高中生物人教版 (2019)选择性必修3第2章 细胞工程第3节 胚胎工程二 胚胎工程技术及其应用第2课时导学案

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第2章 细胞工程第3节 胚胎工程二 胚胎工程技术及其应用第2课时导学案，共10页。学案主要包含了胚胎工程技术，体外受精，胚胎移植，胚胎分割等内容，欢迎下载使用。


一、胚胎工程技术
1．技术种类：体外受精、胚胎移植和胚胎分割。
2．意义：挖掘动物的繁殖潜力。
二、体外受精
基于体外受精技术的步骤，完成填写：
(1)过程A为卵细胞的采集，从卵巢中获取后需要培养到①MⅡ期才能具有受精的能力。
(2)精子的获取过程中，采集的精液先进行②离心处理，然后再进行B精子获能后才具有受精的能力。
(3)获能的精子和成熟的卵子置于适当的培养液中共同培养，进行过程C体外受精。
(4)意义：
①提高动物繁殖能力的有效措施。
②为胚胎移植提供可用的胚胎。
三、胚胎移植
1．概念：是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
2．程序(以牛胚胎移植为例)
3．意义
(1)胚胎移植的优势可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
①缩短供体的繁殖周期。
②使供体后代数是自然繁殖的十几倍到几十倍。
(2)胚胎移植作为胚胎工程的最终技术环节，还将推动胚胎工程其他技术的研究和应用。
四、胚胎分割
1．概念：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。
2．所需主要仪器设备：体视显微镜和显微操作仪。
3．操作对象及要求：选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，将它移入盛有操作液的培养皿中，在显微镜下用分割针或分割刀分割。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。
4．意义
(1)可以促进优良动物品种的繁殖，产生的遗传性状相同(填“相同”或“不同”)的后代，是进行遗传学研究的宝贵材料。
(2)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、动物繁育健康后代具有重要意义。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．为了获得更多的卵母细胞，需用性激素对供体进行处理。(×)
提示：为了获得更多的卵母细胞，需用促性腺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。(×)
提示：胚胎移植时应在原肠胚以前，一般在桑葚胚或囊胚阶段，也可能在更早的时期。
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。(×)
提示：胚胎分割时需将囊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。(√)
胚胎移植
1．移植胚胎的来源及生殖方式
(1)核移植 eq \(―――――――→,\s\up9(早期胚胎培养))无性生殖
(2)体外受精 eq \(――――――→,\s\up9(早期胚胎培养))有性生殖
(3)体内受精→冲卵→移植→有性生殖
2．胚胎移植的生理学基础及意义
3．胚胎移植时两次激素的使用
(1)第一次用孕激素：对供、受体进行同期发情处理。
(2)第二次用促性腺激素：对供体进行超数排卵处理。
4．胚胎移植过程中的两次检查
(1)第一次检查：在收集胚胎后，对胚胎进行质量检查。
(2)第二次检查：在胚胎移植后，对受体母牛进行妊娠检查。
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。
2．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。
1．(2019·江苏高二期中)牛胚胎移植试验的主要流程如下，下列相关叙述正确的是( )
①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④________→⑤胚胎移植→⑥子代小牛
A．①过程需要注射有关激素，目的是获得更多的卵母细胞并完成减数分裂
B．③过程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．④过程是“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．⑤过程成功率的高低主要取决于供、受体生理状况是否一致
D [①过程为对供体进行超数排卵处理，需要注射促性腺激素，目的是诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子，A项错误；哺乳动物的早期胚胎形成后，在一段时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这就为③过程胚胎的收集提供了可能，B项错误；胚胎移植过程中可移植的胚胎应发育到桑葚胚或囊胚，C项错误；哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境，从而决定了⑤过程胚胎移植的成功率，D项正确。]
2．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：____________、营养、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。
[解析] (1)由题图可知，①②过程分别表示体外受精、胚胎移植。(2)培育试管牛首先选择遗传性状优良和生产能力强的母牛。(3)体外培养受精卵时，首先需要无菌、无毒的环境，防止被污染，还要有一定的营养物质，及适宜的外界环境条件。(4)等胚胎发育到桑葚胚或囊胚期时进行胚胎移植。
[答案] (1)体外受精 胚胎移植 (2)遗传性能和生产性能优秀 (3)无菌、无毒的环境 (4)桑葚胚或囊胚
胚胎分割
1．胚胎分割的基础
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(理论基础：细胞的全能性,物质基础：每个细胞核内具有相同的遗传物质))
2．胚胎分割的实例(哺乳动物胚胎分割和性别鉴定)
3．注意问题
(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。
(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。
1．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。
2．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。
3．从后代核遗传物质上分析，胚胎分割动物和克隆动物生殖方式相同吗？
提示：相同。两者都属于无性繁殖。
1．(2020·河北邢台月考)下列有关胚胎分割的叙述，错误的是( )
A．选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行分割
