高中生物選擇性必修3：第2章 第3節(jié) 二 胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用

二胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.概括體外受精的過程及應(yīng)用。2.簡述胚胎移植的基本過程及優(yōu)點(diǎn)。3.舉例說出胚胎分割的過程及應(yīng)用。一、體外受精1.試管動(dòng)物:通過人工操作使卵子在體外受精,經(jīng)培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后,再經(jīng)移植產(chǎn)生的個(gè)體。2.試管動(dòng)物首先要做的是體外受精。3.體外受精技術(shù)步驟:主要包括卵母細(xì)胞的采集、精子的獲取和受精等。4.采集到的卵母細(xì)胞和精子,要分別在體外進(jìn)行成熟培養(yǎng)(卵子培養(yǎng)至MⅡ期)和獲能處理,然后才能用于體外受精。5.一般情況下,可以將獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子置于適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液中共同培養(yǎng)一段時(shí)間,來促使它們完成受精。6.體外受精技術(shù)是提高動(dòng)物繁殖能力的有效措施,還可以為胚胎移植提供可用的胚胎。預(yù)習(xí)反饋1.判斷正誤。(1)體外受精時(shí),采集到的精子不需要做獲能處理。(×)(2)體外受精時(shí),采集到的卵母細(xì)胞需要在體外培養(yǎng)到MⅡ期。(√)(3)試管羊、克隆羊都屬于無性生殖。(×)2.下列不屬于體外受精主要步驟的是(

)A.卵母細(xì)胞的采集

B.卵細(xì)胞的采集C.精子的獲能

D.受精答案B解析體外受精的技術(shù)主要包括卵母細(xì)胞的采集、精子的獲取和受精等步驟。具有受精能力的是MⅡ期的卵母細(xì)胞,不是成熟的卵細(xì)胞。二、胚胎移植1.概念(1)對象:通過體外受精及其他方式得到的胚胎。(2)移植條件:同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動(dòng)物體內(nèi)。(3)供體:在胚胎移植中提供胚胎的個(gè)體。(4)受體:在胚胎移植中接受胚胎的個(gè)體。(5)地位:通過任何一項(xiàng)技術(shù)(如轉(zhuǎn)基因、核移植和體外受精等)獲得的胚胎,都必須移植給受體才能獲得后代。2.過程

3.意義(1)充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力。(2)大大縮短了供體本身的繁殖周期。(3)對供體施行超數(shù)排卵處理,可增加后代數(shù)量。預(yù)習(xí)反饋1.判斷正誤。(1)移植的胚胎只能來自體內(nèi)受精或者體外受精直接產(chǎn)生的胚胎。(×)(2)胚胎移植時(shí),供體母畜需要具備優(yōu)良的遺傳性能。(√)(3)胚胎移植后不需再對受體進(jìn)行檢查。(×)2.下列有關(guān)胚胎移植技術(shù)的說法,不正確的是(

