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第二章 细胞工程
第一节 胚胎工程（第2课时） 胚胎工程的应用
【课程标准】3.2简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。
【重点难点】体外受精、胚胎移植和胚胎分割技术
【课前预习】自主预习教材p76-80的内容，完成下列填空：
1.胚胎工程
(1)概念：由 技术、 技术、胚胎 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)操作的主要对象： 细胞、 和早期胚胎细胞。
(3)理论基础： 。
2.体外受精技术
(1)概念：哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成 的技术。
(2)基本原理：人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等)，促使 成熟，同时使 ，最终完成 等。
(3)应用
①研究哺乳动物生殖细胞的发生、受精和 发育机制等。
②充分利用优良 ，缩短家畜繁殖周期，加快品种改良速度等。
③是哺乳动物 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。
3.胚胎移植技术
(1)概念：将良种母畜配种后，从其生殖道取出 或通过 及其他方式(如转基因、核移植)得到的胚胎，再移植到同种的、 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。
(2)意义：提高优良品种家畜的 和加速 。
【课堂活动】
活动一：体外受精技术
1.概念、原理
(1)概念：哺乳动物的精子和卵子在____________的环境中完成受精过程的技术。
(2)基本原理：人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，促使________________成熟，同时使______________，最终完成受精作用等。
2.主要步骤
(1)采集精子
①方法
②保存：采集的精子可以立即使用或冷冻保存待用。
(2)采集卵母细胞
[提醒]如果采集到的卵母细胞尚未成熟，需通过体外培养使之成熟。
(3)体外受精
【例题1】“虎狮兽”是雄虎的精子和雌狮的卵子经体外受精产生的，该体外受精的过程是(　　)
①采集雌狮的卵子　②收集雄虎的精子　③卵母细胞的人工培养　④精子获能处理　
⑤获能精子和成熟卵子在适当的培养液中共同培养　⑥精子用CaCl2处理　
⑦卵母细胞用一定浓度肝素溶液处理　⑧体外受精　⑨受精卵培养
3.意义
(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)为胚胎生产提供了经济而高效的方法，对充分利用优良种质资源、缩短家畜繁殖周期、加快品种改良速度等具有重要价值。
活动二：胚胎移植技术
1.胚胎工程
对动物的________进行人为操作和处理以获得____________的技术，包括体外受精、__________和胚胎分割等现代生物技术。
2.胚胎移植
(1)概念：将良种雌性动物配种后，从其生殖道取出____________或通过体外受精及其他方式(如转基因、核移植)得到的____________，再移植到同种的同时发情排卵但未经配种的其他__________动物的体内，使它们进一步发育为新个体的技术。
(2)发展历程
①19世纪末，科学家当时以兔为实验对象成功地完成了哺乳动物的胚胎移植。
②20世纪30～70年代，胚胎移植成为当时生物学研究的主要方向之一，在多种家畜如绵羊、山羊、猪、牛和马上相继获得成功。
③20世纪60年代后，科学家开始采用____________对供体进行____________处理，并对受体进行同期发情处理。
(3)过程
供体和受体的______________、供体和受体____________处理、供体的超数排卵处理和受精、____________以及胚胎移植。
(4)实例
(5)应用价值
①能发挥优良母畜的繁殖能力，迅速扩大优良畜种数量，加速优良畜种的推广应用。
②能缩短世代间隔，提高家畜改良速度；能长期保存冷冻胚胎，便于优良品种的种质运输和保存。
③使胚胎分割和核移植等技术成为基础生物学研究的重要手段。
[提醒]精子和卵母细胞结合后，将受精卵移入相应的培养液中培养。培养液的基本成分包括维生素、氨基酸、蛋白质、无机盐和糖类等。待培养的胚胎发育到特定阶段后，再进行移植。
【例题2】区分排卵和超数排卵：
排卵：是指从________中排出卵子，排出的是________________或________________。
超数排卵：是指给供体母畜注射________________，使其发情，一次排出比自然情况下多十几倍到几十倍的卵子，用于体外受精和早期胚胎培养。
【例题3】(2023·南京高二期中)甲图为牛胚胎移植示意图，乙图为胚胎发育某时期示意图，下列叙述正确的是(　　)
A.对供体母牛饲喂促性腺激素，使其超数排卵
B.甲图中冲卵的目的是获取早期胚胎
C.可选择发育良好的囊胚或原肠胚进行移植
D.性别鉴定时，常用图乙②处细胞做DNA分析
活动三：胚胎分割技术
1.胚胎分割技术
[提醒]在实际应用中，胚胎分割以二分胚的移植成功率最高。
2.实例(哺乳动物胚胎分割和性别鉴定)
3.胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同
项目 胚胎分割动物 体细胞核克隆动物
相同点 都属于无性繁殖或克隆，最后一道工序是胚胎移植
不同点 胚胎的 来源 雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎 通过核移植技术获得的重构胚
遗传物质 胚胎分割动物具有相同的遗传物质，两个亲本提供的核遗传物质一样多 克隆动物的核遗传物质主要由供体细胞核提供
