胎
特點 來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質
實質 可以看作動物無性繁殖或克隆的方法之一
(2)儀器設備：體視顯微鏡和顯微操作儀。
(3)材料：發育良好、形態正常的桑葚胚或囊胚。若分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內細胞團均等分割。
(4)意義：促進優良動物品種的繁殖，產生的遺傳性狀相同的后代是進行遺傳學研究的寶貴材料；在胚胎移植前，進行性別鑒定、遺傳病篩查等，對于人工控制動物性別、動物繁育健康后代具有重要意義。
1．胚胎移植技術在畜牧生產中占有重要的位置，因為通過體外受精或其他方式獲得的胚胎，只有移植給受體才能獲得后代，因此，胚胎移植技術是胚胎工程不可缺少的終端環節。思考討論下列問題：
(1)為什么應對供體和受體母畜進行同期發情處理？
提示　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似的生理環境。
(2)在胚胎移植過程中有兩次使用激素、兩次檢查，其目的分別是什么？
提示　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。第一次是對收集的胚胎進行質量檢查，第二次是對受體母畜是否妊娠進行檢查。
(3)胚胎移植的優勢是什么？
提示　可以發揮雌性優良個體的繁殖能力。
(4)胚胎移植中的胚胎有哪些來源？
提示　體外受精、轉基因技術或者細胞核移植技術等方式獲得的胚胎都可供胚胎移植。
2．欲得到更多的后代，可進行胚胎分割，如圖為哺乳動物胚胎分割和性別鑒定示意圖，請據圖思考討論下列問題：
(1)上圖①過程分割出的少量胚體細胞常用來做什么？
提示　常用來做DNA分析，鑒定性別。
(2)上圖②過程得到的兩個a經過胚胎移植產生后代的生殖方式是有性生殖嗎？
提示　不是，來自同一胚胎分割產生的后代具有相同的遺傳物質，因此胚胎分割移植可以看作動物無性繁殖或克隆的方法之一。
(3)胚胎分割有什么意義？為什么要在桑葚胚或囊胚期進行分割？
提示　胚胎分割可提高胚胎利用率。選擇桑葚胚期或囊胚期進行分割，是因為處于桑葚胚期的細胞和囊胚期的內細胞團細胞具有全能性，可以發育成完整個體。
3．(不定項)下列關于“試管牛”培養流程的敘述，正確的是(　　)
A．過程①可對供體母牛注射促性腺激素，使其排出更多的卵子
B．過程②發生的標志是在卵細胞膜和透明帶的間隙觀察到兩個極體或雌、雄原核
C．大量的研究已經證明，過程③基本不會發生免疫排斥反應
D．移入受體的供體胚胎的遺傳特性，在孕育過程中受受體的影響
答案　ABC
解析　過程①可對供體母牛注射促性腺激素使其超數排卵，A正確；過程②表示體外受精，在實際胚胎工程操作中，常以觀察到兩個極體或雌、雄原核作為受精的標志，B正確；胚胎移植時，受體對移入子宮的外來胚胎基本不發生免疫排斥反應，這是胚胎移植成功的理論基礎，C正確；“試管牛”的遺傳物質來自供體母牛和供體公牛，胚胎遺傳性狀取決于供體，在孕育過程中不受受體的影響，D錯誤。
4．(2023·遼寧本溪高三期末)近年來發展起來的胚胎工程技術為優良種畜的快速繁殖帶來了無限可能。下圖為經體外受精和胚胎分割移植培育優良奶牛的過程。下列相關說法正確的是(　　)
A．體外受精所需的成熟卵子可以從母體卵巢中直接獲取，但在受精前要對精子進行獲能處理
B．進行胚胎分割時，應選擇發育到原腸胚時期的胚胎進行操作
C．胚胎分割的方法只能用分割針在顯微鏡下將胚胎均等分割成若干份
D．胚胎在受體子宮內的發育過程中其遺傳特性不受影響
答案　D
解析　卵巢中獲取的卵細胞必須在體外培養到MⅡ期，才能與獲能精子融合得到受精卵，A錯誤；進行胚胎分割時，應選擇發育到桑葚胚或囊胚時期的胚胎進行操作，B錯誤；不同階段的胚胎進行胚胎分割時，可采用的方法有一定的差別，若胚胎處于卵裂期可以采用酶解法或機械法，若處于囊胚期則只能運用機械法分割，C錯誤。
5．下列有關哺乳動物體外受精的敘述，正確的是(　　)
A．給實驗動物注射促性腺激素，使其產生更多的精子
B．采集的卵母細胞可直接與獲能的精子受精
C．獲能的精子和成熟的卵子要在適當的培養液中完成受精
D．卵母細胞與精子受精前均已完成減數分裂Ⅱ
答案　C
解析　給實驗動物注射促性腺激素，目的是使其產生更多的卵母細胞，A錯誤；采集的卵母細胞要在體外進行成熟培養，然后才能與精子共同培養完成受精，B錯誤；一般情況下，獲能的精子和成熟的卵子要在適當的培養液中共同培養一段時間，來促使它們完成受精，C正確；次級卵母細胞的減數分裂Ⅱ是在精子和卵子結合過程中完成的，D錯誤。
歸納提升　(1)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
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)胚胎移植中的三個關注點
①胚胎移植過程中兩次使用激素：第一次是用激素對受體母牛和供體母牛進行同期發情處理；第二次是用促性腺激素處理供體母牛使其超數排卵。
②不同動物胚胎移植的時間不同：牛、羊要培養到桑葚胚或囊胚階段；小鼠、家兔在桑葚胚前。幾乎所有動物都不能到原腸胚階段移植，因為此時細胞分化程度高，移植成功率很低。
③胚胎移植是有性繁殖還是無性繁殖，取決于胚胎的來源：若由受精卵發育而成，屬于有性繁殖；若由核移植技術形成的重組細胞發育而成，或由胚胎分割獲得，則屬于無性繁殖。
