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第12课时　胚胎工程
目标导航　1.简述哺乳动物体外受精技术和胚胎体外培养。2.描述胚胎移植和胚胎分割的步骤。3.明确胚胎干细胞的培养和应用过程。
一、体外受精和胚胎体外培养
1．胚胎工程
(1)含义：通常指____________________。
(2)研究对象：主要限定于____________，特别是哺乳动物。
(3)研究的重点内容：体外受精、________________、胚胎移植、____________、胚胎干细胞培养等。
2．体外受精
(1)含义：采集雌性动物的____________和雄性动物的________，使其在________中受精。
(2)过程：①精子的采集及获能：从________中取出成熟的精子，放入培养液中培养，使其达到________状态。
②卵细胞的采集：最常用的方法是卵巢经__ ( http: / / www.21cnjy.com )______处理后，用穿刺针吸取________(连同卵母细胞)取出，然后在体外进行人工培养，促其________。
③受精：____________和____________________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：指应用人工创造的环境，对获取的 ( http: / / www.21cnjy.com )____________进行体外培养。(2)条件：必须配制一系列________________________，用以培养不同发育时期的胚胎。
二、胚胎移植和胚胎分割
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________处理，使其____________后受精，然后将发育的早期胚胎分别移植到____________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
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2．胚胎分割
(1)含义：指借助____________技术将早期胚胎切割成________，再移植到代孕母子宫中发育，产生____________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。
(3)过程
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三、胚胎干细胞
1．含义：当受精卵分裂发育成____________(囊胚)时，____________的细胞。
2．特点：是一种未分化细胞，具有__________和__________。
3．培养
(1)关键：需要一种______________，既能促进胚胎干细胞的________，同时还要________胚胎干细胞的分化。
(2)流程
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4．胚胎干细胞核移植：指把胚胎干细胞核移植到________________中，经过________、胚胎培养、____________后直接由受体完成克隆动物的技术。
知识点一　体外受精和胚胎体外培养
1．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
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
2．试管婴儿、试管苗和克隆羊这三者可以说是现代生物科技的杰出成果，下列对其生物学原理及技术的叙述，正确的是(　　)
A．都属于无性生殖
B．都属于细胞工程的某些技术
C．都不会发生基因重组
D．都体现了分化的细胞具有全能性
知识点二　胚胎移植和胚胎分割
3．下列关于胚胎工程的叙述，错误的是(　　)
A．体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精
B．受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植
C．早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清
D．试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术
4．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(　　)
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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．丁过程中早期胚胎需移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内
知识点三　胚胎干细胞
5．干细胞移植现已成为治疗 ( http: / / www.21cnjy.com )糖尿病的一种临床新技术。自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为胰岛样细胞，以替代损伤的胰岛β细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列叙述正确的是(　　)
