最新高中生物 第三章 胚胎工程 第8课时 胚胎工程Ⅰ学案 浙科版必备3.docx

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最新高中生物第三章胚胎工程第8课时胚胎工程Ⅰ学案浙科版必备3

第8课时　胚胎工程（Ⅰ）

知识内容

要求

考情解读

胚胎工程

a

1.描述体外受精和胚胎体外培养。

2.简述胚胎移植的过程。

一、体外受精和胚胎体外培养

1．胚胎工程

（1）含义：

通常指各种胚胎操作技术。

（2）研究对象：

主要限定于高等脊椎动物，特别是哺乳动物。

（3）研究的重点内容：

体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。

2．体外受精

（1）概念：

采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在试管中受精。

（2）过程

—

↓

—

↓

—

3.胚胎体外培养

（1）概念：

通过人工创造的环境，对获取的早期胚胎进行体外培养。

（2）要求：

必须配制一系列含有不同成分的培养液，用以培养不同发育时期的胚胎。

思考

　试管动物和克隆动物的繁殖方式相同吗？

答案　不同。

试管动物属于有性生殖；克隆动物属于无性生殖。

探究——图示解读

下图是动物的体外受精过程，完善该图并回答：

1．含义：

采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在试管中受精。

2．过程

（1）精子的采集及获能：

将成熟的精子放入培养液中培养，使精子达到获能状态，这样才能够穿入到卵细胞内部。

（2）成熟卵细胞的采集：

首先从卵巢中获得未成熟的卵母细胞，最常用的方法是卵巢经超数排卵处理后，使用超声监视器确定卵泡的位置，插入穿刺针吸取卵泡液，取出卵母细胞，在体外进行人工培养，促进其成熟。

（3）受精：

获能的精子和成熟后的卵细胞在体外合适的环境下共同培养一段时间，便可受精。

（4）受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入或着床。

（5）经分娩产仔就得到“试管动物”。

3．使用哪种激素可以使动物超数排卵？

答案　使用促性腺激素。

4．从精子、卵细胞结合的场所分析体外受精和人工授精是否相同？

请说明理由。

答案　不相同；体外受精是在体外完成精子、卵细胞的结合，而人工授精是在体内完成的。

5．动物细胞培养和胚胎的早期培养在依据的原理和目的上有什么不同？

答案　依据的原理：

前者依据细胞的生长和增殖，后者依据细胞的生长、增殖和分化。

培养目的：

前者：

（1）大规模生产重要的生物制品；

（2）用于检测有毒物质；（3）用于生理、病理、药理等方面的研究。

后者：

（1）检查受精状况和受精卵的发育能力；

（2）当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。

例1

　关于牛体外受精形成胚胎的叙述，正确的是（　　）

A．精子和卵细胞受精形成受精卵后即可移入母牛子宫

B．采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液才能形成受精卵

C．成熟卵细胞与收集来的精子相遇形成的受精卵，需培养到一定阶段才可移植

D．胚胎发育和受精过程只需在体外进行

答案　C

解析　体外受精的原理是人工模拟体内环境，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。

因此，卵母细胞必须在体外经过人工培养成熟后，才能与获能的精子受精，受精卵必须发育到囊胚阶段才能进行移植，移植到母体子宫内后继续发育，形成幼体产出。

易混易错

　人工授精、自然受精和体外受精的异同

比较项目

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、卵细胞，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，卵细胞成熟后方能完成受精过程；②都是有性生殖

例2

　根据图示“试管牛”工厂化生产的技术流程图解，回答下面的问题：

（1）根据____________（填标号）判断，此种繁殖方式是____________生殖。

（2）①过程中，通常每个卵巢平均可采集10枚左右可用的卵母细胞，最终可能产下________头犊牛。

（3）卵母细胞体外培养时必须培养到________________阶段才具有受精能力，②过程为____________，通常采用____________法。

（4）③④过程分别代表____________和______________，⑤发育阶段一般为_____________。

答案　

（1）③　有性　

（2）1～2　（3）减数第二次分裂中期　精子获能处理　化学诱导　（4）体外受精　早期胚胎培养　卵裂球或早期囊胚

方法技巧

　多角度区别试管动物和克隆动物

比较项目

试管动物

克隆动物

概念

通过人工操作使精子和卵细胞在体外条件下获能和成熟及受精，并通过培养发育成早期胚胎后，再经移植产生后代的技术

将经过核移植得到的重组细胞发育而来的胚胎进行胚胎移植产生新个体的技术

技术基础

体外受精、胚胎移植

细胞核移植、胚胎移植

实例

试管牛

多莉羊

过程

生殖方式

有性生殖

无性生殖

遗传物质来源

来自两个亲本个体

大部分来自核供体

意义

充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力

加速家畜遗传改良进程，挽救濒危物种

二、胚胎移植

1．概念：

将经济价值较高、遗传性状优良的母畜，经过激素处理，使其超数排卵后受精，然后将发育的早期胚胎分别移植到同期发情的代孕母的子宫内，通过代孕母妊娠产仔的技术，也被称做“借腹怀胎”。

