第3章第1节动物的胚胎发育和胚胎工程第2课时导学案

高二生物选修3 导学提纲12
第一节动物的胚胎发育和胚胎工程导学案2
——胚胎工程的主要技术与应用
【课前预习】
1．什么是胚胎工程？胚胎工程的操作对象和理论基础是什么？
2．胚胎工程包括哪些技术手段？
【创设情境1】
你听说过试管牛、试管羊以及试管婴儿吗？你知道什么是试管动物技术吗？
试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育成早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。

在这项技术中，体外受精和早期胚胎的培养是最重要的两个环节。

【知识归纳】
一、胚胎工程是由、、、
、等组成的现代生物技术。

胚胎工程操作的主要对象是、和早期胚胎细胞。

二、体外受精：
1.概念：体外受精是指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.原理：是指人工模拟体内环境，包括营养、温度、PH等，使初级卵母细胞成熟，同时使精子，最终完成受精作用，并有计划地保存胚胎等。

【拓展】3.基本步骤：
（1）卵母细胞的采集：
对于实验动物如小鼠、兔，以及家畜猪、羊等，采用的主要方法是：用处理，使其排出更多的卵子，然后从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。

这种方法叫做超数排卵。

对于大型动物，如牛，采用的主要方法是：从已屠宰母畜的卵巢中采集。

也可以借助一些特殊的工具从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞，采集的卵母细胞都要在体外经过人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。

（2）精子的采集与获能：通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法两种。

（3）受精：获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。

（注：此处说的获能是指获得受精的能力，而不是获得能量）
【分析】克隆动物属于性生殖，而试管动物属于性生殖。

例1：关于牛体外受精胚胎的工厂化生产的叙述，正确的是( )
A．精子和卵子受精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才能形成受精卵
C．成熟卵子与收集来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即胚胎发育和受精过程只需在体外进行
例2：超数排卵的做法正确的是( )
A．口服促性腺激素 B．注射促性腺激素
C．口服或注射促性腺激素 D．以上方法均不正确
例3：1、以下关于试管婴儿生产技术不存在的是（）
A、体外受精
B、细胞培养
C、胚胎移植
D、基因重组
三、胚胎的早期培养：
（1）培养液成分
哺乳动物胚胎的培养成分一般都比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及动物血清等物质。

（2）培养过程
①精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。

②当胚胎发育到适宜阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存（－196℃的液氮）。

例4：胚胎早期培养需要用液体培养基，此培养液的成分是( )
A．水、无机盐、维生素、激素、有机盐、氨基酸、核苷酸、血清等
B．蔗糖、水、无机盐、激素、维生素等
C．水、无机盐、蔗糖、氨基酸、核苷酸、动物血清等
D．水、无机盐、维生素、有机盐、淀粉等
【创设情境2】
通常情况下，一只母羊一胎只能生1～2只羔羊，畜牧业生产上需要快速增加高产肉羊或奶羊的数量。

怎样才能提高羊的繁殖速率呢？
四、胚胎移植：
1、胚胎移植技术：将良种母畜配种后，从其生殖道取出或，移植到相同的同种母畜体内，使之继续发育成新个体的技术。

其中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”。

在胚胎工程中通过任何一项技术，如转基因、核移植，或体外受精等技术获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。

因此，胚胎移植又是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。

2、进行胚胎移植的研究有什么现实意义？
加速育种工作和品种改良（提高优良品种家畜的繁育能力；加速品种改良的。

）
可充分发挥优秀个体的繁殖潜能缩短繁殖周期,增加一生繁殖的后代数量
3、【拓展】胚胎移植的生理学基础有哪些？
1)供体和受体相同的生理环境
2)早期胚胎处于游离状态,为胚胎的收集提供了可能
3)受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥,这为胚胎在受体内的存活提供了可能。

4)胚胎与受体建立正常的联系,但遗传物质没有改变.
4.结合课本图3—9，简要分析胚胎移植的基本过程。

【拓展】胚胎移植的基本程序主要包括对供、受体的选择和处理，配种或进行人工授精，对胚胎的收集、检查、培养或保存，对胚胎进行移植，以及移植后的检查等步骤。

【分析】在牛的胚胎移植过程中，超数排卵、同期发情与胚胎的采集都是比较关键的技术。

同期发情是指利用激素处理供体与受体母牛，使之处于相同的生理状况。

超数排卵是指利用促性腺激素处理供体母牛，使其产生更多的卵子以便获得较多的胚胎。

胚胎的采集是指配种后利用特定的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来（也叫冲卵）。

5.胚胎移植成功与否要有两个条件
（1）胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。

（2）进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。

例5：“冲卵”是指（）
A. 把受精卵从子宫冲洗出来
B. 把卵细胞从子宫冲洗出来
C. 把卵细胞冲散，便于收集
D. 把胚胎从子宫冲洗出来
例6：下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是( )
A．受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植
B．受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态
C．超数排卵技术要使用一定的激素
D．试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行
五、胚胎分割：
1．概念：是指用显微手术的方法将一枚胚胎分割成分胚、分胚甚至分胚，经体内或体外培养后植入受体，以得到同卵或同卵后代的技术。

