2024-2025學(xué)年高中生物專題3胚胎工程2體外受精和早期胚胎培養(yǎng)學(xué)案新人教版選修3

PAGE8-體外受精和早期胚胎培育學(xué)問點(diǎn)一體外受精1．卵母細(xì)胞的采集和培育2.精子的采集和獲能(1)收集精子的方法：假陰道法、手握法和電刺激法等。(2)對精子進(jìn)行獲能處理方法名稱方法內(nèi)容適用對象培育法將取自附睪的精子，放入人工配制的獲能液中，培育一段時(shí)間嚙齒動(dòng)物、家兔、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)藥物進(jìn)行誘導(dǎo)牛、羊等家畜3.體外受精哺乳動(dòng)物的體外受精主要包括卵母細(xì)胞的采集、精子的獲得和受精等幾個(gè)主要步驟。1．哺乳動(dòng)物體內(nèi)胚胎的形成要經(jīng)過精子和卵細(xì)胞的發(fā)生、受精、胚胎發(fā)育三個(gè)階段。事實(shí)上體外受精技術(shù)也是依據(jù)這一過程操作的，唯一不同的是采納了人工操作技術(shù)。2．獲得的卵母細(xì)胞必需在體外培育到MⅡ中期。3．獲能的精子和培育成熟的卵子的體外受精過程一般在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿??！镜漕}精練1】采集的卵母細(xì)胞，有些須要在體外經(jīng)人工培育成熟后，才能與獲能的精子受精。以下緣由不正確的是()A．從卵巢中采集的卵母細(xì)胞還沒有自然成熟B．采集到的動(dòng)物卵母細(xì)胞成熟程度不同C．體外人工培育至減數(shù)其次次分裂中期時(shí)，才算成熟D．采集到的卵母細(xì)胞還須要進(jìn)行有絲分裂【解析】從輸卵管中采集的動(dòng)物卵母細(xì)胞，已經(jīng)達(dá)到成熟階段，可以干脆與獲能的精子進(jìn)行受精；但從卵巢中采集的動(dòng)物的卵母細(xì)胞，還沒有達(dá)到成熟階段，須要進(jìn)一步培育，使其達(dá)到減數(shù)其次次分裂中期，才算成熟，才能與獲能的精子受精，所以A、B、C選項(xiàng)正確；卵母細(xì)胞已經(jīng)不能進(jìn)行有絲分裂，只有在受精作用完成后，受精卵才能進(jìn)行有絲分裂，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緿解題歸納精子獲能處理前對精液進(jìn)行離心處理的緣由精液由精子和精清(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。因此，在精子獲能前應(yīng)對精液進(jìn)行離心處理，除去精清以利于精子獲能?！镜漕}精練2】下列關(guān)于體外受精技術(shù)的說法中，錯(cuò)誤的是()A．進(jìn)行體外受精技術(shù)前需對精子進(jìn)行獲能處理B．體外受精是從初級卵母細(xì)胞和初級精母細(xì)胞起先的C．體外受精技術(shù)已成為一項(xiàng)常規(guī)的動(dòng)物繁殖生物技術(shù)D．體外受精技術(shù)可用于探討動(dòng)物生殖細(xì)胞的發(fā)朝氣制【解析】精子與卵子在體外結(jié)合前需對精子進(jìn)行獲能處理，同時(shí)需保證卵子發(fā)育至減數(shù)其次次分裂中期?！敬鸢浮緽學(xué)問點(diǎn)二胚胎的早期培育1．培育液成分哺乳動(dòng)物胚胎的培育液成分比較困難，除一些無機(jī)鹽和有機(jī)鹽類外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等養(yǎng)分成分，以及血清等物質(zhì)。2．胚胎移植時(shí)間不同動(dòng)物胚胎移植的時(shí)間不同，如牛、羊一般要培育到桑椹胚階段或囊胚階段才進(jìn)行移植，小鼠和家兔等試驗(yàn)動(dòng)物可在更早的階段移植，人的體外受精胚胎，可在8～16個(gè)細(xì)胞階段移植。幾乎全部動(dòng)物都不能在原腸胚階段移植，因?yàn)榇藭r(shí)細(xì)胞分化程度高，移植勝利率很低。3．“試管?！惫S化生產(chǎn)的技術(shù)流程圖比較試管牛和克隆牛試管動(dòng)物技術(shù)是指通過人工操作使卵子和精子在體外成熟和受精，并通過培育使受精卵發(fā)育為早期胚胎后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。其主要技術(shù)操作是體外受精和胚胎移植?？寺?dòng)物的培育流程如下圖所示：試管牛和克隆牛的培育都屬于胚胎工程的范疇，但從生物生殖的角度看，兩者有著本質(zhì)的區(qū)分。哺乳動(dòng)物克隆是對供應(yīng)體細(xì)胞核的動(dòng)物的無性繁殖，產(chǎn)生的新個(gè)體的性別與供核動(dòng)物相同，因此，培育克隆牛屬于無性生殖；而培育試管牛的過程，涉及有性生殖細(xì)胞(精子和卵子)的結(jié)合，屬于有性生殖?！镜漕}精練3】下列關(guān)于胚胎工程的敘述，錯(cuò)誤的是()A．體外受精是指獲能的精子和成熟的卵子在相應(yīng)溶液中受精B．受精卵發(fā)育到原腸胚階段才能進(jìn)行胚胎移植C．早期胚胎培育與動(dòng)物細(xì)胞培育的培育液通常都需加入血清D．