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1、第5课时胚胎工程课标要求1.简述胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程。2.简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。考点一胚胎工程的理论基础1胚胎工程概念的理解2受精归纳总结受精阶段的主要过程及生理反应步骤主要过程生理反应第一步精子释放多种酶溶解卵细胞膜外的一些结构(如透明带等)，接触卵细胞膜透明带反应：防止后来的精子进入透明带，是防止多精入卵受精的第一道屏障第二步精子入卵，尾部脱落卵细胞膜反应：拒绝其他精子再进入卵内，是防止多精入卵受精的第二道屏障第三步精子核膜破裂后形成新核，卵子被激活完成减数分裂，排出第二极体形成雄原核和雌原核：受精的标志第四步雌、雄原核充分发育，相向移动，彼
2、此靠近，核膜消失形成合子(受精卵)：个体发育的起点源于选择性必修3P56“相关信息”：使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。获能液的成分因动物种类不同而有所差异，常见的有效成分有肝素、Ca2载体等。3胚胎早期发育思考回答以下问题：(1)受精卵早期分裂时胚胎中有机物的总量和种类是如何变化的？提示有机物的总量不断减少，但有机物的种类增加。(2)受精卵早期分裂时胚胎中DNA总量和每个细胞中DNA含量有何变化？提示胚胎中总DNA含量逐渐增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。(3)细胞分化开始出现于哪个时期？胚胎发育过程中哪些细胞有全能性？
3、提示细胞分化开始出现于囊胚期，囊胚之前细胞未分化，为全能细胞，受精卵全能性最高，囊胚的内细胞团细胞属于全能细胞。源于选择性必修3P59“思考讨论”：将体外培养的胚胎移植到子宫时，应选择至少发育到什么阶段的胚胎：小鼠：桑葚胚；绵羊：16细胞；猪：46细胞；马：囊胚；牛：816细胞。考向一受精1下列有关哺乳动物受精作用的叙述，错误的是()A刚刚排出的精子要在雌性动物生殖道内发生相应生理变化才能获得受精的能力B精子需要释放多种酶才能溶解、穿越卵细胞膜外透明带等结构C精子触及卵细胞膜的瞬间发生卵细胞膜反应D卵子在输卵管内发育到M期时才具备受精的能力答案C解析精子触及卵细胞膜的瞬间发生透明带反应，C错误
4、。2下图表示精子入卵后，发生(或引起)的一系列变化形成受精卵的过程。下列叙述错误的是()A图中X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数分裂B经图中Y过程只形成了雌原核C精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合D精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶答案B解析透明带反应形成第一道屏障，卵细胞膜反应形成第二道屏障；精子入卵后，精子的尾部脱落，并且原有的核膜破裂，随后，精子形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子核还大的核，叫作雄原核；与此同时，精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂，排出第二极体，形成雌原核。故Y过程既形成了雌原核，又形成了第二极体。考向二胚胎早期发育3下列关于卵裂的叙述，正确
5、的是()A卵裂时期细胞不断分裂，胚胎体积不断增大B卵裂处于囊胚形成的过程中，每个细胞的体积不断增大C卵裂过程进行有丝分裂，胚胎中DNA总量不断增加D卵裂需要消耗能量，有机物总量和种类都不断减少答案C4如图为受精作用及胚胎发育示意图，a、b代表两个发育时期。下列叙述错误的是()A过程发生同源染色体分离B过程通过有丝分裂增殖C胚胎发育到过程开始发生分化D处于a时期的胚胎中具有囊胚腔答案A解析是受精作用，该过程中不会发生同源染色体分离，A错误；囊胚期胚胎的内部出现了含有液体的腔，为囊胚腔，D正确。考点二胚胎工程技术及其应用1体外受精(1)过程(2)意义提高动物繁殖能力的有效措施。为胚胎移植提供可用的
6、胚胎。2胚胎移植(1)概念(2)过程根据上图思考回答以下问题：为什么应对供体和受体母畜进行同期发情处理？提示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似的生理环境。在牛的胚胎移植过程中有两次使用激素、两次检查，其目的分别是什么？提示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。第一次是对收集的胚胎进行质量检查，第二次是对受体母畜是否妊娠进行检查。胚胎移植的优势是什么？提示可以发挥雌性优良个体的繁殖能力。(1)源于选择性必修3P62“相关信息”：超数排卵是指应用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。(2)源于选择性必修3
