（新教材）人教版生物選擇性必修三學案2.3.2胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用

二胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用必備知識·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為卵母細胞的采集,從卵巢中獲取后需要培養(yǎng)到①MⅡ期才能具有受精的能力。(2)精子的獲取過程中,采集的精液先進行②離心處理,然后再進行B精子獲能后才具有受精的能力。(3)獲能的精子和成熟的卵子置于適當?shù)呐囵B(yǎng)液中共同培養(yǎng),進行過程C體外受精。(4)意義:①提高動物繁殖能力的有效措施。②為胚胎移植提供可用的胚胎。精子獲能和體外受精過程模擬的是雌性動物的哪些部位的環(huán)境?提示:精子獲能模擬的場所是雌性生殖道,體外受精模擬的場所是輸卵管。三、胚胎移植1.概念:(1)對象:體外受精及其他方式得到的胚胎。(2)供體:提供胚胎的個體。(3)受體:同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動物。2.程序(以牛胚胎移植為例):3.意義:(1)胚胎移植的優(yōu)勢可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。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),還將推動胚胎工程其他技術(shù)的研究和應(yīng)用。四、胚胎分割1.概念:對象早期胚胎方法機械方法目的獲得同卵雙胎或多胎特點來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)實質(zhì)可以看作動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)可以促進優(yōu)良動物品種的繁殖,產(chǎn)生的遺傳性狀相同(填“相同”或“不同”)的后代,是進行遺傳學研究的寶貴材料。(2)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。胚胎分割產(chǎn)生的多個后代遺傳物質(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)鍵能力·素養(yǎng)形成知識點一胚胎移植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.胚胎移植的生理學基礎(chǔ)及意義:生理學基礎(chǔ)意義哺乳動物發(fā)情排卵后,同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的為供體的胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境哺乳動物的早期胚胎形成后,在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系,而是處于游離狀態(tài)提供胚胎收集的基礎(chǔ)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)提供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提供保留遺傳特性的基礎(chǔ)3.胚胎移植時兩次激素的使用:(1)第一次用激素:對供、受體進行同期發(fā)情處理。(2)第二次用激素:對供體進行超數(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,對胚胎進行質(zhì)量檢查。(2)第二次檢查:在胚胎移植后,對受體母牛進行妊娠檢查?！咎貏e提醒】有關(guān)胚胎移植的兩點提醒(1)“移植的胚胎在受體內(nèi)存活的基礎(chǔ)條件”是指受體對外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。(2)雌性動物發(fā)情排卵后,不管是否妊娠,都會產(chǎn)生黃體,并維持一段時間,稱為黃體期。在這段時間里,同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的。試管動物技術(shù)正廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)。請根據(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)對供體母牛的要求是________________,通常母牛每次只排出一枚卵母細胞。

(3)在體外培養(yǎng)受精卵時,需要滿足以下條件:____________、營養(yǎng)、溫度和pH以及氣體環(huán)境。

(4)生產(chǎn)上常用________期的胚胎進行②過程。

【解題導引】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)體外培養(yǎng)受精卵時,首先需要無菌無毒的環(huán)境,防止被污染,還要有一定的營養(yǎng)物質(zhì),及適宜的外界環(huán)境條件。(4)等胚胎發(fā)育到桑葚胚或囊胚期時進行胚胎移植。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)科學思維——批判性思維某同學認為通過上題圖中過程①獲得的受精卵可以直接移入受體動物體內(nèi)。這種做法是否正確?如果不正確,應(yīng)該如何操作?提示:不正確,應(yīng)該先培養(yǎng)到桑葚胚或囊胚期然后再進行移植。(2)科學思維——演繹與推理上題圖中過程②有什么意義?提示:提高優(yōu)良母畜的繁殖能力?！舅仞B(yǎng)·遷移】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________→⑤胚胎移植→子代梅花鹿

