【学案】第2章 细胞工程：第1节第2课时 植物细胞工程的应用（word版含解析）
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| 名称 | 【学案】第2章 细胞工程：第1节第2课时 植物细胞工程的应用（word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 650.5KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-03-14 09:28:42 | ||
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文档简介
细胞工程：
第1节 植物细胞工程 第2课时 胚胎工程技术及其应用
学有目标——新课程标准必明 记在平时——核心语句必背
1.简述胚胎工程的主要技术手段及其原理。 2．阐明体外受精、胚胎移植和胚胎分割技术的基本过程及其应用。 1.哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个步骤。 2．胚胎移植的基本程序：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→胚胎移植→移植后的检查。 3．胚胎移植的意义是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 4．胚胎分割的对象是桑葚胚或囊胚，对囊胚进行分割时，应将内细胞团均等分割。
[理清主干知识]
一、体外受精
1．试管动物：通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。
2．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。
3．体外受精技术的意义：提高动物繁殖能力的有效措施，还可以为胚胎移植提供可用的胚胎。
二、胚胎移植
1．概念：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．基本程序
3．意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
三、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．实质：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。
3．材料选择：应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。
4．操作要求：对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割。
[诊断自学效果]
1．判断下列叙述的正误
(1)采集的卵母细胞都可直接与获能的精子在体外受精(×)
(2)为了获得更多的卵母细胞，需用雌激素对供体进行处理(×)
(3)胚胎移植时，供体母畜需要具备优良的遗传性能(√)
(4)胚胎分割移植应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚(×)
(5)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割(×)
(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(√)
2．(2020·菏泽期末)试管动物技术可用于人工繁殖濒危物种，该技术包括下列哪些环节( )
①体内受精 ②体外受精 ③核移植 ④体细胞克隆 ⑤胚胎移植
A．①③ B．①④
C．②⑤ D．③⑤
解析：选C 根据试管动物技术的定义可知，试管动物需要经过②体外受精、早期胚胎培养、⑤胚胎移植等技术，其中不涉及体内受精、核移植技术以及体细胞克隆技术。
3．下列关于胚胎移植的叙述，错误的是( )
A．超数排卵技术要使用一定的激素
B．受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态
C．胚胎移植中的胚胎一定是体外受精而来的
D．试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行
解析：选C 胚胎移植中的胚胎可以是体外受精、人工授精、自然配种或核移植而来的。
4．(2020·无锡期末)胚胎分割是一种现代生物技术，下列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．胚胎分割技术可以分割任意时期胚胎
C．胚胎分割技术属于有性生殖方式因此不属于克隆
D．胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎
解析：选D 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，而不是将早期胚胎任意分割成多份，A错误；进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，B错误；来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，所以胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一，C错误；胚胎分割可以获得同卵双胎或多胎，D正确。
[在探究中学明]
体外受精技术的基本原理是人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等)，使卵母细胞成熟和精子获能，最终完成受精作用，得到的胚胎暂时保存或进行移植等。完善体外受精过程的流程图，并讨论回答下列问题：
1．试管动物技术属于有性生殖还是无性生殖？为什么？
提示：属于有性生殖。其过程是精子和卵子在体外受精形成受精卵，再将受精卵发育成的早期胚胎移植到受体子宫中。
2．从卵巢中采集的卵子为什么不能与获能的精子直接受精？
提示：卵巢中的卵子不成熟，需培养到MⅡ期才具有受精能力。
