高中生物課時(shí)練習(xí)10體外受精和早期胚胎培養(yǎng)課件新人教選修310251213

十體外受精和早期胚胎培養(yǎng)(30分鐘100分)一、選擇題(共4小題,每小題6分,共24分)1.下列關(guān)于卵母細(xì)胞采集的敘述,不正確的是 (

)A.有些動(dòng)物在采集卵母細(xì)胞時(shí)要用促性腺激素處理B.從輸卵管中取出的卵子,可直接與獲能的精子在體外受精C.對(duì)有些動(dòng)物可以直接從活體卵巢中吸取卵母細(xì)胞D.采集的卵母細(xì)胞,都可直接與獲能的精子在體外受精【解析】選D。卵子采集的方法有兩種:①先用促性腺激素處理供體,從輸卵管中沖取卵子,可直接與獲能的精子在體外受精;②從已屠宰母畜的卵巢中采集卵母細(xì)胞或直接從活體動(dòng)物的卵巢中吸取卵母細(xì)胞,通過這種方式獲得的卵母細(xì)胞要在體外經(jīng)過人工培養(yǎng)成熟后,才能與獲能的精子受精。2.下列關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞工程和胚胎工程的敘述,正確的是 (

)A.乳腺細(xì)胞比乳腺癌細(xì)胞更容易進(jìn)行離體培養(yǎng)B.細(xì)胞核移植在同種動(dòng)物、同種組織的細(xì)胞之間進(jìn)行C.采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胚的數(shù)量是有限的D.培養(yǎng)早期胚胎的培養(yǎng)液中含維生素、激素等多種能源物質(zhì)【解析】選C。癌細(xì)胞比成熟動(dòng)物細(xì)胞更易進(jìn)行離體培養(yǎng),體外培養(yǎng)的癌細(xì)胞對(duì)生長(zhǎng)因子的需要量顯著低于正常細(xì)胞,A錯(cuò)誤;細(xì)胞核移植不一定是在同種動(dòng)物、同種組織之間進(jìn)行,如可以將一種生物體細(xì)胞的細(xì)胞核移植到另一種生物去核的卵母細(xì)胞中,B錯(cuò)誤;胚胎分割技術(shù)中,隨著胚胎分割次數(shù)的增多,分割胚的發(fā)育能力明顯降低,該技術(shù)獲取同卵多胚的數(shù)量是有限的,C正確;維生素和激素都不能提供能量,D錯(cuò)誤。3.如圖是利用體外受精技術(shù)培育試管動(dòng)物的大致過程,下列敘述錯(cuò)誤的是 (

)A.精子需要獲能后才能進(jìn)行受精作用B.受精必須在專用的受精溶液中完成C.體外培養(yǎng)受精卵時(shí),提供CO2氣體以維持培養(yǎng)液的pHD.進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)的目的是檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力【解析】選B。精子需要獲能后才能進(jìn)行受精作用,A正確;一般情況下,受精可在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿?B錯(cuò)誤;體外培養(yǎng)受精卵時(shí),提供CO2氣體的目的是維持培養(yǎng)液的pH,C正確;進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)的目的是檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力,D正確。4.體外受精技術(shù)又稱“試管嬰兒技術(shù)”。下列說法錯(cuò)誤的是 (

)A.將收集到的精子放到一定濃度的肝素溶液中培養(yǎng)是為了誘導(dǎo)精子獲能B.受精過程防止多精入卵的生理反應(yīng)包括透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)C.進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)時(shí),培養(yǎng)液中除加入一些必要的營(yíng)養(yǎng)成分外,還應(yīng)添加血清等天然成分D.一般將胚胎培養(yǎng)至囊胚或原腸胚時(shí),再進(jìn)行胚胎移植【解析】選D。將收集到的精子放在一定濃度的肝素溶液中培養(yǎng)是為了誘導(dǎo)精子獲能,精子獲能后才能進(jìn)行受精作用;受精過程中,透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)防止了多精入卵;由于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液的成分到目前為止還沒有完全弄清楚,所以應(yīng)加入血清等天然成分;胚胎移植應(yīng)在嚢胚階段或桑椹胚階段進(jìn)行。

【誤區(qū)警示】關(guān)于“試管動(dòng)物”的三個(gè)錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)(1)“試管動(dòng)物”的培育過程并不全在試管中進(jìn)行,只是受精作用和早期胚胎培養(yǎng)在試管中進(jìn)行。(2)采集到的精子和卵子不能直接進(jìn)行受精作用,精子需經(jīng)獲能處理,卵子需培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期。(3)并不是任何時(shí)期的早期胚胎均可進(jìn)行胚胎移植,一般選擇桑椹胚或囊胚進(jìn)行胚胎移植。二、非選擇題(共5小題,共76分)5.(14分)Rag2基因缺失小鼠不能產(chǎn)生成熟的淋巴細(xì)胞。科研人員利用胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)對(duì)Rag2基因缺失小鼠進(jìn)行基因治療,其技術(shù)流程如圖所示(圖中數(shù)字序號(hào)表示的是相關(guān)過程)。請(qǐng)回答下列有關(guān)問題:(1)過程①利用的技術(shù)是________,過程②利用的技術(shù)是________,過程③中涉及基因工程技術(shù),其中作為受體細(xì)胞的是________。

