【創(chuàng)新方案】-2022屆高三生物一輪復(fù)習教師用書-選修3-專題3-3.2體外受精和早期胚胎培養(yǎng)

一、試管動物技術(shù)1．含義：指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培育發(fā)育為早期胚胎后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。2．應(yīng)用：良種動物的快速大量繁殖。3．技術(shù)手段：體外受精、早期胚胎的培育和移入母體子宮。二、體外受精的步驟1．卵母細胞的采集和培育(1)eq\a\vs4\al(試驗動物,小鼠、兔、,羊等)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(方法：用促性腺激素處理，再從輸卵管中沖取卵子,處理：可直接與獲能的精子在體外受精))(2)eq\a\vs4\al(大型動物,牛等)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(方法：從卵巢中采集卵母細胞,處理：在體外培育成熟后才能與獲能的精子受精))2．精子的采集和獲能(1)(2)精子的獲能獲能方法概念適用動物培育法將精子放入人工配制的獲能液中培育，使其獲能嚙齒動物、家兔和豬等化學(xué)誘導(dǎo)法將精子放在肯定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中，用化學(xué)藥物誘導(dǎo)精子獲能牛、羊等家畜3.體外受精獲能的精子和培育成熟的卵子，一般狀況下可以在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程。三、胚胎的早期培育1．培育液的成分：一般包括無機鹽、有機鹽類、維生素、激素、氨基酸、核苷酸等養(yǎng)分成分，以及血清等物質(zhì)。2．胚胎早期培育的目的(1)精子和卵細胞在體外受精后，應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培育液中連續(xù)培育，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育力量。(2)當胚胎發(fā)育到適宜的階段時，進行受體移植或冷凍保存。3．胚胎的去向(1)向受體移植：不同動物胚胎移植的時間不同。牛、羊一般要培育到桑椹胚階段或囊胚階段進行移植。人的體外受精胚胎，可在8～16個細胞階段移植。(2)冷凍保存。一、體外受精閱讀教材P69～72，分析圖3－14，探討下列問題：1．有些動物在采集卵母細胞時，為了獲得更多的卵子，應(yīng)用什么激素處理？該激素能否口服？提示：用促性腺激素處理雌性動物，使其排出更多的卵子。用促性腺激素處理時，只能注射不能口服，由于促性腺激素是肽類化合物，口服會因消化道的消化作用而失去原有的效應(yīng)。2．從卵巢中采集的卵子為什么不能與獲能精子直接受精？提示：卵巢中卵子不成熟，需要培育到減數(shù)其次次分裂中期時才具有受精力量。3．哺乳動物體外受精過程中，需對精子進行離心處理的緣由是什么？提示：精液由精子和精清(精漿)兩部分組成。精清中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，在一般狀況下，精液中的精子無法獲能。二、早期胚胎培育1．試比較動物胚胎培育液和動物細胞培育液的異同。提示：有機鹽無機鹽維生素無菌2．完善試管牛工廠化生產(chǎn)的技術(shù)流程。(1)結(jié)果：實現(xiàn)良種牛的快速、大量繁殖。(2)所用技術(shù)：________、____________。提示：體外培育體外獲能胚胎移植卵母細胞體外受精早期胚胎培育把握哺乳動物的性別對于畜牧生產(chǎn)有著格外重要的意義。目前，分別精子技術(shù)是有效的性別把握方法。