2024-2025學(xué)年高二生物人教版選擇性必修3 第2章 第3節(jié) 第2課時 胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用

第2課時胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.簡述體外受精的主要操作步驟。2.簡述胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)和基本流程。3.簡述胚胎分割概念。一、體外受精和胚胎移植1．體外受精(1)試管動物：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，再進行移植產(chǎn)生的個體。(2)體外受精的步驟①卵母細胞的采集：要培養(yǎng)成熟，即培養(yǎng)到MⅡ期。②精子的獲?。阂M行獲能處理。③受精。(3)意義：是提高動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。2．胚胎移植(1)概念：指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。(2)供體和受體①供體：提供胚胎的個體。②受體：接受胚胎的個體。(3)基本程序(以牛的胚胎移植為例)(4)胚胎移植的意義①充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。②大大縮短了供體本身的繁殖周期。③對供體施行超數(shù)排卵處理后，增加后代數(shù)量。判斷正誤(1)采集的卵母細胞需在體外培養(yǎng)使其分裂為卵細胞才能與獲能的精子受精()(2)胚胎移植是胚胎工程中的最終技術(shù)環(huán)節(jié)，移植的胚胎一般在原腸胚之前，也可直接移植受精卵()(3)超數(shù)排卵需外源促性腺激素()答案(1)×(2)×(3)√提示(1)采集的卵母細胞需在體外培養(yǎng)，使其發(fā)育到MⅡ期才能與獲能的精子受精。(2)胚胎移植是胚胎工程中的最終技術(shù)環(huán)節(jié)，移植的胚胎一般在原腸胚之前，不能直接移植受精卵。任務(wù)一：胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)請結(jié)合牛的胚胎移植的過程圖解，分析回答下列問題：1．將檢驗合格的胚胎移植到任何一個受體的子宮內(nèi)，胚胎都能正常發(fā)育嗎？如果不能，在胚胎移植前應(yīng)該對受體進行怎樣的處理？提示不一定能正常發(fā)育。一般情況下應(yīng)移植到同種的、生理狀態(tài)相同的受體子宮內(nèi)，在移植前應(yīng)對受體進行同期發(fā)情處理。2．受體會不會對來自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)？提示受體對來自供體的胚胎基本上不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。3．胚胎移植后，經(jīng)受體孕育的后代，遺傳特性與供體還是受體保持一致？為什么？提示與供體保持一致；因為供體胚胎與受體子宮建立的僅是生理和組織上的聯(lián)系，其遺傳特性在孕育過程中不會發(fā)生任何變化。4．胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移，因為胚胎移植的成功率與供體、受體生理環(huán)境條件的一致性密切相關(guān)。只有供體、受體生理環(huán)境條件高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并繼續(xù)發(fā)育。1．胚胎移植的來源及生殖方式胚胎的來源生殖方式核移植無性生殖體外受精有性生殖體內(nèi)受精有性生殖2.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)及相應(yīng)意義3．