1．(2020·山東，14)經遺傳改造的小鼠胚胎干細胞注入囊胚，通過胚胎工程的相關技術可以獲得具有不同遺傳特性的實驗小鼠。下列說法錯誤的是(　　)
A．用促性腺激素處理雌鼠可以獲得更多的卵子
B．體外受精前要對小鼠的精子進行獲能處理
C．胚胎移植前要檢查胚胎質量并在囊胚或原腸胚階段移植
D．遺傳改造的小鼠胚胎干細胞可以通過轉基因等技術獲得
答案　C
解析　不同動物胚胎移植的時間不同，如牛、羊一般要培養到桑葚胚階段或囊胚階段才能進行移植，小鼠和家兔等可在更早的階段移植，C項錯誤。
2．(不定項)(2020·江蘇，23)小鼠胚胎干細胞經定向誘導可獲得多種功能細胞，制備流程如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．為獲得更多的囊胚，采用激素注射促進雄鼠產生更多的精子
B．細胞a和細胞b內含有的核基因不同，所以全能性高低不同
C．用胰蛋白酶將細胞a的膜蛋白消化后可獲得分散的胚胎干細胞
D．胚胎干細胞和誘導出的各種細胞都需在CO2培養箱中進行培養
答案　ABC
解析　哺乳動物進行體外受精時很容易獲得大量精子，因為自然狀態下雄性哺乳動物產生的精子數量就很多，A錯誤；細胞分化是基因選擇性表達的結果，不改變基因的種類和數量，細胞a和細胞b內含有的核基因相同，B錯誤；細胞培養過程中分散細胞時，用胰蛋白酶等處理組織，分散得到單細胞懸液，不是破壞了細胞的膜蛋白，而是分解掉細胞間的黏連蛋白，C錯誤。
3．(2019·江蘇，29)利用基因編輯技術將病毒外殼蛋白基因導入豬細胞中，然后通過核移植技術培育基因編輯豬，可用于生產基因工程疫苗。如圖為基因編輯豬培育流程，請回答下列問題：
(1)對1號豬使用______________處理，使其超數排卵，收集并選取處在_________________(時期)的卵母細胞用于核移植。
(2)采集2號豬的組織塊，用____________處理獲得分散的成纖維細胞，放置于37 ℃的CO2培養箱中培養，其中CO2的作用是________________。
(3)為獲得更多基因編輯豬，可在胚胎移植前對胚胎進行________。產出的基因編輯豬的性染色體來自______號豬。
(4)為檢測病毒外殼蛋白基因是否被導入4號豬并正常表達，可采用的方法有______(填序號)。
①DNA測序 ②染色體倍性分析
③體細胞結構分析 ④抗原—抗體雜交
答案　(1)促性腺激素　減數分裂Ⅱ中期(MⅡ期)　(2)胰蛋白酶(膠原蛋白酶)　維持培養液的pH　(3)分割　2　(4)①④
解析　(1)為獲取更多的卵(母)細胞，要對供體母豬注射促性腺激素，使其超數排卵。用于核移植的卵母細胞通常處于減數分裂Ⅱ中期。(2)常用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理動物組織塊，使其分散成單個細胞。動物細胞培養所需氣體主要有O2和CO2，O2是細胞代謝所必需的，CO2的作用是維持培養液的pH。(3)若要獲得更多基因編輯豬，可采用胚胎分割技術對移植前的胚胎進行分割。子代豬的性別取決于核供體親本，即2號豬。(4)為了判斷目的基因是否被導入受體，可采用PCR等技術進行檢測；判斷目的基因導入受體細胞后是否成功表達出相應的蛋白質，通常采用抗原—抗體雜交法進行檢測。
4．(2022·全國甲，38)某牧場引進一只產肉性能優異的良種公羊，為了在短時間內獲得具有該公羊優良性狀的大量后代，該牧場利用胚胎工程技術進行了相關操作。回答下列問題：
(1)為了實現體外受精需要采集良種公羊的精液，精液保存的方法是____________________。在體外受精前要對精子進行獲能處理，其原因是_____________________________________；精子體外獲能可采用化學誘導法，誘導精子獲能的藥物是_____________________(答出1點即可)。利用該公羊的精子進行體外受精需要發育到一定時期的卵母細胞，因為卵母細胞達到____________時才具備與精子受精的能力。
(2)體外受精獲得的受精卵發育成囊胚需要在特定的培養液中進行，該培養液的成分除無機鹽、激素、血清外，還含的營養成分有__________________(答出3點即可)等。將培養好的良種囊胚保存備用。
(3)請以保存的囊胚和相應數量的非繁殖期受體母羊為材料進行操作，以獲得具有該公羊優良性狀的后代。主要的操作步驟是___________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)加入抗凍劑(甘油)冷凍保存　剛排出的精子必需在雌性生殖道內發生相應生理變化后才能受精　肝素或Ca2＋載體　MⅡ中期　(2)維生素、氨基酸、核苷酸　(3)對受體母羊進行同期發情處理，將保存的囊胚進行胚胎移植，對受體母羊進行是否妊娠的檢查，一段時間后受體母羊產下具有該公羊優良性狀的后代
解析　(1)精液可以加入抗凍劑(甘油)冷凍保存，使用前再將精液解凍離心分離。剛排出的精子必需在雌性生殖道內發生相應生理變化后才能受精，故在體外受精前要對精子進行獲能處理。卵母細胞需要培養到減數分裂Ⅱ中期(MⅡ中期)才能具備與精子受精的能力。(2)進行早期胚胎培養的培養液中，除了無機鹽、激素、血清外，還含有維生素、氨基酸、核苷酸等。(3)要利用保存的囊胚和相應數量的非繁殖期受體母羊為材料，獲得具有該公羊優良性狀的后代，主要是利用胚胎移植技術，即對受體母羊進行同期發情處理，將保存的囊胚進行胚胎移植，對受體母羊進行是否妊娠的檢查，一段時間后受體母羊產下具有該公羊優良性狀的后代。