A．骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成不同，基因表达产物不同
B．骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成相同，基因表达存在差异
C．胰腺组织微环境造成骨髓干细胞基因丢失，分化成为胰岛样细胞
D．胰腺组织微环境对骨髓干细胞分化无影响，分化是由基因决定的
6．胚胎干细胞核移植与胚胎移植的最大区别是(　　)
A．将早期胚胎植入受体母畜体内
B．将胚胎干细胞核取出后注入去核卵细胞中
C．胚胎培养
D．可用于培育优良家畜
基础落实
1．试管牛所采用的技术是(　　)
①胚胎移植　②基因工程　③细胞工程　④体外受精
⑤克隆技术
A．①④ B．②④ C．①③ D．①⑤
2．下列不属于胚胎工程技术的是(　　)
A．体外受精 B．胚胎分割、胚胎移植
C．胚胎干细胞培养 D．转基因鲤鱼的培育
3．表现型不同的母牛生育出基因型相同的小牛，产生这一结果最可能的原因是(　　)
A．试管动物培养 B．胚胎移植
C．胚胎分割移植 D．受精卵移植
4．利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，能实现此过程的最重要的原因是(　　)
A．细胞分裂 B．细胞特化
C．细胞分化 D．细胞增殖
5．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．用分割针或分割刀片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
6．胚胎培养是指(　　)
A．人工授精形成的受精卵发育为早期胚胎
B．自然受精形成的受精卵发育为早期胚胎
C．将早期胚胎植入受体子宫内的发育
D．受精形成的受精卵体外培养为早期胚胎
能力提升
7．老年痴呆症患者的脑血管中有一种特殊 ( http: / / www.21cnjy.com )的β－淀粉样蛋白体，它的逐渐积累可能导致神经元损伤和免疫功能下降，某些基因的突变会导致β－淀粉样蛋白体的产生和积累。下列技术不能用于老年痴呆症治疗的是(　　)
A．胚胎移植技术 B．胚胎干细胞技术
C．单克隆抗体技术 D．基因治疗技术
8．下列对“人类胚胎干细胞”这一概念的理解，正确的是(　　)
A．人类胚胎干细胞是人类胚胎发育早期囊胚外表的扁平细胞和囊胚腔内侧的内细胞团
B．人类胚胎干细胞就是人类胚胎发育早期囊胚腔内侧的内细胞团
C．人类胚胎干细胞是人类囊胚中可发育成胎盘、肝、肺、骨骼、皮肤等的全能性细胞
D．人类胚胎干细胞体积较小、细胞核小、核仁明显
9．下列关于胚胎分割的说法，正确的是(　　)
A．胚胎分割移植可产生基因型完全相同的新个体
B．胚胎分割次数越多，产生的新个体也就越多
C．胚胎分割移植属于有性生殖
D．胚胎分割若在囊胚期，不仅内细胞团要均等分割，滋养层也要均等分割
10.如图为胚胎移植过程示意图，请据图回答以下问题。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)胚胎移植对甲、乙、丙牛的要求分别是______________、____________和
____________。丁牛为____________。
(2)过程①、②分别是________________和________。
(3)欲得到更多的后代牛丁，可将收集得到的胚胎进行________________。
(4)过程③常用________________________的方法对甲牛进行处理。
综合拓展
11．下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答：
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至__________期的内细胞团分离得到的一类细胞。
(2)图中分化程度最低的干细胞是_ ( http: / / www.21cnjy.com )_________。在体外培养条件下，培养液中加入__________因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。
(3)在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因____________________的结果。
(4)某患者不能产生正常的白细胞， ( http: / / www.21cnjy.com )通过骨髓移植可以达到治疗的目的，骨髓的治疗的实质是将上图的____________________________________________________________
细胞移植到患者体内。
(5)若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上 ( http: / / www.21cnjy.com )述红细胞、白细胞、神经细胞中不能选用作为供体细胞的是成熟的________________，其原因是
________________________________________________________________________。
(6)若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的________________期。