2．移植原因：

由于无法进行全体外胚胎培养，胚胎移植成为胚胎工程中获得后代的唯一方法。

3．过程

助学巧记

　胚胎移植的对象为早期胚胎（如桑椹胚或囊胚），受精卵或原肠胚均不可作为移植对象。

思考

　为什么同种动物之间进行胚胎移植易于成功？

答案　这里的“同种”是指“同物种”，同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。

探究——图示解读

如图为胚胎移植过程示意图，请据图回答以下问题：

1．胚胎移植的基本过程：

一头母畜（供体）发情排卵并经配种后，在一定时间内从其生殖器官中（输卵管和子宫角）取出早期胚胎，然后把它们分别移植到另外一头与供体同时发情排卵、但未经配种的母畜（受体）的相应部位（输卵管或子宫角）。

这个来自供体的胚胎能够在受体的子宫着床、并继续生长发育，最后产下供体的后代。

2．胚胎移植过程中，什么是供体、受体？

对供、受体的选择有哪些要求？

（1）供体：

提供胚胎的个体，一般是良种雌性动物。

（2）受体：

接受胚胎的个体，一般是一般品种雌性动物。

3．为什么应对供体和受体母畜进行同期发情处理？

答案　同期发情处理使供、受体生殖器官的生理变化一致，为胚胎提供相同的生理环境。

4．胚胎移植的后代具有供体和受体共同的遗传性状吗？

答案　不具有，后代的遗传性状是由供体决定的，受体只是提供了胚胎发育的场所，不影响后代的遗传特性。

例3

　下列过程在胚胎移植中不必进行的是（　　）

A．对供体、受体要进行选择

B．常用激素处理使供体超数排卵

C．胚胎移植常用手术法和非手术法两种方法

D．供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应

答案　D

解析　胚胎移植的第一步是对供体和受体进行选择，并用激素对供体母畜和受体母畜进行同期发情处理，第二步是用激素处理使供体超数排卵，A、B正确；胚胎移植常用手术法和非手术法两种方法，C正确；受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，D错误。

