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(共51张PPT)
第2章 细胞工程
第3节　胚胎工程
第2课时　胚胎工程技术及其应用
课时目标 1.采用模型与建模等方法，说明哺乳动物的体外受精、胚胎移植和胚胎分割技术的过程。(科学思维)
2．基于生物学基本原理，科学分析、判断胚胎移植和胚胎分割技术等有关议题。(社会责任)
一、体外受精
1．主要步骤： 、 和 。
2．哺乳动物体外受精的过程
卵母细胞的采集
精子的获取
受精
3．意义：提高动物 的有效措施，还可以为 提供可用的胚胎。
繁殖能力
胚胎移植
二、胚胎移植
1．概念：将通过体外受精及其他方式得到的 ，移植到 、
相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
2．供体和受体
(1)供体： 胚胎的个体。
(2)受体： 胚胎的个体。
胚胎
同种的
生理状态
提供
接受
3．基本程序(以牛的胚胎移植为例)
4．意义
(1)可以充分发挥雌性优良个体的 。
(2) 了供体本身的繁殖周期。
(3)对供体施行 处理后，可获得多枚胚胎，经移植可得到多个后代，这使供体的后代数是自然繁殖的十几倍到几十倍。
繁殖潜力
大大缩短
超数排卵
三、胚胎分割
1．概念：采用 方法将 切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得 的技术。
2．特点：来自同一胚胎的后代具有 的遗传物质。
3．实质：胚胎分割可以看作动物 繁殖或克隆的方法之一。
机械
早期胚胎
同卵双胎或多胎
相同
无性
4．操作程序
5．意义
(1)可以促进 品种的繁殖。
(2)产生的 的后代是进行遗传学研究的宝贵材料。
(3)在胚胎移植前，进行 、 等，对于人工控制
、动物繁育健康后代具有重要意义。
优良动物
遗传性状相同
性别鉴定
遗传病筛查
动物性别
◆漫画助学
◆名师点睛
　胚胎移植成功的两个条件
(1)供体与受体必须是同种生物，异种生物之间很难成功。
(2)供、受体生理状况要相同，因此供体和受体需要进行同期发情处理。
◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”)
1．试管动物的制备属于无性繁殖。(　　　　)
2．胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境下空间位置的转移。(　　　　)
3．胚胎移植是胚胎工程中最终技术环节，移植的胚胎一般在原肠胚之前，也可直接移植受精卵。(　　　　)
4．桑葚胚、囊胚和原肠胚都可用于胚胎分割。(　　　　)
5．对桑葚胚进行胚胎分割时，应将内细胞团均等分割。(　　　　)
6．胚胎的产生过程一般是有性生殖，但胚胎分割是无性繁殖。(　　　　)
×
√
×
×
×
√
◆思维启迪
1．试管动物技术属于有性生殖还是无性生殖？为什么？
提示：属于有性生殖。其过程是精子和卵子在体外受精形成受精卵，再将受精卵发育成的早期胚胎移植到受体子宫中。
2．胚胎分割是不是分割的份数越多，效率越高？为什么？
提示：不是。分割的次数越多，分割后胚胎成活的概率越小。
任务一 体外受精和胚胎移植
1．从精子、卵子结合的场所分析体外受精和人工授精是否相同，请说明理由。
答案：不相同。一般情况下，体外受精是将获能的精子和培养成熟的卵子置于适当的培养液中共同培养一段时间，来促使它们完成受精。而人工授精过程中精子和卵子的结合是在雌性动物的输卵管中完成的。
2．胚胎移植的生理学基础
(1)将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗？如果不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理？
(2)受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？
(3)胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致？为什么？
答案：(1)不一定能正常发育。在移植前应对受体进行同期发情处理。
(2)受体对来自供体的胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。
(3)与供体保持一致。因为供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系，其遗传特性在孕育过程中不会发生任何变化。
1．体外受精的原理
人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等)，使卵母细胞成熟、精子获能，最终完成受精和胚胎保存。
2．胚胎移植的生理学基础
3．胚胎移植中的四个注意点
两次
使用激素 第一次：用孕激素对受、供体进行同期发情处理
第二次：用促性腺激素处理使供体超数排卵
两次检查 第一次：对收集的胚胎进行检查
