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第2章 细胞工程\n第3节 胚胎工程\n二 胚胎工程技术及其应用\n学霸记忆•素养积累训练巩固•课堂达标新知预习•双基夯实课内探究•名师点睛指点迷津•拨云见日\n新知预习•双基夯实\n一、体外受精1．试管动物：通过人工操作使卵子在______受精，经培养发育为__________后，再进行移植产生的个体。2．体外受精技术的主要步骤：________________、____________和______。体外早期胚胎卵母细胞的采集精子的获取受精\n3．过程\n二、胚胎移植1．概念：是指将通过__________及其他方式得到的胚胎，移植到________、______________的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。体外受精同种的生理状态相同\n2．胚胎移植的基本程序同期发情超数排卵人工授精桑葚胚囊胚是否妊娠\n3．胚胎移植的意义(1)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，增加后代数量。繁殖潜力大大缩短超数排卵\n三、胚胎分割1．概念：采用__________将早期胚胎切割成________________________等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。2．所需主要仪器设备：____________和____________。3．操作对象及要求：选择发育良好、形态正常的_____________，将它移入盛有操作液的培养皿中，在显微镜下用________或________分割。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意____________________。机械方法2等份、4等份或8等份体视显微镜显微操作仪桑葚胚或囊胚分割针分割刀将内细胞团均等分割\n4．胚胎分割的意义(1)促进优良动物品种的繁殖，产生__________相同的后代用于遗传学研究。(2)对胚胎进行__________、____________等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义。遗传性状性别鉴定遗传病筛查\n1．为了获得更多的卵母细胞，需用性激素对供体进行处理。()2．受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植。()3．胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行，因为两者生理特征相近，易于成功。()4．胚胎移植时，供体母畜需要具备优良的遗传性能。()5．胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割。()6．利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。()活学巧练××√√×√\n思考：1．试管动物与克隆动物有什么不同？提示：①生殖方式不同：试管动物属于有性生殖，克隆动物属于无性生殖。②培育的技术手段不同：试管动物需采用体外受精、胚胎移植等技术，克隆动物需采用核移植、胚胎转移技术。③是否遵循遗传定律：试管动物遵循遗传定律，克隆动物不遵循遗传定律。\n2．超数排卵处理中为什么使用的是促性腺激素而不是性激素？提示：性激素是由性腺产生并释放的，长期使用外源性激素会导致性腺萎缩。促性腺激素由垂体产生并释放，作用于性腺，可以促进排卵，并且不会使性腺萎缩。3．胚胎分割的对象是什么？选择此时期的胚胎进行分割的原因是什么？提示：桑葚胚或囊胚阶段的胚胎。桑葚胚阶段尚未出现细胞分化，具有全能性；囊胚阶段的内细胞团具有全能性。\n4．分割囊胚期的胚胎时为什么强调将内细胞团均等分割？而鉴定胚胎的性别做DNA分析时却是取样的滋养层？提示：因为囊胚的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层发育成胎盘、胎膜。囊胚的内细胞团要均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。取滋养层细胞做DNA分析鉴定性别，不会影响胎儿的发育。\n学霸记忆•素养积累\n1．体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等过程。2．采集到的卵母细胞和精子要分别在体外进行成熟培养和获能处理才能完成受精。3．胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。4．动物的胚胎只有移植到同种且生理状态相同的雌性动物体内才能成功。\n5．胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力6．胚胎分割应选择形态正常的桑葚胚或囊胚，在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。\n课内探究•名师点睛\n知识点1．试管动物并非自始至终都在试管中发育，而是胚胎发育的早期在培养皿和试管中，胚胎发育的绝大部分时间在母体内。体外受精\n2．体外受精\n(1)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。(2)主要步骤：卵母细胞的采集、精子的获取和受精等。(3)过程：精子进行获能处理，卵子进行成熟培养(发育到MⅡ期)，再进行体外受精。\n知识贴士体外受精形成的胚胎进行胚胎移植属于有性生殖，核移植形成的胚胎进行胚胎移植属于无性生殖，即判断胚胎移植为何种生殖方式，关键要看胚胎是通过何种方式发育而来的。\n(2021·黑龙江哈师大附中高二下月考)下列是人工授精和体外受精的相同点的是()A．人工授精能更有效地发挥优良公畜的优良特性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相同D．人工授精的精卵结合过程发生在母畜体内，而体外受精的过程发生在母畜体外典例1典例剖析C\n解析：人工授精能更有效地发挥优良公畜的优良特性，这是两者的区别，A不符合题意；体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能，这是两者的区别，B不符合题意；二者的本质都是两性生殖细胞的结合，符合题意；人工授精的精卵结合过程发生在母畜体内，而体外受精的过程发生在母畜体外，这是两者的区别，D不符合题意。