1、第第 2 2 课时课时 胚胎工程技术及其应用胚胎工程技术及其应用 体外受精 自主梳理 (1)试管动物培育的首要技术环节就是体外受精。() (2)体外受精是提高动物繁殖能力的有效措施， 能为胚胎移植提供可用的胚胎。 () (3)从动物卵巢中获得的卵母细胞需要进行成熟培养到卵细胞阶段，才能进行体外受精。() 提示：从动物卵巢中获得的卵母细胞需要进行成熟培养到 M期，才能进行体外受精。 (4)体外受精和核移植都能为胚胎移植提供可用的胚胎。() 典型例题 (2020 济宁一中高二期末)爱德华兹以他在体外受精技术领域做出的开创性贡献而获得 2010 年诺贝尔生理学或医学奖。 关于体外受精技术的叙述正确的
2、是( ) A.获取的精子经获能后才能进行体外受精 B.采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液中才能形成受精卵 C.精子和卵细胞受精形成受精卵后即可移入母体子宫 D.精子与卵子相遇后，精子会释放多种水解酶，防止多精入卵 解析 卵子必须处于 M期才能进行受精；直接从卵巢中采集的卵母细胞要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精；成熟的卵子与收集来的精子相遇形成受精卵，需培养到一定阶段才可移植；主要通过透明带反应和卵细胞膜反应两道屏障防止多精入卵。 答案 A 变式训练 (2020 长安区一中高二期末)体内受精、体外受精的共同点是( ) A.均需在输卵管完成受精 B.均需采集卵母细胞 C.均需采
3、集精液 D.受精前精子均需获能 解析 体外受精在体外专门的受精溶液中进行，A 错误；体内受精不需要采集卵母细胞，B 错误；体内受精不需要采集精液，C 错误；任何形式的受精作用过程中，精子都需要获能，D 正确。 答案 D 体外受精与自然受精比较 项目 自然受精 体外受精 不同点 过程不同 雌雄动物交配完成 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 体外培养液中 相同点 精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程； 都是有性生殖 联想质疑 哺乳动物体外受精的过程 哺乳动物的精子，含有几条性染色体？若要培养奶牛，应筛选出哪种类型的精子与卵细胞进行体外受精？ 提示：1 条性
4、染色体，即 X 或 Y 染色体；X 型。 胚胎移植 自主梳理 1.胚胎移植的定义 2.胚胎移植的基本步骤 3.胚胎移植的优势 (1)胚胎移植技术中，提供精子的一方为供体，提供卵母细胞的一方为受体。() 提示：胚胎移植技术中，提供胚胎的一方为供体，接受胚胎的一方为受体。 (2)对供体母牛和受体母牛不仅要做同期发情处理，还要做超数排卵处理。() 提示：胚胎移植中，对供体和受体母牛要做同期发情处理，只需对供体母牛做超数排卵处理。 (3)胚胎移植时，可以将早期胚胎移植入生理状况相同的异种雌性动物体内。() 提示：胚胎移植时，必须将早期胚胎移植入生理状况相同的同种雌性动物体内。 (4)胚胎移植技术可以充
5、分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，大大缩短供体本身的繁殖周期。() 典型例题 (2020 江苏高二期末)红安格斯牛因肉质鲜美营养全面被称为“贵族牛”，某示范养殖基地利用本地黄牛作受体牛“借腹生子” ，同期移植接种了 150枚的纯种胚胎。下列相关叙述错误的是( ) A.红安格斯牛的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎 B.对本地黄牛要采取超数排卵技术 C.“借腹生子”可以充分发挥红安格斯牛的繁殖潜力 D.本地黄牛作受体牛应具有健康的体质和正常繁殖能力 解析 红安格斯牛因肉质鲜美营养全面被称为“贵族牛”，所以在胚胎移植中红安格斯牛应作为供体， 供体的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎， A 正确；本
6、地黄牛只是为优良胚胎的发育提供子宫环境， 故不需要对其采取超数排卵技术，B 错误；胚胎移植中供体提供具有优良遗传特性的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由受体取代，大大缩短了供体本身的繁殖周期，所以胚胎移植可充分发挥雌性优良动物个体的繁殖能力，C 正确；对受体的选择，应选择有健康的体质和正常繁殖能力的受体，D 正确。 答案 B 变式训练 (2020 汤原县高级中学高二期末)下列各项中，能为胚胎在受体内能够存活提供可能的是( ) A.同种动物的供体、受体生殖器官的生理变化是不同的 B.早期胚胎在母体输卵管内处于游离状态 C.供体胚胎不与受体子宫建立正常的生理和组织联系 D.受体对移入子宫的外来胚