3．对精子在体外进行获能处理，可采用什么方法？
提示：培养法和化学法。对于啮齿动物、家兔和猪等动物的精子，一般采用培养法，即将取自附睾的精子，放在人工配制的获能培养液中培养，使其获能；对于牛、羊等家畜的精子采用化学法，将精子放在含一定浓度的肝素、Ca2＋载体等的获能液中使其获能。
[在深化中提能]
1．自然受精、人工授精和体外受精的异同
项目 自然受精 人工授精 体外受精
不 同 点 过程 雌雄动物交配完成 用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内，完成受精 人工获取精子、卵子，在体外培养液中完成受精过程
场所 雌性动物输卵管中 雌性动物输卵管中 体外培养液中
相同点 ①精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程； ②都是有性生殖
2．试管动物和克隆动物的比较
试管动物 克隆动物
技术基础 体外受精、胚胎移植 核移植技术、胚胎移植
实例 试管牛 克隆羊“多莉”
过程
生殖方式 有性生殖 无性生殖
遗传物质 遗传物质来自两个个体 遗传物质与核供体基本相同
发育起点 受精卵 经过核移植后的重组细胞
如图是通过体外受精技术培育试管动物的大致流程示意图，下列叙述错误的是( )
A．采集的精子不能直接与成熟的卵母细胞完成体外受精
B．①②过程分别为受精和减数分裂
C．自然孕育时，图中的①～④过程都是在输卵管中完成的
D．早期胚胎在生理状况相同的同种雌性动物体内都可继续发育
[解析] 采集的精子获能后才能与成熟的卵母细胞完成体外受精，A正确；①②过程分别为受精和有丝分裂，B错误；自然孕育时，图中的①～④过程都是在输卵管中完成的，C正确；早期胚胎在生理状况相同的同种雌性动物体内都可继续发育，D正确。
[答案] B
[在应用中落实]
1．从卵巢中直接采集的卵母细胞都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。下列叙述正确的是( )
A．从卵巢中采集的卵母细胞是动物正常排卵过程收集的卵母细胞
B．体外培养至MⅡ期，才算成熟
C．体外培养过程需在含促性腺激素的培养液中进行
D．经促性腺激素处理，从输卵管中冲取的卵子也要在体外人工培养才能与获能的精子受精
解析：选B 从卵巢中采集的卵母细胞是动物的非正常排卵过程的卵母细胞，这些卵母细胞还未从卵泡中排出；体外培养不需加促性腺激素，促性腺激素的靶器官是性腺，不能直接作用于卵母细胞；经促性腺激素处理，从输卵管中冲取的卵子可直接与获能的精子受精。
2．如图是通过体外受精培育小鼠的过程图，请据图回答下列问题：
(1)①过程先用__________激素处理，再从________中采集卵子。
(2)②是________过程，因此该方法培育的小鼠是________生殖方式，其常见的可遗传的变异类型有______________________________。
(3)③过程是__________________，其培养液中通常需加入______等天然物质。
(4)若培育牛、羊等家畜，④过程移植的胚胎是在______________________________阶段。
解析：(1)采集小鼠卵母细胞常用的方法是先用促性腺激素处理，促进其超数排卵，然后从其输卵管中收集卵母细胞。(2)卵子与精子结合的过程称为受精， 因此小鼠的生殖方式为有性生殖。进行有性生殖的动物，其可遗传的变异类型有基因突变、基因重组、染色体变异。(3)受精卵到早期胚胎的培养称为体外早期胚胎的培养，在该过程中培养液需加入动物的血清等天然物质。(4)若培育牛、羊等家畜，进行胚胎移植时应在桑葚胚或囊胚阶段。
答案：(1)促性腺 输卵管 (2)(体外)受精 有性 基因突变、基因重组、染色体变异
(3)体外早期胚胎的培养 血清 (4)桑葚胚或囊胚
[在探究中学明]
结合教材，以牛为例，完善胚胎移植的基本程序流程图并回答下列问题：
1．填出图中序号代表的内容：
①同期发情，②超数排卵，③胚胎移植。
2．胚胎移植过程中，对供、受体的选择有哪些要求？
提示：供体：遗传性状优良、生产能力强；受体：有健康的体质和正常繁殖能力。
3．怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？
提示：对供、受体母畜用孕激素进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能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。
4．进行胚胎移植时应选择发育到什么阶段的胚胎？
提示：动物的早期胚胎一般在桑葚胚或囊胚阶段进行移植。
5．胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性是与供体还是受体保持一致？为什么？
提示：胚胎移植产生的后代的遗传特性与供体保持一致，受体母畜只提供胚胎发育的场所(子宫)和营养，不影响供体胚胎的遗传特性。
[在深化中提能]
1．胚胎移植技术中胚胎的来源及生殖方式
(1)核移植无性生殖。
(2)体外受精有性生殖。
(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胚胎移植―→转基因动物―→有性生殖。
2．胚胎移植的生理学基础
生理学基础 意 义
同种哺乳动物的供、受体发情排卵后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了相同的生理环境
哺乳动物早期胚胎处于游离状态 为胚胎的收集提供了可能
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应 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，但其遗传特性不受任何影响 为移植后代胚胎继续发育提供了营养等方面的保障
3．胚胎移植中的四个注意点
两次激素使用 第一次：用孕激素对受、供体进行同期发情处理； 第二次：用促性腺激素处理使供体超数排卵
两次检查 第一次：对收集的胚胎进行检查； 第二次：对受体母畜是否妊娠进行检查