例如：牛的含X染色體的精子的DNA含量比含Y染色體的精子的DNA含量高出4%左右，利用這一差異人們借助特殊儀器將它們分別開來，再通過胚胎工程技術(shù)就可培育出所需性別的試管牛(如圖所示)。依據(jù)以上信息回答下列相關(guān)問題：(1)試管動物技術(shù)通常是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下________和受精，并通過培育發(fā)育成早期胚胎后，再經(jīng)胚胎移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。(2)圖中過程①采集精子時，常接受________法。獲得的精子經(jīng)________處理后才能受精。(3)圖中過程③通常接受________技術(shù)。在這個過程中________的精子與卵子相遇時，首先發(fā)生________反應(yīng)釋放出有關(guān)的酶直接溶解卵丘細胞之間的物質(zhì)。防止多精入卵的生理反應(yīng)有________________________________________________________________________。(4)為了確保得到所需性別的試管牛，往往需要對移植前的胚胎進行性別鑒定，請舉出一種對早期胚胎進行性別鑒定的方法。____________________________________________。[解析](1)試管動物的產(chǎn)生過程是通過人工操作獵取精子和卵子，使它們在體外條件下成熟和受精，并通過培育發(fā)育成早期胚胎后，經(jīng)胚胎移植而產(chǎn)生后代；(2)采集精子的主要方法有三種：手握法、假陰道法、電刺激法，常接受的方法是假陰道法，且采集后的精子需放到化學(xué)藥物中才能使之獲能；(3)精子和卵子受精發(fā)生一些重要的生理反應(yīng)，如頂體反應(yīng)、透亮?????帶反應(yīng)、卵黃膜封閉作用，其中后兩者是防止多精入卵的主要生理過程；(4)試管動物對早期胚胎進行檢測可以有選擇性地獲得所需性別。[答案](1)成熟(2)假陰道化學(xué)藥物(肯定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液)誘導(dǎo)(3)體外受精獲能頂體透亮?????帶反應(yīng)和卵黃膜封閉作用(4)分析胚胎細胞的染色體組型(其他合理答案也可)如圖為純種荷斯坦小奶牛的繁殖過程，請據(jù)圖回答下列問題：(1)克隆動物培育過程與圖示繁殖過程相比，特有的技術(shù)手段是________技術(shù)，這兩種動物繁殖的方式相比，實質(zhì)性的區(qū)分為前者是________，后者是________。(2)一般用________激素對供體母牛做超數(shù)排卵處理。人工授精前需對精子進行________處理。(3)受精卵體外培育所需的培育液成分一般比較簡單，除一些________________外，還需要添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等物質(zhì)。為了防止培育過程中的污染，通常還需添加肯定量的________。(4)假如培育轉(zhuǎn)基因荷斯坦奶牛，可接受____________技術(shù)將藥用蛋白基因?qū)氲絖_______________中，在檢測受體細胞中的染色體DNA上是否插入了目的基因時，常接受的方法是________________技術(shù)，依據(jù)是否顯示出雜交帶進行鑒定。[研析]本題以“純種荷斯坦小奶?！钡墓I(yè)化生產(chǎn)為背景材料考查體外受精的操作步驟和動物胚胎的早期培育方法。具體解題過程如下：[審]——提取信息信息a：由圖示中文字信息“受精卵體外培育”可確定為有性生殖。信息b：由設(shè)問(2)“超數(shù)排卵”可選擇使用促性腺激素。