\n1．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冷冻保存变式训练B\n解析：哺乳动物胚胎的培养液成分一般都比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及血清等物质，动物细胞体外培养所需营养物质与体内基本相同，A正确，B错误。不同动物胚胎移植的时间不同，例如，牛、羊一般要培养到桑葚胚或囊胚阶段才进行移植，人的体外受精胚胎可在8～16个细胞阶段移植，C正确。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存，D正确。\n知识点1．胚胎移植的程序胚胎移植\n\n3．胚胎移植成功的两个条件(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。①应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件。这是胚胎移植成功的关键。②移入受体子宫内的胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同或相似。\n4．胚胎移植的意义(1)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(2)大大缩短供体本身的繁殖周期。(3)大大促进我国畜牧业的发展。(4)推动胚胎工程及其他技术的研究和应用。\n将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内。以下说法不正确的是()A．这里说的同“种”是指同一“物种”B．将加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛，生出荷斯坦奶牛C．同种动物之间生理特征相近，进行胚胎移植易于成功D．不管是否妊娠，同种动物生殖器官的生理变化都是一样的典例2典例剖析D\n解析：雌性哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物生殖器官的生理变化是一样的。此处必须强调是在发情排卵后的一段时间内。\n2．(2020·江苏扬州高三模拟)在胚胎移植的操作过程中，对已经受精的动物，可进行冲卵等技术操作。下列相关叙述正确的是()A．接受手术的对象是胚胎移植的受体B．冲卵的目的是获得已经受精发育的早期胚胎C．为获得雌性胚胎进行移植，需取囊胚期的内细胞团细胞做性别鉴定D．受体对移入子宫的外来早期胚胎可通过细胞免疫将其排斥变式训练B\n解析：冲卵实质上是将供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来，此环节接受手术的对象是供体，A项错误，B项正确；进行性别鉴定时，需取滋养层细胞，C项错误；大量研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能，D项错误。\n知识点1．胚胎分割的基础(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。2．胚胎均分数目用分割针或分割刀将胚胎切成2、4、8等份数，而不是2、3、4、5、6等份数，这与细胞有丝分裂产生的子细胞数目，以及操作难易程度有关。胚胎分割\n3．胚胎分割的过程\n4．胚胎分割的意义加快繁殖速度，提高了胚胎的利用率。5．有关胚胎分割的三点提醒(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。\n(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。(3)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。\n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．分割后需移植到受体子宫内进一步完成胚胎发育D．目前胚胎分割以二分胚的分割和移植效率最高解析：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，A错误。典例3典例剖析A\n3．如图为哺乳动物受精卵发育过程中某一时期的示意图，有关叙述正确的是()A．此图表示桑葚胚，可作为胚胎移植的材料B．此图中细胞还没有分化，图中①为透明带C．胚胎从①中伸展出来的过程叫作孵化D．进行胚胎分割时，一般取③中的细胞做性别鉴定变式训练C\n解析：图示表示囊胚期胚胎示意图，其中①为透明带，在囊胚期后期会破裂；②为滋养层，将来分化成胎盘和胎膜；③为内细胞团，将来分化形成各种组织。此图为囊胚期，A错误；囊胚期细胞已出现分化，B错误；囊胚的扩大会导致透明带的破裂，胚胎伸展出来，这一过程叫孵化，C正确；对移植前的胚胎进行性别鉴定时，宜取囊胚期的滋养层细胞进行鉴定，D错误。\n指点迷津•拨云见日\n一、胚胎分割动物与体细胞克隆动物的比较项目胚胎分割动物体细胞克隆动物相同点都属于无性生殖，最终技术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组胚胎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\n胚胎分割是一种现代生物技术，关于这一技术的叙述，正确的是()A．胚胎分割可以将早期胚胎任意分割成多份B．胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎C．胚胎分割技术属于有性生殖方式，因此不属于克隆D．胚胎分割技术可以分割任意时期胚胎典例4典例剖析B\n解析：胚胎分割常选择桑葚胚或囊胚阶段的胚胎。早期胚胎不能被任意分割成多份。胚胎分割可以看作是动物无性繁殖或克隆的方法之一。\n二、试管动物与克隆动物的比较项目试管动物克隆动物发育起点受精卵核移植后的重组细胞生殖类型有性生殖无性生殖遗传物质来源亲本双方提供体细胞和卵母细胞的双方，主要来源于供核方后代性状双亲特点主要与供核方相同生物技术或原理体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植动物细胞核的全能性、核移植等遗传规律遵循不遵循实例试管牛、试管羊多莉羊\n项目试管动物克隆动物过程意义充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期加速家畜遗传改良进程，挽救濒危物种等\n下列关于动物克隆和胚胎工程的叙述，正确的是()A．