1、专题3 胚胎工程3.3 胚胎工程的应用及前景学习目标核心素养1.举例说明胚胎移植和胚胎分割。2胚胎移植的生理学基础、基本程序和应用。3胚胎分割的应用意义。4胚胎干细胞及分离途径。1.科学思维：通过具体实例，用文字设计通过胚胎移植技术繁育良种种畜的流程图。2社会责任：关注胚胎工程与畜牧业发展；关注胚胎干细胞的应用及研究进展。读教材、抓双基自 主 预 习一、胚胎移植1概念：指将雌性动物体内的 1 _，或者通过 2_及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、3 _相同的其他 4 _动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体叫 5 _，接受胚胎的个体叫 6 _。2地位：胚胎移植是 7 _、8
2、 _或体外受精等技术的最后一道“工序”。3意义：可充分发挥雌性优良个体的 9 _潜力。早期胚胎体外受精生理状态雌性供体受体转基因核移植繁殖4生理学基础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 10 _是相同的为供体的胚胎移入受体提供了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 11 _状态为胚胎的收集提供了可能生理变化游离生理学基础意义受体对移入子宫的外来胚胎基本上 12_为胚胎在受体内的存活提供了可能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 13_，在孕育过程中不受任何影响为移植后的胚胎继续发育
3、提供了营养等方面的保障不发生免疫排斥反应遗传特性5.胚胎移植的程序和方法(1)程序(以牛胚胎移植为例)超数排卵收集胚胎移植胚胎(2)方法：17 _和非手术法。6胚胎移植的实质：早期胚胎在相同生理环境条件下 18_。手术法空间位置的转移二、胚胎分割1概念对象早期胚胎方法机械方法目的获得 19 _或多胎特点来自同一胚胎的后代具有 20 _实质可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一同卵双胎相同的遗传物质2.所需工具及仪器设备：分割针或分割刀片、实体显微镜和21 _等。3操作程序(1)选择胚胎：选择发育良好、形态正常的 22 _或 23_，将其移入盛有 24 _的培养皿中。(2)分割胚胎：用 25 _或
4、 26 _将胚胎切开，吸出其中的 27 _，注入预先准备好的 28 _中，或直接将 29 _移植入受体。显微操作仪桑椹胚囊胚操作液分割针分割刀片半个胚胎空透明带裸半胚4囊胚分割要求：要将内细胞团 30 _，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。5存在问题：胚胎分割的份数越多，操作的难度越 31 _，移植的成功率也越 32 _。均等分割大低三、胚胎干细胞(简称 ES 或 EK 细胞)1来源：由 33 _或 34 _中分离出来的一类细胞。2特点(1)形态：体积小、细胞核大、35 _明显。(2)功能：具有发育的 36 _。(3)体外培养条件下，可以增殖而不发生分化。早期胚胎原始性腺核仁全能性3主要
5、用途(1)治疗人类的 37 _。(2)培育出人造组织器官，用于 38 _。(3)揭示 39 _和细胞凋亡的机理。某些顽症器官移植细胞分化1判断下列叙述的正误。(1)胚胎移植可移植到其他任一经同期发情处理过的雌性哺乳动物体内。()(2)胚胎移植时，供体母畜需要具备优良的遗传性能。()(3)受体母畜必须经过免疫学检验以防止排斥外来的胚胎。()(4)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割。()(5)胚胎的产生过程一般是有性生殖，但胚胎分割是无性生殖。()(6)对于同一种生物来说，四分胚胎比二分胚胎成活率高。()(7)试管动物的性别和性状由父本、母本决定，而克隆动物的性别和性状与核供体相同。()(8)
6、诱导胚胎干细胞分化成器官的培养基中需要加入饲养层细胞。()(9)胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎一般在原肠胚之前，也可直接移植受精卵。()(10)胚胎移植两次检查的目的：一是对收集胚胎的质量检查；二是移植后对受体母牛是否妊娠的检查。()2(2019延边期末)下列有关胚胎分割的说法，不正确的是()A一般选用发育良好的桑椹胚或囊胚B对于不同发育阶段的胚胎，分割的具体操作不完全相同C胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一D分割囊胚时，可对内细胞团随机进行分割解析：选 D 胚胎分割时，一般选用发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，分割桑椹胚和囊胚的具体操作不完全相同，A、B正确；胚胎分割