試管嬰兒技術(shù)主要包括體外受精、早期胚胎培育和胚胎移植技術(shù)【解析】本題考查胚胎工程中的體外受精、早期胚胎培育、胚胎移植等技術(shù)，意在考查同學(xué)們的分析理解實(shí)力。一般要將胚胎培育至桑椹胚或囊胚期時(shí)進(jìn)行胚胎移植，原腸胚階段細(xì)胞分化程度高，移植勝利率低?！敬鸢浮緽解題歸納進(jìn)行早期胚胎培育的發(fā)育培育液，與動(dòng)物細(xì)胞培育液相像，如都含有動(dòng)物血清等物質(zhì)。早期胚胎培育在本質(zhì)上也可看作動(dòng)物細(xì)胞培育。【典題精練4】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(dòng)物細(xì)胞培育液的成分簡潔C．動(dòng)物種類不同，進(jìn)行胚胎移植的早期胚胎所處階段不同D．進(jìn)行胚胎移植之前，可將培育到相宜時(shí)期的早期胚胎進(jìn)行保存【解析】本題考查動(dòng)物早期胚胎培育的學(xué)問，解題關(guān)鍵是駕馭動(dòng)物早期胚胎培育的培育液的成分、胚胎移植的時(shí)期、對早期胚胎的處理等學(xué)問。進(jìn)行胚胎早期培育的發(fā)育培育液，與動(dòng)物細(xì)胞培育液相像，但成分稍困難?！敬鸢浮緽一、選擇題1．下列哪項(xiàng)不是人工授精和體外受精的區(qū)分(C)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：人工授精是用人工的方法，使公畜的精液注入到母畜生殖道內(nèi)，使精卵結(jié)合；體外受精是將人工獲得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(xì)胞的結(jié)合，只不過前者是在體內(nèi)完成，后者是在體外完成。2．從大型動(dòng)物體內(nèi)采集的卵母細(xì)胞，都要在體外經(jīng)人工培育成熟后，才能與獲能的精子受精，以下緣由不正確的是(D)A．卵子從輸卵管中沖出也要經(jīng)驗(yàn)類似精子獲能的過程B．動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同C．體外人工培育至減數(shù)其次次分裂中期時(shí)才算成熟D．沖出的卵子還須要培育一段時(shí)間使其由小變大解析：從大型動(dòng)物體內(nèi)采集到的卵母細(xì)胞都要在體外經(jīng)過人工培育成熟后，才能與獲能的精子受精。因?yàn)閯偒@得的卵母細(xì)胞還不能完成受精，只有達(dá)到減數(shù)其次次分裂的中期時(shí)，才具備與精子受精的實(shí)力。卵子在受精前也要經(jīng)驗(yàn)類似精子獲能的過程，動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次級卵母細(xì)胞，有的可能是初級卵母細(xì)胞，但它們都要進(jìn)一步成熟后才能與精子完成受精作用。3．下列有關(guān)受精作用的敘述，錯(cuò)誤的一項(xiàng)是(A)A．受精卵中的全部遺傳物質(zhì)來自父母雙方且各占一半B．受精時(shí)，精子和卵子雙方的原核相互融合C．受精卵中的染色體數(shù)與本物種體細(xì)胞中的染色體數(shù)相同D．受精卵中的染色體來自父母雙方且各占一半解析：當(dāng)卵子和精子的原核充分發(fā)育后，相向移動(dòng)，彼此接觸，合并，形成一個(gè)含二倍染色體的合子，即受精卵，因此受精卵中染色體數(shù)與本物種體細(xì)胞中的染色體數(shù)相同，且受精卵中的染色體來自父母雙方的各占一半。但是，受精卵中的全部遺傳物質(zhì)不僅包括核遺傳物質(zhì)，還包括質(zhì)遺傳物質(zhì)，質(zhì)遺傳物質(zhì)主要來自母方。4．下列關(guān)于卵細(xì)胞采集的敘述，不正確的是(D)A．有些動(dòng)物在采集時(shí)要用促性腺激素處理B．從輸卵管中取出的卵子，可干脆與獲能的精子在體外受精C．對有些動(dòng)物可以干脆從活體卵巢中吸取卵母細(xì)胞D．從卵巢中采集的卵母細(xì)胞，也可干脆與獲能的精子在體外受精解析：采集的卵母細(xì)胞，都要在體外經(jīng)人工培育成熟后，才能與獲能的精子受精。5．關(guān)于牛體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)，敘述正確的是(C)A．精子和卵子結(jié)合形成受精卵后可移入母牛子宮B．采集卵巢的卵母細(xì)胞后應(yīng)馬上將其與精子共同放入培育液才能形成受精卵C．體外培育受精卵時(shí)，需供應(yīng)肯定量的CO2以維持培育液的pHD．體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)過程中胚胎發(fā)育和受精過程均在體外進(jìn)行解析：從卵巢中采集的卵母細(xì)胞必需在體外經(jīng)人工培育成熟后，才能與獲能的精子完成受精作用，受精卵發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段才能移植，移入母體后接著發(fā)育形成新個(gè)體，A、B、D錯(cuò)誤。