2024-2025學(xué)年新教材高中生物第2章細(xì)胞工程3.2胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)案新人教版選擇性必修3

PAGE11-胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用必備學(xué)問·素養(yǎng)奠基一、胚胎工程技術(shù)1.技術(shù)種類:體外受精、胚胎移植和胚胎分割。2.意義:挖掘動(dòng)物的繁殖潛力。二、體外受精填一填:基于體外受精技術(shù)的步驟,完成填寫:(1)過程A為卵母細(xì)胞的采集,從卵巢中獲得后須要培育到①M(fèi)Ⅱ期才能具有受精的實(shí)力。(2)精子的獲得過程中,采集的精液先進(jìn)行②離心處理,然后再進(jìn)行B精子獲能后才具有受精的實(shí)力。(3)獲能的精子和成熟的卵子置于適當(dāng)?shù)呐嘤褐泄餐嘤?進(jìn)行過程C體外受精。(4)意義:①提高動(dòng)物繁殖實(shí)力的有效措施。②為胚胎移植供應(yīng)可用的胚胎。精子獲能和體外受精過程模擬的是雌性動(dòng)物的哪些部位的環(huán)境?提示:精子獲能模擬的場(chǎng)所是雌性生殖道,體外受精模擬的場(chǎng)所是輸卵管。三、胚胎移植1.概念:(1)對(duì)象:體外受精及其他方式得到的胚胎。(2)供體:供應(yīng)胚胎的個(gè)體。(3)受體:同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動(dòng)物。2.程序(以牛胚胎移植為例):3.意義:(1)胚胎移植的優(yōu)勢(shì)可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力。①縮短供體的繁殖周期。②使供體后代數(shù)是自然繁殖的十幾倍到幾十倍。(2)胚胎移植作為胚胎工程的最終技術(shù)環(huán)節(jié),還將推動(dòng)胚胎工程其他技術(shù)的探討和應(yīng)用。四、胚胎分割1.概念:對(duì)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)可以看作動(dòng)物無性繁殖或克隆的方法之一2.所需的主要儀器:體視顯微鏡和顯微操作儀。3.操作程序:4.意義:(1)可以促進(jìn)優(yōu)良動(dòng)物品種的繁殖,產(chǎn)生的遺傳性狀相同(填“相同”或“不同”)的后代,是進(jìn)行遺傳學(xué)探討的珍貴材料。(2)在胚胎移植前,進(jìn)行性別鑒定、遺傳病篩查等,對(duì)于人工限制動(dòng)物性別、動(dòng)物繁育健康后代具有重要意義。胚胎分割產(chǎn)生的多個(gè)后代遺傳物質(zhì)是否相同?生殖方式屬于有性生殖還是無性生殖?提示:遺傳物質(zhì)相同,屬于無性生殖。關(guān)鍵實(shí)力·素養(yǎng)形成學(xué)問點(diǎn)一胚胎移植1.移植胚胎的來源及生殖方式:(1)核移植無性生殖(2)體外受精有性生殖(3)體內(nèi)受精→沖卵→移植→有性生殖2.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)及意義:生理學(xué)基礎(chǔ)意義哺乳動(dòng)物發(fā)情排卵后,同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的生理改變是相同的為供體的胚胎移入受體供應(yīng)相同的生理環(huán)境哺乳動(dòng)物的早期胚胎形成后,在肯定時(shí)間內(nèi)不會(huì)與母體子宮建立組織上的聯(lián)系,而是處于游離狀態(tài)供應(yīng)胚胎收集的基礎(chǔ)受體對(duì)移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)供應(yīng)移入胚胎存活的基礎(chǔ)供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系,但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響供應(yīng)保留遺傳特性的基礎(chǔ)3.胚胎移植時(shí)兩次激素的運(yùn)用:(1)第一次用激素:對(duì)供、受體進(jìn)行同期發(fā)情處理。(2)其次次用激素:對(duì)供體進(jìn)行超數(shù)排卵處理。4.胚胎移植過程中的兩次檢查:(1)第一次檢查:在收集胚胎后,對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查。(2)其次次檢查:在胚胎移植后,對(duì)受體母牛進(jìn)行妊娠檢查?！咎厥馓崾尽坑嘘P(guān)胚胎移植的兩點(diǎn)提示(1)“移植的胚胎在受體內(nèi)存活的基礎(chǔ)條件”是指受體對(duì)外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。(2)雌性動(dòng)物發(fā)情排卵后,不管是否妊娠,都會(huì)產(chǎn)生黃體,并維持一段時(shí)間,稱為黃體期。在這段時(shí)間里,同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的生理改變是相同的。試管動(dòng)物技術(shù)正廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)。請(qǐng)依據(jù)試管牛的生產(chǎn)流程圖回答相關(guān)問題:(1)①②過程分別表示________、________。

