2021高中生物三胚胎工程第三節(jié)胚胎工程的應(yīng)用及前景學(xué)案

第三節(jié)胚胎工程的應(yīng)用及前景

學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)

1.掌握胚胎移植的生理

1.舉例說出胚胎干細(xì)胞

學(xué)基礎(chǔ)、基本程序和應(yīng)

的移植.

用。(重、難點(diǎn))

2.舉例說出胚胎工程的

2.了解胚胎分割的應(yīng)用

應(yīng)用.

意義。

3.利用互聯(lián)網(wǎng)搜集有關(guān)

3.掌握胚胎干細(xì)胞的概

干細(xì)胞研究進(jìn)展的資料.

念和分離途徑。(難點(diǎn))

基礎(chǔ)知識?雙基夯實(shí)

一、胚胎移植

1.胚胎移植的概念

(1)對象：雌性動物的①.早期胚胎.或通過②體外受精及

其他方式得到的胚胎。

⑵受體:③同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi).

(3)地位：是胚胎工程其他技術(shù)的④一道工序.

2.胚胎移植的優(yōu)勢

(1)充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的⑤.繁殖潛力.

(2)大大縮短了供體本身的⑥繁殖周期，增加供體一生繁

殖后代的數(shù)量，從而推動了畜牧業(yè)的發(fā)展。

3.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)

(1)同種動物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時間內(nèi)，生殖

器官的⑦生理變化是相同的,這就為供體的胚胎移入受體

提供了相同的⑧一生理環(huán)境.

(2)哺乳動物的早期胚胎形成后處于⑨一游離_狀態(tài),為胚

胎收集提供了可能.

(3)不發(fā)生⑩免疫排斥反應(yīng)，是胚胎存活的條件。

(4)供體胚胎與受體子宮建立正常的生嘰和豆圓織—

聯(lián)系，但?遺傳特性不受影響.

4.胚胎移植的基本程序

供受體的選擇和?一處理.—＞舊配種或人工授精—＞

對胚胎的?一收集.、檢查、?培養(yǎng)或保存—＞胚胎?L

移植—及移植后的檢查。

5.胚胎移植中供體和受體的職能

(1)供體職能：只產(chǎn)生具有?優(yōu)良性狀的生殖細(xì)胞.

(2)受體職能：完成?妊娠任務(wù)。

6.胚胎移植技術(shù)中胚胎的來源

錯誤!轉(zhuǎn)基因、錯誤!核移植一或錯誤!體外受精等技術(shù)都

可獲得胚胎。

二、胚胎分割

1.胚胎分割的概念

胚胎分割是指采用錯誤！機(jī)械方法將早期胚胎切割成2等

份、4等份或8等份等，經(jīng)錯誤!—移叁_獲得同卵雙胎或多胎的

技術(shù),胚胎分割可以看做動物錯誤！無性繁殖或錯誤！.克隆一的

方法之一。

2.胚胎分割的幾個問題

胚胎分割的主要儀器設(shè)備為錯誤！實(shí)體顯微鏡和錯誤！顯微

操作儀。分割時，應(yīng)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的砂桑福胚

或?囊胚。對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時要注意將錯誤!3

細(xì)胞團(tuán)均等分割。

3.胚胎分割技術(shù)的應(yīng)用

通過此技術(shù)可提高錯誤!的利用率。

三、胚胎干細(xì)胞

1.胚胎干細(xì)胞的特點(diǎn)

哺乳動物的胚胎干細(xì)胞簡稱。，34ES或錯誤！EK細(xì)胞，

是由錯誤！早期胚胎或錯誤！原始性腺中分離出來的一類細(xì)

胞。

(1)形態(tài)上表現(xiàn)為?體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯：

(2)功能上具有發(fā)育的。，39一全能性_；

(3)在體外培養(yǎng)條件下，可以只。，40一增殖.而不錯誤！

分化.，因此可以對它進(jìn)行錯誤！一冷凍保存.或錯誤！遺傳改造

2.胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用價(jià)值

⑴可以用于治療錯誤！人類的某些頑癥。

(2)可以培育出人造組織器官，解決錯誤！供體器官不足和移

植后錯誤！、免疫排斥一的問題。

(3)ES細(xì)胞也是研究體外47細(xì)胞分化的理想材料。

(4)胚胎干細(xì)胞還用于哺乳動物錯誤！個體發(fā)生和錯誤！發(fā)

育規(guī)律的研究。

思考

1.胚胎移植的繁殖方式一定是有性繁殖嗎？為什么？

提示：不一定。胚胎移植的繁殖方式取決于胚胎是由受精卵

形成的，還是由核移植技術(shù)形成重組細(xì)胞發(fā)育而成的。若由受精

卵形成的，則為有性繁殖，否則為無性繁殖。

2.胚胎移植時為什么兩次使用激素？

提示：第一次用激素對供、受體進(jìn)行同期發(fā)情處理，第二次

用激素用于供體的超數(shù)排卵.