7、可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一，C 正确；分割囊胚时，一定要将内细胞团均等分割，否则会影响胚胎的恢复和发育，D 错误。3下列有关胚胎移植技术的说法，不正确的是()A胚胎移植前要对受体母牛进行同期发情处理B受体对移入子宫的胚胎基本上不产生免疫排斥反应C胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”D在孕育过程中，移入胚胎的遗传特性受代孕母体的影响解析：选 D 胚胎移植前要对受体母牛进行同期发情处理，以实现早期胚胎在相同生理状态下空间位置的转移，A 正确；受体对移入子宫的胚胎基本上不产生免疫排斥反应，B 正确；胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”，C 正确；代孕母体仅为植入的胚胎提供营
8、养物质及适宜的发育环境，一般不会影响其遗传特性，D 错误。解疑难、提能力课 堂 探 究探究点一|胚胎移植|核心探究|1移植胚胎的来源及生殖方式(1)核移植早期胚胎培养无性生殖(2)体外受精早期胚胎培养有性生殖(3)体内受精冲卵移植有性生殖(4)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2胚胎移植成功与否的两个条件(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。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。这是胚胎移植成功与否的关键。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
9、同或相似。3胚胎移植过程中供体、受体的选择和处理选择供体公牛和供体母牛的要求：具有人类所需优良 遗传性状的同种牛受体母牛的要求：具有正常孕育、生殖后代 能力的同种健康雌牛处理用孕激素对受体母牛和供体母牛进行同期发情处理用促性腺激素对供体母牛进行超数排卵处理4胚胎移植的实质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，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性状能保持其原来的优良特性。比如，良种牛后代的遗传特性是由供体公牛和母牛决定的，受体母牛只是提供了胚胎发育的场所，不影响后代的遗传特性。5胚胎移植的基本程序(1)受精卵的获得既可通过体内受精，也可通过人工授精。(2)冲卵后，对
10、胚胎进行质量检查，胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。收集到的胚胎可直接向受体移植，也可放入196 的液氮中保存。(3)胚胎移植培育流程中有两次使用激素：第一次是使用孕激素对供、受体进行同期发情处理；第二次是使用促性腺激素用于供体的超数排卵。(4)胚胎移植培育流程中有两次检查：第一次对收集的胚胎进行质量检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。(5)胚胎移植的两种方法：手术法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口；非手术法：将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应位置，注入胚胎。6胚胎移植的意义(1)可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(2)大大缩短了供体本身的繁殖周期。(3)加速育种工作和品
11、种改良。(4)保存优良品种资源和濒危物种。(5)节省大量购买种畜的费用。拓 展 提 升有关胚胎移植的四点提醒(1)“移植的胚胎在受体内存活的基础条件”是指受体对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。(2)冲卵是从子宫中冲出胚胎，而不是冲出卵子。(3)雌性动物发情排卵后，不管是否妊娠，都会产生黄体，并维持一段时间，称为黄体期。在这段时间里，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。(4)不同动物胚胎移植的时间不同。牛和羊：桑椹胚或囊胚阶段进行移植。小鼠和家兔：在桑椹胚前移植。人：可在 816 个细胞阶段移植。几乎所有动物都不能在原肠胚阶段移植，因为此阶段胚胎分化程度高，移植后成功率很低。|探究演