1．判斷關于受精作用和早期胚胎發育的敘述
(1)在自然條件下，受精在子宮中完成(　×　)
(2)精子獲能液常見的有效成分有肝素、Ca2＋載體等(　√　)
(3)當精子入卵后，透明帶立即發生生理反應，阻止后來的精子進入(　×　)
(4)卵裂球細胞的體積隨分裂次數增加而不斷增大(　×　)
(5)卵裂期胚胎中細胞數目和有機物總量在不斷增加(　×　)
2．判斷關于胚胎移植和胚胎分割的敘述
(1)在胚胎移植中，對供體母畜要進行超數排卵處理，對供、受體要進行同期發情處理(　√　)
(2)胚胎分割移植時應選取發育良好、形態正常的囊胚或原腸胚(　×　)
(3)利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎(　√　)
(4)在對囊胚進行分割時，要將滋養層細胞均等分割(　×　)
(5)做DNA分析、鑒定性別要取內細胞團處的細胞(　×　)
3．填空默寫
(1)(選擇性必修3 P58)判斷卵子是否受精的標志：觀察到兩個極體或者雌、雄原核。
(2)(選擇性必修3 P61)胚胎移植是指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態相同的雌性動物體內，使之繼續發育為新個體的技術。
(3)(選擇性必修3 P61)供體母牛和受體母牛的選擇標準為供體是遺傳性狀優良、生產能力強的個體，受體是有健康的體質和正常繁殖能力的個體，且二者必須是同一物種。
(4)(選擇性必修3 P62)胚胎移植的實質是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。
(5)(選擇性必修3 P62)胚胎移植的優勢是可以充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力。
(6)(選擇性必修3 P62)胚胎分割是指采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經移植獲得同卵雙胎或多胎的技術。
課時精練
一、選擇題：每小題給出的四個選項中只有一個符合題目要求。
1．(2023·山東濱州高三模擬)近日，我國研究團隊利用一種新方法將人的多能干細胞在體外誘導轉化為全能性的8細胞期胚胎樣細胞，類似于受精卵發育3天時的狀態。下列說法正確的是(　　)
A．該胚胎樣細胞處于囊胚期階段，理論上可以進行胚胎分割并移植
B．該成果將助力實現人體器官的體外再生、解決器官短缺、移植排斥反應等問題
C．該研究涉及生殖性克隆，需通過倫理審查，嚴格遵循我國法規和倫理準則
D．該過程中發生了細胞分化，體現了動物細胞核具有全能性
答案　B
解析　由題意可知，該胚胎樣細胞類似于受精卵發育3天時的狀態，故該胚胎樣細胞不是處于囊胚期階段，A錯誤；該研究屬于治療性克隆，不涉及生殖性克隆，C錯誤；該過程是由多能干細胞誘變為全能干細胞，沒有發生細胞分化，也沒有體現動物細胞核具有全能性，D錯誤。
2．下列關于人體胚胎發育過程的敘述，錯誤的是(　　)
A．胚胎發育過程中存在細胞衰老
B．受精卵發育成胎兒的過程體現了細胞全能性
C．神經系統發育過程通過細胞凋亡實現細胞數量的調整
D．胚胎干細胞分裂能力比皮膚細胞強與其特有的基因有關
答案　D
解析　胚胎發育過程中有細胞分裂產生新的細胞，也有衰老的細胞，A正確；受精卵發育成胎兒，體現了細胞(受精卵細胞)全能性，B正確；細胞凋亡是由基因所決定的細胞自動結束生命的過程，神經系統發育過程通過細胞凋亡實現細胞數量的調整，C正確；胚胎干細胞與皮膚細胞都是由受精卵分裂和分化而來，兩者所含的基因相同，功能有差異是基因進行了選擇性表達，D錯誤。
3．下圖表示牛的受精作用及早期胚胎發育的部分過程。下列有關敘述正確的是(　　)
A．圖1中各細胞內的核DNA分子數目相同
B．圖3表明受精作用已經完成
C．同期發情處理能使供體產生更多的圖4結構
D．圖1到圖4的過程發生在輸卵管和子宮中
答案　D
解析　圖1中精子已完成減數分裂過程，而卵細胞與精子結合時，正處于減數分裂Ⅱ時期，卵細胞核DNA分子數目為精子的2倍，因此圖1中各細胞內核DNA分子數目不相同，A錯誤；圖3中受精卵已經進行了一次卵裂，形成了兩個子細胞，B錯誤；同期發情處理可以使供體和受體具有相同的生理環境，C錯誤；圖4為早期胚胎發育過程中形成的原腸胚，圖1到圖3的過程發生在輸卵管中，圖4出現在子宮中，D正確。
4．(2023·山東日照高三檢測)我國科學家首次通過把食蟹猴的胚胎干細胞注射到豬的胚胎中，培育出了“豬—猴嵌合體”仔豬(如下圖所示)，這項研究的最終目的是在動物體內培養人體器官用于器官移植。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．細胞培養過程中細胞會因接觸抑制而停止分裂，需用胰蛋白酶處理后繼續培養
B．采集的卵母細胞需培養至減數分裂Ⅰ后期才能與獲能精子受精，進而獲得豬胚胎
C．從食蟹猴囊胚期胚胎的內細胞團獲取的胚胎干細胞具有發育成各種組織、器官的潛能
D．該技術有望將人的胚胎干細胞注入豬早期胚胎內，培育出完全由人體細胞組成的器官
