資源簡(jiǎn)介

第二章 細(xì)胞工程
第一節(jié) 胚胎工程（第2課時(shí)） 胚胎工程的應(yīng)用
【課程標(biāo)準(zhǔn)】3.2簡(jiǎn)述胚胎工程包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等技術(shù)。
【重點(diǎn)難點(diǎn)】體外受精、胚胎移植和胚胎分割技術(shù)
【課前預(yù)習(xí)】自主預(yù)習(xí)教材p76-80的內(nèi)容，完成下列填空：
1.胚胎工程
(1)概念：由 技術(shù)、 技術(shù)、胚胎 技術(shù)、胚胎冷凍保存技術(shù)、性別控制技術(shù)和胚胎干細(xì)胞技術(shù)等組成的現(xiàn)代生物技術(shù)。
(2)操作的主要對(duì)象： 細(xì)胞、 和早期胚胎細(xì)胞。
(3)理論基礎(chǔ)： 。
2.體外受精技術(shù)
(1)概念：哺乳動(dòng)物的精子和卵子在體外人工控制的環(huán)境中完成 的技術(shù)。
(2)基本原理：人工模擬體內(nèi)環(huán)境(包括營(yíng)養(yǎng)、溫度、pH等)，促使 成熟，同時(shí)使 ，最終完成 等。
(3)應(yīng)用
①研究哺乳動(dòng)物生殖細(xì)胞的發(fā)生、受精和 發(fā)育機(jī)制等。
②充分利用優(yōu)良 ，縮短家畜繁殖周期，加快品種改良速度等。
③是哺乳動(dòng)物 技術(shù)、克隆技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)和性別控制技術(shù)等不可缺少的組成部分。
3.胚胎移植技術(shù)
(1)概念：將良種母畜配種后，從其生殖道取出 或通過 及其他方式(如轉(zhuǎn)基因、核移植)得到的胚胎，再移植到同種的、 相同的其他雌性動(dòng)物的體內(nèi)，使它們進(jìn)一步發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。
(2)意義：提高優(yōu)良品種家畜的 和加速 。
【課堂活動(dòng)】
活動(dòng)一：體外受精技術(shù)
1.概念、原理
(1)概念：哺乳動(dòng)物的精子和卵子在____________的環(huán)境中完成受精過程的技術(shù)。
(2)基本原理：人工模擬體內(nèi)環(huán)境，包括營(yíng)養(yǎng)、溫度、pH等，促使________________成熟，同時(shí)使______________，最終完成受精作用等。
2.主要步驟
(1)采集精子
①方法
②保存：采集的精子可以立即使用或冷凍保存待用。
(2)采集卵母細(xì)胞
[提醒]如果采集到的卵母細(xì)胞尚未成熟，需通過體外培養(yǎng)使之成熟。
(3)體外受精
【例題1】“虎獅獸”是雄虎的精子和雌獅的卵子經(jīng)體外受精產(chǎn)生的，該體外受精的過程是(　　)
①采集雌獅的卵子?、谑占刍⒌木印、勐涯讣?xì)胞的人工培養(yǎng)　④精子獲能處理　
⑤獲能精子和成熟卵子在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液中共同培養(yǎng)?、蘧佑肅aCl2處理　
⑦卵母細(xì)胞用一定濃度肝素溶液處理?、囿w外受精　⑨受精卵培養(yǎng)
3.意義
(1)可用于研究哺乳動(dòng)物生殖細(xì)胞的發(fā)生、受精和早期胚胎發(fā)育機(jī)制等。
(2)為胚胎生產(chǎn)提供了經(jīng)濟(jì)而高效的方法，對(duì)充分利用優(yōu)良種質(zhì)資源、縮短家畜繁殖周期、加快品種改良速度等具有重要價(jià)值。
活動(dòng)二：胚胎移植技術(shù)
1.胚胎工程
對(duì)動(dòng)物的________進(jìn)行人為操作和處理以獲得____________的技術(shù)，包括體外受精、__________和胚胎分割等現(xiàn)代生物技術(shù)。
2.胚胎移植
(1)概念：將良種雌性動(dòng)物配種后，從其生殖道取出____________或通過體外受精及其他方式(如轉(zhuǎn)基因、核移植)得到的____________，再移植到同種的同時(shí)發(fā)情排卵但未經(jīng)配種的其他__________動(dòng)物的體內(nèi)，使它們進(jìn)一步發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。
(2)發(fā)展歷程
①19世紀(jì)末，科學(xué)家當(dāng)時(shí)以兔為實(shí)驗(yàn)對(duì)象成功地完成了哺乳動(dòng)物的胚胎移植。