信息c：由設(shè)問(3)培育過程中“防止污染”可知需加入抗生素。信息d：由設(shè)問(4)“受體細胞中的染色體DNA上是否插入了目的基因”可確定雜交方法。[析]——解讀信息解讀信息a：題圖所示的繁殖過程具有精卵結(jié)合形成受精卵的過程，應(yīng)為有性生殖。解讀信息b：促性腺激素能促進性激素的分泌，從而促進生殖器官的發(fā)育和生殖細胞的形成，要使卵巢“超數(shù)排卵”，需注射促性腺激素。解讀信息d：培育轉(zhuǎn)基因荷斯坦奶牛時，目的基因?qū)雱游锛毎麜r，常用顯微注射法。檢測受體細胞中的染色體DNA上是否插入了目的基因時，需進行DNA分子交。[答]——解題規(guī)范設(shè)問(1)：第一個空不能答“胚胎移植”，由于克隆動物和圖示繁殖方式均涉及胚胎移植，不是克隆技術(shù)所特有的。設(shè)問(2)：超數(shù)排卵時只能使用促性腺激素，答“性激素”不給分。設(shè)問(3)：第一個空需答出兩種鹽類，否則不給分；其次個空填抗生素的關(guān)鍵點在于關(guān)鍵詞“防止污染”，不能不審題直接答“血清”。設(shè)問(4)：答第一個空時，要通讀后面的關(guān)鍵信息，以免錯答為“轉(zhuǎn)基因技術(shù)”。受體細胞常用全能性較高的細胞(如受精卵)，不能寫成體細胞。[答案](1)核移植無性生殖有性生殖(2)促性腺獲能(3)無機鹽和有機鹽類抗生素(4)顯微注射受精卵DNA分子雜交巧記早期胚胎培育的培育液的成分兩“鹽”：無機鹽和有機鹽；兩“素”：維生素和激素；兩“酸”：氨基酸和核苷酸；另外有水和動物血清等?！猍課堂歸納]——————————————————[網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建]填充：①促性腺②獲能③冷凍保存④血清[關(guān)鍵語句]1．試管動物技術(shù)是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培育發(fā)育為早期胚胎后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。2．試管動物技術(shù)中，首先要做的是體外受精和早期胚胎的培育。3．哺乳動物的體外受精主要包括卵母細胞的采集、精子的獵取和受精等幾個主要步驟。4．收集精子常用的方法有假陰道法、手握法和電刺激法。5．精子體外獲能的方法有培育法和化學(xué)誘導(dǎo)法兩種。6．哺乳動物胚胎的培育液中，除一些無機鹽和有機鹽類外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等養(yǎng)分成分，以及血清等物質(zhì)。1．下列關(guān)于卵母細胞采集的敘述不正確的是()A．有些動物在采集時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．對有些動物可以直接從活體卵巢中吸取卵母細胞D．采集的卵母細胞都可直接與獲能的精子在體外受精解析：選D卵子采集方法有兩種：①先用促性腺激素處理供體，從輸卵管中沖取卵子，直接與獲能的精子在體外受精；②從屠宰母畜的卵巢中采集卵母細胞或直接從活體動物的卵巢中吸取卵母細胞，通過這種方式獲得的卵母細胞要在體外人工培育成熟后才能與獲能的精子受精。2．進展試管動物技術(shù)具有重要意義，下列關(guān)于這方面敘述錯誤的是()A．試管動物技術(shù)可解決動物生育率低的問題B．試管動物技術(shù)可以更多、更有效地利用動物卵母細胞C．試管動物技術(shù)可以通過一般家畜繁育良種家畜D．試管動物技術(shù)不能實現(xiàn)家畜的快速繁殖解析：選D試管動物技術(shù)能夠?qū)?yōu)良品種的雌雄生殖細胞體外受精并發(fā)育成一個個小胚胎，然后將這些小胚胎移植到一般個體子宮內(nèi)“借腹懷胎”，從而實現(xiàn)家畜的快速繁殖，也能夠解決動物生育率低的問題。