(2)對(duì)供體母牛的要求是________________,通常母牛每次只排出一枚卵母細(xì)胞。

(3)在體外培育受精卵時(shí),須要滿意以下條件:____________、養(yǎng)分、溫度和pH以及氣體環(huán)境。

(4)生產(chǎn)上常用________期的胚胎進(jìn)行②過程。

【解題導(dǎo)引】解答本題思維流程如下:

【解析】(1)由題圖可知①②過程分別表示體外受精、胚胎移植。(2)培育試管動(dòng)物首先選擇遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)良的母牛。(3)體外培育受精卵時(shí),首先須要無菌無毒的環(huán)境,防止被污染,還要有肯定的養(yǎng)分物質(zhì),及相宜的外界環(huán)境條件。(4)等胚胎發(fā)育到桑葚胚或囊胚期時(shí)進(jìn)行胚胎移植。答案:(1)體外受精胚胎移植(2)遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀(3)無菌無毒的環(huán)境(4)桑葚胚或囊胚

【素養(yǎng)·探究——母題追問】(1)科學(xué)思維——批判性思維某同學(xué)認(rèn)為通過上題圖中過程①獲得的受精卵可以干脆移入受體動(dòng)物體內(nèi)。這種做法是否正確?假如不正確,應(yīng)當(dāng)如何操作?提示:不正確,應(yīng)當(dāng)先培育到桑葚胚或囊胚期然后再進(jìn)行移植。(2)科學(xué)思維——演繹與推理上題圖中過程②有什么意義?提示:提高優(yōu)良母畜的繁殖實(shí)力。【素養(yǎng)·遷移】梅花鹿胚胎移植試驗(yàn)的主要流程如下。下列相關(guān)敘述正確的是 ()①供體超數(shù)排卵→②配種→③胚胎收集→④________→⑤胚胎移植→子代梅花鹿

A.①過程須要注射有關(guān)激素,目的是獲得更多的卵原細(xì)胞并完成減數(shù)分裂B.③過程是以哺乳動(dòng)物早期胚胎與子宮建立了組織上的聯(lián)系為前提C.④過程是“對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查”,可移植的胚胎應(yīng)發(fā)育到囊胚或原腸胚D.⑤過程勝利率的凹凸主要確定于供、受體生理狀況的一樣性【解析】選D。超數(shù)排卵處理須要注射促性腺激素,目的是獲得更多的卵細(xì)胞,而不是卵原細(xì)胞,A錯(cuò)誤;③過程為胚胎收集,前提是早期胚胎處于游離狀態(tài),沒有與子宮建立組織上的聯(lián)系,B錯(cuò)誤;④過程為“胚胎質(zhì)量檢查”,可移植的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑葚胚或囊胚,C錯(cuò)誤;⑤過程為胚胎移植,勝利率的凹凸與供體、受體的生理狀況是否相同有關(guān),D正確。【補(bǔ)償訓(xùn)練】下列關(guān)于胚胎工程的敘述,正確的是 ()A.通過胚胎體外培育可干脆獲得新生兒B.胚胎移植中的受體應(yīng)與供體同期發(fā)情C.胚胎移植中的受體與供體必需都為優(yōu)良品種D.胚胎移植中的胚胎肯定是體外受精而來的【解析】選B。胚胎體外培育可以得到早期胚胎,早期胚胎須要在母體子宮中完成后期的發(fā)育過程,因此還要進(jìn)行胚胎移植。胚胎移植中的受體可以不具有優(yōu)良性狀,一般選擇體質(zhì)健康和有正常繁殖實(shí)力的個(gè)體。胚胎移植中的胚胎可以是體外受精、自然配種或核移植而來的。學(xué)問點(diǎn)二胚胎分割1.胚胎分割的基礎(chǔ):2.胚胎分割的實(shí)例(哺乳動(dòng)物胚胎分割和性別鑒定)【特殊提示】有關(guān)胚胎分割的三點(diǎn)提示(1)分割要均等。分割囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)時(shí),肯定要均等,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)育的實(shí)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,移植后的復(fù)原和發(fā)育的難度越大,移植勝利率降低。(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。如圖是利用胚胎工程技術(shù)培育優(yōu)質(zhì)奶牛的主要步驟。下列敘述正確的是 ()A.A所表示的細(xì)胞不肯定是受精卵細(xì)胞B.圖中a過程包括卵裂、囊胚和原腸胚等階段C.應(yīng)把③移植到處于發(fā)情狀態(tài)的母牛的輸卵管中D.圖示過程應(yīng)用了細(xì)胞培育、胚胎分割、核移植等生物技術(shù)【解題導(dǎo)引】解答本題思維流程如下:

【解析】選A。圖中A所示的細(xì)胞不肯定是受精卵,還可能是重組細(xì)胞或早期還未分化的胚胎細(xì)胞,A正確;圖中a過程包括卵裂、囊胚階段,還沒有發(fā)育到原腸胚階段,B錯(cuò)誤;應(yīng)把③移植到母牛的子宮中而不是輸卵管中,C錯(cuò)誤;圖示中沒有顯示核移植的過程,D錯(cuò)誤。

【素養(yǎng)·探究——母題追問】(1)科學(xué)思維——分析與推理若題干圖中①與②未均分,可能會(huì)導(dǎo)致什么樣的后果?提示:若未均分,則可能導(dǎo)致分割后的部分胚胎不能發(fā)育成各種組織、器官等。(2)生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀圖示胚胎分割過程與“龍鳳胎”在實(shí)質(zhì)上有什么不同?提示:圖示過程是將一個(gè)胚胎分割成兩份,獲得的兩部分遺傳信息完全相同,而龍鳳胎屬于異卵雙胞胎,是由兩個(gè)精子與兩個(gè)卵子分別結(jié)合得到的兩個(gè)胚胎發(fā)育成遺傳物質(zhì)不同的兩個(gè)個(gè)體?！舅仞B(yǎng)·遷移】如圖為胚胎移植過程示意圖,請(qǐng)回答以下問題。(1)胚胎移植對(duì)甲、乙、丙牛的要求分別是____________、________和________。丁牛為________。

(2)過程①②分別是____________和________。

(3)欲得到更多的后代牛丁,可將收集得到的胚胎進(jìn)行____________。

【解析】(1)胚胎移植時(shí)所用的供體公牛和母牛均為優(yōu)良牛,受體牛為一般牛即可。(2)細(xì)致視察圖解,過程①②③分別為同期發(fā)情處理、胚胎移植和超數(shù)排卵。(3)欲得到更多的后代牛丁,可將收集得到的早期胚胎進(jìn)行胚胎分割。答案:(1)優(yōu)良母牛一般母牛優(yōu)良公牛有價(jià)值的后代(優(yōu)良牛)(2)同期發(fā)情處理胚胎移植(3)胚胎分割【補(bǔ)償訓(xùn)練】胚胎分割是一種現(xiàn)代生物技術(shù),關(guān)于這一技術(shù)的敘述正確的是 ()A.胚胎分割可以將早期胚胎隨意分割成多份B.胚胎分割技術(shù)可以獲得同卵雙胎或多胎C.胚胎分割技術(shù)屬于有性生殖方式,因此不屬于克隆D.胚胎分割技術(shù)可以分割隨意時(shí)期胚胎【解析】選B。胚胎分割常選擇桑葚胚或囊胚時(shí)期的胚胎,早期胚胎不能被隨意分割成多份,一般要均分為幾等份。胚胎分割可以看作是動(dòng)物無性繁殖或克隆的方法之一?！菊n堂回眸】課堂檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)【概念·診斷】1.胚胎工程技術(shù)可以發(fā)揮優(yōu)良動(dòng)物個(gè)體的繁殖潛力,促進(jìn)優(yōu)良動(dòng)物品種的繁育速度。下列有關(guān)胚胎工程技術(shù)的描述合理的是__