胚胎移植過程中的兩次處理和兩次檢查胚胎移植eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(兩次處理\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(對供、受體進行同期發(fā)情處理,用激素使供體超數(shù)排卵)),兩次檢查\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(對收集的胚胎進行質(zhì)量檢查,對受體是否妊娠進行檢查))))1．(2023·廣東，3)科學(xué)家采用體外受精技術(shù)獲得紫羚羊胚胎，并將其移植到長角羚羊體內(nèi)，使后者成功妊娠并產(chǎn)仔，該工作有助于恢復(fù)瀕危紫羚羊的種群數(shù)量。此過程不涉及的操作是()A．超數(shù)排卵 B．精子獲能處理C．細胞核移植 D．胚胎培養(yǎng)答案C解析由題干信息可知，該過程通過體外受精獲得胚胎，再通過胚胎移植，使長角羚羊成功妊娠并產(chǎn)仔，因此需要進行超數(shù)排卵、精子獲能處理，并對獲得的受精卵進行胚胎培養(yǎng)；由于該過程為有性生殖，因此不涉及細胞核移植，C符合題意。2．(2024·湖北，5)波爾山羊享有“世界山羊之王”的美譽，具有生長速度快、肉質(zhì)細嫩等優(yōu)點。生產(chǎn)中常采用胚胎工程技術(shù)快速繁殖波爾山羊。下列敘述錯誤的是()A．選擇遺傳性狀優(yōu)良的健康波爾母山羊進行超數(shù)排卵處理B．胚胎移植前可采集滋養(yǎng)層細胞進行遺傳學(xué)檢測C．普通品質(zhì)的健康杜泊母綿羊不適合作為受體D．生產(chǎn)中對提供精子的波爾公山羊無需篩選答案D解析選擇遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強的健康波爾母山羊作為供體，進行超數(shù)排卵處理，A正確；滋養(yǎng)層細胞將來發(fā)育成胎膜和胎盤，胚胎移植前，可采集部分滋養(yǎng)層細胞進行遺傳學(xué)檢測，B正確；胚胎移植的受體需要滿足的條件是與供體同種且生理狀態(tài)相同，而山羊和綿羊是不同的物種，因此普通品質(zhì)的健康杜泊母綿羊不適合作為受體，C正確；生產(chǎn)中需選擇品質(zhì)良好的波爾公山羊提供精子，D錯誤。二、胚胎分割1．概念：指采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。2．實質(zhì)：動物的無性繁殖或克隆。3．特點：后代遺傳性狀相同。4．主要儀器設(shè)備：體視顯微鏡和顯微操作儀。5．操作程序(1)選擇發(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。(2)在顯微鏡下用分割針或分割刀分割，在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內(nèi)細胞團均等分割。(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。6．意義(1)可以促進優(yōu)良動物品種的繁殖。(2)產(chǎn)生的遺傳性狀相同的后代是進行遺傳學(xué)研究的寶貴材料。(3)在胚胎移植前，進行性別鑒定、遺傳病篩查等，對于人工控制動物性別、動物繁育健康后代具有重要意義。判斷正誤(1)桑葚胚、囊胚和原腸胚都可用于胚胎分割移植()(2)對桑葚胚分割移植時，應(yīng)將內(nèi)細胞團均等分割()(3)胚胎的產(chǎn)生過程一般是有性生殖，但胚胎分割是無性繁殖()答案(1)×(2)×(3)√提示(1)胚胎分割移植用的胚胎一般發(fā)育到桑葚胚或囊胚時期，不能將原腸胚時期的胚胎進行分割移植。(2)對囊胚分割移植時，應(yīng)將內(nèi)細胞團均等分割。任務(wù)二：胚胎分割時的注意事項1．在對囊胚階段的胚胎進行分割時，應(yīng)注意要將內(nèi)細胞團均等分割。若分割時不能將內(nèi)細胞團均等分割，會出現(xiàn)含內(nèi)細胞團多的部分正常發(fā)育的能力強，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問題。2．胚胎分割是不是分割的份數(shù)越多，效率越高？提示分割的份數(shù)越多，分割后胚胎成活的概率越小。3．