3．精子獲能的常用化學(xué)物質(zhì)可能是下列哪一種()A．氯化鈣溶液B．肝臟提取液C．肝素溶液D．氨基酸養(yǎng)分液解析：選C精子體外獲能的方法有培育法和化學(xué)誘導(dǎo)法兩種?；瘜W(xué)誘導(dǎo)法即將精子放在肯定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中使精子獲能。4．胚胎早期培育需要用液體培育基，此培育液成分是()A．水、無機鹽、維生素、激素、有機鹽、氨基酸、核苷酸、血清等B．蔗糖、水、無機鹽、激素、維生素等C．水、無機鹽、蔗糖、氨基酸、核苷酸、血清等D．水、無機鹽、維生素、有機鹽、淀粉等答案：A5．據(jù)哺乳動物體外受精的過程回答以下問題：(1)體外受精的過程主要包括________________、_______________及受精等幾個步驟。(2)精子采集的方法主要有_______________、____________________和___________。獲能的方法有________________和________________。(3)體外采集小鼠的卵子常用________。A．超數(shù)排卵處理法B．活體采卵法C．從早期胚胎中采集D．從屠宰后母畜卵巢中采集(4)請用一個流程圖表示體外受精過程。答案：(1)卵母細胞的采集和培育精子的采集和獲能(2)假陰道法手握法電刺激法培育法化學(xué)誘導(dǎo)法(3)A(4)如圖(時間：25分鐘；滿分：50分)一、選擇題(每小題2分，共20分)1．體外受精常接受的采集卵母細胞的方法有()①用促性腺激素處理后，從輸卵管中沖取卵子②化學(xué)誘導(dǎo)法③電刺激法④從活體動物卵巢中吸取卵母細胞⑤從屠宰場廢棄卵巢中采集卵母細胞A．①②③B．②③④C．①③⑤D．①④⑤解析：選D接受注射激素的方法，使母畜產(chǎn)生更多的卵子；利用超聲波引導(dǎo)法，從母畜體內(nèi)采集卵母細胞或直接從屠宰母畜的卵巢內(nèi)獵取卵母細胞。2．關(guān)于早期胚胎培育的說法，不正確的是()A．發(fā)育培育液的成分通常含有血清B．發(fā)育培育液的成分較一般動物細胞培育液的成分簡潔C．動物種類不同，進行胚胎移植的早期胚胎所處階段不同D．進行胚胎移植之前，可將培育到適宜時期的早期胚胎進行保存解析：選B進行胚胎早期培育的發(fā)育培育液，與動物細胞培育液相像，如都含有動物血清等物質(zhì)。早期胚胎培育在本質(zhì)上也可看做動物細胞培育。3．如圖為某哺乳動物生殖過程示意圖(b為卵子)。下列相關(guān)敘述中不正確的是()A．動物個體①②的產(chǎn)生分別屬于有性生殖和無性生殖B．動物個體②的產(chǎn)生表明，高度分化的動物細胞核也具有發(fā)育成完整個體的潛在力量C．依據(jù)動物個體②的產(chǎn)生方式，后代的性別比例仍為1∶1，但這對于動物的進化則是不利的D．圖中a、b、c三種細胞的產(chǎn)生方式，僅c為有絲分裂解析：選C動物個體①的產(chǎn)生是由精、卵細胞結(jié)合而形成的個體，屬于有性生殖過程；動物個體②的產(chǎn)生是由去核卵細胞與另一細胞的細胞核重組成的一個新細胞，進而發(fā)育成一個新的個體，故此方式屬于克隆過程(無性繁殖)。動物的性別由核中的染色體打算，故個體②的性別與供應(yīng)細胞核的個體相同。4．以下是制定并爭辯設(shè)計的“試管?！惫S化生產(chǎn)技術(shù)流程，其中正確的挨次應(yīng)是()①卵母細胞的采集和培育②精子的采集和獲能③畫出“試管?！惫S化生產(chǎn)技術(shù)流程圖④受精⑤胚胎的早期培育A．①②③④⑤B．①②④⑤③C．①②④③⑤D．①②⑤④③解析：選B“試管?！惫S化生產(chǎn)的流程是卵母細胞的采集和培育→精子的采集和獲能→受精→胚胎的早期培育→畫出“試管牛”工廠化生產(chǎn)技術(shù)流程圖。5．