(7)在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用________________细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选最终得到能分泌__________________的杂交瘤细胞。
第12课时　胚胎工程
答案
知识清单
一、1.(1)各种胚胎操作技术　(2)高等脊椎动物　(3)胚胎体外培养　胚胎分割　2.(1)卵细胞　精子　试管
(2)①附睾　获能　②超数排卵　卵泡液　成熟　③获能的精子　成熟后的卵细胞　3.(1)早期胚胎　(2)含有不同成分的培养液
二、1.(1)激素　超数 ( http: / / www.21cnjy.com )排卵　同期发情　(2)取出早期胚胎、植入　着床、发育　2.(1)显微操作　几等份　同卵多仔　(3)胚胎分害　胚胎移植　酶处理
三、1.早期胚胎　内细胞团　2.发育全能性　二倍体核型
3．(1)培养体系　生长　抑制　(2)内细胞团　胰蛋白酶　胚胎干细胞　细胞分化　4.去核的卵细胞　胚激活　胚胎移植
对点训练
1．C　[人工授精是用人工的方法，使公畜的精液注入母畜生殖道内，使精、卵细胞结合；体外受精是将人工获取的精子和卵母细胞在体外完成受精。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。]
思路导引　本题旨在考查学生对人工授精、自然受精与体外受精的区别和联系，考查生物新技术及应用是当今高考的热点问题之一。
归纳提升　比较人工授精、自然受精、体外受精
自然受精 人工授精 体外受精
不同点 过程不同 雌雄动物交配完成 用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内，完成受精 人工获取精子、卵子，在体外培养液中完成受精过程
场所不同 雌性动物输卵管中 雌性动物输卵管中 体外培养液中
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
2.B　[试管婴儿的原理为有性生殖，但 ( http: / / www.21cnjy.com )该过程需要动物细胞培养和胚胎移植等技术；试管苗是植物组织培养的结果，体现了细胞的全能性；克隆羊利用了核移植技术，体现了动物细胞核的全能性。在三项成果中，试管婴儿培育的第一步是体外受精，而参与受精的精子和卵细胞在经减数分裂形成的过程中都会发生基因重组，综合以上分析，只有B项叙述正确。]
归纳提升　比较克隆动物、植物组织培养和试管婴儿
克隆动物 组织培养 试管婴儿(动物)
生殖方式 无性 无性 有性
遗传物质来源 2个亲本 1个亲本 2个亲本
性别决定 提供核亲本 一般没有 精子类型
用途 优良种畜快速繁育，可选择性别 快速繁殖无病毒植株 解决不孕不育
现状 不成熟 成熟 成熟
3.B　[体外受精是指获能的精子与成熟 ( http: / / www.21cnjy.com )的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精的过程，A项正确；胚胎移植应在早期胚胎培养至桑椹胚或囊胚期进行，B项错误；早期胚胎培养液中含有一些无机盐和有机盐类，含维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及激素、血清等物质，动物细胞培养液的成分为糖类、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素，还有血清等成分，故C项正确；试管婴儿技术与试管动物技术类似，包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术等，D项正确。]
思路导引　本题考查胚胎工程的体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等技术，意在考查考生的分析理解能力。
知识链接　(1)胚胎移植的过程：
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(2)胚胎移植成功与否的两个重要条件
①同种动物之间进行胚胎移植易于成功。这里的“同种”是指“同物种”。
②供、受体生理状态要相同
a．应对供体和受体母畜进行同期发情 ( http: / / www.21cnjy.com )处理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。
b．移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同或相似，移入胚胎一侧的受体子宫角对应的卵巢必须有黄体存在。
4．A　[对小型动物而言，一般采用注射促 ( http: / / www.21cnjy.com )性腺激素的方法来促进雌性个体的超数排卵，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。]
思路导引　本题考查动物胚胎工程的应用，意在考查考生对该知识的理解能力。
归纳提升
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5．B　[骨髓干细胞和胰岛样细胞都是 ( http: / / www.21cnjy.com )由同一个受精卵经有丝分裂而形成的体细胞。在有丝分裂过程中，遗传物质精确复制后平均分配到子细胞中，故骨髓干细胞和胰岛样细胞基因组成相同。机体不同细胞是细胞分化的结果，细胞分化的实质是基因的选择性表达，表达的产物存在差异，故A项错误，B项正确。骨髓干细胞是分化程度较低的干细胞，其能分化成为胰岛样细胞是基因选择性表达的结果，而不是基因丢失的结果，C项错误。细胞分化是遗传物质和外界环境条件共同作用的结果，D项错误。]