答案　B
解析　體外受精時，需要將所采集到的卵母細胞在體外培養到減數分裂Ⅱ中期，才可以與獲能精子完成受精作用，進而獲得豬胚胎，B錯誤。
5．卵胞漿內單精子顯微注射技術(ICSI)是通過顯微操作技術將單個精子注射到卵母細胞的胞漿內，使精卵結合受精，并將受精卵體外培養形成早期胚胎移植入母體子宮內的一種較為精細、尖端的輔助生殖技術，以其高效性被廣泛應用于生產、科研和醫學的諸多領域。下列有關該技術的敘述，錯誤的是(　　)
A．該技術所使用的卵母細胞需要培養到MⅡ期
B．該技術主要解決了一些異常精子不能突破透明帶這一屏障的問題
C．體外培養的條件包括營養充足、溫度和pH及氣體環境適宜
D．該技術中，用原腸胚移植成功的概率高于囊胚或桑葚胚
答案　D
解析　該技術實際上是體外受精技術，與精子體外結合的卵母細胞要培養到MⅡ期才有受精的能力，A正確；該技術解決了因精子活力不足，而無法穿過透明帶的問題，B正確；動物細胞體外培養需要保證營養充足、溫度和pH及氣體環境條件適宜等，C正確；原腸胚分化程度高于囊胚和桑葚胚，正常情況下原腸胚時期的胚胎已經和母體形成緊密的聯系，不適合再進行胚胎移植，D錯誤。
6．以下有關動物細胞工程和胚胎工程中所用技術操作與原理不相符的是(　　)
A．動物細胞培養——應用酶的專一性原理對所需材料用胰蛋白酶進行處理
B．制備單克隆抗體——應用免疫學原理對實驗鼠注射特定的抗原
C．胚胎移植——應用細胞增殖原理對受體、供體母畜進行同期發情處理
D．胚胎分割——因桑葚胚細胞一般具有全能性，常選取形態正常的桑葚胚進行移植
答案　C
解析　胚胎移植前對受體、供體母畜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植入受體后有相同或相似的生存條件，此技術應用激素原理而不是細胞增殖原理，C錯誤。
7. (2023·湖南張家界高三檢測)我國研究人員創造出一種新型干細胞——異種雜合二倍體胚胎干細胞，具體研究過程如下圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．單倍體囊胚1最可能是由卵子發育而來的，單倍體ES應取自囊胚的內細胞團
B．培養液中除了需要加入血清等營養物質，還需要加入抗生素等消滅病毒
C．體外培養條件下ES細胞可以增殖而不發生分化
D．ES細胞在形態上表現為體積小、細胞核大、核仁明顯
答案　B
解析　培養過程中使用的培養液除含有一些無機鹽和有機鹽外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養成分以及血清等天然物質，為避免雜菌污染，需要加入抗生素，B錯誤。
8．(2023·河北張家口高三期末)我國大陸首例由試管嬰兒分娩的“試管嬰兒二代寶寶”在北京大學第三醫院誕生，他的母親是我國大陸首例試管嬰兒。試管嬰兒技術的不斷進步，為許多不孕不育患者實現了做父母的心愿。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．試管嬰兒技術所獲得的胚胎必須移植給受體才能獲得后代
B．胚胎移植實質上是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移
C．采集的卵母細胞和精子都要進行相應的處理才能完成體外受精過程
D．精子接觸透明帶時，卵細胞會發生阻止多精子入卵的透明帶反應
答案　D
解析　在精子觸及卵細胞膜的瞬間，卵細胞膜外的透明帶會迅速發生生理反應阻止后來的精子進入透明帶，D錯誤。
二、選擇題：每小題給出的四個選項中有一個或多個符合題目要求。
9．科研人員利用下圖所示的流程，將小鼠多能干細胞(PSC)誘導成為精子，并使其成功與卵細胞受精，得到正常后代，這項研究給男性無精癥導致的不孕不育帶來了福音。下列分析正確的是(　　)
A．PSC誘導形成精子的過程中，會發生細胞染色體數目的變化
B．步驟④只能加入一個分化出的精子，以避免多個精子和卵細胞融合
C．步驟⑤受精卵在體外培養時需提供95%空氣和5%CO2的混合氣體環境
D．上述流程利用了動物細胞培養、體外受精和胚胎移植等生物技術
答案　ACD
解析　小鼠多能干細胞(PSC)誘導成為精子，并成功與卵細胞受精，得到正常后代(染色體數目與體細胞相同)，誘導形成精子的過程中，會發生減數分裂，會發生細胞染色體數目的減半，A正確；為保證受精的成功，步驟④可加入多個分化出的精子，卵細胞受精后會發生相應的生理變化避免多精入卵，B錯誤。
10．在胚胎移植過程中，很多操作步驟都需要“檢查”，以避免后期人力、物力、財力的浪費。下列相關說法正確的是(　　)
A．體外受精的受精卵移入發育培養液中培養，以檢查受精狀況和受精卵的發育能力
B．胚胎移植前，要對胚胎進行檢查以確定其是否發育到桑葚胚或囊胚階段
C．在胚胎分割時，應取樣內細胞團細胞做DNA分析，以檢查胚胎的性別
D．胚胎移植入受體母畜的子宮后，不需對受體母畜進行妊娠檢查
答案　AB
解析　在胚胎移植前，若要對胚胎的性別進行鑒定，應取囊胚的滋養層細胞做DNA分析，C錯誤；胚胎移植入受體母畜的子宮后，還需對受體母畜進行妊娠檢查，以保證其能為移植的胚胎提供孕育的條件，D錯誤。
11．(2023·湖南長沙明德中學高三期中)大多數哺乳動物的早期胚胎具有調節發育的功能，去掉早期胚胎的一半，仍可以發育成一個完整的胎兒，調節能力隨發育進程逐漸減弱甚至消失。晚期桑葚胚分割后分離的卵裂球仍具有調整發育的能力，重新致密化使卵裂球重新分布而發育至囊胚。下列說法不正確的是(　　)