12、练|1(2019吉林期中)胚胎移植时需要对供、受体进行选择处理，下列有关说法不正确的是()A对供体母畜要进行超数排卵处理B对供、受体母畜要进行同期发情处理C对提供精子的公畜注射促性腺激素D供、受体应属于同一个物种解析：选 C 供体母畜产生的卵子较少，需进行超数排卵处理，A 正确；公畜一次排精提供的精子非常多，不用注射促性腺激素处理，C 错误；供受体母畜的生理状态相同、物种相同是胚胎移植成功的前提，B、D 均正确。2牛胚胎移植实验的主要流程如图，下列相关叙述正确的是()供体超数排卵配种胚胎收集_胚胎移植子代小牛。A过程需要注射有关激素，目的是获得更多的卵原细胞并完成减数分裂B过程是以哺乳动物早期
13、胚胎与子宫建立了组织上的联系为前提C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过程成功率的高低主要决定于供、受体生理状况是否一致解析：选 D 过程需要注射有关激素(促性腺激素)，目的是获得更多的卵子，A 错误；过程是以哺乳动物早期胚胎处于游离状态为前提的，B 错误；过程是“对胚胎进行质量检查”，可移植的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚，C 错误；过程成功率的高低主要决定于供、受体生理状况是否一致，D 正确。3(2019邯郸联考)如图为牛胚胎移植示意图，请据图回答：(1)牛胚胎移植程序中，通常是采用激素进行同期发情处理，然后用_激素处理使供体母牛超数排卵。(2)对胚胎进行质量检查时
14、，胚胎应发育到_或_阶段。(3)为将胚胎植入子宫的过程，常用的方法有_和_两种。(4)过程产生的犊牛的遗传物质与的遗传物质是否相同？_，为什么？_。(5)进行胚胎移植的优势是_。(6)冲卵的生理基础是_。解析：(1)利用促性腺激素可以对供体母牛进行超数排卵处理。(2)胚胎移植前，对胚胎进行质量检查时，胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。(3)胚胎移植过程一般有手术法和非手术法两种。(4)胚胎移植中，犊牛的遗传物质来源于供体母牛和公牛，且供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受受体母牛的影响，所以图中过程产生的犊牛的遗传物质与的遗传物质不相同。(5)进行胚胎移植的优势是能充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(6
15、)冲卵的生理基础是哺乳动物的早期胚胎形成后，处于游离状态，未与母体子宫建立组织上的联系。答案：(1)促性腺(2)桑椹胚 囊胚(3)手术法 非手术法(4)不相同 因为犊牛的遗传物质来源于供体母牛和公牛，且供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受受体母牛的影响(5)能充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力(6)哺乳动物的早期胚胎形成后，处于游离状态，未与母体子宫建立组织上的联系探究点二|胚胎分割|核心探究|一、胚胎分割1胚胎分割的基础理论基础：细胞的全能性物质基础：每个细胞核内都具有相同的遗传物质2胚胎均分数目用分割针或分割刀片将胚胎切成 2、4、8 等份数，而不是 5、6 等份数，这与细胞有丝分裂产生的子细胞
16、数目以及操作难易程度有关。3胚胎的选择：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。4胚胎分割的过程选发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚 移入盛有操作液的培养皿中 用分割针或分割刀片将胚胎切开 吸出其中半个胚胎，注入空透明带中，或将裸半胚移植入受体 着床发育产仔5胚胎分割的实例：哺乳动物胚胎分割和性别鉴定。6意义：加快繁殖速度，提高了胚胎的利用率。拓 展 提 升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，甚至不能发育的现象。(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