第二次：对受体母畜是否妊娠进行检查
移植时间
不同 ①牛、羊至少要培养到8～16细胞或16细胞阶段
②小鼠至少要培养到桑葚胚阶段
③几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植
繁殖方式 ①胚胎由受精卵形成，属于有性生殖
②胚胎由核移植或胚胎分割形成，属于无性生殖
C
1．下列有关哺乳动物体外受精的叙述，正确的是 (　　)
A．给实验动物注射促性腺激素，使其产生更多的精子
B．采集的卵母细胞可直接与获能的精子受精
C．获能的精子和成熟的卵子要在适当的培养液中完成受精
D．卵母细胞与精子受精前均已完成减数分裂 Ⅱ
解析：
给实验动物注射促性腺激素，目的是使其产生更多的卵子，A错误；从卵巢中采集的卵母细胞培养成熟后才与获能的精子受精，B错误；将获能的精子和成熟的卵子置于适当的培养液中共同培养一段时间，来促使它们完成受精，C正确；次级卵母细胞完成减数分裂 Ⅱ 是在精子和卵子结合过程中完成的，D错误。
C
2．下列关于胚胎移植的叙述，错误的是 (　　)
A．在胚胎移植中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”
B．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
C．胚胎移植是胚胎工程其他技术的第一道“工序”
D．胚胎移植能否成功，与供体和受体的生理状态有关
解析：
胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”，C错误。
3．(2025·广州高二检测)为了降低对国外奶牛种质的过度依赖，提高优良母牛的扩繁速度成为关键，而试管牛技术产业化则可以有效解决这一难题。如图是试管奶牛的生产流程示意图，下列有关叙述正确的是 (　　)
D
A．①是核移植技术，反映了动物细胞核具有全能性
B．从优良母牛卵巢中采集卵母细胞可直接与获能精子进行体外受精
C．受精卵培养至原肠胚后进行胚胎移植
D．进行过程②胚胎移植前，需取囊胚的滋养层细胞进行性别鉴定
解析：
①是体外受精技术，体外受精是将供体卵母细胞和供体精子在体外环境下完成受精的过程，该过程不能体现动物细胞核具有全能性，动物细胞核全能性是通过核移植技术体现的，A错误；从优良母牛卵巢中采集的卵母细胞，不能直接与获能精子进行体外受精，还需要在体外进行成熟培养，使其发育到减数分裂 Ⅱ 中期时，才具备与获能精子进行体外受精的能力，B错误；受精卵一般培养至桑葚胚或囊胚阶段后进行胚胎移植，而不是原肠胚阶段，原肠胚阶段细胞分化程度较高，进行胚胎移植成功率较低，C错误；在进行过程②胚胎移植前，可取囊胚的滋养层细胞进行性别鉴定，这样既可以在不影响内细胞团发育的前提下确定胚胎性别，又能满足生产中对不同性别后代的需求，D正确。
任务二 胚胎分割
1．胚胎分割的基础：理论基础为__________；物质基础为每个细胞核内具有相同的__________。
答案：细胞的全能性　遗传物质
2．应选择发育到什么阶段的胚胎进行胚胎分割？原因是什么？
答案：桑葚胚或囊胚阶段的胚胎。桑葚胚阶段尚未出现细胞分化，细胞具有全能性；囊胚阶段的内细胞团具有全能性。
3．对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割？
答案：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它将来发育成胎儿的各种组织，若分割时不能将内细胞团均等分割，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，甚至不能发育等问题。
胚胎分割动物与体细胞克隆动物的比较
D
1．(2025·济南高二检测)央视纪录片《种子　种子》中展示了位于山东东营的国家级奶牛核心育种场利用胚胎移植和胚胎分割等技术繁育优良奶牛的过程。下列说法错误的是 (　　)
A．在采卵前，可注射促性腺激素来诱发母牛产生比自然状态下更多的成熟卵子
B．体外受精之后，如果在卵子中观察到两个极体说明受精成功
C．对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将内细胞团进行均等分割
D．通过体外受精或者胚胎分割技术获得新个体的过程都属于有性繁殖过程
解析：
进行超数排卵处理时通常给雌性动物注射外源促性腺激素，A正确；受精后在卵子中观察到两个极体或雌、雄原核是受精完成的标志，说明受精成功，B正确；在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团进行均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，C正确；体外受精获得新个体的过程属于有性繁殖过程，但胚胎分割得到的胚胎培育成新个体属于无性繁殖过程，D错误。
D