A．桑葚胚前的每一個細胞都具有發育成完整胚胎的潛能
B．囊胚期不同部位的細胞致密化程度不同
C．胚胎分割屬于無性繁殖或克隆的范疇
D．胚胎發育到原腸胚階段，可將其取出向受體移植
答案　D
解析　桑葚胚前的每一個細胞都具有發育成完整胚胎的潛能，因為都含有相同的一套的遺傳物質，A正確；囊胚期不同部位的細胞數目不同，其致密化程度不同，B正確；胚胎分割后形成的胚胎是相同的，屬于無性繁殖或克隆的范疇，C正確；胚胎發育到桑葚胚或囊胚階段，可將其取出向受體移植，D錯誤。
12．2n/4n嵌合體胚胎是指用四倍體(4n)胚胎與二倍體(2n)胚胎或胚胎干細胞(ES細胞)進行聚合，形成由二倍體和四倍體細胞組成的嵌合體。嵌合體胚胎構建的常用方法如下圖。通過檢測發現用ES細胞經2n/4n嵌合體方法獲得的克隆鼠體內均為2n細胞來源。下列敘述正確的是(　　)
A．圖中受精卵是將發育到減數分裂Ⅰ中期的卵母細胞和獲能的精子體外受精而形成
B．利用顯微注射法將2n的ES細胞注射至A的囊胚內完成2n/4n嵌合體胚胎B的構建
C．嵌合體胚胎C發育到原腸胚期可植入代孕母鼠，移植前通常對代孕母鼠做同期發情處理
D．推測2n/4n嵌合體胚胎發育時2n和4n這兩種細胞類型表現出非隨機性分布的特點
答案　BD
解析　圖中為體外受精，受精卵是由發育到減數分裂Ⅱ中期的卵母細胞和獲能的精子體外受精而形成的，A錯誤；待嵌合體胚胎C發育到桑葚胚或囊胚期可植入代孕母鼠體內，移植前通常對代孕母鼠做同期發情處理，C錯誤；2n/4n嵌合體方法獲得的克隆鼠體內均為2n細胞來源，且由圖可知只有胎盤由4n細胞發育而成，由此推測2n/4n嵌合體胚胎在發育過程中，2n和4n這兩種細胞類型表現出非隨機性分布的特點，D正確。
三、非選擇題
13. (2023·湖南邵東三中高三檢測)某女性患有輸卵管阻塞和紅綠色盲，其丈夫表現正常。該夫婦借助試管嬰兒技術“借腹生子”，一次生殖過程中生出了兩個孩子，如圖所示。請分析回答問題：
(1)過程X若想順利進行，來自母方的卵子必須要____________________________________。
(2)________________________(生物技術)是產生甲、乙個體的最后一道工序。一般來說，人的體外受精胚胎，即試管胚胎，可在________________________階段移植。
(3)這兩個孩子性別__________(填“是”或“否”)相同。若借助人工手段獲得這兩個胎兒，需要用到的技術手段是__________________________________________________________。
(4)如果你是醫生，在設計試管嬰兒的時候你應該建議這對夫婦選擇生下__________(填“男”或“女”)孩子，原因是___________________________________________________________
________________。
(5)代孕母親開始階段要和該女性患者用某種激素進行同期發情處理，進行這一操作的目的是______________________________________________________________________________。
答案　(1)培養至MⅡ中期　(2)胚胎移植　8～16個細胞　(3)是　胚胎分割　(4)女　母親色盲、父親正常，生下女兒必正常，生下兒子必為色盲　(5)使供體和受體生理狀態相同，提供胚胎發育所需的生理環境
解析　(1)X表示受精作用，該過程若想順利進行必須滿足兩個條件：①來自父方的精子要進行獲能；②來自母方的卵子要培養至MⅡ中期。(2)胚胎移植是產生甲、乙的最后一道工序；人的體外受精胚胎，即試管胚胎，可在8～16個細胞階段進行胚胎移植。(3)這兩個孩子是由同一個受精卵有絲分裂而來的，含有相同的遺傳物質，因此性別是相同的；來自同一個胚胎的后代具有相同的遺傳物質，因此借助胚胎分割技術也可以獲得兩個相同的胎兒。(4)紅綠色盲為伴X染色體隱性遺傳病，母親色盲、父親正常，他們生下的女兒必正常，但兒子必為紅綠色盲，所以在設計試管嬰兒的時候，這對夫婦應該選擇生女孩。(5)代孕母親開始階段要和該女性患者同時注射某種激素，進行同期發情處理，這樣使供體和受體生理狀態相同，為胚胎發育提供所需的生理環境。
14．自1890年世界上第一例胚胎移植成功后，科學家對胚胎移植等技術進行一系列研究并取得豐碩成果。回答下列問題：
(1)雌性哺乳動物排卵是指____________________的過程，若減數分裂Ⅰ在排卵之后完成，則排出的卵子為____________________________________________________________。
(2)通過胚胎工程能加快優良種畜的繁殖速率，如：
①體內受精后將早期胚胎移植到受體母畜子宮內發育，目的是__________________________
_______________________________________________________________________________。
②沖取優良種畜的早期胚胎，對其進行_________________________________________操作，以獲得更多的胚胎，這一操作最晚可以在胚胎發育到____________時期進行。