移植时间不同 牛、羊要培养到桑葚胚或囊胚阶段； 小鼠、家兔培养到桑葚胚前； 几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植
繁殖方式 胚胎由受精卵形成，属于有性生殖； 胚胎由核移植或胚胎分割形成，属于无性生殖
如图表示牛胚胎移植的流程，其中①～④表示相应的操作过程。相关叙述错误的是( )
A．过程①是注射相关激素，使供、受体同期发情
B．过程②是注射促性腺激素，达到超数排卵
C．过程③主要涉及人工授精和从卵巢中冲取胚胎
D．过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎
[解析] 图中过程①表示注射相关激素，使供、受体同期发情；过程②是注射促性腺激素，达到超数排卵；过程③主要涉及体内受精和从输卵管中冲取胚胎；过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎。
[答案] C
[在应用中落实]
1．下列关于胚胎移植的叙述，错误的是( )
A．用激素对供、受体母牛进行同期发情处理
B．可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
C．供体的主要职能变为只产生具有优良遗传特性的胚胎
D．胚胎移植属于无性繁殖，大大缩短了供体本身的繁殖周期
解析：选D 胚胎移植前需要用孕激素对供、受体母牛进行同期发情处理，可保证胚胎移植入相同的生理环境，A正确。胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，B正确。胚胎移植的早期胚胎可以来源于体内受精或体外受精、基因工程、核移植和胚胎分割等，只有核移植和胚胎分割属于无性繁殖。在胚胎移植技术中，供体的主要职能变为只产生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，这就大大缩短了供体本身的繁殖周期，C正确，D错误。
2．梅花鹿胚胎移植实验的主要流程如下。下列相关叙述正确的是 ( )
A．①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．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决定于供、受体生理状况的一致性
解析：选D 对供体进行超数排卵处理需要注射促性腺激素，目的是获得更多的卵细胞，而不是卵原细胞，A错误；③过程为胚胎收集，前提是早期胚胎形成后，在一定时间内处于游离状态，没有与母体子宫建立组织上的联系，B错误；④过程为胚胎质量检查，可移植的胚胎应发育到桑葚胚或囊胚，C错误；⑤过程为胚胎移植，成功率的高低与供体、受体的生理状况是否相同有关，D正确。
3．如图为某转基因小鼠培育过程示意图，①～⑥表示相关过程。请回答下列问题：
(1)为了使供体母鼠超数排卵，过程①注射的A物质是____________。
(2)取自公鼠附睾中的精子只需放入获能培养液中培养一段时间后，就可进行体外受精，若是牛、羊等提供的精子，则需放入含________________________的溶液中诱导其获能。
(3)图中过程⑥称为_______，为使代孕母鼠与供体母鼠生殖器官的生理变化相同，此前需对代孕母鼠作_______处理。
(4)采用胚胎分割移植的方法可获得较多基因组成相同的转基因小鼠，操作时需选择发育到桑葚胚或囊胚期的胚胎进行。若选用囊胚期的胚胎，操作过程需要特别注意的问题是____________________。
解析：(1)由分析可知，①过程注射的A物质是促性腺激素，目的是使供体母鼠超数排卵。(2)对精子进行获能处理：包括培养法和化学诱导法。对于啮齿动物、家兔和猪等动物的精子，一般采用培养法，即将取自附睾的精子，放入人工配制的获能液中，培养一段时间后，精子就可获能；对于牛、羊等家畜的精子常采用化学法，即将精子放在含一定浓度的肝素或钙离子载体的溶液中诱导其获能。(3)图中⑥为胚胎移植；胚胎移植时，需对供、受体进行同期发情处理，以保证胚胎移植进入相同的生理环境。(4)对囊胚期的胚胎进行分割时，应注意对内细胞团进行均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
答案：(1)促性腺激素 (2)一定浓度的肝素或钙离子载体 (3)胚胎移植 同期发情 (4)对内细胞团均等分割
[在探究中学明]
为提高胚胎的利用率，科学家们又研究了胚胎分割技术，阅读教材，根据胚胎分割示意图回答下列问题。
1．胚胎分割的基础：理论基础为细胞的全能性；物质基础为每个细胞核内具有相同的遗传物质。
2．应选择发育到什么阶段的胚胎进行胚胎分割？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，细胞具有全能性；囊胚阶段的内细胞团具有全能性。
3．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？
提示：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它将来发育成胎儿的各种组织，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，含内细胞团少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。
4．胚胎分割技术属于无性繁殖或克隆，可以提高胚胎的利用率。
下列关于胚胎分割技术的说法，正确的是( )
A．被分割的胚胎应该是发育良好的桑葚胚或原肠胚
B．可以对胚胎进行任意数目的等分，移植后均可正常发育
C．来自同一胚胎的后代一定具有相同的性状表现
D．胚胎分割是进行动物克隆的方法之一
[解析] 被分割的胚胎应该是发育良好的桑葚胚或囊胚，A错误；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，经移植获得同卵双胚或多胚的技术，而且胚胎分割的份数越多，操作的难度越大，移植的成功率也越低，B错误；生物的性状由基因决定，但还受环境因素的影响，因此来自同一胚胎的后代不一定具有相同的性状表现，C错误；胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一，D正确。