2．下图表示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．甲所表示的细胞一定是受精卵
B．图中a过程包括桑葚胚、囊胚和原肠胚等阶段
C．胚胎移植技术可以定向改变动物的遗传性状
D．图示过程使用了动物细胞培养、胚胎分割、胚胎移植等生物技术
解析：
题图中甲所表示的细胞不一定是受精卵，也可能是核移植形成的重组细胞，A错误；a过程是胚胎早期发育，包括桑葚胚、囊胚阶段，原肠胚一般不用于胚胎分割移植，B错误；胚胎移植是早期胚胎在相同生理环境下空间位置的转移，该技术不能改变动物的遗传性状，C错误；题图所示过程使用了动物细胞培养、胚胎分割、胚胎移植等生物技术，D正确。
胚胎移植的应用——科学探究与社会责任
和牛是世界公认的高档肉牛品种，其体型较小，肉质鲜嫩，营养丰富。我国科研人员利用胚胎移植技术，按如图所示流程操作，成功地批量培育了和牛这一优良品种。
设计1：考查基础知识的识记和理解能力
(1)用________激素处理，可使供体母牛超数排卵，过程①中产生的精子需要进行____________处理后才具有与卵母细胞受精的能力。
(2)试管牛的培育需要的工程技术有__________、早期胚胎培养和____________等。
设计2：考查知识迁移能力
(3)图中移植的胚胎处于________期，移入的胚胎能在代孕雌牛子宫中存活的生理基础是____________________________________________；为培育子代雌性小牛，胚胎移植前需进行性别鉴定，宜取______________细胞进行DNA分析。
设计3：考查长句表达能力与原因分析能力
(4)为提高胚胎利用效率，尽快获得数量较多的子代和牛，图中甲环节是对牛胚胎所做的处理，使用的技术称为__________________，最终目的是______________________________；这一过程中，要特别注意将内细胞团________分割，其原因是__________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________。
答案：(1)促性腺　获能
(2)体外受精　胚胎移植
(3)囊胚　代孕雌牛子宫对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应　滋养层
(4)胚胎分割　产生多个基因型相同的后代　均等　若分割不均匀，将影响分割后的胚胎恢复和发育，如含内细胞团少的部分发育不良或不发育
解析：
(1)用促性腺激素处理雌牛后，可使供体母牛一次性排出多个卵子；采集的精子需要经过获能处理后才具有与卵母细胞受精的能力。(2)试管牛的培育需要体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。(3)题图中移植的胚胎处于囊胚期；移入的胚胎能在代孕雌牛子宫中存活，其生理基础是代孕雌牛子宫对外来胚胎基本不会发生免疫排斥反应；另外，为培育雌性小牛，胚胎移植前需进行性别鉴定，应取早期胚胎的滋养层细胞进行DNA分析。(4)为提高胚胎利用效率，尽
解析：
快获得数量较多的子代和牛，应对胚胎进行胚胎分割处理，此操作的最终目的是获得多个基因型相同的后代。该处理过程需特别注意的是要将内细胞团均等分割，否则将影响分割后胚胎的恢复和发育，比如含内细胞团少的部分发育不良或不发育。
A
1．(2025·长春高二检测)藏绵羊是高寒牧区的优良品种，但是繁殖率较低。科学家通过体外受精、胚胎移植等技术提高了其繁殖率。下列相关叙述错误的是 (　　)
A．为保证精子活力、提高受精率，采集到的精子需马上与卵母细胞共同培养
B．供体母羊需进行超数排卵处理，受体母羊需进行同期发情处理
C．体外受精所得胚胎移入受体母羊子宫基本上不发生免疫排斥反应
D．利用胚胎分割技术可进一步提高藏绵羊的繁殖率
解析：
刚采集到的精子不具备受精能力，在体外受精前要对精子进行获能处理，使其能与卵母细胞完成受精，A错误；供体母羊需进行超数排卵处理，受体母羊需进行同期发情处理，B正确；受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，C正确；利用胚胎分割技术，可将早期胚胎分割后再移植入受体母羊子宫，进一步提高藏绵羊的繁殖率，D正确。
B
2．(2024·昆明高二检测)大多数哺乳动物的晚期桑葚胚分割后，分离的卵裂球仍具有调整发育的能力，重新致密化使卵裂球重新分布而发育至囊胚。该调节能力随发育进程逐渐减弱甚至消失。下列说法错误的是 (　　)
A．胚胎分割属于无性繁殖或克隆的范畴
B．卵裂过程中所需营养主要来源于培养液
C．桑葚胚及囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性
D．囊胚期的细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变
解析：
胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术，属于无性繁殖或克隆的范畴，A正确；胚胎发育早期所需要的营养来自卵黄，B错误；在桑葚胚以前的细胞(包括桑葚胚细胞)没有发生分化，每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，具有全能性，囊胚的内细胞团将来可以发育成胎儿的各种组织，因此也具有全能性，C正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，囊胚期的细胞出现了细胞分化，但遗传物质并没有变化，D正确。
D
3．(2024·福州高二检测)梅花鹿胚胎移植实验的主要流程如下。下列相关叙述正确的是 (　　)
A．过程①需要注射有关激素，目的是获得更多的卵原细胞并完成减数分裂
B．过程③是以哺乳动物早期胚胎与子宫建立了组织上的联系为前提
C．过程④是对胚胎进行质量检查，可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚
D．过程⑤成功率的高低与供、受体生理状况的一致性有关
解析：
过程①需要注射促性腺激素，目的是获得更多的卵母细胞，而不是卵原细胞，且这些卵母细胞还未完成减数分裂，A错误；过程③为胚胎收集，前提是早期胚胎形成后，在一定时间内处于游离状态，没有与母体子宫建立组织上的联系，B错误；过程④为胚胎质量检查，可移植的胚胎应发育到桑葚胚或囊胚，C错误；过程⑤为胚胎移植，成功率的高低与供体、受体的生理状况是否相同有关，D正确。
C
4．研究人员欲采用“异源囊胚补全法”将人源iPS细胞培育出的肾元祖细胞导入囊胚，培育出100%人源iPS细胞来源的肾单位并应用于实际移植医疗(如下图所示)。下列说法错误的是 (　　)
A．培育人源肾元祖细胞需向iPS细胞培养液中加入定向诱导分化剂
B．过程②需要将荧光蛋白标记的人源肾元祖细胞植入囊胚的内细胞团
C．过程③操作之前需对代孕猪进行超数排卵和同期发情处理
D．该技术培育的人源肾脏需要考虑肾移植个体之间的遗传差异
解析：
iPS细胞(诱导多能干细胞)具有分化的全能性，培育人源肾元祖细胞需向iPS细胞培养液中加入定向诱导分化剂，使其定向分化，A正确；内细胞团细胞具有发育的全能性，过程②需要将荧光蛋白标记的人源肾元祖细胞植入囊胚的内细胞团，从而保证人源肾元祖细胞的正常发育，B正确；过程③操作之前需对代孕猪进行同期发情处理，但不需要进行超数排卵处理，因为代孕猪不提供卵母细胞，C错误；该技术培育的人源肾脏依然需要考虑肾移植个体之间的遗传差异，D正确。
5．(2025·天津高二检测)骆驼是被称为“沙漠之舟”的哺乳动物，只有单峰骆驼和双峰骆驼两种。近些年，在我国干燥、缺水的戈壁无人区，科学家又发现了小规模野化单峰骆驼群。科学家欲通过胚胎移植等方法拯救野化单峰骆驼，进行了如图所示的研究。请根据所学知识回答下列问题：
(1)胚胎工程中一般注射____________处理A使其超数排卵。①是体外受精过程，在该操作前，需要对来自C的精子进行________处理。获得的胚胎经移植获得后代E，E的遗传物质来自________(填图中字母)。
(2)过程③之后需要将获得的重构胚激活，使其完成细胞分裂和发育进程，然后进行胚胎移植，欲获得更多的胚胎可以对囊胚进行____________操作，操作过程需要特别注意的问题是必须将____________均等分割。
(3)胚胎能在D受体雌性体内存活的生理学基础为受体对外来胚胎基本上不发生________________。
(4)与F相比，E更具有多样性，其原因是E的生殖方式为____________，其亲代在进行减数分裂过程中会发生基因重组。若要胚胎移植前对E进行性别鉴定应选____________细胞，避免对胚胎造成影响。
答案：(1)促性腺激素　获能　A和C
(2)胚胎分割　内细胞团
(3)免疫排斥反应
(4)有性生殖　滋养层
解析：
(1)胚胎工程中一般采用注射促性腺激素处理A使其超数排卵，以便获得更多的卵子。①是体外受精过程，在该操作前，需要对来自C的精子进行获能处理才能与卵子进行受精。E是通过A的卵子和C的精子体外受精后，移植到D的子宫内发育成的，故E的遗传物质来自A和C。(2)为了获得更多的胚胎可进行胚胎分割，再借助胚胎移植技术产生遗传物质完全相同的后代，由于囊胚的内细胞团将来会发育为胎儿的各种组织，因此应对囊胚的内细胞团进行均等分割，才能获得完全相同
解析：
的多个胚胎。(3)胚胎能在D受体雌性体内存活，是因为同种动物供、受体生殖器官生理变化相同，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这是胚胎能在D受体雌性体内存活的生理学基础。(4)与F相比，E更具有多样性，原因是E的产生过程经过了受精作用，其生殖方式为有性生殖，进行性别鉴定应选滋养层细胞，因为该部位的细胞将来发育成胎膜和胎盘的一部分，这样可以避免对胚胎造成影响。

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