2017-2018學年高中生物 第三章 胚胎工程 第11課時 胚胎工程及其應用學案 蘇教版選修3

1、第11課時 胚胎工程及其應用學習目標1.了解胚胎工程的原理。2.理解體外受精、胚胎分割、胚胎冷凍保存、動物性別控制等主要技術手段的方法與過程。3.掌握胚胎移植的生理學基礎、基本程序和意義。4.舉例說出胚胎工程的應用。一、胚胎工程與體外受精技術1胚胎工程包括哪些現(xiàn)代生物技術？答案胚胎工程是由體外受精技術、胚胎移植技術、胚胎分割技術、胚胎冷凍保存技術、性別控制技術和胚胎干細胞技術等組成的現(xiàn)代生物技術。2胚胎工程操作的主要對象是什么？答案主要是生殖細胞、受精卵和早期胚胎細胞。3胚胎工程的理論基礎是什么？答案胚胎發(fā)育學。4人工授精是體外受精嗎？為什么？答案不是。人工授精(AI)是指采用非性交的方式將精

2、子遞送到雌性生殖道中以達到使雌性受孕目的的一種輔助生殖技術(ART)。實際上，還是屬于體內受精。而體外受精是指哺乳動物的精子和卵子在體外人工控制的環(huán)境中完成受精過程的技術。5哺乳動物的體外受精主要包括幾個主要步驟？答案體外受精技術包括采集精子、采集卵母細胞和受精等主要步驟。6常用的采集精子的方法是什么？答案采集精子的方法主要是假陰道法。7精子獲能的方法有哪些？答案將牛、羊等家畜的精子放入一定濃度的肝素或A23187(鈣離子載體)溶液中，實現(xiàn)獲能。8閱讀教材相關內容，比較卵母細胞的采集和培養(yǎng)方法，填寫下表。分類舉例采集卵母細胞的過程優(yōu)點缺點抽吸法較大型動物如牛、豬等借助超聲波探測儀和內窺鏡等，將

3、注射器針頭刺入卵泡中將卵泡液和卵母細胞一并吸出，再在顯微鏡下進行篩選有目的地選擇卵泡，分離得到適當成熟程度的卵子不能用于小動物機械破碎法較小型的動物如小鼠、兔等將卵巢置于培養(yǎng)皿中，用針頭刺破卵巢，當其中的卵泡完全破裂時，卵母細胞和卵泡液會一并排出，再在顯微鏡下進行篩選可得到大量的卵母細胞，各種成熟程度的卵子都存在有可能刺傷卵子9.對于較小型的動物，還可以采用什么方法采集卵母細胞？有何優(yōu)點？答案還可以采用促性腺激素處理的方法，使其超數(shù)排卵，這樣獲得的卵子可直接與獲能后的精子進行體外受精。10體外受精是在什么樣的溶液中完成的？答案在人為控制的適宜條件下和專用的受精溶液中，獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子

4、同時培養(yǎng)一段時間，可以完成受精過程。11體外受精技術有哪些應用？答案(1)可用于研究哺乳動物生殖細胞的發(fā)生、受精和早期胚胎發(fā)育機制等；(2)在家畜品種改良中，為胚胎生產(chǎn)提供了廉價而高效的手段，對充分利用優(yōu)良品質資源、縮短家畜繁殖周期，加快品種改良速度等有重要價值。(3)是哺乳動物胚胎移植技術、克隆技術、轉基因技術和性別控制技術等不可缺少的組成部分。二、胚胎移植1閱讀教材相關內容，總結哺乳動物胚胎的培養(yǎng)液成分。答案一般包括無機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分，以及血清等物質。2不同動物胚胎移植的時間是不同的，牛、羊和人一般在什么時間進行？答案(1)牛、羊一般要培養(yǎng)到桑椹胚階段或囊胚階段

5、才進行移植。(2)人的體外受精胚胎，即試管胚胎，可在816個細胞階段移植。3什么是胚胎移植技術？答案指將良種母畜配種后，從其生殖道取出早期胚胎或通過體外受精及其他方式(如轉基因、核移植)得到的胚胎，再移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內，使它們進一步發(fā)育為新個體的技術。4分析概念，回答下列問題：(1)除了體內受精、體外受精獲得胚胎，還有什么方式可以獲得胚胎？答案核移植技術、轉基因技術、胚胎分割技術等方式也可獲得胚胎。(2)胚胎移植中提供胚胎的個體稱為“供體”，接受胚胎的個體叫“受體”。(3)胚胎移植時，供體的主要職能是什么？答案產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎。(4)胚胎移植中受體必須具備