①體外受精培育的胚胎并非全部都適合作為移植的材料,需進(jìn)行篩選。②采集的卵母細(xì)胞需在體外培育使其分裂為卵細(xì)胞才能與獲能的精子受精。③胚胎移植可移植到其他任一經(jīng)同期發(fā)情處理過的雌性哺乳動(dòng)物體內(nèi)。④胚胎移植時(shí),供體母畜須要具備優(yōu)良的遺傳性能。⑤胚胎分割時(shí)需將囊胚的滋養(yǎng)層均等分割?！窘馕觥窟x①④。體外受精培育的胚胎并非全部都適合作為移植的材料,需進(jìn)行篩選動(dòng)身育狀態(tài)良好的胚胎進(jìn)行移植,①正確;采集的卵母細(xì)胞需在體外培育到MⅡ期,②錯(cuò)誤;胚胎移植可移植到同一種生物經(jīng)同期發(fā)情處理過的雌性哺乳動(dòng)物體內(nèi),③錯(cuò)誤;胚胎移植的目的是獲得優(yōu)良后代,因此供體母畜須要具備優(yōu)良的遺傳性能,④正確;胚胎分割時(shí)需將囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割,⑤錯(cuò)誤。2.第三代試管嬰兒技術(shù)包括胚胎植入前遺傳學(xué)診斷。在胚胎移植前,取胚胎細(xì)胞的遺傳物質(zhì)進(jìn)行分析,篩選出健康胚胎進(jìn)行移植。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是 ()A.獲得的精子一般要放在培育液中培育一段時(shí)間才能用于受精B.胚胎植入前遺傳學(xué)診斷過程須要進(jìn)行羊膜腔穿刺取羊水細(xì)胞C.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)之一是母體子宮對(duì)植入胚胎基本無免疫排斥反應(yīng)D.試管嬰兒技術(shù)的成熟并不意味著大家可以隨意選擇和定制孩子【解析】選B。在體外受精前,要對(duì)精子進(jìn)行獲能處理,A正確;胚胎植入前,可干脆進(jìn)行遺傳學(xué)診斷,不須要從羊水中獲得細(xì)胞,B錯(cuò)誤;胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)之一是母體子宮對(duì)植入胚胎基本無免疫排斥反應(yīng),這為胚胎在受體的存活供應(yīng)了可能,C正確;試管嬰兒技術(shù)的成熟是可以得到健康的胚胎,而不是隨意定制,D正確。3.下列關(guān)于哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育和胚胎工程的敘述,正確的是 ()A.卵裂期胚胎中細(xì)胞數(shù)目和有機(jī)物總量在不斷增加B.胚胎分割時(shí)需將原腸胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割C.胚胎干細(xì)胞具有細(xì)胞核大、核仁小和蛋白質(zhì)合成旺盛等特點(diǎn)D.胚胎移植是胚胎工程最終一道工序,能充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力【解析】選D。卵裂期胚胎中細(xì)胞通過有絲分裂增加細(xì)胞數(shù)目,細(xì)胞中的有機(jī)物通過呼吸作用被消耗,總量不斷削減,A項(xiàng)錯(cuò)誤;胚胎分割時(shí)需將囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割,B項(xiàng)錯(cuò)誤;胚胎干細(xì)胞具有細(xì)胞核大、核仁明顯和蛋白質(zhì)合成旺盛等特點(diǎn),C項(xiàng)錯(cuò)誤;胚胎移植是胚胎工程最終一道工序,讓優(yōu)良雌性個(gè)體只負(fù)責(zé)供應(yīng)胚胎,讓一般雌性個(gè)體擔(dān)當(dāng)孕育胚胎的任務(wù),能充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力,D項(xiàng)正確。4.印度沙漠貓是一種珍稀貓科動(dòng)物,通過胚胎工程技術(shù),可以讓家貓代孕而繁育,主要步驟如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是 ()A.步驟甲、乙分別是指精子獲能、胚胎分割B.誘導(dǎo)超數(shù)排卵所注射的激素只能作用于特定細(xì)胞C.受精卵發(fā)育成早期胚胎所需養(yǎng)分主要來源于培育液D.步驟甲運(yùn)用的培育液和早期胚胎培育液成分基本相同【解析】選B。步驟甲、乙分別指受精作用、胚胎移植,A錯(cuò)誤;誘導(dǎo)超數(shù)排卵所注射的激素是促性腺激素,只能作用于性腺,B正確;受精卵發(fā)育成早期胚胎所需養(yǎng)分主要來自受精卵,C錯(cuò)誤;受精過程運(yùn)用的培育液是獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤?與早期胚胎培育液有區(qū)分,D錯(cuò)誤。5.(2024·山東等級(jí)考)經(jīng)遺傳改造的小鼠胚胎干細(xì)胞注入囊胚,通過胚胎工程的相關(guān)技術(shù)可以獲得具有不同遺傳特性的試驗(yàn)小鼠。下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.用促性腺激素處理雌鼠可以獲得更多的卵子B.體外受精前要對(duì)小鼠的精子進(jìn)行獲能處理C.胚胎移植前要檢查胚胎質(zhì)量并在囊胚或原腸胚階段移植D.遺傳改造的小鼠胚胎干細(xì)胞可以通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)獲得【解析】選C。本題主要考查胚胎工程。為了獲得更多卵子,須要用促性腺激素對(duì)雌性個(gè)體進(jìn)行超數(shù)排卵,A項(xiàng)正確;剛排出的精子不能與卵子受精,必需進(jìn)行獲能處理即發(fā)生相應(yīng)的生理改變后才能獲得受精實(shí)力,因此在體外受精前要對(duì)小鼠的精子進(jìn)行獲能處理,B項(xiàng)正確;胚胎移植前要檢查胚胎質(zhì)量,一般動(dòng)物在桑椹胚或囊胚階段移植,小鼠可在更早的階段移植,C項(xiàng)錯(cuò)誤;可以通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)對(duì)小鼠胚胎干細(xì)胞進(jìn)行遺傳改造,D項(xiàng)正確?！舅季S·躍遷】6.回答下列有關(guān)問題:(1)哺乳動(dòng)物卵子的發(fā)生是在雌性動(dòng)物的卵巢內(nèi)完成的。減數(shù)分裂Ⅰ是在________前后完成的。當(dāng)視察到卵細(xì)胞膜與透亮帶之間有________時(shí),說明卵子已完成了受精。