哺乳動物體外受精的過程是()①卵母細胞的采集②精子的采集③卵母細胞的人工培育④精子的獲能處理⑤精子與成熟的卵子在受精溶液中共同培育⑥精子用CaCl2處理⑦卵母細胞用肯定濃度的肝素溶液處理⑧體外受精⑨受精卵培育A．①⑦⑥eq\a\vs4\al(→)②⑤⑧⑨B．①③④eq\a\vs4\al(→)②⑤⑧⑨C．①⑦④eq\a\vs4\al(→)②⑧⑤⑨D．①③⑥eq\a\vs4\al(→)②⑧⑤⑨解析：選B哺乳動物的體外受精主要包括卵母細胞的采集和培育、精子的獵取與獲能和受精等幾個主要步驟。肯定濃度的肝素溶液是用于精子的體外獲能；CaCl2溶液可用于基因工程處理細菌細胞，增加其細胞壁的通透性，以利于重組載體的導(dǎo)入。6．良種試管牛的繁殖過程是：用激素促進甲牛多排卵，然后把卵母細胞在體外與人工采集的乙牛的精子進行受精，在特定培育基上培育成胚胎，再把胚胎送入經(jīng)過激素處理的丙牛的子宮內(nèi)，孕育成試管牛。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．產(chǎn)生試管牛的生殖方式屬于有性生殖B．“用激素促進甲牛多排卵”的激素是孕激素C．甲牛、乙牛對試管牛核基因的貢獻相同D．該技術(shù)可應(yīng)用于加速優(yōu)良種畜的繁殖解析：選B培育試管動物的技術(shù)手段主要是體外受精和胚胎移植，產(chǎn)生新的動物個體的生殖方式為有性生殖，所以供卵的甲牛和供精子的乙牛核基因貢獻相同。對甲牛進行超數(shù)排卵處理，所用的激素是促性腺激素而不是孕激素。7．在體外受精前，要對精子進行獲能處理。對于家兔來說，其精子獲能的方式是()A．培育法B．化學(xué)誘導(dǎo)法C．突變法D．注入ATP法解析：選A對于嚙齒動物、家兔和豬等動物的精子一般接受培育法，即將取自附睪的精子放入人工配制的獲能液中，培育一段時間后，精子即可獲能。8．下列哪項不是人工授精和體外受精的區(qū)分()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．人工授精和體外受精的本質(zhì)不同D．人工授精的精卵結(jié)合在母畜體內(nèi)，而體外受精的這一過程在母畜體外解析：選C人工授精是用人工的方法，將公畜的精液注入母體生殖道內(nèi)，使精子和卵子結(jié)合；體外受精是將人工獵取的精子和卵子在體外完成受精。這兩者的本質(zhì)都是兩性生殖細胞的結(jié)合，只不過前者是在體內(nèi)完成的，后者是在體外完成的。9．關(guān)于牛體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)的敘述正確的是()A．精子和卵子受精形成受精卵后即可移入母牛子宮B．采集的卵母細胞應(yīng)馬上與精子共同放入培育液才能形成卵裂C．成熟卵子與收集來的精子形成受精卵后，需培育到肯定階段才可移植D．體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)即胚胎發(fā)育和受精過程只需在體外進行解析：選C卵母細胞要在體外經(jīng)人工培育成熟后，才能與獲能的精子受精，受精卵發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段才能移植，移植入母體后連續(xù)發(fā)育形成幼體產(chǎn)出。10．試管嬰兒之父——愛德華茲因體外受精技術(shù)獲得2010年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，該體外受精技術(shù)又稱試管嬰兒技術(shù)。下列說法錯誤的是()A．將收集到的精子放在肯定濃度的肝素溶液中培育是為了誘導(dǎo)精子獲能B．受精過程防止多精入卵的生理反應(yīng)包括透亮?????帶反應(yīng)和卵細胞膜封閉作用C．進行早期胚胎培育時，培育液中除加入一些必要的養(yǎng)分成格外，還應(yīng)添加激素和血清D．