来自同一胚胎的后代具有
的遗传物质。

因此，胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。

【拓展】2．基本程序：应选择发育良好、形态正常的，将其移入盛有操作液的培养皿中，然后，用分割针或分割刀进行分割。

在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

【分析】内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。

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，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。

3.特点:后代具有相同的遗传物质.克隆.
4.选择的胚胎:发育良好的,形态正常的桑椹胚或囊胚.
5.使用的主要仪器：实体显微镜和显微操作仪
六、胚胎冷冻保存技术和动物性别控制技术：
1．胚胎冷冻保存技术是将动物的早期胚胎，通过措施，使其长期保存在环境下。

胚胎冷冻保存技术可以使胚胎移植不受时间和地域的限制，简化引种过程。

2．动物性别控制技术是指通过，使动物按照人们的愿望繁衍所需性别的后代的技术。

例7．表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。

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
例8．“试管婴儿”技术属于（）
A．胚胎移植B．组织培养 C．克隆技术D．基因工程
例9．（多选）胚胎移植技术目前主要应用于
A.解决某些不孕症者的生育问题
B.治疗某些遗传病
C.提高良种家畜的繁殖力
D.提高动物的抗病力
例10．在胚胎移植的整个过程中，与之有关的激素包括（）
①促性腺激素②雌激素③孕激素④雄激素
A．①②B．①②③C．①③④D．②③
例11：下图为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育过程，请据图回答：
(1)超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射_____________。

(2)冲卵实质上是用特定装置，将供体母牛子宫内的_____________冲洗出来。

(3)从A到E中，适宜于牛的胚胎移植时期有_________________。

(4)图中标号3为______________，它将来可发育为胎膜和胚盘。

(5)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代基因型相同吗?为什么?____________。

[巩固练习]
1、以下哪一项是胚胎工程的最终技术环节（）
A. 胚胎分割
B. 胚胎移植
C. 胚胎培育
D. 体外生产胚胎技术
2、下列有关动物胚胎移植的叙述中，不正确的是（）
A．从受孕母畜体内取出的受精卵或胚胎均能移植
B．受体母畜必须处于与供体母畜同步发情状态
C．超数排卵技术要使用一定的激素
D．试管婴儿技术只有受精及早期卵裂过程在体外进行
3、在胚胎移植中供体的主要职能是（）
A. 提供优良的供体基因
B. 提供优良遗传特性的胚胎
C. 提供卵细胞
D. 提供精子
4、下列关于胚胎移植的叙述不正确的是（）
A、胚胎移植全部属于无性繁殖
B、可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
C、大大缩短了供体本身的繁殖周期
D、供体的主要职能变为只产生具有优良遗传特性的胚胎
5、哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内（），这就为胚胎的收集提供了可能
A. 已经与母体子宫建立组织上的联系
B. 处于游离状态
C. 处于固定状态
D. 已经吸附于子宫内壁上
6、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．加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛，生出荷斯坦奶牛，可以移植成功
C．同种动物之间的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功
D．不管是否妊娠，同种动物生殖器的生理变化都是一样的
7、以下哪一种胚胎分割的移植效率最高（）
A. 二分胚
B. 四分胚
C. 八分胚
D. 十六分胚
8、进行胚胎胚胎移植时最迟选择哪一时期的胚胎（）
A、卵裂期
B、桑椹胚
C、囊胚
D、原肠胚
9、从供体母畜收集的胚胎，可以直接向受体移植，也可以放入（）中保存。

A. 液氧
B. 干冰
C. 液氮
D. 培养箱
10、对于桑椹胚和囊胚的胚胎，用分割针或分割刀将胚胎切开，吸出其中半个胚，移入预先准备好的
（）中，或直接移植给受体。

A. 空透明带
B. 滋养层
C. 饲养层
D. 囊胚腔
11、在进行囊胚切割时，要注意将( )等分。

A. 透明带
B. 滋养层
C. 内细胞团
D. 囊胚腔
12、（多选）胚胎分割所需要的主要仪器设备为（）
A.显微操作仪
B.电子显微镜
C.电子切割仪
D. 实体显微镜
13．以下对于胚胎分割的描述，正确的是（）
A．只能对囊胚期细胞进行分割
B．囊胚阶段的胚胎分割份数越多，产生相同基因型的后代个数越多
C．胚胎分割产生的后代个体表现型完全相同
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
14、胚胎干细胞的特点是（）
A.在形态上，表现为体积大，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性
B.在形态上，表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性
C.在形态上，表现为体积小，细胞核小，核仁不明显；在功能上不具有发育的全能性
D.在形态上，表现为体积大，细胞核小，核仁明显；在功能上具有发育的全能性
15．干细胞是一种尚未充分分化的未成熟的细胞，它具有再生各种细胞、器官的潜能，医学家们正尝试利用干细胞治疗一些顽疾，用骨髓移植法有效治疗白血病便是成功的例证。