克隆“多莉”时获取乳腺细胞，可取其核与卵细胞直接构建重组卵细胞B．经培养得到的小鼠成纤维细胞，可直接用于细胞克隆时支持生长C．经超数排卵并配种后获得受精卵，需发育成早期胚胎才可移植到受体代孕产仔D．运用胚胎移植技术培育的试管牛属于动物克隆范畴典例4典例剖析C\n解析：克隆“多莉”时获取乳腺细胞，可取其核与去核的卵母细胞直接构建重组卵细胞；经过射线照射，使本身失去增殖能力的小鼠成纤维细胞才可用于细胞克隆时支持生长；经超数排卵并配种后获得受精卵，要发育成早期胚胎才可移植到受体代孕产仔；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育后代的过程，此过程的胚胎属于有性生殖的产物，克隆是无性生殖的一种主要手段。\n解疑答惑思考讨论⇨P621．提示：不一定能正常发育。胚胎移植成功需要的条件：①在同一物种的雌性供体和受体之间进行。②进行胚胎移植的供体、受体的生理状态要相同，所以在移植前要对供体、受体进行同期发情处理。2．提示：大量的研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。\n3．提示：与供体保持一致。供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，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．提示：正确。胚胎移植成功率的高低与供体、受体生理环境条件一致性密切相关。只有供体、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。所以我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。\n到社会中去⇨P64提示：胚胎分割用到哪些技术与工具？胚胎分割的关键操作是什么？胚胎分割主要应用在哪些方面？胚胎分割具有怎样的意义？等等。\n练习与应用⇨P64一、概念检测1．(1)×提示：要分别对采集来的卵母细胞和精子进行成熟培养和获能处理，才能用于体外受精。(2)×提示：经胚胎移植的后代，其遗传特性与供体保持一致。(3)×提示：受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。\n2．提示：(1)体外胚胎培养 胚胎移植(2)使用促性腺激素使其超数排卵。(3)要对采集到的卵母细胞进行成熟培养，对采集到的精子进行获能处理。\n二、拓展应用(1)提示：动物细胞培养、动物细胞核移植、体外受精、胚胎移植、胚胎分割等技术。不一定。尽管相关技术已经在多种动物中获得成功，但其成功率仍然非常低。技术的具体环节也有待进一步改进。不同动物，操作过程中也会有差异。(2)提示：由于亲本个体少，人工繁育的种群，基因多样性比野生种群低，基因库小，对环境的适应能力弱。\n(3)提示：多种多样的生物是生态系统的重要成员，是一个个独特的基因库。任何一个物种的灭绝都可能产生多米诺效应，使其他相关物种受到影响；进而威胁到生态系统的平衡与稳定。保护濒危的野生动物，保护生物多样性刻不容缓。\n训练巩固•课堂达标\n1．下列有关试管牛的叙述，正确的是()A．它是无性生殖的产物B．它的个体发育在体外进行C．其本质是一种有性生殖D．它的胚胎发育都在体外进行解析：试管牛是体外受精和胚胎移植的产物。它是通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎，再经胚胎移植在母体内发育产生后代，因此其本质是一种有性生殖，不是无性生殖，它的早期胚胎发育在体外进行。C\nB\n解析：无论是采集的卵母细胞还是精子，在受精以前必须经过处理，获能精子和成熟卵子在受精溶液中培养一段时间后才能完成体外受精。\n3．我国引进良种红安格肉牛后，使其快速繁殖使用的方法有()①组织培养②基因工程③体外受精和胚胎移植④克隆A．①③B．③④C．①④D．②④B\n解析：动物组织培养的目的是获取动物细胞和产物，①错误；基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，不能快速繁殖动物，②错误；体外受精和胚胎移植获得试管动物，能缩短繁殖周期，增加繁殖的后代数量，③正确；将动物的一个细胞的细胞核移入另一个去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为克隆动物，克隆动物技术可加速家畜遗传改良进程，促进良畜繁育，④正确，故符合题意的有③④，B正确。\n4．(不定项)以下对于胚胎分割的描述，不正确的是()A．只能对囊胚期细胞进行分割B．胚胎分割技术属于无性繁殖C．胚胎分割产生的后代个体表型完全相同D．内细胞团一般到囊胚才出现，胚胎分割时最好将其均等分割，移植成功率才高AC\n解析：胚胎分割可以选择桑葚胚或囊胚期细胞进行分割，A错误；胚胎分割属于无性繁殖技术，得到的后代个体基因型相同，B正确；胚胎分割产生的后代个体基因型完全相同，但由于环境条件不同可能导致后代的表型不同，C错误；胚胎分割时若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，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题，D正确。\n5．为了加快优良牛的繁殖速度，科学家采用了以下两种方法：请根据图示信息回答下列问题：(1)试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的技术有____________________。细胞培养和胚胎移植\n(2)如图方法Ⅰ，培育试管牛的生殖方式是__________，在选择优良种公牛的精子时，应选择含___染色体的精子才可繁育出良种小奶牛。优良种公牛的精液，要经过__________(生理过程)才具有受精能力。(3)如图方法Ⅱ，产生F牛的生殖方式属于__________，F牛的性别是______。(4)通过胚胎分割产生的两个或多个个体共有的特点是__________________。有性生殖X精子获能无性生殖雌性具有相同遗传物质\n解析：(1)试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的细胞工程技术有动物细胞培养、胚胎移植等；(2)方法Ⅰ试管牛的生殖方式为有性生殖，若要培育X良种奶牛，则选择含X染色体的精子；精子通过获能才能受精；(3)F牛产生的过程是克隆的过程，利用的原理是细胞核的全能性，生殖方式为无性生殖。(4)略
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