(3)胚胎移植到受體子宮能正常發育成具有優良性狀的子代個體，這說明_________________
______________________。對早期胚胎進行轉基因，制備乳腺生物反應器來獲得蛋白質類藥物，則要選擇發育正常的____________胚胎移植到受體子宮，若制備膀胱生物反應器則無此要求。
答案　(1)卵子從卵泡中排出　初級卵母細胞　(2)①讓優良母畜能盡快進入下一個發情期(以提高優良種畜的繁殖效率)　②胚胎分割　囊胚
(3)受體并不會改變供體胚胎的遺傳特性　雌性第5課時　胚胎工程
課標要求　1.簡述胚胎形成經過了受精及早期胚胎發育等過程。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。
考點一　胚胎工程的理論基礎
1．胚胎工程的概念
2．受精
(1)概念：精子與卵子結合形成____________(即受精卵)的過程。
(2)場所：哺乳動物的受精在________內完成。
(3)過程
(1)源于選擇性必修3 P56“相關信息”：使精子獲能的方法有直接利用雌性動物的生殖道使精子獲能；將精子培養在人工配制的獲能液中使其獲能等。獲能液的成分因動物種類不同而有所差異，常見的有效成分有________、________________等。
(2)源于選擇性必修3 P58“相關信息”：多數哺乳動物的第一極體不進行減數分裂Ⅱ，因而不會形成兩個第二極體。在實際胚胎工程操作中，常以觀察到兩個極體或者雌、雄原核作為受精的標志。
3．胚胎早期發育
4．孵化
(1)概念：囊胚進一步擴大，會導致__________破裂，胚胎從其中伸展出來的過程。
(2)意義：如果不能正常孵化，胚胎就__________________________。
源于選擇性必修3 P59“思考·討論”：將體外培養的胚胎移植到子宮時，應選擇至少發育到什么階段的胚胎：小鼠：________；綿羊：16細胞；豬：4～6細胞；馬：________；牛：________。
1．受精是精子和卵子結合形成受精卵的過程，包括受精前的準備階段和受精階段；受精卵形成后進行有絲分裂，通過細胞分裂和分化，形成新個體。
(1)剛采集到的精子是否能與卵子立即結合完成受精作用？為什么？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(2)剛排出的卵子具有受精能力嗎？為什么？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(3)防止多精入卵受精的生理反應有哪些？有什么意義？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
2．胚胎工程需要在體外條件下對動物早期胚胎發育條件進行模擬操作，因此了解早期胚胎發育的規律十分重要。思考回答以下有關胚胎早期發育的問題：
(1)受精卵早期分裂時胚胎中有機物的總量和種類是如何變化的？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(2)受精卵早期分裂時胚胎中DNA總量和每個細胞中核DNA含量有何變化？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(3)胚胎早期發育過程中，具有全能性的時期有哪些？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
1．(不定項)下圖表示精子入卵后，發生(或引起)的一系列變化形成受精卵的過程。下列敘述錯誤的是(　　)
A．圖中X指透明帶反應，Y指卵子的減數分裂 Ⅱ
B．經圖中Y過程只形成了雌原核
C．精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合
D．精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶體的作用下自溶
2．(2023·山東臨沂高三期中)下列有關早期胚胎發育的敘述，錯誤的是(　　)
A．卵裂期每個細胞的核質比逐漸增大，胚胎中DNA總量逐漸增加
B．孵化是指透明帶破裂，桑葚胚從透明帶中伸展出來
C．滋養層細胞將發育成胎膜和胎盤并可用于性別鑒定
D．在胚胎移植中，選擇桑葚胚或囊胚期的胚胎進行移植較易成功
歸納提升　(1)受精階段的主要過程及生理反應
步驟 主要過程 生理反應
第一步 精子釋放多種酶溶解卵細胞膜外的一些結構(如透明帶等)，接觸卵細胞膜 透明帶反應：阻止后來的精子進入透明帶，是防止多精入卵受精的第一道屏障
第二步 精子入卵，尾部脫落 卵細胞膜反應：拒絕其他精子再進入卵內，是防止多精入卵受精的第二道屏障
第三步 精子核膜破裂后形成新核，卵子被激活完成減數分裂Ⅱ，排出第二極體 形成雄原核和雌原核：受精的標志
第四步 雌、雄原核充分發育后，相向移動，彼此靠近，核膜消失 形成合子(受精卵)：個體發育的起點
(2)卵裂期胚胎發育過程中物質和體積變化的規律
①有機物：胚胎沒有和母體建立聯系，不能從母體獲取有機物，而呼吸消耗一直進行，因此有機物總量減少。
②細胞數目和體積：胚胎總體積不變或略有減小，但細胞數目增多，每個細胞體積減小。
③細胞中DNA含量：伴隨細胞分裂，細胞數目增多，總DNA含量增多，但每個細胞中核DNA含量保持相對穩定。