[答案] D
[在应用中落实]
1．在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割的原因是( )
A．以免影响胚胎的恢复和进一步发育
B．保证遗传物质的平均分配及个体性状完全相同
C．确保胚胎发育后期营养物质的供应
D．防止分割而来的两个个体遗传物质产生差异
解析：选A 进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。对囊胚阶段的胚胎进行分割时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。
2．如图为经过体外受精和胚胎分割、移植培育优质奶牛的过程，请回答下列问题：
(1)A细胞是________________，为了获得更多的A细胞，对供体母牛用____________处理。
(2)在进行体外受精前要对精子进行________处理；受精后，体外培养受精卵时，培养液中提供CO2的目的是________________。
(3)进行胚胎分割时，应选择发育到________________时期的胚胎进行操作。
(4)图中①②分别指的是____________________。
(5)受体母牛必须和供体牛属于________。移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是________________________________________________________________________
________________________。
解析：(1)由题图分析可知，A是卵母细胞，为使供体母牛产生更多的A细胞，应对其注射促性腺激素。(2)在体外受精前要对精子进行获能处理；受精后，体外培养受精卵时，培养液中提供CO2的目的是维持培养液的pH。(3)进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚时期的胚胎进行操作。(4)图中①②分别是指内细胞团和囊胚腔。(5)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基本上不发生免疫排斥反应。
答案：(1)(次级)卵母细胞 促性腺激素 (2)获能 维持培养液的pH (3)桑葚胚或囊胚 (4)内细胞团 囊胚腔 (5)同一物种 受体子宫对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
[课堂巩固落实]
1．下列对于试管婴儿的解释，正确的是( )
①属于无性生殖 ②属于有性生殖 ③体外受精 ④体内受精 ⑤体外发育 ⑥体内发育 ⑦运用基因工程技术 ⑧运用细胞工程技术
A．②③⑥⑦⑧ B．①③⑥⑦⑧
C．①③⑤⑧ D．②③⑥⑧
解析：选D 试管婴儿只是实现了在体外的受精过程，精子和卵细胞分别来自父母双方，因此属于有性生殖，①④错误，②③正确；试管婴儿发育到早期胚胎的一定阶段，再移入母体子宫内继续发育到足月诞生的婴儿，⑤错误，⑥正确；试管婴儿的培育运用了体外受精技术、早期胚胎培养技术和胚胎移植技术，没有涉及基因工程，其中受精卵的培养运用了细胞工程技术，⑦错误，⑧正确。
2．(2020·沈阳期中)关于胚胎分割移植，以下说法正确的是( )
A．胚胎分割移植可产生基因型完全相同的新个体
B．胚胎分割次数越多，产生的新个体也越多
C．胚胎分割移植属于有性生殖
D．胚胎分割若在囊胚期，不仅内细胞团要均等分割，滋养层也要均等分割，否则不易成功
解析：选A 来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割移植可产生基因型完全相同的新个体，A正确；胚胎分割次数越多，操作难度越大，成功率越低，B错误；胚胎分割移植属于无性生殖，C错误；胚胎分割若在囊胚期，只需要将内细胞团均等分割即可，D错误。
3．(2018·江苏高考)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做超数排卵处理
B．体外培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：选A 胚胎工程中，通常采用注射激素的方法对良种母牛进行超数排卵处理；体外培养发育到桑葚胚或囊胚期的胚胎即可进行移植；受体母牛不会对移入子宫的外来胚胎发生免疫排斥反应，所以受体不需要使用免疫抑制剂；采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，最常见的是经分割产生的同卵双胎，而同卵多胎成功率很低。
4．(2019·江苏高考)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。如图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：
(1)对1号猪使用____________处理，使其超数排卵，收集并选取处在__________________(时期)的卵母细胞用于核移植。
(2)采集2号猪的组织块，用____________处理获得分散的成纤维细胞，放置于37 ℃的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是____________________。
(3)为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行________。产出的基因编辑猪的性染色体来自________号猪。
解析：(1)利用促性腺激素使雌性个体超数排卵，可得到较多的卵母细胞，将获得的卵母细胞培养到MⅡ期时，才可以进行核移植。(2)采集组织块是为了得到组织细胞，利用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理组织块可将组织细胞分散开；对组织细胞进行培养时，培养箱中CO2的作用是维持培养液的pH。(3)为了获得更多的基因编辑猪，可采用胚胎分割技术对移植前的胚胎进行分割。通过核移植技术获得的个体，其性染色体来自提供细胞核的个体，应为2号猪。