7、胎基本上不发生免疫排斥反应 解析 同种动物的供受体生殖器官生理变化相同或相似，这为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境，A 错误；早期胚胎在母体子宫内处于游离状态，这为胚胎的收集提供了可能，B 错误；供体胚胎会与受体子宫建立正常生理和组织联系，C 错误；受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体的存活提供了可能，D 正确。 答案 D 胚胎移植的生理基础 素养提升 科学探究试管动物 (1)试管动物 (2)试管动物与克隆动物的比较 典型例题 (2020 全国卷，38)生物选修 3：现代生物科技专题 W 是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思
8、路，制备一种膀胱生物反应器来获得 W，基本过程如图所示。 回答下列问题： (1)步骤中需要使用的工具酶有_。 步骤和所代表的操作分别是_和_。步骤称为_。 (2)与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产 W 的优势在于不受转基因动物的_(答出 2 点即可)的限制。 (3)一般来说，在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体 DNA 所 含 的 遗 传 信 息 _( 填 “ 相 同 ” 或 “ 不 同 ”) ， 原 因 是_。 (4)从上述流程可知，制备生物反应器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技术有_(答出 2 点即可)。 解析 (1)步骤是基因表达载体的构建过程，该过
9、程需要使用的工具酶有限制性核酸内切酶(限制酶)和 DNA 连接酶， 用限制酶分别切割载体和目的基因， 用 DNA连接酶将目的基因和载体连接起来。步骤和所代表的操作分别是显微注射和体外培养。步骤是将早期胚胎植入到代孕母体内，称为胚胎移植。(2)与乳腺生物反应器相比， 用膀胱生物反应器生产 W 的优势在于不受转基因动物的性别和年龄的限制。(3)乳腺上皮细胞和膀胱上皮细胞都是体细胞。一般来说，在同一动物个体中，其体细胞都是由同一个受精卵分裂、分化而来的，细胞在分裂、分化过程中，其细胞核中染色体 DNA 所含的遗传信息一般是不变的，因此两种上皮细胞的染色体 DNA 所含的遗传信息相同。(4)据题述流程
10、可知，胚胎工程中所用到的主要技术有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等。 答案 (1)限制性核酸内切酶、 DNA 连接酶 显微注射 体外培养 胚胎移植 (2)性别、年龄 (3)相同 两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵 (4)体外受精、胚胎移植 变式训练 (2020 宁夏高三开学考试)下图为培育“试管山羊”的基本过程示意图，下列有关叙述正确的是( ) 良种母山羊 甲卵母细胞良种公山羊 采集精子 乙受精卵 丙早期胚胎 丁代孕母羊 繁育试管山羊 A.甲过程中可通过给母山羊注射促性腺激素使其超数排卵 B.乙过程将采集到的卵子和精子混合完成受精 C.丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液 D.丁
11、过程中必须将早期胚胎移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内 解析 甲过程表示卵母细胞的采集，可通过给母山羊注射有关激素(促性腺激素)使其超数排卵，A 正确；乙过程表示体外受精，需将获能的精子和成熟的卵子在适当的培养液中共同培养一段时间完成受精，B 错误；获能的精子和成熟的卵子在适当的培养液中共同培养一段时间完成受精，而受精卵要移入发育培养液继续培养，C 错误；丁过程中早期胚胎须移植到与供体生理状态相同的代孕母羊子宫内，D 错误。 答案 A 联想质疑 胚胎移植是试管婴儿的关键步骤。 胚胎移植过程两次检查，分别是：冲卵后，对胚胎进行质量检查；移植后，对受体是否妊娠进行检查。 (1)受体会不会对来自供