在對囊胚階段的胚胎進行胚胎分割時，做性別鑒定時選取滋養(yǎng)層細胞進行DNA分析，兩方面原因：①滋養(yǎng)層細胞將來發(fā)育成胎膜和胎盤，用其做鑒定不會影響胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育。②滋養(yǎng)層細胞和內(nèi)細胞團細胞都是由同一個受精卵經(jīng)有絲分裂和細胞分化形成，具有相同的遺傳物質(zhì)。4．原腸胚不適合(填“適合”或“不適合”)進行胚胎分割，因為原腸胚已分化出三個胚層，每個胚層細胞的分化方向已確定，只分割出一部分胚層細胞不可能發(fā)育為一個完整的幼體。3．胚胎分割技術(shù)是一種現(xiàn)代生物技術(shù)，下列關(guān)于這一技術(shù)的敘述正確的是()①胚胎分割是將早期胚胎任意分割成多份②胚胎分割技術(shù)可以獲得同卵雙胎或多胎③胚胎分割技術(shù)屬于無性繁殖，因此屬于克?、芘咛シ指罴夹g(shù)可以分割任意時期的胚胎A．①② B．②③C．①③④ D．①②③④答案B解析胚胎分割是指采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)，但不能任意分割成多份，也不能分割任意時期的胚胎；通過胚胎分割獲得后代的過程是無性繁殖，屬于克隆。4．(多選)如圖表示胚胎分割的過程，下列有關(guān)胚胎分割的說法，正確的是()A．為了獲得良種后代，可以取少量內(nèi)細胞團細胞進行DNA分析B．細胞A不一定是受精卵C．為了獲得更多的胚胎，分割胚胎時產(chǎn)生的份數(shù)越多越好D．對胚胎進行分割后得到的個體性別相同答案BD解析囊胚階段應(yīng)對滋養(yǎng)層細胞取樣進行DNA分析，A錯誤；胚胎分割可將早期胚胎分為2等份、4等份、8等份等，但胚胎分割份數(shù)越多，操作難度越大，成功率越低，C錯誤。課時對點練[分值：100分]第1～6題，每題5分；第7～12題，每題6分，共66分。題組一體外受精1．(2023·石家莊高二檢測)下列關(guān)于體外受精技術(shù)的說法中，錯誤的是()A．體外受精技術(shù)操作前需對精子進行獲能處理B．體外受精需要對采集到的卵子進行成熟培養(yǎng)C．體外受精技術(shù)已成為一項常規(guī)的動物繁殖生物技術(shù)D．體外受精技術(shù)就是人工將獲能的精子放入雌性動物的輸卵管中以輔助受精答案D解析人工授精是人工將獲能的精子放入雌性動物的輸卵管中以輔助受精，該過程不是體外受精，D錯誤。2．試管動物技術(shù)是指通過人工操作使精子和卵子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。下列關(guān)于試管動物技術(shù)的敘述，不正確的是()A．該技術(shù)可以更多、更有效地利用動物卵細胞B．運用該技術(shù)繁育后代的過程屬于有性生殖C．可實現(xiàn)優(yōu)良品種的快速、大量繁殖D．運用試管動物技術(shù)培育動物的過程全部在體外進行答案D解析根據(jù)題意可知，試管動物技術(shù)仍然屬于通過有性生殖繁育后代的技術(shù)，因為操作過程中仍然有兩性生殖細胞的結(jié)合過程，只不過是通過人工體外操作，獲得胚胎，然后再移植到生物體內(nèi)發(fā)育成新個體。早期胚胎經(jīng)移植后的過程在體內(nèi)進行，故選D。題組二胚胎移植3．下列有關(guān)牛胚胎移植技術(shù)的敘述，不正確的是()A．供體牛應(yīng)選擇具有人類所需優(yōu)良性狀的個體B．受體牛必須具有正常的孕育、生殖后代的能力C．胚胎移植前要對受體母牛進行同期發(fā)情處理D．在孕育過程中，移入胚胎的遺傳特性受代孕母體的影響答案D解析代孕母體僅為植入的胚胎提供營養(yǎng)物質(zhì)及適宜的發(fā)育環(huán)境，一般不會影響其遺傳特性，D錯誤。4．(2024·鹽城高二期中)下列有關(guān)牛胚胎移植技術(shù)的敘述，錯誤的是()A．胚胎工程的最終技術(shù)環(huán)節(jié)一般都是胚胎移植B．供體雌牛和受體雌牛的選擇必須是同一物種的良種，且需要進行同期發(fā)情處理C．進行胚胎移植前，可用分子生物學(xué)的方法對胚胎進行性別鑒定D．胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)包括受體不會對移植胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)答案B解析供體雌牛和雄牛必須是同一物種的良種，這樣才能獲得良種的胚胎，但受體雌牛只是提供胚胎發(fā)育的一個正常環(huán)境，可以只是同物種的一般有健康體質(zhì)的牛，B錯誤。5．梅花鹿胚胎移植實驗的主要流程如下，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胚胎移植→子代梅花鹿A．過程①需要注射有關(guān)激素，目的是獲得更多的卵原細胞B．過程③以哺乳動物早期胚胎與子宮建立了組織上的聯(lián)系為前提C．過程④中可移植的胚胎應(yīng)發(fā)育到囊胚或原腸胚階段D．過程④成功率的高低主要決定于供、受體生理狀況的一致性答案D解析超數(shù)排卵處理需要注射促性腺激素，目的是獲得更多的卵母細胞，A錯誤；過程③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錯誤；過程④中可移植的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑葚胚或囊胚階段，C錯誤。6．如圖表示牛胚胎移植的流程，其中①～④表示相應(yīng)的操作流程。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．過程①是注射相關(guān)激素，使供、受體同期發(fā)情B．過程②是注射促性腺激素，使供體超數(shù)排卵C．過程③主要涉及人工授精和從卵巢中沖取胚胎D．過程④的主要目的是選擇適合移植的胚胎答案C解析過程③是從子宮中沖取胚胎，C錯誤。題組三胚胎分割7．下列關(guān)于胚胎分割技術(shù)的說法，錯誤的是()A．被分割的胚胎應(yīng)該是發(fā)育良好的早期胚胎B．要將內(nèi)細胞團均等分割的原因是防止由分割而來的兩個體遺傳物質(zhì)差異過大C．來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)D．胚胎分割是進行動物克隆的方法之一答案B解析因為內(nèi)細胞團將來發(fā)育為胎兒的各種組織，因此在分割時一定要注意將其均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育。8．(2024·泰州高二期中)下列關(guān)于胚胎分割的敘述不正確的是()A．胚胎分割技術(shù)可以促進優(yōu)良動物品種的繁殖B．分割胚胎一般用分割針或者分割刀進行分割C．胚胎分割所需要的主要儀器設(shè)備為體視顯微鏡和顯微操作儀D．胚胎分割技術(shù)，可以取內(nèi)細胞團細胞進行DNA分析性別鑒定答案D解析胚胎分割技術(shù)，可以取滋養(yǎng)層細胞進行DNA分析性別鑒定，D錯誤。9．如圖表示移植卵裂期胚胎和囊胚的流產(chǎn)率與受孕婦女年齡的關(guān)系，下列相關(guān)敘述正確的是()A．體外受精時，需用促性腺激素處理使精子獲能B．卵裂期細胞和囊胚細胞均未分化C．實驗結(jié)果表明，卵裂期胚胎移植成功率較高D．受孕婦女年齡越大，胚胎移植的流產(chǎn)風(fēng)險越高答案D解析體外受精時，需用促性腺激素處理使婦女超數(shù)排卵，A錯誤；囊胚階段細胞逐漸分化，B錯誤；根據(jù)題圖可知，移植卵裂期胚胎流產(chǎn)率高于移植囊胚，故卵裂期胚胎移植成功率低，C錯誤。10．(多選)(2024·邯鄲高二期中)2023年1月，寧夏首批體細胞克隆高產(chǎn)長壽超級奶牛誕生，科研人員選擇高產(chǎn)長壽和抗逆性能優(yōu)異的“明星奶?！保杉涠壗M織，培養(yǎng)皮膚成纖維細胞，再通過核移植生產(chǎn)克隆胚胎，進行胚胎移植及妊娠。下列說法錯誤的是()A．為獲得更多的超級奶牛，可進行胚胎分割且分割的份數(shù)越多越好B．胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移C．胚胎移植的優(yōu)勢是可以充分發(fā)揮受體的繁殖潛力D．