(2)體外受精是對(duì)體內(nèi)受精的模擬操作,首先對(duì)試驗(yàn)動(dòng)物用__________處理,使其排出更多的卵子。

(3)精卵體外受精后,應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培育液中培育,它的成分比較困難,除了一些無機(jī)鹽和有機(jī)鹽類外,還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸、________等物質(zhì)。

(4)對(duì)于“試管動(dòng)物”的正確理解是________(多選)。

A.屬于無性生殖B.屬于有性生殖C.體外受精D.體內(nèi)受精E.體外發(fā)育F.體內(nèi)發(fā)育【解析】(1)初級(jí)卵母細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅰ發(fā)生在排卵前后。當(dāng)視察到卵細(xì)胞膜與透亮帶之間有兩個(gè)極體時(shí),說明卵子已完成了受精。(2)對(duì)雌性動(dòng)物注射促性腺激素可使其超數(shù)排卵。(3)動(dòng)物細(xì)胞培育須要添加動(dòng)物血清,以滿意細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育的須要。(4)“試管動(dòng)物”經(jīng)過精卵的體外受精,屬于有性生殖過程。精卵體外受精形成受精卵后在體外進(jìn)行早期胚胎發(fā)育,發(fā)育到肯定階段后移植到受體子宮中接著發(fā)育。答案:(1)排卵