一般將胚胎培育至囊胚或原腸胚時，再進行胚胎移植解析：選D不同動物胚胎移植的時間不同，一般應(yīng)在桑椹胚、囊胚階段，甚至更早，原腸胚階段已分化為不同的胚層，不宜進行胚胎移植。二、非選擇題(共30分)11．(10分)如圖表示畜牧業(yè)生產(chǎn)上培育某種優(yōu)良種牛的兩種方法，請分析回答下列有關(guān)問題：(1)方法Ⅰ和方法Ⅱ培育優(yōu)良種牛的本質(zhì)區(qū)分是____________________________等。(2)過程①技術(shù)為__________________。(3)過程②常用__________________激素處理，目的是使B牛__________________，從B牛體內(nèi)獲得的卵母細胞需要培育到______________(時期)才能與精子結(jié)合。(4)A牛的精子必需在B牛的生殖道中經(jīng)過相應(yīng)的生理變化后，才能與B牛的卵子結(jié)合，完成受精作用，這個過程叫__________________。卵子受精的標志是在卵細胞膜和透亮?????帶的間隙能夠觀看到______________。解析：(1)方法Ⅰ是試管牛由受精卵發(fā)育而來，為有性生殖；方法Ⅱ為克隆牛通過核移植方式培育而來，為無性生殖。(2)圖中①過程為體細胞核與去核卵母細胞的融合過程，稱為動物體細胞核移植技術(shù)。(3)過程②通常用促性腺激素處理，以達到一次性排出多個卵子的目的，即超數(shù)排卵；卵母細胞需培育到減數(shù)其次次分裂中期(MⅡ期)才能與精子結(jié)合。(4)精子必需在母牛的生殖道內(nèi)獲能才能與卵子結(jié)合，卵子受精的標志是在卵細胞膜和透亮?????帶的間隙能夠觀看到兩個極體。答案：(1)方法Ⅰ的培育為有性生殖過程，方法Ⅱ的培育為無性生殖過程(2)動物體細胞核移植技術(shù)(3)促性腺超數(shù)排卵減數(shù)其次次分裂中期(MⅡ中期)(4)精子獲能兩個極體12．(10分)依據(jù)下面“試管牛”工廠化生產(chǎn)的技術(shù)流程圖解，回答問題：(1)依據(jù)____(填標號)推斷，此種繁殖方式是______生殖。(2)①過程中通常每個卵巢平均可采集____________枚左右可用的卵母細胞，最終可能產(chǎn)下________頭犢牛。(3)卵母細胞體外培育時必需培育到______________階段才具有受精力量，②過程為__________________，通常接受____________________法。(4)③④過程分別代表____________和____________，⑤發(fā)育階段一般為________________。解析：試管牛是由精子和卵子結(jié)合形成的受精卵發(fā)育而來的，屬于有性生殖過程；目前，屠宰場廢棄的卵巢，每個平均可采集到10枚卵母細胞，經(jīng)體外培育和受精，可獲得可用的胚胎，移植給受體母牛后可產(chǎn)下1至2頭犢牛；采集到的精子，必需經(jīng)過獲能處理才具有受精力量，對牛來說，體外方法通常接受化學(xué)誘導(dǎo)法；依據(jù)圖解，可以推斷，過程③為體外受精，過程④為早期胚胎培育，⑤為早期胚胎，發(fā)育到桑椹胚或囊胚時期適于進行胚胎移植。答案：(1)③有性(2)101～2(3)減數(shù)其次次分裂中期精子獲能處理化學(xué)誘導(dǎo)(4)體外受精早期胚胎培育桑椹胚或囊胚時期13．(10分)下面是以小鼠為對象進行的爭辯工作，請分析回答問題：(1)進行小鼠胚胎工程操作時，首先在光控周期下(光照14h，黑暗10h)飼養(yǎng)成年雌鼠，并注射促性腺激素，目的是____________________。然后從雌鼠輸卵管中取出卵子，在肯定條件下培育成熟；并從雄鼠附睪中取出精子，在肯定條件下培育一段時間，目的是__________________________。再在3