答案：(1)促性腺激素 MⅡ期 (2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 维持培养液的pH (3)分割 2
第1节 植物细胞工程 第2课时 胚胎工程技术及其应用
学有目标——新课程标准必明 记在平时——核心语句必背
1.简述胚胎工程的主要技术手段及其原理。 2．阐明体外受精、胚胎移植和胚胎分割技术的基本过程及其应用。 1.哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个步骤。 2．胚胎移植的基本程序：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→胚胎移植→移植后的检查。 3．胚胎移植的意义是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 4．胚胎分割的对象是桑葚胚或囊胚，对囊胚进行分割时，应将内细胞团均等分割。
[理清主干知识]
一、体外受精
1．试管动物：通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。
2．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。
3．体外受精技术的意义：提高动物繁殖能力的有效措施，还可以为胚胎移植提供可用的胚胎。
二、胚胎移植
1．概念：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．基本程序
3．意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
三、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．实质：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。
3．材料选择：应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。
4．操作要求：对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割。
[诊断自学效果]
1．判断下列叙述的正误
(1)采集的卵母细胞都可直接与获能的精子在体外受精(×)
(2)为了获得更多的卵母细胞，需用雌激素对供体进行处理(×)
(3)胚胎移植时，供体母畜需要具备优良的遗传性能(√)
(4)胚胎分割移植应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚(×)
(5)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割(×)
(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(√)
2．(2020·菏泽期末)试管动物技术可用于人工繁殖濒危物种，该技术包括下列哪些环节( )
①体内受精 ②体外受精 ③核移植 ④体细胞克隆 ⑤胚胎移植
A．①③ B．①④
C．②⑤ D．③⑤
解析：选C 根据试管动物技术的定义可知，试管动物需要经过②体外受精、早期胚胎培养、⑤胚胎移植等技术，其中不涉及体内受精、核移植技术以及体细胞克隆技术。
3．下列关于胚胎移植的叙述，错误的是( )
A．超数排卵技术要使用一定的激素
B．受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态
C．胚胎移植中的胚胎一定是体外受精而来的
D．试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行
解析：选C 胚胎移植中的胚胎可以是体外受精、人工授精、自然配种或核移植而来的。
4．(2020·无锡期末)胚胎分割是一种现代生物技术，下列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．胚胎分割技术可以分割任意时期胚胎
C．胚胎分割技术属于有性生殖方式因此不属于克隆
D．胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎
解析：选D 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，而不是将早期胚胎任意分割成多份，A错误；进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，B错误；来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，所以胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一，C错误；胚胎分割可以获得同卵双胎或多胎，D正确。
[在探究中学明]
体外受精技术的基本原理是人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等)，使卵母细胞成熟和精子获能，最终完成受精作用，得到的胚胎暂时保存或进行移植等。完善体外受精过程的流程图，并讨论回答下列问题：
1．试管动物技术属于有性生殖还是无性生殖？为什么？
提示：属于有性生殖。其过程是精子和卵子在体外受精形成受精卵，再将受精卵发育成的早期胚胎移植到受体子宫中。
2．从卵巢中采集的卵子为什么不能与获能的精子直接受精？
提示：卵巢中的卵子不成熟，需培养到MⅡ期才具有受精能力。
3．对精子在体外进行获能处理，可采用什么方法？
提示：培养法和化学法。对于啮齿动物、家兔和猪等动物的精子，一般采用培养法，即将取自附睾的精子，放在人工配制的获能培养液中培养，使其获能；对于牛、羊等家畜的精子采用化学法，将精子放在含一定浓度的肝素、Ca2＋载体等的获能液中使其获能。
[在深化中提能]
1．自然受精、人工授精和体外受精的异同