17、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越大。因此，分割的份数越多，技术难度越大，移植后的恢复和发育的难度也越大，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。二、胚胎分割移植与胚胎移植项目胚胎分割移植胚胎移植胚胎来源相同雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎是否切割切割不切割生殖方式无性生殖有性生殖(或无性生殖)后代遗传特点后代具有相同的遗传物质后代不一定具有相同的遗传物质项目胚胎分割移植胚胎移植过程早期胚胎胚胎分割胚胎移植小牛供体、受体的选择和处理配种或进行人工授
18、精胚胎的收集、检查、培养或保存胚胎移植移植后的检查等处理时期囊胚或桑椹胚原肠胚之前项目胚胎分割移植胚胎移植意义进行优良品种的快速繁殖；为转基因技术、性别控制技术提供活胚材料进行优良品种的快速繁殖；充分发挥雌性个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期；保持供体优良特性，大规模繁殖；用于保护珍稀动物等共性胚胎分割移植和胚胎移植最终都涉及胚胎的移植；胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”|探究演练|4(2019晋城期中)下列关于胚胎分割技术的叙述，错误的是()A胚胎分割技术可以看做是一种无性生殖方法B胚胎分割技术一般要用到胚胎移植技术C进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚D如对
19、囊胚期的胚胎进行分割，应注意将内细胞团均等分割解析：选 C 胚胎分割技术可以看做是动物的无性繁殖或克隆的方法之一，A 正确；分割后的胚胎一般需要通过胚胎移植技术将其送入受体内发育，B 正确；进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，原肠胚细胞已经分化，不能用于胚胎分割，C 错误；对囊胚期的胚胎进行分割，应注意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育，D正确。5近年来发展起来的胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机，下列有关体外受精和胚胎分割移植的说法正确的是()A体外受精所需的成熟卵细胞可从母体中直接获取，但在受精前要对精子进行获能处理B进行胚胎分割时，
20、应选择发育到原肠胚时期的胚胎进行操作C胚胎分割时只能用分割针在显微镜下将胚胎均等分割成若干份D受体母牛必须和供体牛属于同一物种，移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎不发生免疫排斥反应解析：选 D 体外受精所需的成熟的卵母细胞(卵子)可从母体中直接获取并与获能精子融合后形成受精卵，选项 A 错误；进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚进行分割，选项 B 错误；胚胎分割时可以在实体显微镜或显微操作仪下用切割针或切割刀进行分割，目前二分胚胎的分割和移植效率最高，选项 C 错误；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，
21、选项 D 正确。6如图是对牛胚胎所做的技术处理，请据图分析回答：(1)图中所示牛的胚胎发育处于_时期。其中 B、D 代表的结构名称分别是：B_；D_。(2)甲过程表示采用机械方法进行胚胎分割，分割胚胎时要注意_否则会影响_。该技术在实践中的主要应用意义是_；乙过程得到的细胞取自滋养层，可用于_。解析：(1)图中显示该胚胎可以进行分割并且一端是细胞集中的部位，应是囊胚期胚胎，A 是囊胚腔，B 代表的是最外层的透明带，C 是滋养层细胞，D 是内细胞团。(2)由图可知甲是胚胎分割过程，在分割时一定要注意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育。通过分割后的两部分都具有发育的全能性，
22、都可以发育成胚胎，提高了胚胎的利用率。滋养层的细胞可以用于做 DNA 分析性别鉴定。答案：(1)囊胚 透明带 内细胞团(2)将内细胞团均等分割 分割后胚胎的恢复和进一步发育 提高胚胎利用率 做 DNA 分析性别鉴定探究点三|胚胎干细胞(简称 ES 或 EK 细胞)|核心探究|1胚胎干细胞的概念和特点(1)概念：动物(包括人)胚胎及某些器官内具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞。(2)特点：细胞未分化或未完全分化，一旦生理需要，它们可以按照一定的途径通过分裂、分化产生机体所需要的细胞。2干细胞的分类及特点专能干细胞多能干细胞全能干细胞特点只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞能分化成多