6、什么條件？答案健康的體質和正常的繁殖能力；同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物。(5)胚胎移植的結果是什么？答案獲得具有與優(yōu)良供體相同性狀的子代個體。三、胚胎分割技術1什么是胚胎分割技術？答案胚胎分割技術是指用機械方法將早期胚胎平均分割成二分胚、四分胚甚至八分胚，經(jīng)體內或體外培養(yǎng)后植入受體，以得到同卵雙生或同卵多生后代的技術。2胚胎分割的理論基礎和物質基礎是什么？答案(1)理論基礎：細胞的全能性。(2)物質基礎：每個細胞核內具有相同的遺傳物質。3為什么說胚胎分割技術也是動物克隆的方法之一？答案胚胎分割技術是將同一胚胎分割成幾等份，借助胚胎移植技術產(chǎn)生遺傳物質完全相同的后代，是一種無性繁殖的方式，

7、因此，也屬于動物克隆的一種方法。4囊胚期的內細胞團有何功能？對囊胚階段的胚胎進行分割時要注意什么？為什么？答案內細胞團在囊胚階段才出現(xiàn)，它將來發(fā)育成胎兒的各種組織。對囊胚階段的胚胎進行分割時要注意將內細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。5胚胎分割時應如何選擇胚胎？答案胚胎分割時應選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。6分割過程中，主要需要哪些儀器設備？答案儀器設備：實體顯微鏡和顯微操作儀，其他工具：分割針或分割刀。7目前，科學家還通過胚胎冷凍保存技術建立起胚胎庫。該技術有何優(yōu)點？答案該技術使胚胎移植技術不受時間和地域的限制，簡化引種的過程。四、胚胎工程的應用列舉胚胎工程有哪

8、些應用？答案(1)在畜牧業(yè)生產(chǎn)上：大量繁育家畜良種；控制家畜后代的性別比例。(2)在醫(yī)學及科學研究上也有重要應用，如胚胎干細胞的應用。一、比較自然受精、人工授精和體外受精比較項目自然受精人工授精體外受精不同點過程雌雄動物交配完成用人工的方法將雄性動物的精液注入雌性生殖道內，完成受精人工獲取精子、卵子，在體外培養(yǎng)液中完成受精過程場所雌性動物輸卵管中雌性動物輸卵管中體外培養(yǎng)液中相同點(1)精子獲能，卵子成熟后方能完成受精過程；(2)都是有性生殖二、動物克隆、植物組織培養(yǎng)、試管動物的比較比較項目動物克隆植物組織培養(yǎng)試管動物(嬰兒)生殖方式無性無性有性遺傳物質來源2個親本1個親本2個親本性別決定提供核

9、親本一般沒有精子類型用途優(yōu)良種畜快速繁育，可選擇性別快速繁殖無病毒植株解決不孕不育現(xiàn)狀不成熟成熟成熟三、胚胎移植近10年來，牛、羊的胚胎移植在我國部分地區(qū)已進入生產(chǎn)應用階段，這些成果大大推動了我國畜牧業(yè)的發(fā)展。如圖為胚胎移植過程示意圖，請據(jù)圖回答以下問題：(1)胚胎移植技術是指將良種母畜_后，從其生殖道取出_，再移植到同種的_的其他雌性動物的體內，使它們進一步發(fā)育成為新個體的技術。這一技術又被形象地稱為“借腹懷胎”。(2)胚胎移植對甲、乙、丙牛的要求分別是_、_和_。丁牛為_。(3)過程、分別是_和_。(4)過程常用_的方法對甲牛進行處理。(5)胚胎移植成功的標志是_。(6)此種繁殖方式為_生

10、殖，此技術的意義在于_。答案(1)配種早期胚胎或通過體外受精及其他方式得到的胚胎生理狀態(tài)相同(2)優(yōu)質母牛普通母牛優(yōu)質公牛有價值的后代(優(yōu)質牛)(3)同期發(fā)情處理胚胎移植(4)注射促性腺激素(5)移植的胚胎在供體內能正常發(fā)育并分娩(6)有性快速大量繁殖優(yōu)良種牛，提高經(jīng)濟效益四、胚胎分割技術為提高胚胎的利用率，科學家們又研究了胚胎分割技術，閱讀教材內容，結合下圖思考胚胎分割技術的有關問題。(1)填出圖中字母所代表的結構名稱：A_，B_，C_，D_。(2)填出甲、乙、丙過程的技術或名稱：甲_，乙_，丙_。(3)進行乙過程時，所取的樣本是_。進行甲過程時，所使用的基本儀器是_；本過程的技術關鍵是_。

11、(4)盡管胚胎分割技術在多種動物中取得成功，但仍然存在一些問題，如_等，同時很難獲得同卵多胎，成功率較高的是_。(5)對被分割的胚胎的要求是_。答案(1)囊胚腔透明帶滋養(yǎng)層內細胞團(2)胚胎分割做DNA分析性別鑒定胚胎移植(3)滋養(yǎng)層顯微操作儀和實體顯微鏡將內細胞團均等分割(4)剛出生的動物體重偏低，毛色和斑紋上存在差異同卵雙胎(5)發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚1我國首例“虎獅獸”于2002年在“南京紅山動物園”誕生，利用了雄虎的精子和雌獅的卵子“體外受精”而產(chǎn)生，完成這一過程需要解決的問題是()A精子在體外用獲能物質處理B用化學物質處理掉卵細胞膜便于精子進入C抽取精子、卵子的細胞核進行融