项目 自然受精 人工授精 体外受精
不 同 点 过程 雌雄动物交配完成 用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内，完成受精 人工获取精子、卵子，在体外培养液中完成受精过程
场所 雌性动物输卵管中 雌性动物输卵管中 体外培养液中
相同点 ①精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程； ②都是有性生殖
2．试管动物和克隆动物的比较
试管动物 克隆动物
技术基础 体外受精、胚胎移植 核移植技术、胚胎移植
实例 试管牛 克隆羊“多莉”
过程
生殖方式 有性生殖 无性生殖
遗传物质 遗传物质来自两个个体 遗传物质与核供体基本相同
发育起点 受精卵 经过核移植后的重组细胞
如图是通过体外受精技术培育试管动物的大致流程示意图，下列叙述错误的是( )
A．采集的精子不能直接与成熟的卵母细胞完成体外受精
B．①②过程分别为受精和减数分裂
C．自然孕育时，图中的①～④过程都是在输卵管中完成的
D．早期胚胎在生理状况相同的同种雌性动物体内都可继续发育
[解析] 采集的精子获能后才能与成熟的卵母细胞完成体外受精，A正确；①②过程分别为受精和有丝分裂，B错误；自然孕育时，图中的①～④过程都是在输卵管中完成的，C正确；早期胚胎在生理状况相同的同种雌性动物体内都可继续发育，D正确。
[答案] B
[在应用中落实]
1．从卵巢中直接采集的卵母细胞都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。下列叙述正确的是( )
A．从卵巢中采集的卵母细胞是动物正常排卵过程收集的卵母细胞
B．体外培养至MⅡ期，才算成熟
C．体外培养过程需在含促性腺激素的培养液中进行
D．经促性腺激素处理，从输卵管中冲取的卵子也要在体外人工培养才能与获能的精子受精
解析：选B 从卵巢中采集的卵母细胞是动物的非正常排卵过程的卵母细胞，这些卵母细胞还未从卵泡中排出；体外培养不需加促性腺激素，促性腺激素的靶器官是性腺，不能直接作用于卵母细胞；经促性腺激素处理，从输卵管中冲取的卵子可直接与获能的精子受精。
2．如图是通过体外受精培育小鼠的过程图，请据图回答下列问题：
(1)①过程先用__________激素处理，再从________中采集卵子。
(2)②是________过程，因此该方法培育的小鼠是________生殖方式，其常见的可遗传的变异类型有______________________________。
(3)③过程是__________________，其培养液中通常需加入______等天然物质。
(4)若培育牛、羊等家畜，④过程移植的胚胎是在______________________________阶段。
解析：(1)采集小鼠卵母细胞常用的方法是先用促性腺激素处理，促进其超数排卵，然后从其输卵管中收集卵母细胞。(2)卵子与精子结合的过程称为受精， 因此小鼠的生殖方式为有性生殖。进行有性生殖的动物，其可遗传的变异类型有基因突变、基因重组、染色体变异。(3)受精卵到早期胚胎的培养称为体外早期胚胎的培养，在该过程中培养液需加入动物的血清等天然物质。(4)若培育牛、羊等家畜，进行胚胎移植时应在桑葚胚或囊胚阶段。
答案：(1)促性腺 输卵管 (2)(体外)受精 有性 基因突变、基因重组、染色体变异
(3)体外早期胚胎的培养 血清 (4)桑葚胚或囊胚
[在探究中学明]
结合教材，以牛为例，完善胚胎移植的基本程序流程图并回答下列问题：
1．填出图中序号代表的内容：
①同期发情，②超数排卵，③胚胎移植。
2．胚胎移植过程中，对供、受体的选择有哪些要求？
提示：供体：遗传性状优良、生产能力强；受体：有健康的体质和正常繁殖能力。
3．怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？
提示：对供、受体母畜用孕激素进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能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。
4．进行胚胎移植时应选择发育到什么阶段的胚胎？
提示：动物的早期胚胎一般在桑葚胚或囊胚阶段进行移植。
5．胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性是与供体还是受体保持一致？为什么？
提示：胚胎移植产生的后代的遗传特性与供体保持一致，受体母畜只提供胚胎发育的场所(子宫)和营养，不影响供体胚胎的遗传特性。
[在深化中提能]
1．胚胎移植技术中胚胎的来源及生殖方式
(1)核移植无性生殖。
(2)体外受精有性生殖。
(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胚胎移植―→转基因动物―→有性生殖。
2．胚胎移植的生理学基础
生理学基础 意 义
同种哺乳动物的供、受体发情排卵后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了相同的生理环境
哺乳动物早期胚胎处于游离状态 为胚胎的收集提供了可能
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应 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，但其遗传特性不受任何影响 为移植后代胚胎继续发育提供了营养等方面的保障
3．胚胎移植中的四个注意点
两次激素使用 第一次：用孕激素对受、供体进行同期发情处理； 第二次：用促性腺激素处理使供体超数排卵
两次检查 第一次：对收集的胚胎进行检查； 第二次：对受体母畜是否妊娠进行检查
移植时间不同 牛、羊要培养到桑葚胚或囊胚阶段； 小鼠、家兔培养到桑葚胚前； 几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植
繁殖方式 胚胎由受精卵形成，属于有性生殖； 胚胎由核移植或胚胎分割形成，属于无性生殖
如图表示牛胚胎移植的流程，其中①～④表示相应的操作过程。相关叙述错误的是( )