②20世紀(jì)30～70年代，胚胎移植成為當(dāng)時(shí)生物學(xué)研究的主要方向之一，在多種家畜如綿羊、山羊、豬、牛和馬上相繼獲得成功。
③20世紀(jì)60年代后，科學(xué)家開始采用____________對(duì)供體進(jìn)行____________處理，并對(duì)受體進(jìn)行同期發(fā)情處理。
(3)過程
供體和受體的______________、供體和受體____________處理、供體的超數(shù)排卵處理和受精、____________以及胚胎移植。
(4)實(shí)例
(5)應(yīng)用價(jià)值
①能發(fā)揮優(yōu)良母畜的繁殖能力，迅速擴(kuò)大優(yōu)良畜種數(shù)量，加速優(yōu)良畜種的推廣應(yīng)用。
②能縮短世代間隔，提高家畜改良速度；能長(zhǎng)期保存冷凍胚胎，便于優(yōu)良品種的種質(zhì)運(yùn)輸和保存。
③使胚胎分割和核移植等技術(shù)成為基礎(chǔ)生物學(xué)研究的重要手段。
[提醒]精子和卵母細(xì)胞結(jié)合后，將受精卵移入相應(yīng)的培養(yǎng)液中培養(yǎng)。培養(yǎng)液的基本成分包括維生素、氨基酸、蛋白質(zhì)、無機(jī)鹽和糖類等。待培養(yǎng)的胚胎發(fā)育到特定階段后，再進(jìn)行移植。
【例題2】區(qū)分排卵和超數(shù)排卵：
排卵：是指從________中排出卵子，排出的是________________或________________。
超數(shù)排卵：是指給供體母畜注射________________，使其發(fā)情，一次排出比自然情況下多十幾倍到幾十倍的卵子，用于體外受精和早期胚胎培養(yǎng)。
【例題3】(2023·南京高二期中)甲圖為牛胚胎移植示意圖，乙圖為胚胎發(fā)育某時(shí)期示意圖，下列敘述正確的是(　　)
A.對(duì)供體母牛飼喂促性腺激素，使其超數(shù)排卵
B.甲圖中沖卵的目的是獲取早期胚胎
C.可選擇發(fā)育良好的囊胚或原腸胚進(jìn)行移植
D.性別鑒定時(shí)，常用圖乙②處細(xì)胞做DNA分析
活動(dòng)三：胚胎分割技術(shù)
1.胚胎分割技術(shù)
[提醒]在實(shí)際應(yīng)用中，胚胎分割以二分胚的移植成功率最高。
2.實(shí)例(哺乳動(dòng)物胚胎分割和性別鑒定)
3.胚胎分割動(dòng)物和體細(xì)胞核克隆動(dòng)物的異同
項(xiàng)目 胚胎分割動(dòng)物 體細(xì)胞核克隆動(dòng)物
相同點(diǎn) 都屬于無性繁殖或克隆，最后一道工序是胚胎移植
不同點(diǎn) 胚胎的 來源 雌性動(dòng)物的早期胚胎或體外受精及其他方式得到的胚胎 通過核移植技術(shù)獲得的重構(gòu)胚
遺傳物質(zhì) 胚胎分割動(dòng)物具有相同的遺傳物質(zhì)，兩個(gè)親本提供的核遺傳物質(zhì)一樣多 克隆動(dòng)物的核遺傳物質(zhì)主要由供體細(xì)胞核提供
起點(diǎn) 經(jīng)過受精作用形成的一個(gè)細(xì)胞 經(jīng)過核移植形成的一個(gè)細(xì)胞
[溫馨提示](1)分割要均等。分割囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)時(shí)，一定要均等分割，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)育的能力強(qiáng)、含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良甚至不能發(fā)育的情況。
(2)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。
【例題4】下列有關(guān)胚胎分割的敘述，錯(cuò)誤的是(　　)
A.選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚進(jìn)行分割
B.對(duì)囊胚進(jìn)行胚胎分割時(shí)要保證將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割
C.胚胎分割產(chǎn)生的后代個(gè)體表型一定完全相同
D.胚胎分割可以看成動(dòng)物的無性繁殖或克隆
【例題5】(多選)下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)胞不一定是受精卵細(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)的母牛的子宮中