23、种细胞或组织，但不能发育成完整个体能形成机体的所有组织器官、发育成完整个体举例上皮组织基底层的干细胞，成纤维细胞造血干细胞胚胎干细胞3分离途径4胚胎干细胞的特性与培养胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，包括人类囊胚的内细胞团，具有胚胎细胞的特性。它能长期维持未分化状态，又有全能分化的潜能，在体外培养时仍能维持正常和稳定的染色体组型，在特定的环境诱导下，能分化成各类细胞。因此，它是细胞的源头，是全能细胞，并能够制造机体需要的全部细胞。培养胚胎干细胞的关键是需要一种培养体系，这种体系必须能促进胚胎干细胞的生长，同时还要抑制胚胎干细胞的分化。5胚胎干细胞培养的过程易 错 易 混辨别
24、滋养层细胞与饲养层细胞(1)滋养层细胞：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层细胞最终发育成胎膜和胎盘。(2)饲养层细胞：一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。|探究演练|7下列不属于胚胎干细胞特点的是()A体积小、细胞核大、核仁明显B可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞C体外培养时可以增殖而不发生分化D不具有发育的全能性解析：选 D 胚胎干细胞具有发育的全能性。8(2019孝感期中)如图是胚胎干细胞分离途径示意图。下列说法正确的是()A图中 A 所示细胞将来能够发育成胎膜和胎盘B胚胎干细胞的体积和细胞核都较小C在体外培养的条件下，胚胎
25、干细胞可以增殖而不发生分化D利用胚胎干细胞培育出人造器官体现了动物细胞核的全能性解析：选 C 图中 A 是内细胞团细胞，将来能够发育成除胎膜和胎盘外的其他组织和器官，A 错误；胚胎干细胞的体积较小，细胞核较大，B 错误；在体外培养情况下，胚胎干细胞可以只增殖而不发生分化，C 正确；利用胚胎干细胞诱导形成器官未体现动物细胞核的全能性，D 错误。9胚胎干细胞(ES 细胞)在基础生物学、畜牧学和医学上具有十分重要的价值，其应用前景吸引众多科学家投入到这一研究领域中。根据相关知识，回答下列问题：(1)哺乳动物的胚胎干细胞(ES 细胞)是由_或原始性腺中分离出来的一种细胞，在功能上具有_，即可以分化出成
26、年动物体内任何一种组织细胞。(2)ES 细胞也是研究体外细胞分化的理想材料，ES 细胞在_细胞上能维持不分化的状态。在培养基中加入_可诱导 ES 细胞向不同类型的组织细胞分化。(3)ES 细胞的另一个应用前景为体外诱导分化，从而培育出人造组织器官，进而解决临床上存在的供体器官不足和_问题。此外，科学家还试图用基因工程方法对动物器官进行改造：向器官_(填“供体”或“受体”)基因组中导入某种调节因子，以抑制_(填“抗原”或“抗体”)决定基因的表达，或设法除去该基因，再结合_技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因动物器官。解析：(1)胚胎干细胞来自早期胚胎或原始性腺。胚胎干细胞具有发育的全能性。(2)
27、ES 细胞在饲养层细胞上能维持不分化的状态；在体外培养条件下，培养液中加入分化诱导因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。(3)ES 细胞的另一个应用前景为体外诱导分化，从而培育出人造组织器官，进而解决临床上存在的供体器官不足和免疫排斥问题。此外，科学家还试图用基因工程方法对动物器官进行改造：向器官供体基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去该基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因动物器官。答案：(1)早期胚胎 发育的全能性(2)饲养层(分化)诱导因子(3)免疫排斥 供体 抗原 克隆课 堂 小 结|网络构建|胚胎工程的应用及前景 胚胎移植胚胎移植的现状和意义胚胎移植的生理学基础胚胎移植的基本程序胚胎分割所需工具及仪器设备操作程序囊胚分割要求存在的问题胚胎干细胞胚胎干细胞的特点主要用途|巩固基础|1进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。2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。3胚胎分割提高了胚胎的利用率，也是动物克隆的方法之一。4胚胎干细胞的来源不是胚胎发育的每一个时期，只能是早期胚胎(囊胚期之前)。word部分：请做：课 下 提 能查缺失、补漏点点此进入该word板块