7、P62“思考讨论”：胚胎移植的生理学基础3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)仪器设备：体视显微镜和显微操作仪。(3)材料：发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。若分割囊胚阶段的胚胎时，要将内细胞团均等分割。(4)意义：促进优良动物品种的繁殖，产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；胚胎移植前进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。延伸应用下图为哺乳动物胚胎分割和性别鉴定示意图。(1)上图过程分割出的少量胚体细胞常用来做什么？提示常用来做DNA分析，鉴定性别。(2)上图过
8、程得到的两个a经过胚胎移植产生后代的生殖方式是有性生殖吗？提示不是，来自同一胚胎分割产生的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割移植可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。考向一体外受精5下列有关哺乳动物体外受精的叙述，正确的是()A给实验动物注射促性腺激素，使其产生更多的精子B采集的卵母细胞可直接与获能的精子受精C获能的精子和成熟的卵子要在适当的培养液中完成受精D卵母细胞与精子受精前均已完成减数分裂答案C解析给实验动物注射促性腺激素，目的是使其产生更多的卵母细胞，A错误；采集的卵母细胞要在体外进行成熟培养，然后才能与精子共同培养完成受精，B错误；一般情况下，获能的精子和成熟的卵子要在适当的培养液
9、中共同培养一段时间，来促使它们完成受精，C正确；次级卵母细胞的减数分裂是在精子和卵子结合过程中完成的，D错误。6下列关于“试管牛”培养流程的叙述，不正确的是()A过程可对供体母牛注射促性腺激素，使其排出更多的卵子B过程发生的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体或雌、雄原核C大量的研究已经证明，过程基本不会发生免疫排斥反应D移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中受受体的影响答案D解析过程可对供体母牛注射促性腺激素使其超数排卵，即使其排出更多的卵子，A正确；过程表示体外受精，在实际胚胎工程操作中，常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志，B正确；胚胎移植时，受体对移入子宫的外来胚胎
10、基本不发生免疫排斥反应，这是胚胎移植成功的理论基础，C正确；“试管牛”的遗传物质来自供体母牛和供体公牛，胚胎遗传性状取决于供体，在孕育过程中不受受体的影响，D错误。考向二胚胎移植和胚胎分割7和牛是世界公认的高档肉牛品种，其体型较小，肉质鲜嫩，营养丰富。我国科研人员利用胚胎移植技术，按如图所示流程操作，成功地批量培育了和牛这一优良品种。请回答下列问题：(1)用_激素处理，可使供体母牛超数排卵，过程中产生的精子需要进行_处理后才具有与卵母细胞受精的能力。(2)试管牛的培育需要的工程技术有_和胚胎移植等。(3)移植的胚胎处于_期，移入的甲胚胎能在代孕雌牛子宫中存活的生理基础是_；为培育子代雌性小牛，
11、胚胎移植前须进行性别鉴定，宜取_细胞进行DNA分析。(4)为提高胚胎利用效率，尽快获得数量较多的子代和牛，图中甲环节是对牛胚胎所做的处理，使用的技术称为_，最终目的是_；这一过程中，要特别注意将内细胞团_分割，其原因是_。答案(1)促性腺获能(2)体外受精、早期胚胎培养(3)囊胚受体雌牛子宫对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应滋养层(4)胚胎分割产生多个基因型相同的后代均等若分割不均匀，将影响分割后的胚胎恢复和发育，如含内细胞团少的部分发育不良或不发育重温高考真题演练1(2020山东，14)经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚，通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的