D.圖示過程應(yīng)用了細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎分割、核移植等生物技術(shù)
[追問] 若上題圖中①與②未均分，可能會(huì)導(dǎo)致的后果是：
_____________________________________________________________________________
【例題6】判斷正誤：
(1)試管動(dòng)物的性別和性狀由父本、母本決定，而克隆動(dòng)物的性別和主要性狀與核供體相同。(　　)
(2)哺乳動(dòng)物的體外受精主要包括采集精子、采集卵母細(xì)胞和體外受精等主要步驟。(　　)
(3)采集的卵母細(xì)胞需在體外培養(yǎng)使其分裂為卵細(xì)胞才能與獲能的精子受精。 (　　)
(4)顯微針分割法適用于對(duì)桑椹胚和早期囊胚進(jìn)行分割?！? (　　)
(5)胚胎的產(chǎn)生過程一般是有性繁殖，但胚胎分割是無性繁殖。 (　　)
【課后鞏固】
(　　)1.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(zhǎng)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(xì)胞核移植 D. 胚胎培養(yǎng)
(　　)2.胚胎移植時(shí)需要對(duì)供體、受體進(jìn)行選擇和處理。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是
A.對(duì)供體母畜要進(jìn)行超數(shù)排卵處理 B.對(duì)供體、受體母畜要進(jìn)行同期發(fā)情處理
C.對(duì)提供精子的公畜注射促性腺激素 D.供體、受體應(yīng)屬于同一個(gè)物種
(　　)3.下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?jī)?nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞進(jìn)行DNA分析
B.細(xì)胞A不一定是受精卵
C.為了獲得更多的胚胎，分割胚胎時(shí)產(chǎn)生的份數(shù)越多越好
D.對(duì)胚胎進(jìn)行分割后得到的個(gè)體性別不同
(　　)4.(2023·南通高二月考)下圖所示為利用二倍體小鼠所做的實(shí)驗(yàn)，下列相關(guān)分析錯(cuò)誤的是
A.過程①需要運(yùn)用早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)
B.圖中囊胚的細(xì)胞的基因型不完全相同
C.代孕母鼠需進(jìn)行同期發(fā)情處理
D.嵌合體幼鼠是四倍體
(　　)5.(2023·淮安高二階段練)我國(guó)科研人員利用細(xì)胞工程等技術(shù)成功培育出優(yōu)良和牛品種，下列說法錯(cuò)誤的是
A.用促性腺激素處理母牛，可以獲得更多的卵母細(xì)胞
B.精子接觸卵細(xì)胞質(zhì)膜時(shí)，會(huì)引發(fā)卵細(xì)胞質(zhì)膜反應(yīng)
C.對(duì)移植前的胚胎進(jìn)行性別鑒定，宜取囊胚期的滋養(yǎng)層細(xì)胞
D.胚胎移植只能在同種生物的不同個(gè)體間進(jìn)行
(　　)6.下圖是利用體外受精技術(shù)培育某種哺乳動(dòng)物的大致過程示意圖，下列敘述錯(cuò)誤的是
A.剛剛排出的精子能夠立即與發(fā)育到中期Ⅱ的卵母細(xì)胞結(jié)合完成受精
B.在精子觸及卵細(xì)胞質(zhì)膜的瞬間，透明帶會(huì)發(fā)生反應(yīng)阻止后來的精子進(jìn)入
C.早期胚胎一般要經(jīng)歷桑椹胚、囊胚等階段
D.胚胎移植可充分發(fā)揮雌性個(gè)體的繁殖潛力
(　　)7.(2023·徐州高二月考)羊奶的脂肪顆粒體積為牛奶的三分之一，更利于人體吸收，其維生素及微量元素含量明顯高于牛奶，并且長(zhǎng)期飲用羊奶不會(huì)引發(fā)肥胖。欲利用胚胎工程技術(shù)加快高產(chǎn)奶的薩能山羊的繁殖，下列說法正確的是
A.為使薩能母羊超數(shù)排卵，可在其飼料中添加適量的促性腺激素
B.胚卵期的細(xì)胞數(shù)量增加，但細(xì)胞的體積和細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的種類會(huì)減少
C.為提高胚胎利用率，可采用胚胎分割、胚胎移植等無性生殖技術(shù)
D.酶軟化透明帶后顯微分割法中使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%～0.5% 的鏈霉蛋白酶溶液消去胚胎透明帶