)A.移植前要對受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理B.受體對移入子宮的胚胎基本上不產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)C.胚胎移植是胚胎工程其他技術(shù)的最后一道“工序”D.胚胎移植能充分發(fā)揮雄性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力答案D解析胚胎移植前要對受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理,以實(shí)現(xiàn)早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移,A項(xiàng)正確;受體對移入子宮的胚胎基本上不產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng),B項(xiàng)正確;胚胎移植是胚胎工程其他技術(shù)的最后一道“工序”,C項(xiàng)正確;胚胎移植能充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力,D項(xiàng)錯(cuò)誤。三、胚胎分割1.概念對象早期胚胎方法機(jī)械方法目的獲得同卵雙胎或多胎特點(diǎn)來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)實(shí)質(zhì)胚胎分割可以看作動(dòng)物無性繁殖或克隆的方法之一2.操作程序(1)選擇胚胎:選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚,將其移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中。(2)分割胚胎:在顯微鏡下用分割針或分割刀將胚胎切開。(3)分割后的胚胎可以直接移植給受體,或經(jīng)體外培養(yǎng)后,再移植給受體。3.囊胚分割要求注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割,否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。4.意義(1)促進(jìn)優(yōu)良動(dòng)物品種的繁殖,產(chǎn)生的遺傳性狀相同的后代是進(jìn)行遺傳學(xué)研究的寶貴材料。(2)在胚胎移植前,進(jìn)行性別鑒定、遺傳病篩查等,對于人工控制動(dòng)物性別、動(dòng)物繁育健康后代具有重要意義。預(yù)習(xí)反饋1.判斷正誤。(1)胚胎分割時(shí)需將原腸胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。(×)(2)利用胚胎分割技術(shù)可以獲得兩個(gè)基因型完全相同的胚胎。(√)(3)胚胎分割可看作是有性生殖。(×)2.下列關(guān)于胚胎分割技術(shù)的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.胚胎分割技術(shù)可以獲得同卵雙胎或三胎B.胚胎分割技術(shù)用機(jī)械方法切割早期胚胎C.胚胎分割技術(shù)屬于無性生殖方式,因此屬于克隆的方法D.胚胎分割技術(shù)應(yīng)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚答案A解析胚胎分割技術(shù)可以將早期胚胎平均分割成2等份、4等份或8等份等,獲得同卵雙胎或多胎,A項(xiàng)錯(cuò)誤;胚胎分割技術(shù)用機(jī)械方法即分割針或分割刀對早期胚胎進(jìn)行平均分割,B項(xiàng)正確;胚胎分割技術(shù)屬于無性生殖方式,因此屬于克隆的方法,C項(xiàng)正確;胚胎分割技術(shù)應(yīng)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚,D項(xiàng)正確。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三體外受精情境導(dǎo)引下圖是哺乳動(dòng)物體外受精過程示意圖,請據(jù)圖思考回答下列問題。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三1.受精時(shí)精子需要進(jìn)行獲能處理,對卵子的要求是什么?提示需要在體外培養(yǎng)成熟至MⅡ期。2.受精過程體現(xiàn)了細(xì)胞膜的哪種功能,體現(xiàn)了細(xì)胞膜的哪一特性?提示體現(xiàn)了細(xì)胞膜的信息傳遞功能。體現(xiàn)了細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性的特性。3.試管動(dòng)物在體外就能獲取,對嗎?提示不對。試管動(dòng)物是將獲取的精子、卵母細(xì)胞處理后在體外受精,培養(yǎng)到一定階段后,仍需要將胚胎移植至雌性動(dòng)物(受體)體內(nèi),經(jīng)妊娠后產(chǎn)出。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三歸納提升1.試管動(dòng)物并非自始至終都在試管中發(fā)育,而是胚胎發(fā)育的早期在培養(yǎng)皿和試管中,胚胎發(fā)育的絕大部分時(shí)間在母體內(nèi)。2.體外受精探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三(1)原理:人工模擬體內(nèi)環(huán)境(包括營養(yǎng)、溫度、pH等),使卵母細(xì)胞成熟、精子獲能,最終完成受精。(2)主要步驟:卵母細(xì)胞的采集、精子的獲取和受精等。(3)過程:精子進(jìn)行獲能處理,卵子進(jìn)行成熟培養(yǎng)(發(fā)育到MⅡ期),再進(jìn)行體外受精。特別提醒

體外受精形成的胚胎進(jìn)行胚胎移植屬于有性生殖,核移植形成的胚胎進(jìn)行胚胎移植屬于無性生殖,即判斷胚胎移植為何種生殖方式,關(guān)鍵要看胚胎是通過何種方式發(fā)育而來的。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三(4)比較自然受精、人工授精和體外受精

項(xiàng)

目自然受精人工授精體外受精不同點(diǎn)過程不同雌雄動(dòng)物交配完成用人工的方法將公畜的精液注入母畜生殖道內(nèi),完成受精人工獲取精子、卵母細(xì)胞,在體外分別經(jīng)處理后完成受精過程場所不同雌性動(dòng)物輸卵管中雌性動(dòng)物輸卵管中體外培養(yǎng)液中相同點(diǎn)①精子獲能、卵子成熟后方能完成受精過程;②都是有性生殖探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三3.克隆動(dòng)物、試管動(dòng)物的比較

項(xiàng)目克隆動(dòng)物試管動(dòng)物生產(chǎn)流程

探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三易錯(cuò)提醒試管動(dòng)物和克隆動(dòng)物的不同(1)生殖方式不同:試管動(dòng)物屬于有性生殖;克隆動(dòng)物屬于無性生殖。(2)培育的技術(shù)手段不同:試管動(dòng)物需采用體外受精、胚胎移植等技術(shù);克隆動(dòng)物需采用核移植、胚胎移植等技術(shù)。(3)是否遵循遺傳定律:試管動(dòng)物遵循遺傳定律;克隆動(dòng)物不遵循遺傳定律。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三典例剖析(多選)下圖所示是利用哺乳動(dòng)物的生殖細(xì)胞進(jìn)行的體外受精培育試管動(dòng)物的大致流程。下列說法中正確的是(

