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(共40张PPT)
胚胎工程
选修性必修三
<第五课时>
高中生物
考点
1. 胚胎工程的理论基础
高考考情具体分析
(2024湖北卷)
2. 胚胎工程技术及其应用
(2024北京卷)(2024甘肃卷)(2024湖北卷)
(2023江苏卷)(2023天津卷)(2023浙江卷)
(2023广东卷)(2022江苏卷)(2022北京卷)
(2022全国卷)
聚焦高考
考点一
胚胎工程的理论基础
考点二
胚胎工程技术及其应用
内容索引
【考点一】胚胎工程的理论基础
胚胎工程
是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
操作对象：生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞。
1
技术手段：体外受精、胚胎移植、胚胎分割等。
2
理论基础：哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律。
3
工程实质：在体外条件下, 对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。
4
【考点一】胚胎工程的理论基础
一、受精
3、过程：
包括受精前的准备阶段和受精阶段。
2、场所：
输卵管内。
1、概念：
指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
概念
获得方法
研究精子获能机制的意义
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发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能”。
（1）直接利用_________________使精子获能；
（2）将精子培养在__________________中使其获能；
雌性动物生殖道
人工配制的获能液
获能液的成分因动物种类不同而有差异，常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。
实现了各种哺乳动物精子在体外条件下的获能，为______________的建立奠定了基础。
体外受精技术
①准备阶段1—精子获能：
颈
线粒体鞘
尾
【考点一】胚胎工程的理论基础
不是获得能量
头
②准备阶段2—卵子准备：
有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等；有的可能是次级卵母细胞,如猪、羊等
黄体
空卵泡
未成熟的卵子
成熟卵泡
排出的卵子都要在输卵管内进一步成熟；卵子MⅡ期具备与精子受精的能力。
动物排出的卵子成熟程度不同
卵子成熟的场所及具备受精能力的时期
【考点一】胚胎工程的理论基础
③受精阶段
精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带
释放出多种酶，以溶解这些结构
精子接触卵细胞膜
透明带反应
精子形成雄原核、卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核
精子入卵
卵细胞膜反应
精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带
精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内
防止多精入卵的两个屏障
精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。
雄原核
雌原核
第一极体
第二极体
顶体反应
【考点一】胚胎工程的理论基础
可以保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性
雄原核
雌原核
第一极体
第二极体
雌、雄原核靠近
核膜消失，第一次卵裂即将开始
核膜消失，形成含有两个染色体组的合子，受精卵形成
多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体。
受精完成的标志：
雌雄原核形成合子
受精的标志：
观察到两个极体或雌雄原核
受精卵遗传物质的来源：
核遗传物质来自精子的细胞核与卵细胞的细胞核（即精卵各提供1/2），而细胞质的遗传物质几乎全部来自卵细胞。
【考点一】胚胎工程的理论基础
细胞数量___________，胚胎总体积__________
每个细胞体积__________
DNA总数目___________
每个细胞的核DNA数目_____
有机物总量_____，有机物种类_____
二、胚胎早期发育
概念
胚胎发育早期，有一段时间是在透明带内进行分裂，细胞数量不断增加胚胎总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。
卵裂(期）
透明带内
分裂方式
有丝分裂
当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。
此时期每一个细胞都具有全能性，具有发育成完整个体的潜能。
胚胎细胞数目在32个左右
不断增加
并不增加
不断减小
不断增加
不变
减少
增加
场所
特点
桑椹胚
受精卵
2细胞
4细胞
8细胞
桑葚胚
概念：
特点：
【考点一】胚胎工程的理论基础
【考点一】胚胎工程的理论基础
囊胚
特点
细胞开始出现分化
结构
孵化
概念：囊胚进一步扩大，会导致________破裂，胚胎从________中__________，这一过程叫做孵化