起点 经过受精作用形成的一个细胞 经过核移植形成的一个细胞
[温馨提示](1)分割要均等。分割囊胚的内细胞团时，一定要均等分割，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、含内细胞团少的部分发育受阻或发育不良甚至不能发育的情况。
(2)同一胚胎经分割移植形成的后代具有相同的遗传物质，该过程中没有减数分裂、有性生殖细胞的形成、有性生殖细胞的结合，属于无性繁殖或克隆。
【例题4】下列有关胚胎分割的叙述，错误的是(　　)
A.选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚进行分割
B.对囊胚进行胚胎分割时要保证将内细胞团均等分割
C.胚胎分割产生的后代个体表型一定完全相同
D.胚胎分割可以看成动物的无性繁殖或克隆
【例题5】(多选)下图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是(　　)
A.A所表示的细胞不一定是受精卵细胞
B.图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段
C.应把③移植到处于发情状态的母牛的子宫中
D.图示过程应用了细胞培养、胚胎分割、核移植等生物技术
[追问] 若上题图中①与②未均分，可能会导致的后果是：
_____________________________________________________________________________
【例题6】判断正误：
(1)试管动物的性别和性状由父本、母本决定，而克隆动物的性别和主要性状与核供体相同。(　　)
(2)哺乳动物的体外受精主要包括采集精子、采集卵母细胞和体外受精等主要步骤。(　　)
(3)采集的卵母细胞需在体外培养使其分裂为卵细胞才能与获能的精子受精。 (　　)
(4)显微针分割法适用于对桑椹胚和早期囊胚进行分割。　 (　　)
(5)胚胎的产生过程一般是有性繁殖，但胚胎分割是无性繁殖。 (　　)
【课后巩固】
(　　)1.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
(　　)2.胚胎移植时需要对供体、受体进行选择和处理。下列有关说法错误的是
A.对供体母畜要进行超数排卵处理 B.对供体、受体母畜要进行同期发情处理
C.对提供精子的公畜注射促性腺激素 D.供体、受体应属于同一个物种
(　　)3.下图表示胚胎分割的过程，下列有关胚胎分割的说法，正确的是
A.为了获得良种后代，可以取少量内细胞团细胞进行DNA分析
B.细胞A不一定是受精卵
C.为了获得更多的胚胎，分割胚胎时产生的份数越多越好
D.对胚胎进行分割后得到的个体性别不同
(　　)4.(2023·南通高二月考)下图所示为利用二倍体小鼠所做的实验，下列相关分析错误的是
A.过程①需要运用早期胚胎培养技术
B.图中囊胚的细胞的基因型不完全相同
C.代孕母鼠需进行同期发情处理
D.嵌合体幼鼠是四倍体
(　　)5.(2023·淮安高二阶段练)我国科研人员利用细胞工程等技术成功培育出优良和牛品种，下列说法错误的是
A.用促性腺激素处理母牛，可以获得更多的卵母细胞
B.精子接触卵细胞质膜时，会引发卵细胞质膜反应
C.对移植前的胚胎进行性别鉴定，宜取囊胚期的滋养层细胞
D.胚胎移植只能在同种生物的不同个体间进行
(　　)6.下图是利用体外受精技术培育某种哺乳动物的大致过程示意图，下列叙述错误的是
A.刚刚排出的精子能够立即与发育到中期Ⅱ的卵母细胞结合完成受精
B.在精子触及卵细胞质膜的瞬间，透明带会发生反应阻止后来的精子进入
C.早期胚胎一般要经历桑椹胚、囊胚等阶段
D.胚胎移植可充分发挥雌性个体的繁殖潜力
(　　)7.(2023·徐州高二月考)羊奶的脂肪颗粒体积为牛奶的三分之一，更利于人体吸收，其维生素及微量元素含量明显高于牛奶，并且长期饮用羊奶不会引发肥胖。欲利用胚胎工程技术加快高产奶的萨能山羊的繁殖，下列说法正确的是
A.为使萨能母羊超数排卵，可在其饲料中添加适量的促性腺激素
B.胚卵期的细胞数量增加，但细胞的体积和细胞内有机物的种类会减少
C.为提高胚胎利用率，可采用胚胎分割、胚胎移植等无性生殖技术
D.酶软化透明带后显微分割法中使用质量分数为0.25%～0.5% 的链霉蛋白酶溶液消去胚胎透明带
(　　)8.(2023·南京高二月考)胚胎工程中各种胚胎操作技术如下图所示。下列分析正确的是
A.从良种公牛体内获得的精子可以直接与获能的卵细胞结合受精
B.早期囊胚a、b、c基因型相同，但发育得到的个体表型不一定相同
C.d可直接移植给受体，得到小牛的途径属于有性生殖
D.胚胎移植时因代孕牛几乎对胚胎无免疫排斥，因此无需使用免疫抑制剂
(　　)9.(多选)培育“试管山羊”的基本过程如下图所示，若要培育成功，下列叙述不正确的是
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
(　　)10.(多选)(2023·无锡高二检测)研究人员探究不同冷冻处理方法对囊胚分割效果的影响，结果如下表所示，下列有关叙述正确的是
处理方法 分割成功率/% 半胚存活率/%
1 冷冻后分割 76.4 66.5
2 分割后冷冻 76.5 57.6
A.分割时，必须将滋养层和透明带均等分割
B.胚胎冷冻后分割，更有利于提高分割成功率
C.半胚移植后，可与受体子宫建立正常的组织联系
D.同一胚胎分割获得的不同个体性状不一定相同
(　　)11.(多选)第四次全国大熊猫野外种群调查显示，全国野生大熊猫不足1 900只，为保护和繁殖大熊猫，科研人员进行了下图所示实验，下列相关叙述不正确的是
A.克隆熊猫培育成功的部分原因是卵细胞质具有调控细胞核发育的作用
B.图中用激素处理可使供体超数排卵，代孕受体在移植前不需要进行处理
C.图中的熊猫甲与亲代雌性大熊猫的性状基本相同
D.熊猫乙和熊猫丙的基因型和表型一定都相同