)A.哺乳動(dòng)物的體外受精包括卵母細(xì)胞的采集、精子的獲取和受精等幾個(gè)主要步驟B.獲取的精子經(jīng)過離心處理后,就具備了與卵母細(xì)胞受精的能力C.卵母細(xì)胞需要在體外成熟培養(yǎng)至MⅡ期D.胚胎早期發(fā)育的過程是受精卵→囊胚→桑葚胚→原腸胚探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三答案AC解析哺乳動(dòng)物的體外受精包括卵母細(xì)胞的采集、精子的獲取和受精等幾個(gè)主要步驟,A項(xiàng)正確;精子經(jīng)離心處理后,需要獲能后才能進(jìn)行受精,B項(xiàng)錯(cuò)誤;卵母細(xì)胞需要在體外成熟培養(yǎng)至MⅡ期才能進(jìn)行受精,C項(xiàng)正確;胚胎早期發(fā)育的過程是受精卵→桑葚胚→囊胚→原腸胚,D項(xiàng)錯(cuò)誤。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三活學(xué)活練下列有關(guān)人工授精、體外受精和自然受精的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.人工授精能更有效地發(fā)揮公畜的優(yōu)良特性B.體外受精能更有效地發(fā)揮母畜的繁殖潛能C.人工授精、體外受精的本質(zhì)與自然受精不同D.人工授精過程中的精、卵結(jié)合在母畜體內(nèi),而體外受精中這一過程發(fā)生在體外培養(yǎng)液中探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三答案C解析在人工授精時(shí),一般選擇優(yōu)良品種公畜的精液進(jìn)行受精作用,因此人工授精能更有效地發(fā)揮公畜的優(yōu)良特性,A項(xiàng)正確;體外受精能更有效地發(fā)揮母畜的繁殖潛能,B項(xiàng)正確;人工授精、體外受精的本質(zhì)與自然受精相同,都是兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合,C項(xiàng)錯(cuò)誤;人工授精過程中的精、卵結(jié)合發(fā)生在母畜體內(nèi),而體外受精中這一過程在體外培養(yǎng)液中進(jìn)行,D項(xiàng)正確。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三胚胎移植情境導(dǎo)引胚胎移植的基本程序是什么?下圖為牛胚胎移植及早期胚胎發(fā)育過程示意圖,請據(jù)圖回答問題。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三1.牛胚胎移植過程中,通常是利用激素對供體母牛和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理(①),然后用

激素使供體母牛超數(shù)排卵(②)。

答案促性腺2.對胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查(③)時(shí),胚胎應(yīng)發(fā)育到

或

階段。

答案桑葚胚囊胚3.⑤過程產(chǎn)生的犢牛的遺傳物質(zhì)與⑥的遺傳物質(zhì)是否相同?

。為什么?

提示不相同因?yàn)闋倥５倪z傳物質(zhì)來源于供體母牛和供體公牛,且通常情況下,供體胚胎的遺傳物質(zhì)在孕育過程中不受受體影響。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三4.胚胎移植的意義是

。

答案可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛能5.受體是否會(huì)對來自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)?

。

答案不會(huì)探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三歸納提升1.胚胎移植中胚胎來源歸納探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三2.胚胎移植的流程

↓配種或人工授精↓↓胚胎移植↓胚胎移植后的檢查檢查受體是否妊娠↓分娩探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三特別提醒