A．过程①是注射相关激素，使供、受体同期发情
B．过程②是注射促性腺激素，达到超数排卵
C．过程③主要涉及人工授精和从卵巢中冲取胚胎
D．过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎
[解析] 图中过程①表示注射相关激素，使供、受体同期发情；过程②是注射促性腺激素，达到超数排卵；过程③主要涉及体内受精和从输卵管中冲取胚胎；过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎。
[答案] C
[在应用中落实]
1．下列关于胚胎移植的叙述，错误的是( )
A．用激素对供、受体母牛进行同期发情处理
B．可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
C．供体的主要职能变为只产生具有优良遗传特性的胚胎
D．胚胎移植属于无性繁殖，大大缩短了供体本身的繁殖周期
解析：选D 胚胎移植前需要用孕激素对供、受体母牛进行同期发情处理，可保证胚胎移植入相同的生理环境，A正确。胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，B正确。胚胎移植的早期胚胎可以来源于体内受精或体外受精、基因工程、核移植和胚胎分割等，只有核移植和胚胎分割属于无性繁殖。在胚胎移植技术中，供体的主要职能变为只产生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，这就大大缩短了供体本身的繁殖周期，C正确，D错误。
2．梅花鹿胚胎移植实验的主要流程如下。下列相关叙述正确的是 ( )
A．①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．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决定于供、受体生理状况的一致性
解析：选D 对供体进行超数排卵处理需要注射促性腺激素，目的是获得更多的卵细胞，而不是卵原细胞，A错误；③过程为胚胎收集，前提是早期胚胎形成后，在一定时间内处于游离状态，没有与母体子宫建立组织上的联系，B错误；④过程为胚胎质量检查，可移植的胚胎应发育到桑葚胚或囊胚，C错误；⑤过程为胚胎移植，成功率的高低与供体、受体的生理状况是否相同有关，D正确。
3．如图为某转基因小鼠培育过程示意图，①～⑥表示相关过程。请回答下列问题：
(1)为了使供体母鼠超数排卵，过程①注射的A物质是____________。
(2)取自公鼠附睾中的精子只需放入获能培养液中培养一段时间后，就可进行体外受精，若是牛、羊等提供的精子，则需放入含________________________的溶液中诱导其获能。
(3)图中过程⑥称为_______，为使代孕母鼠与供体母鼠生殖器官的生理变化相同，此前需对代孕母鼠作_______处理。
(4)采用胚胎分割移植的方法可获得较多基因组成相同的转基因小鼠，操作时需选择发育到桑葚胚或囊胚期的胚胎进行。若选用囊胚期的胚胎，操作过程需要特别注意的问题是____________________。
解析：(1)由分析可知，①过程注射的A物质是促性腺激素，目的是使供体母鼠超数排卵。(2)对精子进行获能处理：包括培养法和化学诱导法。对于啮齿动物、家兔和猪等动物的精子，一般采用培养法，即将取自附睾的精子，放入人工配制的获能液中，培养一段时间后，精子就可获能；对于牛、羊等家畜的精子常采用化学法，即将精子放在含一定浓度的肝素或钙离子载体的溶液中诱导其获能。(3)图中⑥为胚胎移植；胚胎移植时，需对供、受体进行同期发情处理，以保证胚胎移植进入相同的生理环境。(4)对囊胚期的胚胎进行分割时，应注意对内细胞团进行均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
答案：(1)促性腺激素 (2)一定浓度的肝素或钙离子载体 (3)胚胎移植 同期发情 (4)对内细胞团均等分割
[在探究中学明]
为提高胚胎的利用率，科学家们又研究了胚胎分割技术，阅读教材，根据胚胎分割示意图回答下列问题。
1．胚胎分割的基础：理论基础为细胞的全能性；物质基础为每个细胞核内具有相同的遗传物质。
2．应选择发育到什么阶段的胚胎进行胚胎分割？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，细胞具有全能性；囊胚阶段的内细胞团具有全能性。
3．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？
提示：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它将来发育成胎儿的各种组织，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，含内细胞团少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。
4．胚胎分割技术属于无性繁殖或克隆，可以提高胚胎的利用率。
下列关于胚胎分割技术的说法，正确的是( )
A．被分割的胚胎应该是发育良好的桑葚胚或原肠胚
B．可以对胚胎进行任意数目的等分，移植后均可正常发育
C．来自同一胚胎的后代一定具有相同的性状表现
D．胚胎分割是进行动物克隆的方法之一
[解析] 被分割的胚胎应该是发育良好的桑葚胚或囊胚，A错误；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，经移植获得同卵双胚或多胚的技术，而且胚胎分割的份数越多，操作的难度越大，移植的成功率也越低，B错误；生物的性状由基因决定，但还受环境因素的影响，因此来自同一胚胎的后代不一定具有相同的性状表现，C错误；胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一，D正确。
[答案] D
[在应用中落实]
1．在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割的原因是( )
A．以免影响胚胎的恢复和进一步发育
