18学年高中生物胚胎工程第11课时胚胎工程及其应用学案苏教版3180

。 。 内部文件，版权追溯 内部文件，版权追溯 内部文件，版权追溯 第11课时 胚胎工程及其应用

[学习目标] 1.了解胚胎工程的原理。2.理解体外受精、胚胎分割、胚胎冷冻保存、动物性别控制等主要技术手段的方法与过程。3.掌握胚胎移植的生理学基础、基本程序和意义。4.举例说出胚胎工程的应用。

一、胚胎工程与体外受精技术 1．胚胎工程包括哪些现代生物技术？

答案 胚胎工程是由体外受精技术、胚胎移植技术、胚胎分割技术、胚胎冷冻保存技术、性别控制技术和胚胎干细胞技术等组成的现代生物技术。 2．胚胎工程操作的主要对象是什么？

答案 主要是生殖细胞、受精卵和早期胚胎细胞。 3．胚胎工程的理论基础是什么？ 答案 胚胎发育学。

4．人工授精是体外受精吗？为什么？

答案 不是。人工授精(AI)是指采用非性交的方式将精子递送到雌性生殖道中以达到使雌性受孕目的的一种辅助生殖技术(ART)。实际上，还是属于体内受精。而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。 5．哺乳动物的体外受精主要包括几个主要步骤？

答案 体外受精技术包括采集精子、采集卵母细胞和受精等主要步骤。 6．常用的采集精子的方法是什么？ 答案 采集精子的方法主要是假阴道法。 7．精子获能的方法有哪些？

答案 将牛、羊等家畜的精子放入一定浓度的肝素或A23187(钙离子载体)溶液中，实现获能。 8．阅读教材相关内容，比较卵母细胞的采集和培养方法，填写下表。 分类 举例 较大型抽吸法 动物如采集卵母细胞的过程 借助超声波探测仪和内窥镜等，将注射器针头刺入卵泡中将卵泡液和卵母细优点 有目的地选择卵泡，分离得到适当成熟程度的卵子 可得到大量的卵缺点 不能用于小动物 有可能刺1

牛、猪等 胞一并吸出，再在显微镜下进行筛选 机械破

较小型将卵巢置于培养皿中，用针头刺破卵碎法 的动物巢，当其中的卵泡完全破裂时，卵母细母细胞，各种成熟程度的卵子都存在 伤卵子 如小鼠、胞和卵泡液会一并排出，再在显微镜下兔等 进行筛选 9.对于较小型的动物，还可以采用什么方法采集卵母细胞？有何优点？ 答案 还可以采用促性腺激素处理的方法，使其超数排卵，这样获得的卵子可直接与获能后的精子进行体外受精。

10．体外受精是在什么样的溶液中完成的？

答案 在人为控制的适宜条件下和专用的受精溶液中，获能的精子和培养成熟的卵子同时培养一段时间，可以完成受精过程。 11．体外受精技术有哪些应用？

答案 (1)可用于研究哺乳动物生殖细胞的发生、受精和早期胚胎发育机制等；(2)在家畜品种改良中，为胚胎生产提供了廉价而高效的手段，对充分利用优良品质资源、缩短家畜繁殖周期，加快品种改良速度等有重要价值。(3)是哺乳动物胚胎移植技术、克隆技术、转基因技术和性别控制技术等不可缺少的组成部分。 二、胚胎移植

1．阅读教材相关内容，总结哺乳动物胚胎的培养液成分。

答案 一般包括无机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。 2．不同动物胚胎移植的时间是不同的，牛、羊和人一般在什么时间进行？ 答案 (1)牛、羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段才进行移植。 (2)人的体外受精胚胎，即试管胚胎，可在8～16个细胞阶段移植。 3．什么是胚胎移植技术？

答案 指将良种母畜配种后，从其生殖道取出早期胚胎或通过体外受精及其他方式(如转基因、核移植)得到的胚胎，再移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使它们进一步发育为新个体的技术。 4．分析概念，回答下列问题：