12、是()A用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子B体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理C胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植D遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得答案C解析不同动物胚胎移植的时间不同，一般选择桑葚胚阶段或囊胚阶段的胚胎，C项错误。2(2020江苏，23改编)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如图所示。下列叙述正确的是()A为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子B细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同C用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞D胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养
13、答案D解析哺乳动物进行体外受精时很容易获得大量精子，因为自然状态下雄性哺乳动物产生的精子数量就很多，不容易大量获取的是卵细胞，因而通常需要用促性腺激素处理雌性哺乳动物，使其一次性产生更多的卵母细胞，来培养更多的胚胎，A项错误；细胞分化是基因选择性表达的结果，不改变基因的种类和数量，细胞a和细胞b内含有的核基因相同，B项错误；细胞培养过程中分散细胞时，用胰蛋白酶等处理组织，分散得到单细胞悬液，不是破坏了细胞的膜蛋白，而是仅仅分解掉细胞间的黏连蛋白，C项错误。3(2019江苏，29)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
14、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于_号猪。(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达，可采用的方法有_(填序号)。DNA测序染色体倍性分析体细胞结构分析抗原抗体杂交答案(1)促性腺激素M(2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)维持培养液的pH(3)分割2(4)解析(1)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母猪注射促性腺激
15、素，使其超数排卵。用于核移植的卵母细胞通常处于M期。(2)常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织块，使其分散成单个细胞。动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2的作用是维持培养液的pH。(3)若要获得更多基因编辑猪，可采用胚胎分割技术对移植前的胚胎进行分割。子代猪的性别取决于核供体亲本，即2号猪。一、易错辨析1卵裂时期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加()2在胚胎移植中，对供体母畜要用促性腺激素进行超数排卵处理()3可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植()4小鼠胚胎干细胞可来自对囊胚内细胞团的分离培养()5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()
16、6对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割()二、填空默写1(选择性必修3 P58)判断卵子是否受精的标志：观察到两个极体或者雌、雄原核。2(选择性必修3 P61)胚胎移植是指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。3(选择性必修3 P61)供体母牛和受体母牛的选择标准为供体是遗传性状优良、生产能力强的个体，受体是有健康的体质和正常繁殖能力的个体，且二者必须是同一物种。4(选择性必修3 P62)胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。5(选择性必修3 P62)胚胎移植的优势是指可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜
17、力。6(选择性必修3 P62)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，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。课时精练一、选择题1试管动物是通过体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术，最终在受体子宫内发育而诞生的。下列相关叙述正确的是()A采集来的精子和卵子可以直接用于体外受精B精子入卵后，卵细胞膜会发生反应阻止其他精子入卵C早期胚胎均需培养至桑葚胚或囊胚阶段后进行胚胎移植D胚胎移植产生的后代，其遗传特性与受体保持一致答案B2下图表示牛的受精作用及早期胚胎发育的部分过程。下列有关叙述正确的是()A图1中各细胞内的DNA分子数目相同B图3表明受精作用已经完成C同期发情处理能使供