體細胞核移植的成功率非常低，人類對克隆技術(shù)的應(yīng)用還有很多問題需要解決答案AC解析胚胎移植的優(yōu)勢是可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體(供體)的繁殖潛力，受體的任務(wù)就是妊娠和育仔，C錯誤。11．(多選)研究人員對新西蘭白兔不同階段胚胎在三種培養(yǎng)液中的分割效果進行研究，結(jié)果如表。下列相關(guān)敘述正確的是()分割胚胎培養(yǎng)液桑葚胚囊胚分割胚胎數(shù)分割成功率(%)分割胚胎數(shù)分割成功率(%)PBS2075.02680.8TCM－1993880.33384.8DMEM4480.74281.0合計10278.710182.2A．應(yīng)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚進行胚胎分割B．結(jié)果顯示在DMEM培養(yǎng)液中分割效果優(yōu)于其他兩種培養(yǎng)液C．分割的兩種胚胎數(shù)量應(yīng)足夠多以減少實驗誤差D．胚胎分割技術(shù)可用于優(yōu)良種畜的快速繁殖答案ACD解析結(jié)果顯示分割囊胚時，在TCM－199培養(yǎng)液中分割效果優(yōu)于其他兩種培養(yǎng)液，B錯誤。12．(多選)研究人員探究不同冷凍處理方法對囊胚分割效果的影響，結(jié)果如表所示。下列有關(guān)敘述正確的是()處理方法分割成功率/%半胚存活率/%1冷凍后分割76.466.52分割后冷凍76.557.6A.分割時，必須將滋養(yǎng)層和透明帶均等分割B．胚胎冷凍后分割，更有利于提高分割成功率C．半胚移植后，可與受體子宮建立正常的組織聯(lián)系D．同一胚胎分割獲得的不同個體性狀不一定相同答案CD解析在對囊胚階段的胚胎進行分割時，應(yīng)注意要將內(nèi)細胞團均等分割，以免影響胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育，A錯誤；胚胎冷凍后分割，更有利于提高半胚存活率，而冷凍后分割與分割后冷凍的分割成功率相比幾乎無差別，B錯誤；胚胎分割屬于無性繁殖或克隆，但是由于環(huán)境條件不同或生物產(chǎn)生變異，生物性狀不一定完全相同，D正確。13．(16分)(2024·無錫高二檢測)為了加快優(yōu)良種牛的繁殖速度，科學(xué)家采用了以下兩種方法。請根據(jù)圖示信息回答下面的問題：(1)試管牛和克隆牛的培育過程中均用到的生物工程技術(shù)有__________________________等。(2)用來促進B牛超數(shù)排卵的激素是____________激素。為篩選出具有優(yōu)良性狀的母牛，胚胎移植前應(yīng)取________________鑒定胚胎的性別，并在胚胎發(fā)育到__________________階段進行胚胎移植。若要獲得更多胚胎，可采用__________技術(shù)，該技術(shù)屬于________(填“有性”或“無性”)生殖。(3)產(chǎn)生F牛的理論依據(jù)是______________________________________，其繁殖方式屬于______(填“有性”或“無性”)生殖。答案(1)動物細胞培養(yǎng)和胚胎移植(2)促性腺滋養(yǎng)層細胞桑葚胚或囊胚胚胎分割無性(3)動物體細胞的細胞核具有全能性無性14．(每空3分，共18分)(2022·全國甲，38)某牧場引進一只產(chǎn)肉性能優(yōu)異的良種公羊，為了在短時間內(nèi)獲得具有該公羊優(yōu)良性狀的大量后代，該牧場利用胚胎工程技術(shù)進行了相關(guān)操作?；卮鹣铝袉栴}：(1)為了實現(xiàn)體外受精需要采集良種公羊的精液，精液保存的方法是____________________。在體外受精前要對精子進行獲能處理，其原因是________________________________；精子體外獲能可采用化學(xué)誘導(dǎo)法，誘導(dǎo)精子獲能的藥物是________________________(答出1點即可)。利用該公羊的精子進行體外受精需要發(fā)育到一