易混易错

　误认为胚胎移植需要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应。

胚胎移植实现了同种生物间胚胎发育空间的转移，目的是增强优良母畜的繁殖潜力，因此一般情况下不会出现免疫排斥。

在胚胎移植时，需要对受体和供体进行检查，对供体而言是检查早期胚胎，对受体而言是检查其是否发情，是否达到接受外源胚胎的生理状态。

例4

　如图所示，经过胚胎移植，荷斯坦小奶牛具有与供体母牛相似的特性。

因此，它对充分发挥优良母牛的繁殖潜力、推广利用优良雌性配子、加速畜群改良等都有极其重要的实际生产价值，在动物遗传学和繁殖生理学的研究中也具有重要作用。

请据图回答下列问题：

（1）你认为黄牛生出荷斯坦小奶牛的生殖方式是__________________。

（2）在选择优秀种公牛的精子时，应选择含________染色体的精子才可繁育出良种雌性小奶牛。

（3）优秀种公牛精液，要经过________________（生理过程）才具备受精能力。

（4）为了获得较多的卵母细胞，对供体母牛的处理措施是__________。

（5）胚胎移植的用途有__________________________________________（举两例）。

答案　

（1）有性生殖　

（2）X　（3）精子获能　（4）注射促性腺激素　（5）快速繁育良种家畜、克隆哺乳动物

解析　黄牛生出荷斯坦小奶牛利用了体外受精技术，属于有性生殖。

优秀种公牛精子中的性染色体有含X的也有含Y的，要使繁育出的良种小奶牛为雌性，应选择含X染色体的精子与成熟的卵细胞体外受精。

采集的精子要放入培养液中培养，使精子达到获能状态，才能够穿入到卵细胞内部。

超数排卵采用给母牛注射促性腺激素的方式，因为该激素本质是多肽，口服无效。

胚胎移植可用于快速繁育良种家畜、克隆哺乳动物、克服人类的不孕症等。

1．据报道，一名高龄妇女顺利产下一名试管婴儿，为这个家庭带来了福音，在生物学上试管婴儿技术属于（　　）

A．有性生殖、体外受精B．无性生殖、体内发育

C．有性生殖、体内受精D．无性生殖、体外发育

答案　A

解析　试管婴儿技术是精子和卵细胞在体外培养条件下受精，属于有性生殖。

2．下列有关动物胚胎移植的叙述中，正确的是（　　）

A．受体母畜必须选择遗传性状优良的品种

B．试管婴儿只是受精过程在试管中进行

C．超数排卵技术要使用一定的促排卵剂

D．受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能成功移植

答案　C

解析　受体母畜不需选择遗传性状优良的品种但需要具有正常繁殖能力的健康个体；试管婴儿除了受精过程在试管中进行以外，胚胎的早期发育也在试管中进行；一般进行移植的是早期胚胎，而发育到一定阶段后的胚胎，如原肠胚及以后的胚胎通常不能再进行移植。

3．下列现代生物技术成果的获得，必须通过胚胎移植的是（　　）

A．转基因良种鸡B．重组酵母乙肝疫苗

C．试管婴儿D．发光水母

答案　C

解析　胚胎移植是哺乳动物胚胎工程中获得后代的唯一方式，故选C。

4．（2017·舟山中学期中）如图表示改造哺乳动物遗传特性的三种途径。

下列相关叙述错误的是（　　）

A．获得动物1的受体细胞通常是受精卵

B．动物2体内各体细胞的基因种类相同

C．获得动物3的重组细胞具有全能性

D．上述动物的获得均需运用胚胎移植

答案　B

解析　分析题图可得，获得动物1利用转基因操作，受体通常是受精卵，A正确；从动物2的形成过程看，导入外源基因的受体细胞注入囊胚后，由注入的细胞不断增殖分化而成的细胞的基因种类与其他细胞有所不同，B错误；获得动物3的重组细胞具有类似受精卵的全能性，能够发育成完整个体，C正确；胚胎工程中，胚胎移植是哺乳动物获得后代的唯一方法，D正确。

5．为了加快优良种牛的繁殖速度，科学家采用了以下两种方法。

请根据图示信息回答下列问题：

（1）试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的生物技术有__________________________（写出两个即可）。

（2）用来促进B牛多排卵的激素可能是________分泌的促性腺激素。

E牛的性别是______________。

（3）产生F牛的理论依据是________________，其生殖方式属于__________。

（4）要培育高产奶率的转基因牛，则目的基因的受体细胞一般是__________。

转基因牛乳腺细胞中含有较多的参与分泌物加工的________________________等细胞器。

答案　

（1）动物细胞培养、胚胎移植等　

（2）垂体　雌性或雄性　（3）细胞核的全能性　无性生殖　（4）受精卵　内质网、高尔基体、线粒体

解析　试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的生物技术有动物细胞培养、胚胎移植等；F牛产生的过程是克隆的过程，利用的原理是细胞核的全能性，生殖方式为无性生殖。

对动物来说，因为受精卵体积大，易操作，经培养后可直接表达性状，受精卵是基因工程的常用受体细胞。

题组一　体外受精

1．下列关于体外受精技术的说法中，错误的是（　　）

A．体外受精前需对精子进行获能处理

B．体外受精是从初级卵母细胞和初级精母细胞开始的

C．体外受精技术已成为一项常规的动物繁殖生物技术

D．体外受精技术可用于研究动物生殖细胞的发生机制

答案　B

解析　体外受精时，精子是成熟的，而体外的卵细胞成熟程度不同，但都要进行培养，精子需进行获能处理，而卵细胞则需使之发育到次级卵母细胞阶段才可进行体外受精。

2．下图表示通过体外受精培育牛的过程，下列叙述错误的是（　　）

A．获取的精子经获能后才能进行体外受精

B．②过程只与细胞膜的流动性有关

C．③过程的细胞增殖方式是有丝分裂

D．④过程属于胚胎移植过程

答案　B

解析　在进行体外受精时，获取的精子需获能后才能进行体外受精；图中的②过程是受精作用，该过程涉及精卵细胞的识别、细胞膜的融合（与膜的流动性有关）、核的融合等；③过程是卵裂过程，该过程的细胞增殖方式是有丝分裂；④过程是将早期胚胎移入受体子宫的过程，属于胚胎移植过程。