18、体产生更多的图4结构D图1到图4的过程发生在输卵管和子宫中答案D解析图1中精子已完成减数分裂过程，而卵细胞与精子结合时，正处于减数分裂时期，卵细胞DNA分子数目为精子的2倍，因此图1中各细胞内DNA分子数目不相同，A错误；图3中受精卵已经进行了一次卵裂，形成了两个子细胞，B错误；同期发情处理可以使供体和受体具有相同的生理环境，C错误；图4为早期胚胎发育过程中形成的原肠胚，图1到图3的过程发生在输卵管中，图4出现在子宫中，D正确。3胚胎工程技术挖掘了动物的繁殖潜力，为优良牲畜的大量繁殖提供了有效方法。下列有关胚胎工程的叙述，不正确的是()A胚胎工程可用于稀有动物的种族延续和培育生物制药的反应器B
19、人工授精需要对精子进行获能处理但不需要对卵母细胞进行培养C早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液中都需要加入血清或血浆D只有受体和供体生理状态相同，被移植的胚胎才能继续正常发育答案B4(2022宝鸡市高二期末)下列关于胚胎工程的叙述，正确的是()A胚胎移植可以在不同种生物不同个体之间进行B对囊胚的内细胞团进行分割时不必均等分割C采集的精子无需处理可以直接进行体外受精D卵细胞膜反应是防止多精入卵的第二道屏障答案D5中国科学院动物研究所进行了大熊猫的异种克隆，他们将大熊猫的体细胞核放入兔子的去核卵母细胞之中，并使其成功发育成囊胚，标志着异种核质相容的问题得到解决，异种克隆大熊猫迈过了第一道“坎”，然后
20、至关重要的是选择一种合适的“代孕母体”。下图是该研究的理论流程图，相关叙述正确的是()A步骤甲中需要获取兔子的处于M中期的卵母细胞B重组细胞发育成早期胚胎所需营养主要来源于营养液C重构胚培养过程中为了避免杂菌污染，通常需要在培养液中加入抗生素D步骤乙表示胚胎移植，移植的早期胚胎应培养至囊胚或原肠胚答案C解析步骤甲中需要获取兔子的处于M中期的卵母细胞，A项错误；重组细胞发育成早期胚胎所需营养主要来源于兔子的去核卵母细胞，B项错误；步骤乙表示胚胎移植，移植的早期胚胎应培养至桑葚胚或囊胚，D项错误。6关于桑葚胚和囊胚的比较，下列叙述正确的是()A桑葚胚的内细胞团将来可发育成胎儿的各种组织B囊胚的滋养
21、层细胞具有发育的全能性C囊胚期细胞分化是由遗传物质突变引起的D囊胚的进一步扩大会导致透明带的破裂答案D解析内细胞团出现于囊胚期，桑葚胚没有内细胞团，A错误；囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，B错误；囊胚期细胞分化的实质是基因的选择性表达，C错误。7(2022济南市高三模拟)材料1：1890年，Heape将2个四细胞时期的安哥拉兔胚胎移植到一只受精的比利时兔的输卵管中，产下了4只比利时和2只安哥拉幼兔，这是第一次成功移植哺乳动物胚胎。材料2：Dziuk等研究了利用促卵泡素进行超数排卵的方法，有报道指出，使用透明质酸作为稀释剂注射1或2次促卵泡素的效果与用盐水为稀
22、释剂多次注射促卵泡素的效果一致。下列有关叙述正确的是()A胚胎工程是对动物早期胚胎所进行的多种显微操作和处理技术B比利时兔产下两种兔的生理学基础是比利时兔已经受精形成自己的受精卵，安哥拉兔的胚胎可与比利时兔建立正常的生理和组织上的联系，在比利时兔体内安哥拉兔的遗传特性不受影响C材料2中得到的卵细胞需要获能后才能受精D从材料2中可得出超数排卵的数量只与稀释剂的种类有关答案B解析胚胎工程是对动物生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内产生后代，以满足人类的各种需求，A项错误；依据材料2信息“使用透明质酸作为稀释剂注射1或2次促卵泡素的效果与用盐水为稀
23、释剂多次注射促卵泡素的效果一致”，由此可知，超数排卵的数量与稀释剂的种类和注射的次数有关，D项错误。8(2022哈尔滨三中高二期中)我国大陆首例由试管婴儿分娩的“试管婴儿二代宝宝”在北京大学第三医院诞生，他的母亲是我国大陆首例试管婴儿。试管婴儿技术的不断进步，为许多不孕不育患者实现了做父母的心愿。下列相关叙述错误的是()A试管婴儿技术所获得的胚胎必须移植给受体才能获得后代B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C采集的卵母细胞和精子都要进行相应的处理才能完成体外受精过程D精子接触透明带时，卵细胞会发生阻止多精子入卵的透明带反应答案D解析在精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后