思路导引　本题对骨髓干细胞与胰岛样细胞进行了多方面的比较，意在考查干细胞的应用和细胞分化的相关知识。
归纳提升　(1)胚胎发育过程不同干细胞的分化发育：受精卵→全能干细胞→多能干细胞→专能干细胞。
(2)胚胎干细胞
①概念：在人胚胎发育早期囊胚中未分化的，可进一步分裂、分化，形成组织和器官，再逐步发育成个体的具有全能性的细胞。
②来源：早期囊胚的内细胞团细胞。
③特点
a．形态上：体积小，细胞核大，核仁明显。
b．功能上：具有增殖能力并保持未分化状态，在一定的条件下可以向各种组织和器官分化，易于进行基因改造操作。
6．B　[胚胎干细胞核移植的主要内容是 ( http: / / www.21cnjy.com )将供体的细胞核注入去核卵细胞中，而胚胎移植是将早期胚胎植入合适的“代孕母”的子宫中。这两个过程中都需要胚胎培养技术，都可以用于优良家畜的繁殖。]
思路导引　比较细胞核移植和胚胎移植，顺利解答该题。
知识链接　胚胎干细胞核移植
(1)概念：胚胎干细胞核移植是指把胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术。
(2)实质：细胞核移植。
课后作业
1．A　[试管动物是体外受精和胚胎移植的产物。]
2．D　[胚胎工程是指对动物早 ( http: / / www.21cnjy.com )期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到雌性动物体内生育后代，以满足人类的各种需求，转基因鱼的获得是利用的基因工程技术。]
3．C　[若干头母牛生出基因型完全相同 ( http: / / www.21cnjy.com )的小牛，这是因为这些小牛的遗传物质来自同一受精卵细胞，根据我们所学的知识可知，这是通过胚胎分割移植产生的。胚胎分割移植技术应用在奶牛厂等养殖企业，有两个明显的优势：一是提高了产仔率(特别是牛、马等大型动物，正常情况下一胎只能生一仔，通过该技术可以产若干后代)；二是容易控制后代的性别，使产生的后代大都是雌性，满足生产需要。]
4．C　[胚胎干细胞具有发育的全能性，可以 ( http: / / www.21cnjy.com )被诱导分化形成新的组织细胞，移植胚胎干细胞可使坏死或退化部位的细胞得以修复并恢复正常功能，因此治疗肝衰竭主要是利用这一特性而实现的。]
5．A　[进行胚胎分割时，将早期胚胎移入盛有操作液的培养皿中进行具体的操作。]
6．D　 [胚胎培养是指受精卵在体外培养为早期胚胎的过程，这一过程往往与体外受精相联系。A、B选项中的胚胎发育是在体内完成的，不属于胚胎培养的范畴；C项中的内容属于胚胎移植。]
7．A　[治疗老年痴呆症，可 ( http: / / www.21cnjy.com )将胚胎干细胞引导分化成未发生基因突变的组织或器官，来取代已经发生基因突变的组织或器官；或利用基因治疗技术将突变基因切除，导入正常基因；或制备针对β－淀粉样蛋白体的抗体，利用单克隆抗体技术进行大规模生产，用来消除该蛋白体的积累，从而治疗老年痴呆症；胚胎移植技术不改变基因型，也就无法实现对老年痴呆症的治疗。]
8．B　[人类胚胎干细胞是人类胚胎发育 ( http: / / www.21cnjy.com )早期——囊胚中未分化的细胞。囊胚外表是一层扁平细胞，可发育成胚胎的支持组织如胎盘等；中心的腔称囊胚腔，腔内侧有内细胞团。内细胞团在形成内、中、外三个胚层时开始分化，内胚层分化形成肝、肺和肠等，中胚层分化形成骨髓、血液和肌肉等，外胚层分化形成皮肤、眼睛和神经系统等。由于内细胞团能发育成完整的个体，因而这些细胞被认为具有全能性。人类胚胎干细胞体积小、细胞核大、核仁明显。]
9．A　[胚胎分割移植的各部分是由一个 ( http: / / www.21cnjy.com )受精卵经有丝分裂产生的，其基因型完全相同，属于无性生殖；在囊胚期分割时的关键是要注意内细胞团的均等分割；实践证明，同卵多胎的可能性很小，所以不宜分割次数过多。]
10．(1)优质母牛　普通母牛　优质公牛　有价值的后代(优质牛)　(2)同期发情处理　胚胎移植　(3)胚胎分割　(4)注射促性腺激素
解析　仔细观察图解，先判断出过程①、②、③分别为同期发情处理、胚胎移植和超数排卵，进一步确定对甲牛超数排卵处理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，受体牛为普通母牛即可。
11．(1)囊胚　(2)胚胎干细胞　分化诱导　(3)选择性表达
(4)造血干　(5)红细胞　细胞中无细胞核　(6)分裂间
(7)效应B　特异性抗体
解析　胚胎干细胞是指动物胚胎发育成囊胚期的内细胞团细胞中分离出来的一类细胞。胚胎干细胞是一种高度未分化细胞，它具有发育的全能性，分化出成体动物的所有组织和器官。细胞分化的实质是基因选择性表达的结果。骨髓中的造血干细胞，通过骨髓移植可以治疗白血病。通过细胞增殖产生大量的克隆细胞，哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，不能进行增殖。DNA的复制发生在细胞分裂的间期，用药物抑制肿瘤细胞DNA的复制可使肿瘤停留在细胞分裂间期。制备单克隆抗体时，可用效应B细胞与骨髓瘤细胞杂交，经筛选出的杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体。

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