(　　)12.(多选)Leigh氏综合征患者中20%～25%由线粒体基因突变导致。一位母亲约有1/4的线粒体携带这种线粒体突变基因，她的前两个孩子因患该病而亡。她的第三个孩子因为接受了另一名女性捐赠的健康基因而成为全球首个拥有“三个父母”的男婴。下图为该男婴的孕育过程，下列叙述正确的是
A.图示过程中代表该母亲卵母细胞的是卵母细胞B
B.该技术可避免母亲线粒体遗传病基因传给该男婴
C.获能的精子和培养成熟的卵子在发育培养液中完成受精
D.该技术涉及核移植、体外受精、胚胎移植等操作
(　　)13.(多选)下图表示研究人员利用胚胎工程培育优质奶牛的过程，下列相关说法不正确的是
A.①代表体外受精，与体内受精不同的是进行体外受精的精子需要获能
B.②代表早期胚胎培养，该过程中细胞进行有丝分裂，无细胞分化
C.③代表胚胎分割，需均等分割桑椹胚的内细胞团，以免影响胚胎发育
D.⑤代表胚胎移植，胚胎移植时供体和受体应是同一物种
13.(2022·全国甲卷改编)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题。
(1)在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是________________________________；
精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是___________________________，
(答出1点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到________________时才具备与精子受精的能力。
(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含有的营养成分有________________________________________
______________________(答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。
(3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是_____________________________________________。
14.试管动物技术正广泛应用于畜牧业生产，请根据试管牛的生产流程图回答下列相关问题：
(1)①②过程分别表示______________、____________________________。
(2)对供体母牛的要求是________________________________________________________，通常母牛每次只排出一枚卵母细胞。
(3)在体外培养受精卵时，需要满足以下条件：______________，一定的营养，适宜的温度和pH以及气体环境。
(4)生产上常用________________期的胚胎进行②过程。
(5)欲得到更多遗传性能相同的小牛，常采用________技术。
15.(2023·盐城高二期中)下图为经过体外受精和胚胎分割、移植培育优质奶牛的过程，请回答下列问题：
(1)A细胞是______________，在进行体外受精前要对精子进行获能处理。
(2)进行胚胎分割时，应选择发育到_____________________________时期的胚胎进行操作。
(3)通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同遗传性状的根本原因是______________。
(4)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意将内细胞团均等分割，以免______________。
(5)移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是________________________________。
16.幼畜体外胚胎生产技术，即幼畜超排、胚胎体外生产和移植技术，是提高良种家畜繁殖效率的核心技术。科学家经过多年对辽宁绒山羊体外胚胎生产技术的研究总结，形成了下图所示的操作流程，回答下列问题：
(1)流程图中的A是指______________，经过程A处理后的精子才能与发育至___________期的卵母细胞完成受精作用。
(2)在卵母细胞活体采集前，科学家利用两种方式对供体母羊进行了超数排卵处理，记录的相关数据如下表所示：
不同超数排卵方法对超数排卵效果、
卵裂及胚胎发育的影响
组别 羊羔/只 卵泡/个 平均卵数/个 卵裂率/% 囊胚形成率/%
先加PMSG， 后加FSH 6 366 61.00±13.96 42.43 (143/337) 47.59 (69/145)
先加FSH， 后加PMSG 6 515 85.83±18.35 22.80 (101/443) 25.74 (26/101)
①推测PMSG和FSH的作用为___________________________________________________。
②结果表明：超数排卵方法不同不仅影响超数排卵效果，而且对体外受精后卵裂及________有很大影响。
(3)过程B的生理学基础之一是供体胚胎可与受体子宫建立正常的_________________，但移入受体的供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受任何影响。
(4)已知产下的小羊羔具有优良的遗传特性，另外还可采用B处的细胞，通过____________(写出一种即可)等技术加速辽宁绒山羊遗传性状改良进程，并促进优良畜群繁育。也可采用________________技术将B均等分割为几份，并进行胚胎移植，从而一次性获得多只羊羔。

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