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第1课时胚胎工程的主要技术学习导航明目标、知重点难点明确体外受精技术的原理。(重点)理解胚胎工程的原理和技术。(重、难点)阅读教材P81～85完成胚胎工程的主要技术1．胚胎工程(1)概念：由体外受精技术、胚胎移植技术、胚胎分割技术、胚胎冷冻保存技术、性别控制技术和胚胎干细胞技术等组成的现代生物技术。(2)操作的主要对象：生殖细胞、受精卵和早期胚胎细胞。(3)理论基础：胚胎发育学。2．体外受精技术(1)概念：哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。(2)基本原理：人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等)，促使初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用等。(3)应用①研究哺乳动物生殖细胞的发生、受精和早期胚胎发育机制等。②充分利用优良品质资源，缩短家畜繁殖周期，加快品种改良速度等。③是哺乳动物胚胎移植技术、克隆技术、转基因技术和性别控制技术等不可缺少的组成部分。3．胚胎移植技术(1)概念：将良种母畜配种后，从其生殖道取出早期胚胎或通过体外受精及其他方式(如转基因、核移植)得到的胚胎，再移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使它们进一步发育为新个体的技术。(2)意义：提高优良品种家畜的繁殖能力和加速品种的改良。4．胚胎分割技术：用机械方法将早期胚胎平均分割成二分胚、四分胚甚至八分胚，经体内或体外培养后植入受体，以得到同卵双生或同卵多生后代的技术。5．动物性别控制技术：是指通过人为干预，使动物按照人的意愿繁衍所需性别的后代的技术。6．胚胎冷冻保存技术(1)含义：将动物的早期胚胎或分割后的胚胎，采用特殊的保护剂，使其长期保存在超低温环境下。(2)优点：不受时间和地域的限制，简化引种过程。判一判(1)从卵巢中取出的卵子不需做任何处理即可与精子结合。(×)(2)进行胚胎移植时，代孕母牛要用药物进行同期发情处理。(√)(3)胚胎分割时最好选用发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。(√)(4)胚胎分割时，份数越多，得到的后代就越多。(×)(5)科学家通过胚胎冷冻保存技术建立胚胎库，使其长期保存。(√)连一连体外受精技术[学生用书P44]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，同时使精子获能，最终完成受精作用等。结合教材P81～82内容完成以下探究。探究1完成下表，理解精子的采集与获能方法主要采集方法假阴道法获能处理方法将精子放入人工配制的获能液中培养，使其获能，例如将精子放在一定浓度的肝素或A23187(钙离子载体)溶液中，实现精子获能探究2完成下表，理解卵母细胞的采集和培养分类举例采集卵母细胞的方法优缺点大型动物如牛、猪一般采用抽吸法优点：有目的地选择卵泡，分离得到适当成熟程度的卵子；缺点：不能用于小动物小型动物如小鼠、兔等一般采用机械破碎法优点：可得到大量的卵母细胞，各种成熟程度的卵子；缺点：有可能刺伤卵子探究3观察下图回答下列问题，理解动物的体外受精过程哺乳动物的体外受精技术主要包括精子的采集和获能、卵母细胞的采集和培养、受精等主要步骤。采集小型动物的卵母细胞还有什么方法？若用促性腺激素能否饲喂或口服？提示：可用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，这样获得的卵子，可直接与获能的精子在体外受精。否，由于促性腺激素为肽类化合物，只能注射，不能饲喂或口服，它在消化道内会被肽酶消化而失去原有功效。比较自然受精、人工授精和体外受精自然受精人工授精体外受精不同点过程不同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不同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)都是有性生殖突破1体外受精1．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。以下原因不正确的是()A．卵子从输卵管中冲出后也要经历类似精子获能的过程B．动物排出的卵子成熟程度不同C．获得的卵子在体外人工培养至减数第二次分裂中期时，才算成熟D．冲出的卵子还需要培养一段时间使其由小变大解析：选D。采集到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。因为刚获得的卵母细胞还不能完成受精，只有达到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力，因此卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程。动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等，有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等，它们都要进一步成熟后才能与精子完成受精作用。突破2体外受精的应用2．如图表示畜牧业生产上培育某种优良种牛的两种方法，请分析回答下列有关问题：(1)方法Ⅰ和方法Ⅱ培育优良种牛的本质区别是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)过程①技术为____________________________________________________。(3)过程②常用________激素处理，目的是使B牛________，从B牛体内获得的卵母细胞需要培养到__________________________________________________________(时期)才能与精子结合。(4)A牛的精子在相应的培养液中经过相应的生理变化后，才能与B牛的卵子结合，完成受精作用，这个过程叫________。卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙能够观察到____________。解析：(1)方法Ⅰ是试管牛由受精卵发育而来，为有性生殖；方法Ⅱ为克隆牛通过核移植方式培育而来，为无性生殖。(2)图中①过程为体细胞核与去核卵母细胞的融合过程，称为动物体细胞核移植技术。(3)过程②通常用促性腺激素处理，以达到一次性排出多个卵子的目的，即超数排卵；卵母细胞需培养到减数第二次分裂(MⅡ期)中期才能与精子结合。