(　　)8.(2023·南京高二月考)胚胎工程中各種胚胎操作技術(shù)如下圖所示。下列分析正確的是
A.從良種公牛體內(nèi)獲得的精子可以直接與獲能的卵細(xì)胞結(jié)合受精
B.早期囊胚a、b、c基因型相同，但發(fā)育得到的個(gè)體表型不一定相同
C.d可直接移植給受體，得到小牛的途徑屬于有性生殖
D.胚胎移植時(shí)因代孕牛幾乎對(duì)胚胎無免疫排斥，因此無需使用免疫抑制劑
(　　)9.(多選)培育“試管山羊”的基本過程如下圖所示，若要培育成功，下列敘述不正確的是
A.甲過程中可通過給母山羊注射有關(guān)激素使其超數(shù)排卵
B.乙過程的目的之一是促進(jìn)卵母細(xì)胞和精子的成熟
C.丙過程與乙過程中應(yīng)采用相同成分的培養(yǎng)液
D.丁過程中早期胚胎需移植到與供體性狀相同的代孕母羊子宮內(nèi)
(　　)10.(多選)(2023·無錫高二檢測(cè))研究人員探究不同冷凍處理方法對(duì)囊胚分割效果的影響，結(jié)果如下表所示，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 76.4 66.5
2 分割后冷凍 76.5 57.6
A.分割時(shí)，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(gè)體性狀不一定相同
(　　)11.(多選)第四次全國(guó)大熊貓野外種群調(diào)查顯示，全國(guó)野生大熊貓不足1 900只，為保護(hù)和繁殖大熊貓，科研人員進(jìn)行了下圖所示實(shí)驗(yàn)，下列相關(guān)敘述不正確的是
A.克隆熊貓培育成功的部分原因是卵細(xì)胞質(zhì)具有調(diào)控細(xì)胞核發(fā)育的作用
B.圖中用激素處理可使供體超數(shù)排卵，代孕受體在移植前不需要進(jìn)行處理
C.圖中的熊貓甲與親代雌性大熊貓的性狀基本相同
D.熊貓乙和熊貓丙的基因型和表型一定都相同
(　　)12.(多選)Leigh氏綜合征患者中20%～25%由線粒體基因突變導(dǎo)致。一位母親約有1/4的線粒體攜帶這種線粒體突變基因，她的前兩個(gè)孩子因患該病而亡。她的第三個(gè)孩子因?yàn)榻邮芰肆硪幻跃栀?zèng)的健康基因而成為全球首個(gè)擁有“三個(gè)父母”的男嬰。下圖為該男嬰的孕育過程，下列敘述正確的是
A.圖示過程中代表該母親卵母細(xì)胞的是卵母細(xì)胞B
B.該技術(shù)可避免母親線粒體遺傳病基因傳給該男嬰
C.獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子在發(fā)育培養(yǎng)液中完成受精
D.該技術(shù)涉及核移植、體外受精、胚胎移植等操作
(　　)13.(多選)下圖表示研究人員利用胚胎工程培育優(yōu)質(zhì)奶牛的過程，下列相關(guān)說法不正確的是
A.①代表體外受精，與體內(nèi)受精不同的是進(jìn)行體外受精的精子需要獲能
B.②代表早期胚胎培養(yǎng)，該過程中細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，無細(xì)胞分化
C.③代表胚胎分割，需均等分割桑椹胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，以免影響胚胎發(fā)育
D.⑤代表胚胎移植，胚胎移植時(shí)供體和受體應(yīng)是同一物種
13.(2022·全國(guó)甲卷改編)某牧場(chǎng)引進(jìn)一只產(chǎn)肉性能優(yōu)異的良種公羊，為了在短時(shí)間內(nèi)獲得具有該公羊優(yōu)良性狀的大量后代，該牧場(chǎng)利用胚胎工程技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)操作?；卮鹣铝袉栴}。
(1)在體外受精前要對(duì)精子進(jìn)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(diǎn)即可)。利用該公羊的精子進(jìn)行體外受精需要發(fā)育到一定時(shí)期的卵母細(xì)胞，因?yàn)槁涯讣?xì)胞達(dá)到________________時(shí)才具備與精子受精的能力。
(2)體外受精獲得的受精卵發(fā)育成囊胚需要在特定的培養(yǎng)液中進(jìn)行，該培養(yǎng)液的成分除無機(jī)鹽、激素、血清外，還含有的營(yíng)養(yǎng)成分有________________________________________