II活學(xué)巧練■

判斷題

1.沖卵的含義是沖出早期胚胎，不是沖出卵子。（4）

2.轉(zhuǎn)基因動物的培育不需要通過胚胎移植技術(shù).（x）

分析：轉(zhuǎn)基因動物的培育需要通過受精卵經(jīng)早期胚胎培養(yǎng)、

胚胎移植得到。

3.胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎一般在

原腸胚之前，也可直接移植受精卵。（x）

分析:胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必須

在原腸胚之前，不能直接移植受精卵。

4.胚胎移植兩次檢查的目的：一是對收集胚胎的質(zhì)量檢查；

二是移植后對受體母牛是否妊娠的檢查。（4）

5.胚胎的產(chǎn)生過程一般是有性生殖，但胚胎分割是無性生殖。

（N）

6.試管動物的性別和性狀由父本、母本決定，而克隆動物

的性別和性狀與核供體相同.（d）

課內(nèi)探究?名師點(diǎn)津

知識點(diǎn)胚胎移植

II重難拓展■

1.對于胚胎移植的概念，可從以下幾個方面掌握:

⑴胚胎的來源：

①雌性動物體內(nèi)的早期胚胎.

②通過體外受精和早期胚胎培養(yǎng)得到.

③其他方式，如通過哺乳動物體細(xì)胞核移植及培養(yǎng)而得到。

(2)對受體的要求：

①同一物種。

②與供體處于相同的生理狀態(tài).

③雌性動物。

(3)胚胎的移植方法：

手術(shù)法和非手術(shù)法兩種。

(4)在胚胎工程中所處的位置：是胚胎工程其他技術(shù)的最后

一道“工序”。

(5)實(shí)質(zhì)：

胚胎移植實(shí)際上是生產(chǎn)胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁

殖后代的過程。

2.胚胎移植的意義

總的來講，胚胎移植有以下幾方面的意義：

(1)加速育種工作和品種改良.

(2)大量節(jié)省購買種畜的費(fèi)用。

(3)一胎多產(chǎn)。

(4)保存品種資源和瀕危物種。

(5)胚胎移植可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。

①大大縮短了供體本身的繁殖周期；

②增加供體一生繁殖的后代數(shù)量。

3.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)

(1)供體與受體相同的生理環(huán)境

(2)早期胚胎處于游離狀態(tài)

(3)受體對外來胚胎的認(rèn)可

(4)供體胚胎與受體正常聯(lián)系的建立

4.胚胎移植的基本程序(以家畜的胚胎移植為例)

對供、受體母牛進(jìn)行選擇，并，用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理

錯誤!

錯誤!

錯誤!

錯誤!

錯誤!

錯誤!

錯誤!

知識貼士

①供體牛的選擇：選擇遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個體。

受體牛的選擇：選擇有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的個體。

②沖卵：配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝置，把供體

母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來（也叫沖卵）。

II典例評析■

?■典例1通過胚胎移植技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)良種牛的快速繁

殖。下列相關(guān)敘述正確的是（D）

A.對供體和受體母牛都要進(jìn)行相同激素處理

B.受精和胚胎的早期培養(yǎng)都需要在體外進(jìn)行

C.對沖卵獲得的原腸胚檢查合格后方可移植

D.早期胚胎需移植到與供體生理狀態(tài)相同的代孕母牛體內(nèi)

解析：A錯誤，對供體和受體母牛要進(jìn)行同期發(fā)情處理，但不

一定是相同激素處理。B錯誤，受精和胚胎的早期培養(yǎng)可以在體

內(nèi)進(jìn)行。C錯誤，對沖卵獲得的早期胚胎檢查合格后方可移植。

D正確，早期胚胎需移植到與供體生理狀態(tài)相同的代孕母牛體

內(nèi).

II變式訓(xùn)練■

1.將雌性動物的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得

到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi)。

以下說法不正確的是（D）

A.這時說的同“種”是指同一“物種”

B.加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植給我國黃牛，生出荷斯坦奶牛,

可以移植成功

C.同種動物之間的生理特征相近，進(jìn)行胚胎移植易于成功

D.不管是否妊娠，同種動物生殖器官的生理變化都是一樣的

解析：雌性哺乳動物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時間

內(nèi)，同種動物生殖器官的生理變化是一樣的.