(4)精子必须经过获能才能与卵子结合，卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙能够观察到两个极体。答案：(1)方法Ⅰ的培育为有性生殖过程，方法Ⅱ的培育为无性生殖过程(2)动物体细胞核移植技术(3)促性腺超数排卵减数第二次分裂中期(MⅡ中期)(4)精子获能两个极体克隆动物、试管动物、转基因动物的比较(以羊为例)名称产生过程不同点相同点生物技术遗传物质遗传性状生殖方式克隆羊核移植技术A羊核基因，B羊质基因几乎全部表现A羊性状无性生殖胚胎移植技术、动物细胞培养技术试管羊体外受精A、B羊核基因，B羊质基因双亲性状有性生殖转基因DNA羊重组技术目的基因、双亲基因目的基因性状、双亲性状有性生殖胚胎移植技术[学生用书P45]胚胎移植是胚胎工程最后一个环节。结合教材P83～84内容完善下图，理解胚胎移植技术。由上述图解可以看出，胚胎移植技术是指将良种母畜配种后，从其生殖道取出早期胚胎，移植到生理状态相同的同种母畜体内，使之继续发育成为新个体的技术。这一技术又被形象地称为“借腹怀胎”。决定胚胎移植是否成功的两个重要条件1．同种动物之间进行胚胎移植易于成功。这里的“同种”是指“同一物种”。2．供、受体生理状态要相同(1)应对供体和受体母畜进行同期发情处理，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。(2)移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同或相似，移入胚胎一侧的受体子宫对应的卵巢必须有黄体存在。突破1动物胚胎移植技术1．下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是()A．供体母畜体内的早期胚胎能够移植B．受体母畜必须处于与供体母畜同期发情的状态C．超数排卵技术要使用一定的激素D．受体母畜需要遗传性状优良的品种，供体母畜可用遗传性状一般的品种解析：选D。优良母畜提供卵细胞，但接受早期胚胎的受体可以是一般性状的，不需要具有优良性状。胚胎移植的生理学基础(1)供体和受体相同的生理环境：哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠。在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。(2)早期胚胎处于游离状态：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，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反应，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：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遗传物质没有改变。突破2人类的胚胎移植技术2．软骨发育不全为常染色体显性遗传病，基因型为HH的个体早期死亡。一对夫妻均为该病患者，希望通过胚胎工程技术辅助生育一个健康的孩子。下列做法错误的是()A．首先经超数排卵处理后进行体外受精B．从囊胚中分离细胞，培养后检测基因型C．根据检测结果筛选基因型为hh的胚胎D．将胚胎培养至原肠胚期后移植到子宫解析：选D。通过胚胎工程技术辅助生育是指利用试管婴儿技术，先经超数排卵处理获得卵子，再将成熟的卵子与获能的精子进行体外受精，A项正确；因健康孩子的基因型是hh，故需对胚胎时期的细胞进行基因检测，B、C两项正确；对人类来说，早期胚胎在8～16个细胞时期即可移植，不能到原肠胚阶段移植，因为胚胎此时分化程度高，移植成功率很低，D项错误。不同动物的胚胎移植的时间不同(1)牛、羊要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段。(2)小鼠、家兔在桑椹胚阶段前。(3)人的试管胚胎可在8～16个细胞阶段移植。总之，几乎所有的动物都不能到原肠胚阶段移植，因为胚胎此时分化程度高，移植成功率很低。胚胎分割和动物性别控制技术[学生用书P46]胚胎分割技术不仅能使胚胎移植所用的数目成倍增加，而且会产生遗传性状相同的后代。观察下面示意图并回答问题，分析胚胎性别鉴定和分割。(1)填出图中字母所代表的结构名称：A囊胚腔；B透明带；C滋养层；D内细胞团。(2)写出甲、乙、丙、丁的过程、技术或名称：甲胚胎分割，乙做DNA分析性别鉴定，丙胚胎移植，丁二分胚。进行胚胎性别鉴定过程中，取的样本是滋养层细胞，不选择内细胞团细胞，且要求对内细胞团均等分割的原因是什么？提示：内细胞团细胞将来发育为胎儿的各种组织和器官，需均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。胚胎分割的实质，是把一个胚胎分割成若干个相同的胚胎，所以这些胚胎来源相同，遗传物质相同，其性状也相同。它等同于同卵双生或同卵多生，再结合“超数排卵”的操作，就可以产生出许多类型相同、符合需要的优良仔畜。突破1胚胎分割移植技术1．如图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是()A．胚胎移植可以定向改造动物遗传性状，③需移植到同期发情的母牛子宫内发育B．A细胞不一定是受精卵细胞C．①②两个胚胎具有不同的遗传物质D．图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段解析：选B。胚胎移植不能定向改造动物遗传性状。A细胞可以是受精卵或重组细胞。①②两个胚胎具有相同的遗传物质。图中a过程包括卵裂、桑椹胚和囊胚。突破2胚胎分割移植应用2．杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，被称为“钻石级”肉用绵羊。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示，下列相关叙述正确的是()A．为了获得更多的卵母细胞，需用雌激素对雌性杜泊羊进行处理B．从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精C．为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应，应注射免疫抑制剂D．为了进一步扩大繁殖规模，可通过胚胎分割技术获得同卵双胎解析：选D。A项，超数排卵时使用的是促性腺激素，而不是雌激素。B项，从卵巢中采集的卵母细胞未发育成熟，需要经过体外人工培养成熟后才能与获能的精子受精。C项，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，故不需要注射免疫抑制剂。D项，为了进一步扩大繁殖规模，可通过胚胎分割技术获得基因型相同的同卵双