24、来的精子进入透明带的生理反应，这个反应称作透明带反应，D项错误。92n/4n嵌合体胚胎是指用四倍体(4n)胚胎与二倍体(2n)胚胎或胚胎干细胞(ES细胞)进行聚合，形成由二倍体和四倍体细胞组成的嵌合体。嵌合体胚胎构建的常用方法如下图。通过检测发现用ES细胞经2n/4n嵌合体方法获得的克隆鼠体内均为2n细胞来源。下列叙述正确的是()A图中受精卵是将发育到减数分裂中期的卵母细胞和获能的精子体外受精而形成B利用显微注射法将2n的ES细胞注射至A的囊胚内完成2n/4n嵌合体胚胎B的构建C嵌合体胚胎C发育到原肠胚期可植入代孕母鼠，移植前通常对代孕母鼠做同期发情处理D推测2n/4n嵌合体胚胎发育时2n和4
25、n这两种细胞类型表现出随机性分布的特点答案B解析图中为体外受精，受精卵是将发育到减数分裂中期的卵母细胞和获能的精子体外受精而形成的，A项错误；待嵌合体胚胎C发育到桑葚胚或囊胚期可植入代孕母鼠体内，移植前通常对代孕母鼠做同期发情处理，C项错误；2n/4n嵌合体方法获得的克隆鼠体内均为2n细胞来源，由图可知只有胎盘由4n细胞发育而成，由此推测，2n/4n嵌合体胚胎在发育过程中，2n和4n这两种细胞类型表现出非随机性分布的特点，D项错误。10大多数哺乳动物的早期胚胎具有调节发育的功能，去掉早期胚胎的一半，仍可以发育成一个完整的胎儿，调节能力随发育进程逐渐减弱甚至消失。晚期桑葚胚分割后分离的卵裂球仍具
26、有调整发育的能力，重新致密化使卵裂球重新分布而发育至囊胚。下列说法不正确的是()A桑葚胚前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能B囊胚期不同部位的细胞致密化程度不同C胚胎分割属于无性繁殖或克隆的范畴D胚胎发育到原肠胚阶段，可将其取出向受体移植答案D11下图是胚胎发育过程中某阶段示意图，下列有关叙述错误的是()A图中将发育为胎膜和胎盘等结构B图中可发育成胎儿的各种组织C高等哺乳动物细胞分化开始于桑葚胚期D胚胎从中伸展出来的过程叫作孵化答案C解析根据题图分析可知，图中是滋养层，将来发育成胎盘或胎膜，A项正确；是内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织，B项正确；高等哺乳动物细胞分化开始于囊胚期，C项错误
27、；是透明带，胚胎从透明带中伸展出来的过程叫作孵化，D项正确。12在胚胎移植过程中，很多操作步骤都需要“检查”，以避免后期人力、物力、财力的浪费。下列相关说法不正确的是()A体外受精的受精卵移入发育培养液中培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力B胚胎移植前，要对胚胎进行检查以确定其是否发育到桑葚胚或囊胚阶段C在胚胎分割时，应取样内细胞团细胞做DNA分析，以检查胚胎的性别D胚胎移植入受体母畜的子宫后，还需对受体母畜进行妊娠检查答案C解析在胚胎移植前，若要对胚胎的性别进行鉴定，应取囊胚的滋养层细胞做DNA分析，C错误；胚胎移植入受体母畜的子宫后，还需对受体母畜进行妊娠检查，以保证其能为移植的胚胎提供
28、孕育的条件，D正确。二、非选择题13(2022衡水中学期末预热联考)辅助生殖技术是人类辅助生殖技术(ART)的简称，其直接效应是使不育夫妇实现妊娠生子的愿望，包括人工授精技术、试管婴儿技术等。请回答下列问题：(1)科学家发现_可以促进排卵，这为体外人工授精技术提供了条件。(2)试管婴儿技术中，可以将获能的精子和培养成熟的卵子置于适当的_中共同培养一段时间，来促使它们完成受精，受精过程中，体内阻止多精入卵的机制是_。另外，科学家通过显微注射法将单个精子注入处于_期的卵母细胞内，以提高受精率。(3)当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到_个极体时，说明卵子受精。试管婴儿技术涉及到胚胎移植，受体为胚胎
29、存活创造的有利条件为_。答案(1)促性腺激素(2)培养液透明带反应和卵细胞膜反应减数分裂中(3)两对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应14自1890年世界上第一例胚胎移植成功后。科学家对胚胎移植等技术进行一系列研究并取得丰硕成果。回答下列问题：(1)雌性哺乳动物排卵是指_的过程，若减数分裂在排卵之后完成，则排出的卵子为_。(2)通过胚胎工程能加快优良种畜的繁殖速率，如：体内受精后将早期胚胎移植到受体母畜子宫内发育，目的是_。冲取优良种畜的早期胚胎，对其进行_操作，以获得更多的胚胎，这一操作最晚可以在胚胎发育到_时期进行。(3)胚胎移植到受体子宫能正常发育成具有优良性状的子代个体，这说明_。对早期胚胎进行转基因，制备乳腺生物反应器来获得蛋白质类药物，则要选择发育正常的_胚胎移植到受体子宫，若制备膀胱生物反应器则无此要求。答案(1)卵子从卵泡中排出初级卵母细胞(2)让优良母畜能尽快进入下一个发情期(以提高优良种畜的繁殖效率)胚胎分割囊胚(3)受体并不会改变供体胚胎的遗传特性雌性