知識點(diǎn)胚胎分割

II重難拓展一■

1.概念

是指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份

等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。

2.胚胎分割可以看做是動物的無性繁殖或克隆

生物的無性繁殖方式統(tǒng)稱為克隆.就胚胎分割技術(shù)本身而言，

是將同一胚胎分割成幾部分，借助胚胎移植技術(shù)產(chǎn)生遺傳物質(zhì)完

全相同的后代，是一種無性繁殖的方式,因此，也屬于動物克隆

的一種方法。

3.使用的主要儀器設(shè)備

實(shí)體顯微鏡和顯微操作儀。

4.選用胚胎

應(yīng)選擇發(fā)育良好,形態(tài)正常的桑根胚或囊胚。

5.具體操作以二分胚胎的分割和移植為主

用分割針或分割刀片將胚胎切開，吸出其中的半個胚胎，注

入預(yù)先準(zhǔn)備好的空透明帶中，或直接將裸半胚胎移植入受體。在

對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，

否則會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。

II典例評析■

?■典例2以下關(guān)于胚胎分割移植的說法不正確的是

（C）

A.就目前的胚胎分割移植而言，產(chǎn)生的同卵雙胎較多，同

卵多胎成功率較低

B.胚胎分割所需要的主要儀器設(shè)備為實(shí)體顯微鏡和顯微操作

儀等

C.可在囊胚階段的胚胎進(jìn)行隨機(jī)分割成兩份或多份，然后移

植

D.用分割針將桑根胚分成兩部分，可直接將裸半胚移植入

受體

解析：一般到囊胚階段出現(xiàn)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，它是發(fā)育為胚胎本身

的基礎(chǔ)細(xì)胞，其他細(xì)胞為滋養(yǎng)層細(xì)胞，只為胚胎和胎兒發(fā)育提供

營養(yǎng)。若分割時不能將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，會出現(xiàn)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)多的

部分正常發(fā)育，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等

問題，所以這一階段不能隨機(jī)分割。

II變式訓(xùn)練■

2.如圖為哺乳動物受精卵發(fā)育過程中某一時期的示意圖，下

列敘述正確的是（C）

A.此圖中細(xì)胞還沒有分化，圖中①②分別為透明帶、滋養(yǎng)

層

B.此圖為桑根胚期，可作為胚胎移植的材料

C.胚胎從①中伸展出來的過程叫作孵化

D.進(jìn)行胚胎分割時，?、壑械募?xì)胞做性別鑒定

解析：題圖為囊胚，此時細(xì)胞已經(jīng)開始分化,①為透明帶，②

為滋養(yǎng)層，③為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，A、B錯誤；囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大，會導(dǎo)

致透明帶的破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫作孵化,C

正確；進(jìn)行胚胎分割時，取②滋養(yǎng)層細(xì)胞進(jìn)行DNA分析做性別

鑒定，D錯誤。

知識點(diǎn)胚胎干細(xì)胞

II重難拓展一■

1.來源

哺乳動物的胚胎干細(xì)胞(embryonicstemceH)簡稱ES或EK細(xì)

胞，是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞.

2.ES細(xì)胞特點(diǎn)

(1)形態(tài)大?。篍S細(xì)胞具有胚胎細(xì)胞的特性，在形態(tài)上，表

現(xiàn)為體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯。

(2)功能:具有發(fā)育的全能性;即可以分化為成年動物體內(nèi)任

何一種組織細(xì)胞。

(3)在體外培養(yǎng)的條件下,ES細(xì)胞可以增殖而不發(fā)生分化。對

它可以進(jìn)行冷凍保存，也可進(jìn)行遺傳改造。

3.種類

分

專能干細(xì)胞多能干細(xì)胞全能干細(xì)胞

類

只能分化成一能分化成多種能形成機(jī)體的

特種類型或功能細(xì)胞或組織，所有組織和器

點(diǎn)密切相關(guān)的兩但不能發(fā)育成官，發(fā)育成完整

種類型的細(xì)胞完整個體個體

舉上皮組織基底造血干細(xì)胞胚胎干細(xì)胞

例層的干細(xì)胞、

成纖維細(xì)胞

4.ES細(xì)胞的主要用途

(1)ES細(xì)胞可用于研究哺乳動物個體發(fā)生和發(fā)育的規(guī)律，也是

在體外條件下研究細(xì)胞分化的理想材料.