12、体的胚胎发生免疫排斥反应？ 提示：不会。 (2)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？ 提示：供体。 (1)胚胎移植时两次激素的使用： 第一次用孕激素等对供、受体进行同期发情处理； 第二次用促性腺激素对供体进行超数排卵处理。 (2)移植胚胎的 4 种可能来源及生殖方式 核移植 早期胚胎培养无性生殖。 体外受精 早期胚胎培养有性生殖。 体内受精收集胚胎移植有性生殖。 基因工程转入目的基因的受精卵 早期胚胎培养胚胎移植转基因动物有性生殖。 试管婴儿技术为不孕不育患者带来了福音 试管动物仅是受精作用和早期胚胎发育在体外进行，后续的胚胎发育过程仍是在雌性动物体内完成的。 胚胎分
13、割 自主梳理 (1)同一胚胎经分割产生的双胎或多胎，含有相同的遗传物质。() (2)桑葚胚、囊胚和原肠胚都可用于胚胎分割移植。() 提示：用于分割的胚胎应是发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。 (3)对桑葚胚分割移植时，应将内细胞团均等分割。() 提示：桑葚胚还没有内细胞团和滋养层的分化。 (4)用于分割的胚胎是由体外受精产生的受精卵发育而来，所以胚胎分割技术是一种动物有性生殖的繁殖方法。() 提示：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无性繁殖或克隆的方法之一。 (5)分割后的胚胎，不能直接移植给受体，往往需要经过体外培养后才能移植给受体。() 提示：分割后的胚胎，可以
14、直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体。 典型例题 (2020 太原一中高二期末)对胚胎分割技术的叙述错误的是( ) A.胚胎分割技术已在多种动物中取得成功 B.采用胚胎分割技术产生的同卵多胎的可能性是有限的 C.分割的胚胎直接移植给受体或在体外培养到囊胚阶段再移植到受体内 D.对移植的胚胎进行性别鉴定时，应选取囊胚期内细胞团的细胞进行鉴定 解析 胚胎分割技术已在多种动物中取得成功，A 正确；实践证明，采用胚胎分割技术产生的同卵多胎的可能性是有限的，到目前为止，最常见的是经分割产生的同卵双胎，而同卵多胎成功的比例都很小，B 正确；分割的胚胎直接移植给受体或在体外培养到囊胚阶段再移植到受体
15、内，C 正确；对移植的胚胎进行性别鉴定时，应选取囊胚期滋养层的细胞进行鉴定，D 错误。 答案 D 变式训练 (2020 福建莆田一中高二期末)科学家运用不同的生物工程技术培育具有优良性状的牛，下列说法不正确的是( ) A.体外受精等技术可培育出与母本遗传物质相同的试管牛 B.核移植等技术可培育具有亲本优良性状的克隆牛 C.胚胎分割等技术可提高优良牛胚胎的利用率 D.胚胎移植等技术可充分发挥优良雌性个体的繁殖潜力 解析 体外受精经过精子和卵细胞的结合，故试管牛的遗传物质与母本不同，只含有母本一半的核基因，A 错误；核移植属于无性繁殖，可培育具有亲本优良性状的克隆牛，B 正确；胚胎分割可以把胚胎分
16、为若干份，经移植可以获得同卵双胎或多胎，可提高优良牛胚胎的利用率，C 正确；胚胎移植中，供体母牛只需要提供有优良性状的胚胎，育仔的任务由受体取代，可充分发挥优良雌性个体的繁殖潜力，D 正确。 答案 A 胚胎分割动物与体细胞克隆动物 联想质疑 胚胎分割 胚胎移植是胚胎工程的最后一道工序，胚胎分割则可增加繁殖的子代数量，二者相结合可更好地发挥优良雌性动物的繁殖潜力。 1.胚胎移植前，为什么要对胚胎进行 DNA 分析和性别鉴定？ 提示：进行 DNA 分析的目的是进行遗传病筛查，以防止产生的后代具有严重的遗传病；进行性别鉴定，是为了人工筛选后代动物的性别。 2.为什么要取滋养层细胞进行分析和鉴定？ 提
17、示：避免损伤内细胞团；滋养层和内细胞团均来自同一个受精卵的有丝分裂，含有相同的遗传物质。 性别鉴定的方法不止一种，可进行 DNA 分析，也可做染色体检查。 胚胎分割中的两次检查 第一次检查在收集胚胎后，对胚胎进行质量检查； 第二次检查在胚胎移植后，对受体母牛进行是否妊娠检查。 思维导图 晨读必背 1.哺乳动物的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步骤。 2.胚胎移植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。 3.胚胎移植主要包括供体、受体的选择和处理， 配种或人工授精， 胚胎的收集、检查、培养或保存，胚胎的移