(1)除了体内受精、体外受精获得胚胎，还有什么方式可以获得胚胎？ 答案 核移植技术、转基因技术、胚胎分割技术等方式也可获得胚胎。 (2)胚胎移植中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体叫“受体”。 (3)胚胎移植时，供体的主要职能是什么？ 答案 产生具有优良遗传特性的胚胎。 (4)胚胎移植中受体必须具备什么条件？

答案 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。 (5)胚胎移植的结果是什么？

答案 获得具有与优良供体相同性状的子代个体。

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三、胚胎分割技术 1．什么是胚胎分割技术？

答案 胚胎分割技术是指用机械方法将早期胚胎平均分割成二分胚、四分胚甚至八分胚，经体内或体外培养后植入受体，以得到同卵双生或同卵多生后代的技术。 2．胚胎分割的理论基础和物质基础是什么？ 答案 (1)理论基础：细胞的全能性。

(2)物质基础：每个细胞核内具有相同的遗传物质。 3．为什么说胚胎分割技术也是动物克隆的方法之一？

答案 胚胎分割技术是将同一胚胎分割成几等份，借助胚胎移植技术产生遗传物质完全相同的后代，是一种无性繁殖的方式，因此，也属于动物克隆的一种方法。

4．囊胚期的内细胞团有何功能？对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意什么？为什么？ 答案 内细胞团在囊胚阶段才出现，它将来发育成胎儿的各种组织。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，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。 5．胚胎分割时应如何选择胚胎？

答案 胚胎分割时应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。 6．分割过程中，主要需要哪些仪器设备？

答案 仪器设备：实体显微镜和显微操作仪，其他工具：分割针或分割刀。 7．目前，科学家还通过胚胎冷冻保存技术建立起胚胎库。该技术有何优点？ 答案 该技术使胚胎移植技术不受时间和地域的限制，简化引种的过程。 四、胚胎工程的应用 列举胚胎工程有哪些应用？

答案 (1)在畜牧业生产上：①大量繁育家畜良种；②控制家畜后代的性别比例。 (2)在医学及科学研究上也有重要应用，如胚胎干细胞的应用。

一、比较自然受精、人工授精和体外受精 比较项目 不同点 自然受精 人工授精 用人工的方法将雄性动物的精液注入雌性生殖道内，完成受精 雌性动物输卵管中 体外受精 人工获取精子、卵子，在体外培养液中完成受精过程 体外培养液中 过程 雌雄动物交配完成 场所 雌性动物输卵管中 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 3

二、动物克隆、植物组织培养、试管动物的比较 比较项目 生殖方式 遗传物质来源 性别决定 用途 现状 三、胚胎移植 近10年来，牛、羊的胚胎移植在我国部分地区已进入生产应用阶段，这些成果大大推动了我国畜牧业的发展。如图为胚胎移植过程示意图，请据图回答以下问题：

动物克隆 无性 2个亲本 提供核亲本 优良种畜快速繁育，可选择性别 不成熟 植物组织培养 无性 1个亲本 一般没有 快速繁殖无病毒植株 成熟 试管动物(婴儿) 有性 2个亲本 精子类型 解决不孕不育 成熟

(1)胚胎移植技术是指将良种母畜________后，从其生殖道取出________________________________________，再移植到同种的____________的其他雌性动物的体内，使它们进一步发育成为新个体的技术。这一技术又被形象地称为“借腹怀胎”。 (2)胚胎移植对甲、乙、丙牛的要求分别是________、________和________。丁牛为________________________。

(3)过程①、②分别是________________和________。 (4)过程③常用______________的方法对甲牛进行处理。

(5)胚胎移植成功的标志是________________________________________________________。 (6)此种繁殖方式为__________生殖，此技术的意义在于_______________________________。 答案 (1)配种 早期胚胎或通过体外受精及其他方式得到的胚胎 生理状态相同 (2)优质母牛 普通母牛 优质公牛 有价值的后代(优质牛) (3)同期发情处理 胚胎移植 (4)注射促性腺激素 (5)移植的胚胎在供体内能正常发育并分娩 (6)有性 快速大量繁殖优良种牛，提高经济效益 四、胚胎分割技术