下列说法中不正确的是
A．利用干细胞治疗某些顽疾，是因为干细胞具有再生各种组织、器官的潜能
B．骨髓分为红骨髓和黄骨髓，其中，只有红骨髓具有造血功能
C．用骨髓移植法治疗白血病的优点之一是不发生排斥（异）反应
D．异体骨髓移植成功后，康复者的血型有可能发生改变
16、关于ES细胞的应用叙述错误的是（）
A.可以用于治疗由于细胞坏死，退化或功能异常引起的疾病
B.在体外诱导分化可培育出人造组织器官
C. 是研究体外细胞分化的理想材料
D.不能用于治疗糖尿病、肝衰竭等疾病
17、奶牛场通过性别控制获得更多的雌性牛犊，以增加牛奶产量。

可以采取的方法是（）
A．通过分离出X精子并与卵细胞结合受精
B．通过分离出X精子和Y精子并与卵细胞结合受精
C．通过分离出Y精子并与卵细胞结合受精
D．通过分离含X,Y染色体的精子与卵细胞结合受精
18．牛胚胎移植的基本程序如下图，请据图回答：
（1）图中a、b、c过程分别是指、、。

（2）供体牛的主要职能是；受体母牛必须具备。

（3）为了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是；处理的时期是。

（4）从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞，称为ES或EK细胞。

这类细胞的形态特征有。

19、胚胎移植的基本程序如下图(以胚胎移植为例),请据图回答:
选择供体母牛受体母牛
┄┄┄┄┄┄┄┄同期发情处理┄┄┄┄┄┄┄┄┄
↓
超数排卵
↓
供体公牛→配种
↓
冲卵
↓
质量检查、培养→胚胎移植
↓
妊娠检查
分娩（胚胎移植的犊牛）
（1）对供体母牛、供体公牛的要求是______ _____。

受体母牛必须和供体牛_____ ____。

(2)同期发情处理的方法是____________ ________________,它可以促进_________ _____的分泌和______ _______的生成.
(3)一次给受体移入多胚胎,产生的多个后代,其基因型都相同吗?________
为什么? ____________________
______________________________
参考资料
『重难点归纳』
一、卵母细胞采集的方法和操作的要领是什么？
方法一：对实验动物小鼠、兔和小家畜猪、羊等卵母细胞采集时，可先用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后在适当的时间从输卵管冲取卵子，并使其直接与获能的精子在体外受精。

方法二：从刚屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。

方法三：直接从活体动物的卵巢中采集卵母细胞，叫活体采卵。

需借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜，直接从活的动物卵巢中吸取卵母细胞。

后两种方法适用于大家畜和大动物。

注意：采集的卵母细胞需在体外培养成熟后才能与获能的精子受精。

二、如何选择用于体外培养的卵母细胞？
在选择卵母细胞时，无论用哪种方法采集到的卵母细胞，外围一般都应该有数层卵丘细胞所包围，形成一个叫卵丘复合体的结构（COC）。

这种结构对于卵母细胞在体外条件下的成熟是十分重要的。

在对家畜体外受精的操作中，一般把未成熟的卵母细胞分成A、B、C、D四级。

对A级卵母细胞要求是有3层以上的卵丘细胞包围，卵母细胞的细胞质均匀；B级是少于3层卵丘细胞，但卵母细胞质要均匀；C 级为没有卵丘细胞包围的卵母细胞，又称裸卵，培养效果很差；D级是退化或死亡的卵母细胞，应淘汰。

A、B两类卵母细胞培养效果较好。

三、以牛为例，从屠宰场收集卵巢中的卵母细胞进行体外受精的应用效果如何？
目前，从屠宰场废弃的卵巢中，每个卵巢平均可采集10枚左右可用卵母细胞，经体外培养成熟和受精后约可获4枚可用的胚胎，经过移植给受体母牛，最终可得到1～2头犊牛。

牛的体外受精胚胎的工厂化生产已在一些发达国家开展。

四、何谓超数排卵和冲卵？
超数排卵：简称“超排”，是指给供体母畜注射促性腺激素，使其发情，一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的成熟卵子，经合理的人工授精方法，可以获得数量较多的可移植胚胎。

冲卵：是指用配制好的冲卵液，借助特制的冲卵装置，将供体母畜子宫或输卵管中的胚胎冲洗出来。

特别提醒：冲卵不是指把卵子冲出来。

五、用胚胎移植繁育良种种畜具有哪些实用意义？
胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。

具体表现为：缩短了供体本身的繁殖周期，同时通过超数排卵处理和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代。

可在短期大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良工作。

经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换，代替活畜的引种或进出口。

通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎。

可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物。

六、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？
内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。

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，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。

七、为什么说胚胎分割技术也是动物克隆的方法之一？
生物的无性繁殖方式统称为克隆。

就胚胎分割技术本身而言，是将同一胚胎分割成几部分，借助胚胎移植技术产生遗传物质完全相同的后代，是一种无性繁殖的方式，因此，也属于动物克隆的一种方法。

八、为什么胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低？
早期胚胎的体积很小，只有在显微镜下才能看到；再者，细胞数目是有限的。

分割的份数越多，不但难以做到均等分割，每一份的细胞数会越少，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大。

因此，分割的份数越多，技术的难度会越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率自然会降低。