A.①過程需要注射有關(guān)激素,目的是獲得更多的卵原細胞并完成減數(shù)分裂B.③過程是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.④過程是“對胚胎進行質(zhì)量檢查”,可移植的胚胎應(yīng)發(fā)育到囊胚或原腸胚D.⑤過程成功率的高低主要決定于供、受體生理狀況的一致性【解析】選D。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細胞,而不是卵原細胞,A錯誤;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錯誤;⑤過程為胚胎移植,成功率的高低與供體、受體的生理狀況是否相同有關(guān),D正確?！狙a償訓練】下列關(guān)于胚胎工程的敘述,正確的是 ()A.通過胚胎體外培養(yǎng)可直接獲得新生兒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須都為優(yōu)良品種D.胚胎移植中的胚胎一定是體外受精而來的【解析】選B。胚胎體外培養(yǎng)可以得到早期胚胎,早期胚胎需要在母體子宮中完成后期的發(fā)育過程,因此還要進行胚胎移植。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)健康和有正常繁殖能力的個體。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。知識點二胚胎分割1.胚胎分割的基礎(chǔ):2.胚胎分割的實例(哺乳動物胚胎分割和性別鑒定)【特別提醒】有關(guān)胚胎分割的三點提醒(1)分割要均等。分割囊胚的內(nèi)細胞團時,一定要均等,若分割不均,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。(2)分割份數(shù)不能過多。分割的份數(shù)越多,每一份的細胞數(shù)會越少,不但難以做到均等分割,而且作為囊胚期的內(nèi)細胞團的細胞所受的影響會越大。因此,分割的份數(shù)越多,技術(shù)難度會越大,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、有性生殖細胞的形成、有性生殖細胞的結(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所表示的細胞不一定是受精卵細胞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)用了細胞培養(yǎng)、胚胎分割、核移植等生物技術(shù)【解題導引】解答本題思維流程如下:

【解析】選A。圖中A所示的細胞不一定是受精卵,還可能是重組細胞或早期還未分化的胚胎細胞,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錯誤;應(yīng)把③移植到母牛的子宮中而不是輸卵管中,C錯誤;圖示中沒有顯示核移植的過程,D錯誤。

【素養(yǎng)·探究——母題追問】(1)科學思維——分析與推理若題干圖中①與②未均分,可能會導致什么樣的后果?提示:若未均分,則可能導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”在實質(zhì)上有什么不同?提示:圖示過程是將一個胚胎分割成兩份,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,是由兩個精子與兩個卵子分別結(jié)合得到的兩個胚胎發(fā)育成遺傳物質(zhì)不同的兩個個體?！舅仞B(yǎng)·遷移】如圖為胚胎移植過程示意圖,請回答以下問題。(1)胚胎移植對甲、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行____________。

【解析】(1)胚胎移植時所用的供體公牛和母牛均為優(yōu)良牛,受體牛為普通牛即可。(2)仔細觀察圖解,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行胚胎分割。答案:(1)優(yōu)良母牛普通母牛優(yōu)良公牛有價值的后代(優(yōu)良牛)(2)同期發(fā)情處理胚胎移植(3)胚胎分割【補償訓練】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任意分割成多份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)可以分割任意時期胚胎【解析】選B。胚胎分割常選擇桑葚胚或囊胚時期的胚胎,早期胚胎不能被任意分割成多份,一般要均分為幾等份。胚胎分割可以看作是動物無性繁殖或克隆的方法之一?！菊n堂回眸】課堂檢測·素養(yǎng)達標【概念·診斷】1.胚胎工程技術(shù)可以發(fā)揮優(yōu)良動物個體的繁殖潛力,促進優(yōu)良動物品種的繁育速度。下列有關(guān)胚胎工程技術(shù)的描述合理的是__