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
C [选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行分割，A正确；对囊胚阶段的胚胎分割时，要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发展，B正确；表型由基因型和环境共同决定，胚胎分割产生的后代个体基因型相同，表型不一定完全相同，C错误；来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看作动物的无性繁殖或克隆，D正确。]
2．下图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图，请据图回答下列问题：
(1)填出图中字母所代表的结构名称：
A________；B________；C________；D________。
(2)写出甲、乙、丙过程的技术名称：
甲____________；乙____________；丙____________。
(3)进行乙过程时，所取的样本是________。进行甲过程时，所使用的主要仪器设备是________________，本过程的技术关键是____________________。
(4)尽管胚胎分割技术在多种动物中取得成功，但仍然存在一些问题，同时很难取得同卵多胎，成功率最高的是________。
[解析] (1)根据囊胚的结构可知图中字母所代表的结构名称分别是：A为囊胚腔，B为透明带，C为滋养层，D为内细胞团。(2)图中甲、乙、丙过程表示的技术分别是胚胎分割、做DNA分析性别鉴定、胚胎移植。(3)进行乙过程时，所采取的样本是滋养层细胞；进行甲过程时，所使用的基本仪器是显微操作仪和体视显微镜；本过程的技术关键是将内细胞团均等分割。(4)尽管胚胎分割技术在多种动物中已取得成功，但仍然存在一些问题，如刚出生的动物体重偏轻，毛色和斑纹上还存在差异等。同时很难取得同卵多胎，成功率较高的是同卵双胎。
[答案] (1)囊胚腔 透明带 滋养层 内细胞团 (2)胚胎分割 做DNA分析性别鉴定 胚胎移植 (3)滋养层细胞 显微操作仪和体视显微镜 将内细胞团均等分割 (4)同卵双胎
下图表示移植卵裂期胚胎和囊胚的流产率与受孕妇女年龄的关系，据图思考回答：
本案例考查学生实验设计和对实验结果的交流与讨论的能力。
(1)据图分析实验的自变量是什么？因变量是什么？(科学探究)
(2)分析实验结果得出哪些结论？(科学探究)
提示：(1)实验的自变量年龄和胚胎，因变量流产率。
(2)①卵裂期胚胎移植的成功率高于囊胚期胚胎移植的成功率。②受孕妇女年龄越大，胚胎移植的流产风险越高。
[课堂小结]
1．(2020·山东枣庄滕州一中高二月考)下列关于牛体外受精、胚胎工厂化生产的叙述中，正确的是( )
A．精子和卵子结合形成受精卵后即可移入母牛子宫
B．采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液形成受精卵
C.成熟的卵子与处理后的精子相遇形成的受精卵需培养到一定阶段才可移植
D．体外受精胚胎的工厂化生产是指胚胎发育和受精过程都在体外进行
C [成熟的卵子与获能的精子相遇形成的受精卵，需培养到一定阶段(桑葚胚或囊胚)才可以移植，A项错误，C项正确；采集的卵母细胞需要培养成熟才能与获能的精子结合，B项错误；体外受精胚胎的工厂化生产即受精过程和早期胚胎发育在体外进行，但移植后的胚胎发育过程在受体子宫进行，D项错误。]
2．(2020·河北沧州质检)下列关于胚胎移植的优点，叙述错误的是( )
A．充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
B．大大缩短了供体本身的繁殖周期
C．经移植可得到多个后代
D．胚胎移植可以提取药物
D [胚胎移植是指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、生理状态相同的雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。胚胎移植的意义：①加速育种工作和改良品种；②大量节省购买种畜的费用；③一胎多产；④保存品种资源和濒危物种；⑤可充分发挥优秀个体的繁殖潜力，即缩短繁殖周期，增加一生繁殖的后代数量。综上所述，D错误。]
3．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
B [胚胎分割常选择桑葚胚或囊胚时期的胚胎，早期胚胎不能被任意分割成多份。胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。]
4．表型不同的母牛生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
C [胚胎分割可以看作动物的无性繁殖或克隆的方法之一，供移植的胚胎来自同一个受精卵，这样表型不同的母牛最可能生出基因型相同的小牛。]
5．下图为胚胎移植过程示意图，请回答以下问题。
(1)胚胎移植对甲、乙、丙牛的要求分别是________、________和________。丁牛为________。
(2)过程①②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_______。
[解析] (1)胚胎移植时所用的供体公牛和母牛均为优良牛，受体牛为普通牛即可。
(2)仔细观察图解，过程①②③分别为同期发情处理、胚胎移植和超数排卵。
(3)欲得到更多的后代牛丁，可将收集得到的早期胚胎进行胚胎分割。
[答案] (1)优良母牛 普通母牛 优良公牛 有价值的后代(优良牛) (2)同期发情处理 胚胎移植 (3)胚胎分割
课标内容要求
核心素养对接
简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。
1．科学思维：以文字和图示表示哺乳动物的体外受精和胚胎移植的过程。
2．社会责任：说明体外受精、胚胎移植和胚胎分割技术在畜牧业生产中的应用。
生理学基础
意义
哺乳动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的
为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境
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，而是处于游离状态
提供胚胎收集的基础
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
提供移入胚胎存活的基础
供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响
提供保留遗传特性的基础
知 识 网 络 构 建
核 心 语 句 背 诵
1.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。
5.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。