18、植以及移植后的检查等步骤。 4.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。 5.在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。 6.超数排卵是指应用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。 随堂检测 1.(2020 全国高二专题练习)可以与获能精子进行体外受精的卵母细胞需要培养到( ) A.M期 B.M期 C.桑葚胚期 D.囊胚期 解析 卵母细胞要培养到 M期时才可以受精，因为 M期卵母细胞细胞核、细胞质已成熟，而 M期卵母细胞细胞核、细胞质尚未成熟，其细胞质不能支持胚胎的全程发育。 答案 B 2.(2020
19、 西安高二模拟)发展试管动物技术具有重要意义，下列有关叙述错误的是( ) A.试管动物技术可解决动物生育率低的问题 B.试管动物技术可以更多、更有效地利用动物卵母细胞 C.试管动物技术可以通过普通家畜繁育良种家畜 D.试管动物技术不能实现家畜的快速繁殖 解析 试管动物技术能够将优良品种的雌雄生殖细胞体外受精并发育成大量胚胎，然后将这些胚胎移植到普通个体子宫内发育，从而实现家畜的快速繁殖，也能够解决动物生育率低的问题。 答案 D 3.(2020 江苏徐州一中高二月考)下列关于采用胚胎工程技术实现某良种肉用牛快速繁殖的叙述，正确的是( ) A.采取激素注射等方法对良种母牛作超数排卵处理 B.体外培
20、养发育到原肠胚期的胚胎即可进行移植 C.使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应 D.利用胚胎分割技术，同卵多胎较同卵双胎成功率更高 解析 用促性腺激素对良种奶牛进行注射处理，可促使其超数排卵，A 正确；进行移植的胚胎是桑葚胚或囊胚，B 错误；受体对移植的胚胎几乎不发生免疫排斥反应，因此无需使用免疫抑制剂，C 错误；利用胚胎分割技术，同卵双胎较同卵多胎成功率更高，D 错误。 答案 A 4.(2020 天津静海一中高二月考)关于胚胎工程的描述不正确的是( ) A.利用试管动物技术繁殖出新个体属于一种有性生殖 B.借助超数排卵、体外受精、胚胎分割等技术可以得到较多胚胎 C.转基因动物和克隆动
21、物的培养都离不开胚胎移植技术 D.胚胎移植是供体和受体共同繁殖后代的过程，后代具有供体和受体的遗传特性 解析 试管动物技术经过两性生殖细胞的结合， 是通过有性生殖实现的， A 正确；经过超数排卵、体外受精、胚胎分割等技术可以得到较多胚胎，B 正确；转基因动物的培育需要采用基因工程技术、早期胚胎培养(或动物细胞培养)技术和胚胎移植技术；克隆动物的培育采用了核移植、早期胚胎培养(或动物细胞培养)技术和胚胎移植技术，因此转基因动物和克隆动物的培养都离不开胚胎移植技术，C正确；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过程，但后代只具有供体的遗传特性，D 错误。 答案 D 5.(201
22、9 江苏高二月考)Leigh 氏综合征是一种攻击神经系统的严重神经障碍， 其致病基因位于线粒体 DNA 中。 一位母亲约有 1/4 的线粒体携带有这种致病基因， 她的前两个孩子因为患有 Leigh 氏综合征而夭亡。她的第三个孩子因为授受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。请根据男婴孕育过程回答下面的问题： (1)该母亲的前两个孩子患病夭亡的原因是_。该健康男婴孕育过程中依次使用了_、体外受精、早期胚胎培养和_等技术。 (2)图示过程中代表该母亲卵母细胞的_(填“A”或“B”)。取卵之前，该母亲需要注射_激素。 (3)将受精卵移入发育培养液中继续培养至桑葚胚或_，再进行
23、胚胎移植。 (4)在胚胎孕育过程中医疗团队特意选择了男性胚胎移入子宫发育原因是_。 解析 (1)依据题干信息，其致病基因位于线粒体 DNA 中，该母亲可能产生含较多缺陷线粒体的卵细胞，而受精卵的线粒体几乎全部来自卵细胞，导致前两个孩子患病夭亡。为了生育健康的孩子，该健康男婴孕育过程中依次使用了核移植、体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。 (2)该母亲的卵细胞是提供细胞核的卵细胞，即图示中的 B。取卵之前，该母亲需要注射促性腺激素。 (3)进行胚胎移植，细胞必须要发育到桑葚胚或囊胚。 (4)因为男性的线粒体不会遗传给后代，为使后代的后代尽可能不患病，在胚胎孕育过程中医疗团队特意选择了男性胚胎移入子宫发育。 答案 (1)该母亲可能产生含较多缺陷线粒体的卵细胞，而受精卵的线粒体几乎全部来自卵细胞，导致前两个孩子患病夭亡 核移植 胚胎移植 (2)B 促性腺 (3)囊胚 (4)因为男性的线粒体不会遗传给后代