为提高胚胎的利用率，科学家们又研究了胚胎分割技术，阅读教材内容，结合下图思考胚胎

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分割技术的有关问题。

(1)填出图中字母所代表的结构名称：

A__________，B__________，C__________，D__________。 (2)填出甲、乙、丙过程的技术或名称：

甲__________，乙___________，丙___________。

(3)进行乙过程时，所取的样本是____________。进行甲过程时，所使用的基本仪器是_______________________________________________________________________________； 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，如________________等，同时很难获得同卵多胎，成功率较高的是____________。

(5)对被分割的胚胎的要求是______________________________________________________。 答案 (1)囊胚腔 透明带 滋养层 内细胞团 (2)胚胎分割 做DNA分析性别鉴定 胚胎移植 (3)滋养层 显微操作仪和实体显微镜 将内细胞团均等分割

(4)刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹上存在差异 同卵双胎 (5)发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚

1．我国首例“虎狮兽”于2002年在“南京红山动物园”诞生，利用了雄虎的精子和雌狮的卵子“体外受精”而产生，完成这一过程需要解决的问题是( ) A．精子在体外用获能物质处理

B．用化学物质处理掉卵细胞膜便于精子进入 C．抽取精子、卵子的细胞核进行融合 D．精子入卵后进行人工处理防止多精入卵 答案 A

解析 体外受精是让获能的精子和卵子在体外结合，然后转移至母体内发育，它依据的是体内受精的原理，故精子必须获能，其他方法操作易损伤细胞。 2．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

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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在母畜体内，而体外受精的这一过程在母畜体外 答案 C

解析 人工授精是用人工的方法，把公畜的精液注入到母畜的生殖道内，使精卵结合，体外受精是将人工获取的精子和卵子在体外完成受精。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。

3．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 C．桑椹期 答案 B

解析 卵母细胞培养到MⅡ中期时才能受精，因为MⅡ中期卵母细胞的细胞核、细胞质已经成熟，而M Ⅰ期卵母细胞的细胞核、细胞质尚未成熟，其细胞质不能支持胚胎的全程发育。 4．既能进行胚胎性别鉴定，又能进行胚胎移植的最佳示意图是( )

B．MⅡ中期 D．囊胚期

答案 A

解析 进行胚胎移植的最佳时期是桑椹胚或囊胚期；取细胞进行胚胎性别鉴定时只能取滋养层的细胞，而不能取内细胞团中的细胞。 5．下列关于胚胎移植的叙述，错误的是( ) A．超数排卵技术要使用一定的激素

B．受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态 C．把母畜体内的卵泡或胚胎冲出后均能移植 D．试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行 答案 C

解析 胚胎移植一般要在桑椹胚或囊胚时期进行，卵泡内没有受精的卵细胞，不能进行胚胎移植。

基础再现

1．关于胚胎移植的优点的叙述，错误的是( ) A．优良种畜群迅速扩大，加速育种工作和品种改良

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B．克服了时间与地域的限制，大量节省购买种畜的费用 C．一次给受体移入多个胚胎，可增加双胎和多胎的比例 D．建立常温胚胎库，保存品种资源和濒危物种 答案 D

解析 胚胎必须进行冷冻保存，常温下无法长期保存胚胎。 2．下列关于体外受精技术的说法，错误的是( ) A．体外受精技术需要的温度大约是37 ℃

B．体外受精是从初级卵母细胞和初级精母细胞开始的 C．体外受精技术已成为一项常规的动物繁殖技术 D．体外受精技术可用于研究动物生殖细胞的发生机制 答案 B

解析 体外受精技术包括采集精子、采集卵母细胞和受精等主要步骤。 3．试管牛采用的技术是( )