意义：孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
透明带
伸展出来
透明带
外胚层
表面的细胞层
向内迁移的细胞
内外两个胚层之间
逐渐分化形成各种组织、器官等
内胚层
中胚层
原肠胚
滋养层
内胚层
外胚层
原肠腔
原肠胚
囊胚
透明带
内细胞团
囊胚腔
滋养层
内细胞团
滋养层
囊胚腔
将来发育成胎儿的各种组织
发育成胎膜和胎盘
内含液体
内细胞团细胞具有全能性
思考：将体外培养的胚胎移植到子宫时，应选择至少发育到什么阶段的胚胎？
【考点一】胚胎工程的理论基础
小鼠：桑葚胚；绵羊：16细胞；猪：4～6细胞；
马：囊胚；牛：8～16细胞。
对点练习
1．（2024·河北秦皇岛·三模）女性受孕后的子宫内并不是“母慈子孝”的场景，而是一场精彩的斗争。孕早期母体的一系列不适反应，都是这场斗争的表现。下列有关叙述错误的是（ ）
A．防止多精入卵的屏障依次是透明带反应和卵细胞膜反应
B．胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的，有利于保护早期胚胎
C．胚胎细胞会分泌某激素抑制母体淋巴细胞的活动，阻止母体的免疫排斥反应
D．由内细胞团发育成的胎盘会向母体释放信号，从而使母体及时补充所需营养
D
2．（2024·河南周口·模拟预测）下列有关人体生殖和发育的叙述，不正确的是（　　）
A．胎儿与母体通过胎盘进行物质交换
B．人体完成受精作用的部位是输卵管
C．人体的个体发育从受精卵开始
D．初中阶段男生和女生声音的变化与肺活量有关
D
对点练习
3．（2024·贵州毕节·三模）胚胎工程的许多技术，实际上是在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。以下有关哺乳动物的受精和胚胎早期发育的说法，正确的是（ ）
A．自然条件下，哺乳动物的受精是在子宫里完成的
B．受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育
C．滋养层细胞将来发育成的胎盘和胎膜，属于母体组织
D．早期胚胎发育过程中，细胞数目增多，胚胎体积增大
B
对点练习
通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。
1.试管动物：
2.体外受精：
①体外受精的过程：
卵母细胞的采集和培养
精子的采集和获能
受精
采集到的卵母细胞要培养到MII期才能成熟
采集到的精子要进行获能处理才能受精
获能的精子和培养成熟的卵子在适当的培养液中完成受精作用
【考点二】胚胎工程技术及其应用
一、体外受精
【考点二】胚胎工程技术及其应用
②体外受精的意义：
为胚胎移植提供可用的胚胎。
提高动物繁殖能力的有效措施
卵巢
MⅡ卵母细胞
获能精子
精子离心处理
新鲜或解冻的精液
体外受精
受精卵培养
哺乳动物体外受精过程示意图
指将通过______________________得到的胚胎，移植到__________、______________的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
体外受精及其他方式
同种的
生理状态相同
1、概念
二、胚胎移植
【考点二】胚胎工程技术及其应用
①供体：
提供胚胎的个体
②受体：
接受胚胎的个体
③胚胎来源：
体外受精、体内受精、转入目的基因的受精卵、动物细胞核移植技术等
产生具有优良遗传特性的胚胎
供体选择标准：
遗传性状优良、生产能力强
供体职能：
供体选择标准：
供体职能：
繁重而漫长的妊娠和育仔任务
有健康体质和正常繁殖能力
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
胚胎工程的最终技术环节
④实质：
⑤地位：
⑥意义：
作为胚胎工程的最终技术环节，将推动胚胎工程其他技术的研究和应用。
可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短了供体本身的繁殖周期。
【考点二】胚胎工程技术及其应用
【考点二】胚胎工程技术及其应用
2、过程
优良供体母牛
__________处理
发情配种
或人工授精
超数排卵
收集胚胎并检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
优良公牛
受体发情
移植胚胎
对受体进行妊娠检查
受体母牛
同期发情处理
具有优良性状的后代
利用某些激素人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程，使之在预定时间内集中发情。
使他们处于相同的生理环境，这样供体的胚胎移入受体后不会发生免疫排斥反应。
①什么是同期发情处理？
②同期发情处理的目的是什么？
③如何进行超数排卵？
诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
用外源促性腺激素处理供体母牛
④超数排卵的目的是什么？
排出早期胚胎
⑤冲卵的目的是什么？
⑥胚胎移植的时期？
桑葚胚或囊胚期的早期胚胎
⑦受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？
不会
⑧产下犊牛性状和性别取决于？
性状：取决于供体母牛和公牛
性别：取决于公牛提供的精子类型
⑨繁殖方式
有性生殖
优良供体母牛
__________处理
发情配种
或人工授精
超数排卵
收集胚胎并检查
优良公牛
受体发情
移植胚胎
对受体进行妊娠检查
受体母牛
同期发情处理
具有优良性状的后代