(2)過程③中獲取的目的基因是________,可以根據(jù)該基因的________設(shè)計(jì)引物,利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因片段。按此方法和圖示技術(shù)流程,完成Rag2基因缺失小鼠的基因治療涉及的酶有________和耐高溫的DNA聚合酶(Taq酶)等。

(3)圖中造血干細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)至少有______個(gè)來源。為檢測(cè)Rag2基因的表達(dá)情況,可提取治療后小鼠骨髓細(xì)胞的蛋白質(zhì),用__________________進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)。

【解析】(1)過程①是將培養(yǎng)的上皮細(xì)胞的細(xì)胞核移入去核的卵母細(xì)胞形成重組細(xì)胞,進(jìn)而得到重組胚胎,因此利用的技術(shù)是(體細(xì)胞)核移植技術(shù)。過程②利用的是早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)。過程③是借助基因工程技術(shù),將目的基因?qū)隕S細(xì)胞,即作為受體細(xì)胞的是ES細(xì)胞。(2)過程③中獲取的目的基因是正常的Rag2基因。擴(kuò)增Rag2基因,需根據(jù)一段已知Rag2基因的脫氧核苷酸序列(或堿基對(duì)序列或遺傳信息)設(shè)計(jì)引物。圖示中,獲得單個(gè)的上皮細(xì)胞需用胰蛋白酶;在將正常的Rag2基因?qū)隕S細(xì)胞前需要用到限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶構(gòu)建基因表達(dá)載體;利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因片段的過程中離不開耐高溫的DNA聚合酶(Taq酶)等。(3)圖中造血干細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)至少有三個(gè)來源,分別是Rag2基因缺失小鼠的上皮細(xì)胞中的核基因、卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基因和目的基因(正常的Rag2基因)。為檢測(cè)Rag2基因的表達(dá)情況,可提取治療后小鼠骨髓細(xì)胞的蛋白質(zhì),用抗Rag2蛋白的抗體進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)。答案:(1)(體細(xì)胞)核移植早期胚胎培養(yǎng)ES細(xì)胞(2)正常的Rag2基因脫氧核苷酸序列(或堿基對(duì)序列或遺傳信息)限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、胰蛋白酶(3)三抗Rag2蛋白的抗體6.(14分)用醫(yī)學(xué)手段培育“三親嬰兒”可以解決遺傳基因帶來的缺陷,其培養(yǎng)過程如圖所示。請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問題:(1)由于女性的自然周期產(chǎn)生的卵子太少,捐獻(xiàn)者在取卵前需要注射________激素,促使一次有更多的卵泡發(fā)育。重組細(xì)胞體外培養(yǎng)所需的氣體主要是O2和CO2,CO2的主要作用是________________。

(2)從受精卵到三親嬰兒的培養(yǎng)還需要_____________和____________等技術(shù)。三親嬰兒的培育方式屬于________生殖。

(3)三親嬰兒的培育技術(shù)________(填“能”或“不能”)避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代。三親嬰兒的染色體____________(填比例)來自母親提供的細(xì)胞核。設(shè)計(jì)試管嬰兒技術(shù)與為解決不孕夫婦的生育問題而出現(xiàn)的試管嬰兒技術(shù)主要區(qū)別是植入前對(duì)胚胎進(jìn)行________________________。

【解析】(1)對(duì)雌性供體注射促性腺激素,使其超數(shù)排卵,獲得更多的卵細(xì)胞。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)培養(yǎng)環(huán)境需要一定氣體環(huán)境,其中CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。(2)三親嬰兒的培育需要核移植、體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)。根據(jù)圖示可推測(cè):三親嬰兒是由受精卵發(fā)育而來的個(gè)體,培育方式屬于有性生殖。(3)根據(jù)圖示可知卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)來自捐獻(xiàn)者,可避免母親的線粒體遺傳基因傳遞給后代。三親嬰兒的染色體1/2來自母親,1/2來自父親;設(shè)計(jì)試管嬰兒技術(shù)在胚胎移植前需要進(jìn)行遺傳學(xué)診斷,而試管嬰兒技術(shù)不需要。答案:(1)促性腺維持培養(yǎng)液的pH(2)早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植有性(3)能1/2遺傳學(xué)診斷(或基因檢測(cè)或基因診斷)7.(14分)下圖為培養(yǎng)“轉(zhuǎn)基因試管?！钡幕具^程示意圖,請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題:(1)A過程一般用激素處理供體母牛,使其超數(shù)排卵,此前需用激素對(duì)供體母牛和代孕母牛進(jìn)行________處理。

(2)采集到的精子在進(jìn)行體外受精前必須進(jìn)行________處理。

(3)B過程通常用________法將含有抗凝血酶基因的表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵,這樣培育出來的試管牛進(jìn)入泌乳期后,即可從其乳汁中分離出來所需的________這一藥用蛋白。