①胚胎移植 ②基因工程 ③体外受精 ④克隆技术 A．①③ C．①② 答案 A

解析 试管动物是体外受精和胚胎移植的产物。 4．下列关于胚胎分割技术的叙述，错误的是( ) A．胚胎分割操作在动物的子宫内进行 B．用分割针对早期胚胎进行分割

C．分割后必须移植到受体子宫内进一步完成胚胎发育 D．对囊胚进行分割时要注意将内细胞团均等分割 答案 A

解析 胚胎分割时要将胚胎移入盛有操作液的培养皿中进行。胚胎分割是体外操作。 5．下列关于早期胚胎培养的说法，不正确的是( ) A．发育培养液的成分通常含有血清

B．发育培养液的成分较一般动物细胞培养液的成分简单 C．动物种类不同，进行胚胎移植的早期胚胎所处阶段不同 D．进行胚胎移植之前，可将培养到适宜时期的早期胚胎进行保存 答案 B

解析 哺乳动物胚胎的发育培养液成分一般都比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还含有维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质，因此进行胚胎早期培养的发育培养液成分较动物细胞培养液成分复杂；不同动物胚胎移植的时期不同，如牛、羊一般

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B．②③ D．①④

培养到桑椹胚或囊胚阶段，小鼠和家兔可在更早阶段移植。 能力提升

6．以下是制定并研究设计的“试管牛”工厂化生产技术流程，其中正确的顺序应是( ) ①采集卵母细胞 ②采集精子 ③画出“试管牛”工厂化生产技术流程图 ④受精 ⑤胚胎的早期培养 A．①②③④⑤ C．①②④③⑤ 答案 B

解析 “试管牛”是体外受精和胚胎移植的产物，因此先进行采集精子，采集卵母细胞，然后在一定条件下完成体外受精及早期胚胎的培养，同时画出“试管牛”工厂化生产技术的流程图进行“生产”。

7．下列关于胚胎分割技术的说法，错误的是( ) A．被分割的胚胎应该是发育良好的桑椹胚或囊胚 B．可以对胚胎进行任意数目的等分，移植后均可正常发育 C．来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质 D．胚胎分割是进行动物克隆的方法之一 答案 B

8．哺乳动物体外受精的过程是( )

①采集卵母细胞 ②采集精子 ③卵母细胞的人工培养

④精子获能处理 ⑤精子和成熟卵子在受精液中共同培养 ⑥精子用CaCl2处理 ⑦卵母细胞用一定浓度的肝素溶液处理 ⑧体外受精 ⑨受精卵培养 A．①→②②→⑥⑤⑧⑨ B．①→③②→④⑤⑧⑨ C．①→⑦②→④⑧⑤⑨ D．①→③②→⑥⑧⑤⑨ 答案 B

解析 无论是采集的卵子还是精子，在受精以前必须经过处理，在受精溶液中培养成具有受精能力的成熟生殖细胞，然后才能进行体外受精。 9．下列说法不正确的是( )

A．胚胎工程技术包括胚胎移植、胚胎分割、体外受精、胚胎冷冻保存、性别控制、胚胎干细胞的培养等技术

B．试管牛的培育过程属于克隆过程

C．提供胚胎的个体叫“供体”，接受胚胎的个体叫“受体”

D．胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程

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B．②①④⑤③ D．①②⑤④③

答案 B

解析 胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，包括胚胎移植、体外受精、胚胎冷冻保存、性别控制、胚胎分割、胚胎干细胞的培养等技术。胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程；试管牛是体外受精和胚胎移植的结果，属于有性生殖。

10．动物细胞培养是动物细胞工程的基础，如图所示，a、b、c表示现代工程技术，①②③分别表示其对应的结果，请据图判断下面说法正确的是( )