考點二　胚胎工程技術及其應用
1．體外受精
(1)過程
(2)意義
①提高______________________的有效措施。
②為__________________________提供可用的胚胎。
2．胚胎移植
(1)概念
(2)基本程序
(3)意義：充分發揮雌性優良個體的_________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(1)源于選擇性必修3 P62“相關信息”：超數排卵是指應用外源________________，誘發卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。
(2)源于選擇性必修3 P62“思考·討論”：胚胎移植的生理學基礎
3．胚胎分割
(1)概念
對象 早期胚胎
方法 機械方法
目的 獲得________________或多胎
特點 來自同一胚胎的后代具有________________
實質 可以看作動物無性繁殖或克隆的方法之一
(2)儀器設備：體視顯微鏡和____________。
(3)材料：發育良好、形態正常的____________________。若分割囊胚階段的胚胎時，要注意________________________。
(4)意義：促進________________的繁殖，產生的遺傳性狀________的后代是進行遺傳學研究的寶貴材料；在胚胎移植前，進行________________、__________________等，對于人工控制________________、動物繁育健康后代具有重要意義。
1．胚胎移植技術在畜牧生產中占有重要的位置，因為通過體外受精或其他方式獲得的胚胎，只有移植給受體才能獲得后代，因此，胚胎移植技術是胚胎工程不可缺少的終端環節。思考討論下列問題：
(1)為什么應對供體和受體母畜進行同期發情處理？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(2)在胚胎移植過程中有兩次使用激素、兩次檢查，其目的分別是什么？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(3)胚胎移植的優勢是什么？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(4)胚胎移植中的胚胎有哪些來源？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
2．欲得到更多的后代，可進行胚胎分割，如圖為哺乳動物胚胎分割和性別鑒定示意圖，請據圖思考討論下列問題：
(1)上圖①過程分割出的少量胚體細胞常用來做什么？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(2)上圖②過程得到的兩個a經過胚胎移植產生后代的生殖方式是有性生殖嗎？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(3)胚胎分割有什么意義？為什么要在桑葚胚或囊胚期進行分割？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
3．(不定項)下列關于“試管牛”培養流程的敘述，正確的是(　　)
A．過程①可對供體母牛注射促性腺激素，使其排出更多的卵子
B．過程②發生的標志是在卵細胞膜和透明帶的間隙觀察到兩個極體或雌、雄原核
C．大量的研究已經證明，過程③基本不會發生免疫排斥反應
D．移入受體的供體胚胎的遺傳特性，在孕育過程中受受體的影響
4．(2023·遼寧本溪高三期末)近年來發展起來的胚胎工程技術為優良種畜的快速繁殖帶來了無限可能。下圖為經體外受精和胚胎分割移植培育優良奶牛的過程。下列相關說法正確的是(　　)
A．體外受精所需的成熟卵子可以從母體卵巢中直接獲取，但在受精前要對精子進行獲能處理
B．進行胚胎分割時，應選擇發育到原腸胚時期的胚胎進行操作
C．胚胎分割的方法只能用分割針在顯微鏡下將胚胎均等分割成若干份
D．胚胎在受體子宮內的發育過程中其遺傳特性不受影響
5．下列有關哺乳動物體外受精的敘述，正確的是(　　)
A．給實驗動物注射促性腺激素，使其產生更多的精子
B．采集的卵母細胞可直接與獲能的精子受精
C．獲能的精子和成熟的卵子要在適當的培養液中完成受精
D．卵母細胞與精子受精前均已完成減數分裂Ⅱ
歸納提升　(1)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
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)胚胎移植中的三個關注點
①胚胎移植過程中兩次使用激素：第一次是用激素對受體母牛和供體母牛進行同期發情處理；第二次是用促性腺激素處理供體母牛使其超數排卵。
②不同動物胚胎移植的時間不同：牛、羊要培養到桑葚胚或囊胚階段；小鼠、家兔在桑葚胚前。幾乎所有動物都不能到原腸胚階段移植，因為此時細胞分化程度高，移植成功率很低。
③胚胎移植是有性繁殖還是無性繁殖，取決于胚胎的來源：若由受精卵發育而成，屬于有性繁殖；若由核移植技術形成的重組細胞發育而成，或由胚胎分割獲得，則屬于無性繁殖。