(2)ES細(xì)胞通過誘導(dǎo)分化可產(chǎn)生新的組織細(xì)胞,用于治療人類

的組織損傷和某些頑癥。

(3)還可通過ES細(xì)胞的體外誘導(dǎo)分化，定向培育人造組織器

官,用于器官移植，解決供體器官不足和移植后免疫排斥的問題。

II典例評析,■

?■典例3下列對“人類胚胎干細(xì)胞”這一概念的理解，正確

的一項(xiàng)是(B)

A.人類胚胎干細(xì)胞即人類胚胎發(fā)育早期囊胚外表的扁平細(xì)

胞和囊胚腔內(nèi)側(cè)的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)

B.人類胚胎干細(xì)胞就是人類胚胎發(fā)育早期囊胚腔內(nèi)側(cè)的內(nèi)細(xì)

胞團(tuán)

C.人類胚胎干細(xì)胞是人類囊胚中可發(fā)育成胎盤、肝、肺、骨

骼、皮膚等的全能性細(xì)胞

D.人類胚胎干細(xì)胞不僅指人類囊胚中未分化的細(xì)胞，也指

成人身上的成年干細(xì)胞

解析:人類胚胎干細(xì)胞是人類胚胎發(fā)育早期囊胚中未分化

的細(xì)胞。囊胚外表是一層扁平細(xì)胞，可發(fā)育成胚胎的支持組織

如胎盤等;中心的腔稱為囊胚腔，腔內(nèi)側(cè)有內(nèi)細(xì)胞團(tuán).內(nèi)細(xì)胞團(tuán)在

形成內(nèi)、中、外三個胚層時開始分化，內(nèi)胚層分化形成肝、肺

和腸等，中胚層分化形成骨骼、血液和肌肉等，外胚層分化形

成皮膚、眼睛和神經(jīng)系統(tǒng)等。由于內(nèi)細(xì)胞團(tuán)能發(fā)育成完整的個

體,因而這些細(xì)胞被認(rèn)為具有全能性。

II變式訓(xùn)練■

3.胚胎干細(xì)胞的特點(diǎn)是（B）

A.在形態(tài)上，表現(xiàn)為體積大、細(xì)胞核大、核仁明顯;在功能

上具有發(fā)育的全能性

B.在形態(tài)上，表現(xiàn)為體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯；在功能

上具有發(fā)育的全能性

C.在形態(tài)上，表現(xiàn)為體積小、細(xì)胞核小、核仁不明顯;在功

能上不具有發(fā)育的全能性

D.在形態(tài)上，表現(xiàn)為體積大、細(xì)胞核小、核仁明顯；在功能

上具有發(fā)育的全能性

指點(diǎn)迷津?撥云見日

1.克?。ê艘浦玻⑴咛ヒ浦埠驮嚬軏雰旱膮^(qū)別

(1)克隆:指無性繁殖，具體是指從一個共同的祖先通過無性

繁殖的方法增生而來的一群遺傳特性相同的細(xì)胞或者個體，即由

一個細(xì)胞產(chǎn)生一個細(xì)胞群，由一個個體產(chǎn)生另一個個體或者許多

個體,如植物的組織培養(yǎng)。動物的克隆就是指細(xì)胞核移植，通過

離體培養(yǎng)使細(xì)胞重新表達(dá)細(xì)胞的全能性。

(2)試管嬰兒：是體外受精和胚胎移植過程，屬于有性生殖。

(3)胚胎移植：哺乳動物的胚胎移植以良種牛的繁殖為例。用

激素刺激母牛多排卵，體外受精，發(fā)育成早期胚胎，然后將胚

胎移入經(jīng)過激素處理可以接受胚胎植入的母牛體內(nèi)使其孕育成

小牛.

2.胚胎分割的份數(shù)越多，操作的難度越大，移植的成功率越

低的原因

早期胚胎的體積很小，只有在顯微鏡下才能看到;再者，細(xì)胞

數(shù)目是有限的。分割的份數(shù)越多，不但難以做到均等分割，每

一份的細(xì)胞數(shù)會越少，而且作為囊胚期的胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞所

受的影響會更大。因此，分割的份數(shù)越多,技術(shù)的難度會越大，

移植后的恢復(fù)和發(fā)育的難度會越大，移植成功率自然會降低。

?■典例4在克隆技術(shù)出現(xiàn)之前，育種工作者已經(jīng)開始采用

胚胎分割移植的方法來盡快繁育更多的優(yōu)質(zhì)牛.這種育種技術(shù)的

主要步驟是:將經(jīng)過人工授精得到的受精卵在試管內(nèi)培養(yǎng)到8個

細(xì)胞的胚胎時，將胚胎均分割為4等份，再分別移植到不同母牛

的子宮內(nèi)發(fā)育、分娩，就能得到所需要的小牛。

(1)胚胎分割移植在受精卵培養(yǎng)到8個細(xì)胞的胚胎期時進(jìn)

行，其主要原因是此時細(xì)胞還未出現(xiàn)分化，如果發(fā)育到了囊

胚時期細(xì)胞就會出現(xiàn)分化一。

(2)通過同一胚胎的分割移植培育出的小牛的性別相同

_____0

(3)通過體細(xì)胞克隆技術(shù)培育出的小牛，其性別取決于

供核的親本.