______________________(答出3點(diǎn)即可)等。將培養(yǎng)好的良種囊胚保存?zhèn)溆谩?br/>(3)請(qǐng)以保存的囊胚和相應(yīng)數(shù)量的非繁殖期受體母羊?yàn)椴牧线M(jìn)行操作，以獲得具有該公羊優(yōu)良性狀的后代。主要的操作步驟是_____________________________________________。
14.試管動(dòng)物技術(shù)正廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)，請(qǐng)根據(jù)試管牛的生產(chǎn)流程圖回答下列相關(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)在體外培養(yǎng)受精卵時(shí)，需要滿足以下條件：______________，一定的營(yíng)養(yǎng)，適宜的溫度和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。
(5)欲得到更多遺傳性能相同的小牛，常采用________技術(shù)。
15.(2023·鹽城高二期中)下圖為經(jīng)過體外受精和胚胎分割、移植培育優(yōu)質(zhì)奶牛的過程，請(qǐng)回答下列問題：
(1)A細(xì)胞是______________，在進(jìn)行體外受精前要對(duì)精子進(jìn)行獲能處理。
(2)進(jìn)行胚胎分割時(shí)，應(yīng)選擇發(fā)育到_____________________________時(shí)期的胚胎進(jìn)行操作。
(3)通過胚胎分割產(chǎn)生的兩個(gè)或多個(gè)個(gè)體具有相同遺傳性狀的根本原因是______________。
(4)在對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，應(yīng)注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，以免______________。
(5)移植后的胚胎能在受體子宮中存活的生理基礎(chǔ)是________________________________。
16.幼畜體外胚胎生產(chǎn)技術(shù)，即幼畜超排、胚胎體外生產(chǎn)和移植技術(shù)，是提高良種家畜繁殖效率的核心技術(shù)?？茖W(xué)家經(jīng)過多年對(duì)遼寧絨山羊體外胚胎生產(chǎn)技術(shù)的研究總結(jié)，形成了下圖所示的操作流程，回答下列問題：
(1)流程圖中的A是指______________，經(jīng)過程A處理后的精子才能與發(fā)育至___________期的卵母細(xì)胞完成受精作用。
(2)在卵母細(xì)胞活體采集前，科學(xué)家利用兩種方式對(duì)供體母羊進(jìn)行了超數(shù)排卵處理，記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：
不同超數(shù)排卵方法對(duì)超數(shù)排卵效果、
卵裂及胚胎發(fā)育的影響
組別 羊羔/只 卵泡/個(gè) 平均卵數(shù)/個(gè) 卵裂率/% 囊胚形成率/%
先加PMSG， 后加FSH 6 366 61.00±13.96 42.43 (143/337) 47.59 (69/145)
先加FSH， 后加PMSG 6 515 85.83±18.35 22.80 (101/443) 25.74 (26/101)
①推測(cè)PMSG和FSH的作用為___________________________________________________。
②結(jié)果表明：超數(shù)排卵方法不同不僅影響超數(shù)排卵效果，而且對(duì)體外受精后卵裂及________有很大影響。
(3)過程B的生理學(xué)基礎(chǔ)之一是供體胚胎可與受體子宮建立正常的_________________，但移入受體的供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受任何影響。
(4)已知產(chǎn)下的小羊羔具有優(yōu)良的遺傳特性，另外還可采用B處的細(xì)胞，通過____________(寫出一種即可)等技術(shù)加速遼寧絨山羊遺傳性狀改良進(jìn)程，并促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育。也可采用________________技術(shù)將B均等分割為幾份，并進(jìn)行胚胎移植，從而一次性獲得多只羊羔。

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