题组二　胚胎体外培养

3．良种试管牛的繁殖过程是：

用激素促进甲牛多排卵，然后把卵细胞在体外与人工采集的乙牛的精子进行受精，在特定培养基上培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处理的丙牛的子宫内，孕育成试管牛。

下列相关叙述错误的是（　　）

A．精卵结合前都需进行培养

B．“促进甲牛多排卵”的激素是孕激素

C．甲牛、乙牛对试管牛核基因的贡献相同

D．该技术可应用于加快优良种畜的繁殖

答案　B

解析　对于大型动物来说，采集的是卵母细胞，需经体外人工培养成熟后，才具备受精能力，精子也需要进行培养使其获能；促进动物多排卵的激素是促性腺激素；试管牛的核遗传物质一半来自甲牛的卵细胞，一半来自乙牛的精子；该技术可充分发挥良种母畜的优良特性，可用于加快优良种畜的繁殖。

4．以下各项在试管婴儿技术中没有涉及到的是（　　）

A．体外受精B．胚胎体外培养

C．胚胎移植D．核移植

答案　D

解析　试管婴儿技术利用体外受精得到受精卵，体外培养至早期胚胎后移植到子宫内，最后经分娩得到试管婴儿，所以不存在核移植。

5．卵细胞作为生殖细胞，在生物技术中一般不用于（　　）

A．植物组织培养形成试管苗

B．进行体外受精培育试管动物

C．克隆动物时细胞核的受体

D．形成受精卵培育转基因动物

答案　A

解析　卵细胞作为生殖细胞，染色体数目只占正常体细胞的一半，一般不用于培养试管苗，A错误；体外受精的原理是受精作用，即精子和卵细胞在体外进行结合，因此卵细胞可用于体外受精培育试管动物，B正确；卵（母）细胞是克隆动物时细胞核的受体，因为卵细胞的细胞质中有促进核基因表达的物质，且卵（母）细胞比较大，容易操作，细胞质多，营养丰富，C正确；在基因工程中培育转基因动物时受精卵常作为受体细胞，受精卵由精子和卵细胞结合形成，D正确。

6．进行动物的克隆繁殖的基本过程如图所示。

下列叙述正确的是（　　）

A．该过程的技术基础是核移植

B．甲细胞可以是胚胎细胞也可以是体细胞，乙细胞是重组细胞

C．子代动物与提供甲细胞的动物性状完全相同

D．动物难以克隆的根本原因是分化的体细胞，其基因组成缺乏完整性

答案　B

解析　该过程的技术包括核移植、早期胚胎培养、胚胎移植等，其中，技术基础是动物细胞培养，A错误；供核细胞可以是胚胎细胞也可以是体细胞，乙细胞是重组细胞，B正确；子代动物与提供甲细胞的动物性状大体相同，还受细胞质基因以及环境因素等影响，C错误；动物难以克隆的根本原因是动物细胞是高度分化的细胞，全能性受到抑制，D错误。

题组三　胚胎移植

7．哺乳动物（如牛、羊等）是人类生活中重要的肉制品、皮毛制品的原料来源，但哺乳动物妊娠时间长，每胎产仔数少，繁殖速度比较慢，要加快优良种畜的繁殖速度，目前最好的方法是采用（　　）

A．动物细胞培养B．胚胎移植

C．动物细胞融合D．核移植

答案　B

解析　胚胎移植可以加快优良种畜的繁殖速度，而动物细胞培养不能产生新个体，只能得到细胞及细胞产物，核移植成功率太低。

8．下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是（　　）

A．受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植

B．受体母畜必须与供体母畜处于同期发情的状态

C．超数排卵技术要使用一定的激素

D．试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行

答案　A

解析　一般胚胎移植的操作对象是早期胚胎，发育到一定阶段后的胚胎，如原肠胚及以后的胚胎通常不能再进行移植；其生理基础是供、受体排卵后产生相同的生理变化，为移植提供相同的生理环境；超数排卵要对供体用促性腺激素进行处理；试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行。

9．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，下列相关叙述不正确的是（　　）

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．卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可以从处死的雌羊卵巢中获取

C．从输卵管中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精

D．绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性

答案　A

解析　促进雌性个体超数排卵用的是促性腺激素，而不是雌激素，故A错误；采集卵母细胞的方法：

①用促性腺激素处理母畜，然后从输卵管中冲取卵子；②从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞；③直接从活体卵巢中吸取卵母细胞，故B正确；从输卵管中采集的卵母细胞已经成熟，因此可直接与获能的精子在体外受精，故C正确；同种生物的精子和卵细胞一般可以互相识别，发生融合，故D正确。