(4)該生物工程技術(shù)的基礎(chǔ)是動物細(xì)胞培養(yǎng)和胚胎移植」.

克隆羊“多利”運(yùn)用了哪些生物工程技術(shù)？一核移植和胚胎移植

核心素養(yǎng)?技能培優(yōu)

?■案例下圖是“萬能細(xì)胞”的誕生過程，圖中OCT4、SOX2、

NANOG和LIN28是在胚胎干細(xì)胞中能高度表達(dá)并決定其“全能

性”的四個基因，將改造后的“萬能細(xì)胞”植入小鼠身體，植入的

細(xì)胞長成了“腫瘤”，“腫瘤”中出現(xiàn)了神經(jīng)、骨骼、肌肉等多種類

型的細(xì)胞。請據(jù)圖回答下列問題：

(1)胚胎干細(xì)胞又稱ES細(xì)胞，是從一早期胚胎或原始性腺.

中分離出來的一類細(xì)胞，如果胚胎發(fā)育到了囊胚期，這時的—內(nèi)

細(xì)胞團(tuán).細(xì)胞就是ES細(xì)胞.

(2)胚胎干細(xì)胞在功能上具有發(fā)育的—金能性

⑶圖中反轉(zhuǎn)錄病毒的作用是一作為基因工程的載體一過程

③利用了反轉(zhuǎn)錄病毒的感染(宿主細(xì)胞)特性。

(4)“萬能細(xì)胞”經(jīng)體外誘導(dǎo)分化，可以培育出人造組織器官,

這樣培育的特殊細(xì)胞或器官移回病人體內(nèi)與異體器官移植相

比，最大的優(yōu)點(diǎn)是不會產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)。

(5)請說出一種胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用：用于研究細(xì)胞分化和

細(xì)胞凋亡的機(jī)理；用于器官移植等(答出一種即可)。

解析:(1)胚胎干細(xì)胞是從早期胚胎或原始性腺中分離出來的

一類細(xì)胞，囊胚中內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞是胚胎干細(xì)胞。(2)胚胎干

細(xì)胞在功能上具有發(fā)育的全能性，可以分化為成年動物體內(nèi)任

何一種組織細(xì)胞。(3)反轉(zhuǎn)錄病毒的作用是作為基因工程的載

體，利用了病毒的感染性.(4)干細(xì)胞培育出的組織器官，可以

避免產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)。

探規(guī)尋律

胚胎工程中的卵母細(xì)胞及受精卵的培養(yǎng)、胚胎分割及胚胎干

細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)與“基因工程”“細(xì)胞工程”等現(xiàn)代生物科技專題

有著密切聯(lián)系，可以說“動物基因工程”“動物細(xì)胞工程”等是胚胎

工程的上游技術(shù)，而胚胎工程則屬于下游技術(shù)。

體外受精的過程和操作方法是需要著重掌握的知識，學(xué)生在

答題時往往由于對體外受精和早期胚胎發(fā)育的過程不了解而導(dǎo)

致失誤。所以熟練掌握體外受精的方法步驟以及早期胚胎培養(yǎng)

需要注意的事項(xiàng)，是解決這類題目的關(guān)鍵.

問題釋疑?探究升華

教材P76正文中討論題

1.在胚胎移植操作中，怎樣才能使胚胎在移植前后所處的生

理環(huán)境保持一致？例如，供、受體的發(fā)情時間要一致嗎？供體

胚胎移入受體子宮的位置，應(yīng)與在供體內(nèi)的位置相同或相似

嗎？

提示：應(yīng)對供體和受體母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理，使它們的生

理?xiàng)l件達(dá)到同步或一致，這樣才能使供體的胚胎移入受體后有

相同或相似的生存條件，這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。因此,

必須做到供、受體母畜的發(fā)情時間一致.同時還要做到移入受體

子宮胚胎的位置應(yīng)該與其在供體內(nèi)的位置相同或相似，移入胚胎

一側(cè)的受體子宮角對應(yīng)的卵巢必須有黃體存在.

2.胚胎移植實(shí)質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位

置的轉(zhuǎn)移.你認(rèn)為這樣的概括正確嗎？