1．(2020·山東，14)經遺傳改造的小鼠胚胎干細胞注入囊胚，通過胚胎工程的相關技術可以獲得具有不同遺傳特性的實驗小鼠。下列說法錯誤的是(　　)
A．用促性腺激素處理雌鼠可以獲得更多的卵子
B．體外受精前要對小鼠的精子進行獲能處理
C．胚胎移植前要檢查胚胎質量并在囊胚或原腸胚階段移植
D．遺傳改造的小鼠胚胎干細胞可以通過轉基因等技術獲得
2．(不定項)(2020·江蘇，23)小鼠胚胎干細胞經定向誘導可獲得多種功能細胞，制備流程如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．為獲得更多的囊胚，采用激素注射促進雄鼠產生更多的精子
B．細胞a和細胞b內含有的核基因不同，所以全能性高低不同
C．用胰蛋白酶將細胞a的膜蛋白消化后可獲得分散的胚胎干細胞
D．胚胎干細胞和誘導出的各種細胞都需在CO2培養箱中進行培養
3．(2019·江蘇，29)利用基因編輯技術將病毒外殼蛋白基因導入豬細胞中，然后通過核移植技術培育基因編輯豬，可用于生產基因工程疫苗。如圖為基因編輯豬培育流程，請回答下列問題：
(1)對1號豬使用_____________處理，使其超數排卵，收集并選取處在_________________(時期)的卵母細胞用于核移植。
(2)采集2號豬的組織塊，用____________處理獲得分散的成纖維細胞，放置于37 ℃的CO2培養箱中培養，其中CO2的作用是________________。
(3)為獲得更多基因編輯豬，可在胚胎移植前對胚胎進行________。產出的基因編輯豬的性染色體來自______號豬。
(4)為檢測病毒外殼蛋白基因是否被導入4號豬并正常表達，可采用的方法有______(填序號)。
①DNA測序 ②染色體倍性分析
③體細胞結構分析 ④抗原—抗體雜交
4．(2022·全國甲，38)某牧場引進一只產肉性能優異的良種公羊，為了在短時間內獲得具有該公羊優良性狀的大量后代，該牧場利用胚胎工程技術進行了相關操作。回答下列問題：
(1)為了實現體外受精需要采集良種公羊的精液，精液保存的方法是____________________。在體外受精前要對精子進行獲能處理，其原因是____________________________________；精子體外獲能可采用化學誘導法，誘導精子獲能的藥物是______________________(答出1點即可)。利用該公羊的精子進行體外受精需要發育到一定時期的卵母細胞，因為卵母細胞達到____________時才具備與精子受精的能力。
(2)體外受精獲得的受精卵發育成囊胚需要在特定的培養液中進行，該培養液的成分除無機鹽、激素、血清外，還含的營養成分有__________________________________(答出3點即可)等。將培養好的良種囊胚保存備用。
(3)請以保存的囊胚和相應數量的非繁殖期受體母羊為材料進行操作，以獲得具有該公羊優良性狀的后代。主要的操作步驟是_____________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
1．判斷關于受精作用和早期胚胎發育的敘述
(1)在自然條件下，受精在子宮中完成(　　)
(2)精子獲能液常見的有效成分有肝素、Ca2＋載體等(　　)
(3)當精子入卵后，透明帶立即發生生理反應，阻止后來的精子進入(　　)
(4)卵裂球細胞的體積隨分裂次數增加而不斷增大(　　)
(5)卵裂期胚胎中細胞數目和有機物總量在不斷增加(　　)
2．判斷關于胚胎移植和胚胎分割的敘述
(1)在胚胎移植中，對供體母畜要進行超數排卵處理，對供、受體要進行同期發情處理(　　)
(2)胚胎分割移植時應選取發育良好、形態正常的囊胚或原腸胚(　　)
(3)利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎(　　)
(4)在對囊胚進行分割時，要將滋養層細胞均等分割(　　)
(5)做DNA分析、鑒定性別要取內細胞團處的細胞(　　)
3．填空默寫
(1)(選擇性必修3 P58)判斷卵子是否受精的標志：______________________________________。
(2)(選擇性必修3 P61)胚胎移植是___________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)(選擇性必修3 P61)供體母牛和受體母牛的選擇標準為_______________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)(選擇性必修3 P62)胚胎移植的實質是___________________________________________。
(5)(選擇性必修3 P62)胚胎移植的優勢是____________________________________________。
(6)(選擇性必修3 P62)胚胎分割是指_________________________________________________
_______________________________________________________________________________。

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