體外培育受精卵時(shí)，需供應(yīng)肯定量的CO2以維持培育液的pH，C正確。6．下列有關(guān)體外受精的敘述錯(cuò)誤的是(D)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．受精過程中防止多精入卵的生理反應(yīng)包括透亮帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)C．進(jìn)行早期胚胎培育時(shí)，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．試管嬰兒細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)均等地來自卵細(xì)胞和精子解析：精子在受精前，要進(jìn)行獲能處理，將精子放入肯定濃度的肝素溶液中培育，可使其獲能，A正確；透亮帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)是防止多精入卵的兩道屏障，B正確；進(jìn)行早期胚胎培育時(shí)，培育液中除加入一些必要養(yǎng)分成格外，還應(yīng)添加激素和血清，C正確；試管嬰兒細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)均等地來自卵細(xì)胞和精子，但細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自卵細(xì)胞，D錯(cuò)誤。二、非選擇題7．下圖是“試管?！惫S化生產(chǎn)的技術(shù)流程圖，據(jù)圖完成問題：(1)依據(jù)③(填標(biāo)號)推斷，此種繁殖方式是有性生殖，其意義在于快速大量繁殖良種牛，提高經(jīng)濟(jì)效益。(2)①過程通常每個(gè)卵巢平均可采集10枚可用的卵母細(xì)胞，最終可能產(chǎn)下1～2頭犢牛。(3)②過程通常采納化學(xué)誘導(dǎo)法。(4)④過程一般最常要經(jīng)驗(yàn)?zāi)膸讉€(gè)時(shí)期：受精卵、卵裂期、桑椹胚期、囊胚期。解析：此題是學(xué)習(xí)了體外受精和早期胚胎培育后，結(jié)合早期胚胎發(fā)育等學(xué)問點(diǎn)的一個(gè)綜合性的考查。精子和卵細(xì)胞在體外培育條件下受精，屬于有性生殖。目前，從屠宰場廢棄的卵巢中，每個(gè)卵巢平均可采集10枚左右可用卵母細(xì)胞，經(jīng)體外培育成熟和受精后約可獲4枚可用的胚胎，經(jīng)過移植給受體母牛，最終可得到1～2頭犢牛。對牛、羊等家畜的精子常采納化學(xué)誘導(dǎo)法使其獲能。體外胚胎培育大約培育到囊胚期后移植到母體。8．良種牛繁育的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的部分過程如圖所示。請據(jù)圖回答下列問題：(1)在產(chǎn)生后代E、F的過程中，圖中的A、B、C、D牛中，D牛可以是非良種個(gè)體。(2)若①過程表示體外受精，則須要供應(yīng)發(fā)育至減數(shù)其次次分裂中期的卵子和已獲能的精子。②過程通過顯微操作獲得無核卵的目的是使重組細(xì)胞的核遺傳物質(zhì)完全來自B供體牛；此外，基因工程中，將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞(操作步驟)也會(huì)用到顯微操作技術(shù)。③過程中用物理或化學(xué)方法處理重構(gòu)卵的目的是激活重構(gòu)卵，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程。(3)用于移植的胚胎須要用發(fā)育培育液培育至相宜的階段，在運(yùn)用合成培育基培育時(shí)，通常還需加入血清等自然物質(zhì)。在培育過程中，須要適時(shí)更換培育液，以清除代謝產(chǎn)物，防止代謝產(chǎn)物積累對早期胚胎造成危害。(4)與F相比，E更具有多樣性，其緣由是E是通過有性生殖產(chǎn)生的后代，其親代減數(shù)分裂過程中發(fā)生基因重組。解析：(1)要繁育良種牛，A、B、C供體牛要具有優(yōu)良的遺傳特性，D受體牛只須要具有正常的繁殖實(shí)力即可，不須要具有優(yōu)良的遺傳特性。(2)體外受精時(shí)，須要供應(yīng)成熟(處于減數(shù)其次次分裂中期)的卵子和已獲能的精子。②過程通過顯微操作獲得無核卵的目的是使重組細(xì)胞的核遺傳物質(zhì)完全來自B供體牛；基因工程中，將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞也會(huì)用到顯微操作技術(shù)。③過程用物理或化學(xué)方法處理重構(gòu)卵的目的是激活重構(gòu)卵，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程。(3)在運(yùn)用合成培育基培育早期胚胎時(shí)，通常還需加入血清等自然物質(zhì)后再進(jìn)行培育。在培育過程中，須要適時(shí)更換培育液，以清除代謝產(chǎn)物，防止代謝產(chǎn)物積累對早期胚胎造成危害。(4)F是克隆動(dòng)物，從生殖方式看屬于無性生殖，而E屬于試管動(dòng)物