题组四　综合应用

10．下列有关生物工程的叙述，错误的是（　　）

A．进行胚胎移植时，可选用如图所示时期的胚胎

B．进行胚胎移植时，该胚胎移植到任何同种动物子宫内都能继续发育

C．如图是胚胎发育过程中的囊胚示意图，其中③为内细胞团细胞，具有发育的全能性

D．卵裂期胚胎中细胞数目和DNA总量在不断增加

答案　B

11．下列关于屠宰场和“胚胎工厂”合建的说法中，正确的是（　　）

①可为屠宰场提供优质肉牛　②有利于生产大量的胚胎和胚胎工程所需要的原材料　③不够卫生，不能合建　④从屠宰场废弃的卵巢中可直接获取卵母细胞

A．①②④B．②④C．①②D．③

答案　B

解析　在现代化的工业生产中，为了更好地进行战略合作与资源利用，往往会进行集团化的生产。

例如屠宰场和“胚胎工厂”就可以合建，这样可以让双方都得到更好的利益。

从刚屠宰母畜的卵巢中可直接采集卵母细胞。

12．试管婴儿、试管苗和克隆羊这三者可以说是现代生物科技的杰出成果，下列对其生物学原理及技术的叙述，正确的是（　　）

A．都属于无性生殖

B．都属于细胞工程的某些技术

C．都不会发生基因重组

D．都体现了分化的细胞具有全能性

答案　B

解析　试管婴儿的原理为有性生殖，但该过程需要动物细胞培养和胚胎移植等技术；试管苗是植物组织培养的结果，体现了植物细胞的全能性；克隆羊利用了核移植技术，体现了动物细胞核的全能性。

在三项成果中，试管婴儿培育的第一步是体外受精，而参与受精的精子和卵细胞在经减数分裂形成的过程中都可能会发生基因重组，综合以上分析，B项符合题意。

13．胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。

如图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。

请据图回答下列问题：

（1）从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是____________________；从良种公牛采集的精子需________后才能进行受精作用。

（2）在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外，还需要提供______气体以维持____________________________。

（3）图中过程A称为________，它在胚胎工程中的意义在于______________________。

（4）研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是______________；获得转基因母牛后，如果________________________，即说明目的基因已经表达。

答案　

（1）使卵母细胞成熟（或使卵母细胞获得受精能力）　获能　

（2）CO2　培养液（基）的pH　（3）胚胎移植提高优良母畜的繁殖率　（4）显微注射法　牛奶中含有人类白细胞介素（或牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素）

解析　获取的卵母细胞只有少数成熟，大部分需培养后才发育成熟，具备受精条件。

获得的精子也要经过获能处理后才能与卵细胞受精。

动物细胞培养需要给予一定量的O2和CO2，给予CO2的目的是维持培养液正常的酸碱度。

胚胎移植是胚胎工程中的关键环节，也为研究胚胎工程的其他技术提供了保障。

将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法，检测目的基因是否表达的方法是检测有无目的基因的表达产物。

14．请根据流程图回答以下问题：

（1）①所做的处理是________过程，②是________过程，③是____________________过程，④是________过程。

（2）完成③过程所需的培养液配制有何要求？

________________________________________________________________________。

（3）④过程进行的最适宜时期是______________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）试用流程图表示体外受精过程。

答案　

（1）获能　受精　体外早期胚胎的培养　胚胎移植　

（2）配制一系列含有不同成分的培养液　（3）发育到8细胞以上的胚胎，如早期囊胚　（4）如图所示

解析　题图表示哺乳动物体外受精和胚胎移植的过程。

据图分析可知：

①为精子的获能，②为受精作用，③为体外早期胚胎的培养，④为胚胎移植。

③过程培养液配制时注意配制一系列含有不同成分的培养液。

通常移植的最适宜时期是发育到8细胞以上的胚胎，如早期囊胚。

15．让羊产牛奶，科学家对此作了相关的构想，过程如下图所示。

请据图完成下列有关问题：

（1）图中涉及的现代生物技术有__________________________________________（至少写三种）。

（2）小羊a与羊N的性状表现是否相同？

____________，理由是___________________

________________________________________________________________________。

（3）若研究发现羊N细胞中线粒体发达，故而它的产奶率高，则小羊a会有这一优良性状吗？

________，你的依据是_______________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）有人设想将羊体细胞与牛体细胞进行融合，以获得新物种“羊—牛”，你认为依据目前的生物技术和理论能否实现这一