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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________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)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。①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。②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：①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。①牛和羊：桑椹胚或囊胚阶段进行移植。②小鼠和家兔：在桑椹胚前移植。③人：可在8～16个细胞阶段移植。④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()①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④_____→⑤胚胎移植→子代小牛。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、受体生理状况是否一致解析：选D①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；③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；④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；⑤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，①通常是采用激素进行同期发情处理，然后②用________激素处理使供体母牛超数排卵。(2)③对胚胎进行质量检查时，胚胎应发育到________或________阶段。(3)④为将胚胎植入子宫的过程，常用的方法有________和________两种。(4)⑤过程产生的犊牛的遗传物质与⑥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⑤过程产生的犊牛的遗传物质与⑥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)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