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
【考点二】胚胎工程技术及其应用
注意事项：
【考点二】胚胎工程技术及其应用
两次使用激素
第一次对受、供体进行同期发情处理；
第二次用于供体的超数排卵。
两个条件
胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。
两次检查
第一次对收集的胚胎进行检查；
第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
3.胚胎移植的生理学基础
【考点二】胚胎工程技术及其应用
基础
胚胎能够移入受体
胚胎能被收集
基础
基础
胚胎在受体内存活
基础
胚胎正常发育
哺乳动物发情排卵后,①同种动物的供、受体生殖器官的②生理变化是相同的
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③游离状态
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生④免疫排斥反应
供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,且供体胚胎的⑤遗传特性不受影响
1.概念
采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份和8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
胚胎时期选择:
发育良好的，形态正常的囊胚或桑葚胚
生殖方式:
无性生殖（克隆）
具有相同的遗传物质
后代遗传特点:
理论基础:
物质基础:
细胞的全能性。
每个细胞的细胞核内都具有相同的遗传物质
2.理论依据
【考点二】胚胎工程技术及其应用
三、胚胎分割
3.分割方法
机械方法
所需要的主要仪器:___________________________
分割工具:___________________
体视显微镜、显微操作仪
分割针或分割刀
【考点二】胚胎工程技术及其应用
4.胚胎分割操作程序
a.选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中。
b.在显微镜下用分割针或分割刀片对胚胎进行分割
c.分割后的胚胎可直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体。
【考点二】胚胎工程技术及其应用
囊胚腔
透明带
滋养层
内细胞团
分割针
分割针
二分胚
内细胞团
取样滋养层
胚胎移植
做DNA分析，鉴定性别
已知性别胚胎
牛胚胎性别鉴定和分割示意图
①分割要均等。分割囊胚的内细胞团时，一定要均等，若分割不均，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。
5.注意事项
②分割份数不能过多。分割的份数越多，每一份的细胞数会越少，不但难以做到均等分割，而且作为囊胚期的内细胞团的细胞所受的影响会越大。因此，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越大，移植成功率降低。
【考点二】胚胎工程技术及其应用
6.胚胎分割的优点
【考点二】胚胎工程技术及其应用
在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义。
3
产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；
2
可以促进优良动物品种的繁殖；
1
7.胚胎移植的局限性
实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，目前仍以二分胚胎的分割和移植效率最高。另外，还存在刚出生动物体重偏低，毛色、斑纹可能存在差异等问题。
【考点二】胚胎工程技术及其应用
【思考】利用核移植技术、体外受精（试管婴儿）、胚胎分割获得胚胎，生殖方式一样吗？
不一样
核移植——无性生殖
体外受精——有性生殖
胚胎分割——无性生殖
【考点二】胚胎工程技术及其应用
B
对点练习
4．（2024·浙江台州·一模）1890年，科学家将2个四细胞时期的安哥拉兔胚胎移植到一只受精的比利时兔体内，该受体兔产下了4只比利时兔和2只安哥拉兔，这是第一例成功移植的哺乳动物胚胎。下列叙述错误的是（ ）
A．体内受精时精子也需达到获能状态才完成受精
B．上述胚胎移植时受体兔不需进行同期发情处理
C．上述安哥拉兔胚胎直接在受体兔子宫中着床并发育
D．胚胎移植技术可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
C
5．（2024·全国·模拟预测）目前研究人员可通过体外受精和胚胎分割移植技术培育优质奶牛，下列有关叙述错误的是（　　）
A．在进行体外受精前要对精子进行获能处理
B．进行胚胎分割时，应该选择发育到原肠胚期的胚胎进行分割
C．受精后，体外培养受精卵时提供CO2的目的主要是维持培养液的pH
D．胚胎移植后，要对受体母牛进行是否妊娠检查，以确保移植成功
B
对点练习
6．（2024·全国·模拟预测）为解决水牛传统繁殖方法选种难度大、时间跨度长、效率低、不稳定等弊端，科研工作者利用生物工程技术对水牛进行克隆繁殖或改良。下列叙述错误的是（ ）
A．将水牛的受精卵放置在适当的培养液中，提供合适的温度、气体和营养物质等条件，使其发育成个体
B．用一定浓度的促性腺激素处理母牛使其处于发情期，然后通过外科手术将胚胎移植到母牛的子宫内