A．若a是胚胎分割技术，则产生的①中，所有个体的基因型和表现型一定相同 B．若b是体外受精技术，则形成②的过程属于克隆

C．若c是核移植技术，则形成③的过程体现了动物体细胞也具有全能性 D．①②③生产过程中的代孕母畜必须与供体母畜同期发情 答案 D

解析 胚胎分割技术是指用机械方法将早期胚胎平均分割成多个胚胎的技术，产生的个体是细胞通过有丝分裂产生的，因而基因型相同，但表现型不一定相同；体外受精是有性生殖，克隆是无性生殖；核移植说明了动物细胞核具有全能性，而不能体现动物体细胞的全能性；胚胎移植时，受体母畜的生理状态必须与供体母畜相同。 11．回答关于“试管牛”培育的几个问题。

(1)刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道内或体外类似于生殖道的理化条件下发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，这一现象叫__________。 (2)生产上常用__________激素促进雌性动物排卵，该激素由__________(器官)分泌。 (3)受精后的卵细胞在培养液中进行培养，形成了一个约32个细胞的小胚胎，此时受精卵大约经历了__________次细胞分裂，培养液必须含有的不同于植物培养基的成分是____________________________。

(4)试管牛培育过程涉及的工程技术手段主要有_______________________________________ _______________________________________________________________________________。 答案 (1)精子获能 (2)促性腺 垂体 (3)5 动物血清 (4)体外受精、胚胎的早期培养和胚胎移植

解析 精子获能后才能与卵细胞受精。生产上常用促性腺激素促进动物超数排卵，促性腺激素是由垂体分泌的。早期胚胎培养液中除营养物质外，还含有动物血清。 12．胚胎移植的基本程序如图，据图回答下列问题：

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(1)对供体母牛、供体公牛的要求是__________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (2)同期发情处理的常用方法是__________________，冲卵中的“卵”是指_______________。 (3)供体母牛具有许多优良性状，可利用体细胞克隆技术加速遗传改良进程，请回答下列有关问题：

①目前核移植技术中普遍使用的去核方法是________________________。

②用于核移植的供体细胞一般选用________代以内的细胞，原因是___________________。 答案 (1)具有优良性状的同种牛 (2)注射孕激素 (早期)胚胎 (3)①显微操作去核法 ②10 10代以内的细胞一般能保证正常的二倍体核型

解析 (1)胚胎移植的供体公、母牛必须是具有优良遗传性状的同种牛。(2)胚胎移植首先要对供、受体母牛进行选择，并用激素进行同期发情处理，一般注射孕激素。配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来。(3)①目前核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作去核法。②用于核移植的供体细胞一般都选用10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保证正常的二倍体核型，保证了机体细胞正常的遗传基础。 个性拓展

13．如图表示利用胚胎工程培育优质奶牛的基本流程，请据图回答下列问题：

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(1)桑椹胚是胚胎细胞数目为________个左右的胚胎，这个阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜力，属于______________。补充填写胚胎发育的几个重要阶段：受精卵→桑椹胚→________→________→胚层分化和胚体形成。优质奶牛的培育过程需要进行胚胎移植，移植后的胚胎能在受体子宫中存活，其生理基础是_____________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)在优质奶牛的培育过程中，为了能够快速繁殖，常用体外受精技术，其过程为：

该过程中卵母细胞可以直接在体外受精吗？ _______ (填“能”或“不能”)，在进行体外受精前要对精子进行________处理。

(3)若要同时获得多头与此优质奶牛相同的小牛，可进行胚胎分割。应选择发育到________________时期的胚胎进行操作，进行分割时，应注意将______________分割，通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同的____________。

答案 (1)32 全能细胞 囊胚 原肠胚 受体子宫对外来胚胎不发生免疫排斥反应 (2)不能 获能

(3)桑椹胚或囊胚 内细胞团均等 遗传物质

解析 (1)桑椹胚的胚胎细胞数为32个左右，每个细胞都具有全能性，属于全能细胞。早期胚胎发育的阶段为受精卵→桑椹胚→囊胚→原肠胚。受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这是外来胚胎成活的生理基础。(2)只有进行到减数第二次分裂中期的卵子

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才具有受精能力。受精前，精子要进行获能处理。(3)胚胎分割移植应选取发育到桑椹胚或囊胚期的胚胎，在分割时应将内细胞团均等分割。

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