(1)作為胚胎受體的條件:①與供體是同一物種;②與供體處于相同的生理狀態(tài);③雌性動(dòng)物。(2)胚胎移植的實(shí)質(zhì)是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。(3)受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng),這為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三典例剖析下列有關(guān)胚胎移植的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.用激素處理胚胎移植的供體使其超數(shù)排卵B.用激素處理胚胎移植的受體使其同期發(fā)情C.對胚胎移植的供體和受體進(jìn)行免疫檢查,以防發(fā)生免疫排斥D.克隆動(dòng)物的培育和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的培育都需借助胚胎移植技術(shù)答案C解析用激素處理胚胎移植的供體使其超數(shù)排卵,A項(xiàng)正確;胚胎移植前要對供體和受體使用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理,以保證胚胎移植入相同的生理環(huán)境,B項(xiàng)正確;不需要對胚胎移植的供體和受體進(jìn)行免疫檢查,因?yàn)槭荏w子宮對移入的胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;胚胎移植是克隆動(dòng)物的培育和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物培育的最后環(huán)節(jié),D項(xiàng)正確。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三活學(xué)活練胚胎移植技術(shù)已在畜牧業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.胚胎移植可充分發(fā)揮優(yōu)良母牛的繁殖潛力,一年內(nèi)可得到幾頭甚至幾十頭良種牛犢B.應(yīng)用胚胎移植可使母牛提高生產(chǎn)能力C.應(yīng)用胚胎移植可以代替種畜的引進(jìn),豐富品種資源D.胚胎移植可在畜牧業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生新的品種,改良品種資源答案D解析胚胎移植可充分發(fā)揮優(yōu)良母牛的繁殖潛力,一年內(nèi)可得到幾頭甚至幾十頭良種牛犢,A項(xiàng)正確;應(yīng)用胚胎移植可使母牛提高生產(chǎn)能力,B項(xiàng)正確;應(yīng)用胚胎移植可以代替種畜的引進(jìn),豐富品種資源,C項(xiàng)正確;胚胎移植在畜牧業(yè)生產(chǎn)中,不能產(chǎn)生新的品種,D項(xiàng)錯(cuò)誤。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三胚胎分割情境導(dǎo)引進(jìn)行胚胎分割操作時(shí)應(yīng)注意什么?用于胚胎分割的胚胎有什么要求?下圖為哺乳動(dòng)物胚胎性別鑒定和分割示意圖。請據(jù)圖回答下列問題。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三1.胚胎分割時(shí),一般選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的

。對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí),要特別注意將

均等分割,否則會(huì)影響分割后的胚胎恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì),因此,胚胎分割可以看作動(dòng)物

的方法之一。

答案桑葚胚或囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)無性生殖(或克隆)2.胚胎分割過程中分割出的少量胚胎細(xì)胞可用來做

。

答案性別鑒定3.胚胎分割是否能無限分割?提示不能。因?yàn)榉指畲螖?shù)越多,越難以做到均等分割,并且分割后胚胎恢復(fù)和發(fā)育的難度越大。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三歸納提升1.胚胎分割的基礎(chǔ)(1)理論基礎(chǔ):細(xì)胞的全能性。(2)物質(zhì)基礎(chǔ):每個(gè)細(xì)胞核內(nèi)具有相同的遺傳物質(zhì)。2.胚胎均分?jǐn)?shù)目用分割針或分割刀將胚胎切成2、4、8等份數(shù),而不是2、3、4、5、6等份數(shù),這與細(xì)胞有絲分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞數(shù)目,以及操作難易程度有關(guān)。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三3.胚胎分割的過程選發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚↓移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中↓用分割針或分割刀將胚胎切開↓吸出其中半個(gè)胚胎,注入空透明帶中,或?qū)⒙惆肱咭浦踩胧荏w↓著床發(fā)育產(chǎn)仔探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三4.胚胎分割的意義:加快繁殖速度,提高了胚胎的利用率。5.有關(guān)胚胎分割的三點(diǎn)提醒(1)分割要均等。分割囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)時(shí),一定要均等,若分割不均,會(huì)出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)多的部分正常發(fā)育的能力強(qiáng),少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良,甚至不能發(fā)育。(2)分割份數(shù)不能過多。分割的份數(shù)越多,每一份的細(xì)胞數(shù)會(huì)越少,不但難以做到均等分割,而且作為囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞所受的影響會(huì)越大。因此,分割的份數(shù)越多,技術(shù)難度會(huì)越大,移植后的恢復(fù)和發(fā)育的難度越大,移植成功率降低。(3)同一胚胎經(jīng)分割移植形成的后代具有相同的遺傳物質(zhì),該過程中沒有減數(shù)分裂、有性生殖細(xì)胞的形成、有性生殖細(xì)胞的結(jié)合,屬于無性繁殖或克隆。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三6.胚胎分割動(dòng)物與克隆動(dòng)物的比較

項(xiàng)目胚胎分割動(dòng)物克隆