B．保证遗传物质的平均分配及个体性状完全相同
C．确保胚胎发育后期营养物质的供应
D．防止分割而来的两个个体遗传物质产生差异
解析：选A 进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。对囊胚阶段的胚胎进行分割时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。
2．如图为经过体外受精和胚胎分割、移植培育优质奶牛的过程，请回答下列问题：
(1)A细胞是________________，为了获得更多的A细胞，对供体母牛用____________处理。
(2)在进行体外受精前要对精子进行________处理；受精后，体外培养受精卵时，培养液中提供CO2的目的是________________。
(3)进行胚胎分割时，应选择发育到________________时期的胚胎进行操作。
(4)图中①②分别指的是____________________。
(5)受体母牛必须和供体牛属于________。移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是________________________________________________________________________
________________________。
解析：(1)由题图分析可知，A是卵母细胞，为使供体母牛产生更多的A细胞，应对其注射促性腺激素。(2)在体外受精前要对精子进行获能处理；受精后，体外培养受精卵时，培养液中提供CO2的目的是维持培养液的pH。(3)进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚时期的胚胎进行操作。(4)图中①②分别是指内细胞团和囊胚腔。(5)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基本上不发生免疫排斥反应。
答案：(1)(次级)卵母细胞 促性腺激素 (2)获能 维持培养液的pH (3)桑葚胚或囊胚 (4)内细胞团 囊胚腔 (5)同一物种 受体子宫对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
[课堂巩固落实]
1．下列对于试管婴儿的解释，正确的是( )
①属于无性生殖 ②属于有性生殖 ③体外受精 ④体内受精 ⑤体外发育 ⑥体内发育 ⑦运用基因工程技术 ⑧运用细胞工程技术
A．②③⑥⑦⑧ B．①③⑥⑦⑧
C．①③⑤⑧ D．②③⑥⑧
解析：选D 试管婴儿只是实现了在体外的受精过程，精子和卵细胞分别来自父母双方，因此属于有性生殖，①④错误，②③正确；试管婴儿发育到早期胚胎的一定阶段，再移入母体子宫内继续发育到足月诞生的婴儿，⑤错误，⑥正确；试管婴儿的培育运用了体外受精技术、早期胚胎培养技术和胚胎移植技术，没有涉及基因工程，其中受精卵的培养运用了细胞工程技术，⑦错误，⑧正确。
2．(2020·沈阳期中)关于胚胎分割移植，以下说法正确的是( )
A．胚胎分割移植可产生基因型完全相同的新个体
B．胚胎分割次数越多，产生的新个体也越多
C．胚胎分割移植属于有性生殖
D．胚胎分割若在囊胚期，不仅内细胞团要均等分割，滋养层也要均等分割，否则不易成功
解析：选A 来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割移植可产生基因型完全相同的新个体，A正确；胚胎分割次数越多，操作难度越大，成功率越低，B错误；胚胎分割移植属于无性生殖，C错误；胚胎分割若在囊胚期，只需要将内细胞团均等分割即可，D错误。
3．(2018·江苏高考)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做超数排卵处理
B．体外培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：选A 胚胎工程中，通常采用注射激素的方法对良种母牛进行超数排卵处理；体外培养发育到桑葚胚或囊胚期的胚胎即可进行移植；受体母牛不会对移入子宫的外来胚胎发生免疫排斥反应，所以受体不需要使用免疫抑制剂；采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，最常见的是经分割产生的同卵双胎，而同卵多胎成功率很低。
4．(2019·江苏高考)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。如图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：
(1)对1号猪使用____________处理，使其超数排卵，收集并选取处在__________________(时期)的卵母细胞用于核移植。
(2)采集2号猪的组织块，用____________处理获得分散的成纤维细胞，放置于37 ℃的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是____________________。
(3)为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行________。产出的基因编辑猪的性染色体来自________号猪。
解析：(1)利用促性腺激素使雌性个体超数排卵，可得到较多的卵母细胞，将获得的卵母细胞培养到MⅡ期时，才可以进行核移植。(2)采集组织块是为了得到组织细胞，利用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理组织块可将组织细胞分散开；对组织细胞进行培养时，培养箱中CO2的作用是维持培养液的pH。(3)为了获得更多的基因编辑猪，可采用胚胎分割技术对移植前的胚胎进行分割。通过核移植技术获得的个体，其性染色体来自提供细胞核的个体，应为2号猪。
答案：(1)促性腺激素 MⅡ期 (2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 维持培养液的pH (3)分割 2