C．选择发育良好、形态正常的囊胚，用分割针将胚胎分割，有助于快速获得大量遗传性状相同的水牛
D．胚胎移植前可取滋养层细胞做DNA分析，鉴定性别
A
对点练习
1．（2024·北京·高考真题）我国科学家体外诱导食蟹猴胚胎干细胞，形成了类似囊胚的结构（类囊胚），为研究灵长类胚胎发育机制提供了实验体系（如图）。相关叙述错误的是（ ）
A．实验证实食蟹猴胚胎干细胞具有分化潜能
B．实验过程中使用的培养基含有糖类
C．类囊胚的获得利用了核移植技术
D．可借助胚胎移植技术研究类囊胚的后续发育
C
真题演练
2．（2024·甘肃·高考真题）甘加藏羊是甘肃高寒牧区的优良品种，是季节性发情动物，每年产羔一次，每胎一羔，繁殖率较低。为促进畜牧业发展，研究人员通过体外受精、胚胎移植等胚胎工程技术提高藏羊的繁殖率，流程如下图。下列叙述错误的是（ ）
A．藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵
B．藏羊乙的获能精子能与刚采集到的藏羊甲的卵母细胞受精
C．受体藏羊丙需和藏羊甲进行同期发情处理
D．后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙
B
真题演练
3．（2024·湖北·高考真题）波尔山羊享有“世界山羊之王”的美誉，具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中常采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊。下列叙述错误的是（ ）
A．选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排卵处理
B．胚胎移植前可采集滋养层细胞进行遗传学检测
C．普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体
D．生产中对提供精子的波尔公山羊无需筛选
D
真题演练
4．（2023·天津·高考真题）多种方法获得的早期胚胎，均需移植给受体 才能获得后代。下图列举了几项技术成果。
下列叙述正确的是（ ）
A．经胚胎移植产生的后代与受体均保持一致
B．①需获得MII期的去核卵母细胞
C．②能大幅改良动物性状
D．③可通过②技术实现扩大化生产，①②可通过③技术实现性状改良
D
真题演练
5．（2023·广东·高考真题）科学家采用体外受精技术获得紫羚羊胚胎，并将其移植到长角羚羊体内，使后者成功妊娠并产仔，该工作有助于恢复濒危紫羚羊的种群数量。此过程不涉及的操作是（ ）
A．超数排卵 B．精子获能处理
C．细胞核移植 D．胚胎培养
C
真题演练
6．（2023·浙江·高考真题）在家畜优良品种培育过程中常涉及胚胎工程的相关技术。下列叙述错误的是（ ）
A．经获能处理的精子才能用于体外受精
B．受精卵经体外培养可获得早期胚胎
C．胚胎分割技术提高了移植胚胎的成活率
D．胚胎移植前需对受体进行选择和处理
C
真题演练
AD
真题演练
7．（2023·江苏·高考真题）我国科学家利用猴胚胎干细胞首次创造了人工“猴胚胎”，研究流程如图所示。下列相关叙述正确的有（　　）
A．猴的成纤维细胞和胚胎干细胞功能不同，但具有相同的基因组
B．囊胚细胞②③都由细胞①分裂分化形成，但表达的基因都不同
C．移植前细胞和囊胚的培养都要放在充满CO 的培养箱中进行
D．移植后胚胎的发育受母体激素影响，也影响母体激素分泌【注意】字体安装之后
必须要重启PPT，字体
（适用于字体种类较少的情况） 才能显示出来。
找到压缩包中 鼠标左键双击 双击后，选择左上角的“安装”
的字体文件夹 字体文件
【注意】字体安装之后
也必须重启PPT。
（适用于字体种类较多的情况）
找到压缩包中 打开后有较多字体安装包，Ctrl+A全选 将字体文件包粘贴到：C盘 >
的字体文件夹 windows文件夹 > fonts文件夹
（Mac系统的安装与windows系统类似，仅提供路径）
找到压缩包中的字体文件夹 应用窗口中打开“字体册”
鼠标左键双击字体文件 界面左上方点击“+”
双击后，选择左上角的“安装” 选中要安装的字体，点击“打开”
【注意】Mac系统与Windows系统一样，都需要重启PPT，字体才能显示出来。
“明明自己电脑上安装成功了，播放也正常的，但拿去教室
电脑上播放，字体又变得乱七八糟！”
老师们自己电脑上安装成功了，代表安装在自己电脑上的C盘
（一般情况下），但如果教室电脑上没有安装过PPT内所用的
特殊字体，在打开PPT时，会出现字体不一或缺失的情况。
把字体文件复制粘贴到教室电脑上的 C盘> windows > fonts文件夹里即可。
在教室电脑上找到压 打开后框选中字体 将字体文件包粘贴到：C盘 >
缩包中的字体文件夹 包，Ctrl+C复制 windows文件夹 > fonts文件夹
【注意】转图片后，图
片会自动对齐页面正中
在自己的电脑上将有特殊字体的可编辑文字转化成图片即可。 心，需自己移动到原位
选中含有特殊字体的可编 Ctrl+V粘贴，点击右下角 点击“粘贴选项” 下右边
辑文字框，Ctrl+X剪切 图标 的图标，选择粘贴为图片
“下载了字体，安装也成功了，电脑也重启了，但PPT内却
找不到这款字体了？！”
一般这种情况出现在有多种字重的情况（例：阿里巴巴普惠
体），部分字体隐藏了。字重：可以理解为改款字体的不同粗细呈现
最直接的方法是 完毕后，
打开PPT，直接搜索字体+字重。
前提是确保完成一下操作：①字体安装后重启PPT； ②把这款字体整个系列（全部字重）都已下载

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