①體外受精培養(yǎng)的胚胎并非全部都適合作為移植的材料,需進行篩選。②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。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物體內(nèi)。④胚胎移植時,供體母畜需要具備優(yōu)良的遺傳性能。⑤胚胎分割時需將囊胚的滋養(yǎng)層均等分割?！窘馕觥窟x①④。體外受精培養(yǎng)的胚胎并非全部都適合作為移植的材料,需進行篩選出發(fā)育狀態(tài)良好的胚胎進行移植,①正確;采集的卵母細胞需在體外培養(yǎng)到MⅡ期,②錯誤;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物體內(nèi),③錯誤;胚胎移植的目的是獲得優(yōu)良后代,因此供體母畜需要具備優(yōu)良的遺傳性能,④正確;胚胎分割時需將囊胚的內(nèi)細胞團均等分割,⑤錯誤。2.第三代試管嬰兒技術(shù)包括胚胎植入前遺傳學診斷。在胚胎移植前,取胚胎細胞的遺傳物質(zhì)進行分析,篩選出健康胚胎進行移植。下列有關(guān)說法錯誤的是 ()A.獲取的精子一般要放在培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時間才能用于受精B.胚胎植入前遺傳學診斷過程需要進行羊膜腔穿刺取羊水細胞C.胚胎移植的生理學基礎(chǔ)之一是母體子宮對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,要對精子進行獲能處理,A正確;胚胎植入前,可直接進行遺傳學診斷,不需要從羊水中獲取細胞,B錯誤;胚胎移植的生理學基礎(chǔ)之一是母體子宮對植入胚胎基本無免疫排斥反應(yīng),這為胚胎在受體的存活提供了可能,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.卵裂期胚胎中細胞數(shù)目和有機物總量在不斷增加B.胚胎分割時需將原腸胚的內(nèi)細胞團均等分割C.胚胎干細胞具有細胞核大、核仁小和蛋白質(zhì)合成旺盛等特點D.胚胎移植是胚胎工程最后一道工序,能充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力【解析】選D。卵裂期胚胎中細胞通過有絲分裂增加細胞數(shù)目,細胞中的有機物通過呼吸作用被消耗,總量不斷減少,A項錯誤;胚胎分割時需將囊胚的內(nèi)細胞團均等分割,B項錯誤;胚胎干細胞具有細胞核大、核仁明顯和蛋白質(zhì)合成旺盛等特點,C項錯誤;胚胎移植是胚胎工程最后一道工序,讓優(yōu)良雌性個體只負責提供胚胎,讓普通雌性個體承擔孕育胚胎的任務(wù),能充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力,D項正確。4.印度沙漠貓是一種珍稀貓科動物,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.誘導超數(shù)排卵所注射的激素只能作用于特定細胞C.受精卵發(fā)育成早期胚胎所需營養(yǎng)主要來源于培養(yǎng)液D.步驟甲使用的培養(yǎng)液和早期胚胎培養(yǎng)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錯誤;誘導超數(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)育成早期胚胎所需營養(yǎng)主要來自受精卵,C錯誤;受精過程使用的培養(yǎng)液是獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤?與早期胚胎培養(yǎng)液有區(qū)別,D錯誤。5.(2020·山東等級考)經(jīng)遺傳改造的小鼠胚胎干細胞注入囊胚,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實驗小鼠。下列說法錯誤的是 ()A.用促性腺激素處理雌鼠可以獲得更多的卵子B.體外受精前要對小鼠的精子進行獲能處理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,需要用促性腺激素對雌性個體進行超數(shù)排卵,A項正確;剛排出的精子不能與卵子受精,必須進行獲能處理即發(fā)生相應(yīng)的生理變化后才能獲得受精能力,因此在體外受精前要對小鼠的精子進行獲能處理,B項正確;胚胎移植前要檢查胚胎質(zhì)量,一般動物在桑椹胚或囊胚階段移植,小鼠可在更早的階段移植,C項錯誤;可以通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)對小鼠胚胎干細胞進行遺傳改造,D項正確?！舅季S·躍遷】6.回答下列有關(guān)問題:(1)哺乳動物卵子的發(fā)生是在雌性動物的卵巢內(nèi)完成的。減數(shù)分裂Ⅰ是在________前后完成的。當觀察到卵細胞膜與透明帶之間有________時,說明卵子已完成了受精。

(2)體外受精是對體內(nèi)受精的模擬操作,首先對實驗動物用__________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)育培養(yǎng)液中培養(yǎng),它的成分比較復(fù)雜,除了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、________等物質(zhì)。

(4)對于“試管動物”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)初級卵母細胞減數(shù)分裂Ⅰ發(fā)生在排卵前后。當觀察到卵細胞膜與透明帶之間有兩個極體時,說明卵子已完成了受精。(2)對雌性動物注射促性腺激素可使其超數(shù)排卵。(3)動物細胞培養(yǎng)需要添加動物血清,以滿足細胞生長發(fā)育的需要。(4)“試管動物”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行早期胚胎發(fā)育,發(fā)育到一定階段后移植到受體子宮中繼續(xù)發(fā)育。答案:(1)排卵