【解析】(1)通常采用孕激素對(duì)供體母牛和代孕母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理,這樣才能使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存和發(fā)育條件,這也是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。(2)采集到的精子必須進(jìn)行獲能處理。(3)將目的基因注入動(dòng)物細(xì)胞常用顯微注射法,所培育的轉(zhuǎn)基因牛的乳汁中將表達(dá)出該目的基因的產(chǎn)物——抗凝血酶。答案:(1)同期發(fā)情(2)獲能(3)顯微注射抗凝血酶8.(16分)分析圖示,回答下列問題。(1)蛙卵受精后經(jīng)過2～3h,就開始進(jìn)行卵裂,卵裂時(shí)細(xì)胞分裂方式為__________,細(xì)胞的數(shù)量________,但胚胎總體積_______。

(2)重組細(xì)胞A發(fā)育成蝌蚪時(shí)要經(jīng)歷哪幾個(gè)階段?

________________________。

(3)重組細(xì)胞A發(fā)育成為成蛙的過程中是否需要進(jìn)行胚胎移植?該過程運(yùn)用的主要技術(shù)手段是什么?____________________________________________。

(4)通過圖中實(shí)驗(yàn),你可得出什么結(jié)論?_________________________________。

【解析】(1)細(xì)胞分裂方式常見的有三種,即無(wú)絲分裂、有絲分裂、減數(shù)分裂。卵裂的實(shí)質(zhì)是受精卵進(jìn)行的有絲分裂過程,隨著分裂次數(shù)的增加,細(xì)胞數(shù)目增加,但每個(gè)細(xì)胞的質(zhì)量、體積都在減小,總體積不變或略有減小。(2)重組細(xì)胞A發(fā)育成蝌蚪與哺乳動(dòng)物一樣要經(jīng)歷卵裂期、桑椹胚期、囊胚期、原腸胚期、組織器官形成期等。(3)重組細(xì)胞A發(fā)育到成蛙的過程,都是在水中完成的,因此不需要進(jìn)行胚胎移植,該過程的技術(shù)手段是體細(xì)胞核移植技術(shù)。(4)從整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程可以看出,腸上皮細(xì)胞細(xì)胞核中含有和受精卵細(xì)胞核一樣的全套遺傳物質(zhì)(或基因),卵子的細(xì)胞質(zhì)為腸上皮細(xì)胞核基因的表達(dá)提供了合適的生理環(huán)境。答案:(1)有絲分裂增加不增加或略有縮小(2)卵裂期、桑椹胚期、囊胚期、原腸胚期、組織器官形成期(3)不需要;體細(xì)胞核移植技術(shù)(4)腸上皮細(xì)胞細(xì)胞核中含有和受精卵細(xì)胞核一樣的全套遺傳基因;卵子的細(xì)胞質(zhì)為腸上皮細(xì)胞的核基因表達(dá)提供了合適的生理環(huán)境9.(18分)亞麻酸(ALA)能夠促進(jìn)卵母細(xì)胞體外成熟和囊胚發(fā)育。為了給水牛體外胚胎產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中合理使用亞麻酸提供理論依據(jù),科研人員研究了不同濃度的亞麻酸對(duì)水牛卵母細(xì)胞體外成熟、早期胚胎發(fā)育的影響。分析回答:①卵母細(xì)胞的收集和體外培養(yǎng):從屠宰場(chǎng)水牛的卵巢中收集并處理卵母細(xì)胞,隨機(jī)分成5組,分別置于不同濃度亞麻酸的培養(yǎng)液中,在39℃、5%CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)22～24h。②卵母細(xì)胞成熟判斷:在顯微鏡下觀察卵母細(xì)胞,判斷其是否成熟,統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1。③體外受精:在受精溶液中進(jìn)行體外受精后,用顯微鏡觀察判斷是否完成受精。④早期胚胎培養(yǎng):將受精卵移入胚胎培養(yǎng)液中培養(yǎng)44～48h后檢查分裂情況,每隔48h更換一次培養(yǎng)液,第5～9天觀察囊胚發(fā)育情況,統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2。表1亞麻酸對(duì)水牛卵母細(xì)胞體外成熟的影響ALA濃度/(μmol·L-1)卵母細(xì)胞數(shù)核成熟卵子數(shù)02291371020113350227166100215137200215135表2亞麻酸對(duì)水牛早期胚胎發(fā)育的影響(1)步驟①中,細(xì)胞培養(yǎng)箱中加5%CO2

的作用是_______________________。

ALA濃度/(μmol·L-1)培養(yǎng)卵數(shù)分裂數(shù)囊胚數(shù)030917175103251828250292185971003101888420023114568(2)步驟②中,成熟卵母細(xì)胞內(nèi)染色體的行為特征是______________________,步驟③中,判斷是否受精的依據(jù)是在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙可否觀察到__________________。

(3)步驟④中,受精卵經(jīng)過卵裂期、__________(時(shí)期)發(fā)育成囊胚,培養(yǎng)過程定期更換培養(yǎng)液的目的是________________、__________________。

(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,亞麻酸溶液為200μmol·L-1

時(shí),對(duì)水牛卵母細(xì)胞體外成熟和囊胚發(fā)育起__________作用。

(5)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,_______