12、合D精子入卵后進行人工處理防止多精入卵答案A解析體外受精是讓獲能的精子和卵子在體外結合，然后轉移至母體內發(fā)育，它依據(jù)的是體內受精的原理，故精子必須獲能，其他方法操作易損傷細胞。2下列哪項不是人工授精和體外受精的區(qū)別()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不同D人工授精的精卵結合在母畜體內，而體外受精的這一過程在母畜體外答案C解析人工授精是用人工的方法，把公畜的精液注入到母畜的生殖道內，使精卵結合，體外受精是將人工獲取的精子和卵子在體外完成受精。這兩者的本質都是兩性生殖細胞的結合，只不過前者是在體內完成的，后者是在體外完成的。3可

13、以與獲能精子進行體外受精的卵母細胞需要培養(yǎng)到什么時期()AM期BM中期C桑椹期D囊胚期答案B解析卵母細胞培養(yǎng)到M中期時才能受精，因為M中期卵母細胞的細胞核、細胞質已經(jīng)成熟，而M 期卵母細胞的細胞核、細胞質尚未成熟，其細胞質不能支持胚胎的全程發(fā)育。4既能進行胚胎性別鑒定，又能進行胚胎移植的最佳示意圖是()答案A解析進行胚胎移植的最佳時期是桑椹胚或囊胚期；取細胞進行胚胎性別鑒定時只能取滋養(yǎng)層的細胞，而不能取內細胞團中的細胞。5下列關于胚胎移植的敘述，錯誤的是()A超數(shù)排卵技術要使用一定的激素B受體母畜必須處于與供體母畜同步發(fā)情的狀態(tài)C把母畜體內的卵泡或胚胎沖出后均能移植D試管嬰兒只是受精及早期卵裂

14、過程在試管中進行答案C解析胚胎移植一般要在桑椹胚或囊胚時期進行，卵泡內沒有受精的卵細胞，不能進行胚胎移植?；A再現(xiàn)1關于胚胎移植的優(yōu)點的敘述，錯誤的是()A優(yōu)良種畜群迅速擴大，加速育種工作和品種改良B克服了時間與地域的限制，大量節(jié)省購買種畜的費用C一次給受體移入多個胚胎，可增加雙胎和多胎的比例D建立常溫胚胎庫，保存品種資源和瀕危物種答案D解析胚胎必須進行冷凍保存，常溫下無法長期保存胚胎。2下列關于體外受精技術的說法，錯誤的是()A體外受精技術需要的溫度大約是37 B體外受精是從初級卵母細胞和初級精母細胞開始的C體外受精技術已成為一項常規(guī)的動物繁殖技術D體外受精技術可用于研究動物生殖細胞的發(fā)生機

15、制答案B解析體外受精技術包括采集精子、采集卵母細胞和受精等主要步驟。3試管牛采用的技術是()胚胎移植基因工程體外受精克隆技術ABCD答案A解析試管動物是體外受精和胚胎移植的產(chǎn)物。4下列關于胚胎分割技術的敘述，錯誤的是()A胚胎分割操作在動物的子宮內進行B用分割針對早期胚胎進行分割C分割后必須移植到受體子宮內進一步完成胚胎發(fā)育D對囊胚進行分割時要注意將內細胞團均等分割答案A解析胚胎分割時要將胚胎移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中進行。胚胎分割是體外操作。5下列關于早期胚胎培養(yǎng)的說法，不正確的是()A發(fā)育培養(yǎng)液的成分通常含有血清B發(fā)育培養(yǎng)液的成分較一般動物細胞培養(yǎng)液的成分簡單C動物種類不同，進行胚胎移植的早

16、期胚胎所處階段不同D進行胚胎移植之前，可將培養(yǎng)到適宜時期的早期胚胎進行保存答案B解析哺乳動物胚胎的發(fā)育培養(yǎng)液成分一般都比較復雜，除一些無機鹽和有機鹽類外，還含有維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分，以及血清等物質，因此進行胚胎早期培養(yǎng)的發(fā)育培養(yǎng)液成分較動物細胞培養(yǎng)液成分復雜；不同動物胚胎移植的時期不同，如牛、羊一般培養(yǎng)到桑椹胚或囊胚階段，小鼠和家兔可在更早階段移植。能力提升6以下是制定并研究設計的“試管?！惫S化生產(chǎn)技術流程，其中正確的順序應是()采集卵母細胞采集精子畫出“試管?！惫S化生產(chǎn)技術流程圖受精胚胎的早期培養(yǎng)ABCD答案B解析“試管?！笔求w外受精和胚胎移植的產(chǎn)物，因此先進行采集精子

17、，采集卵母細胞，然后在一定條件下完成體外受精及早期胚胎的培養(yǎng)，同時畫出“試管?！惫S化生產(chǎn)技術的流程圖進行“生產(chǎn)”。7下列關于胚胎分割技術的說法，錯誤的是()A被分割的胚胎應該是發(fā)育良好的桑椹胚或囊胚B可以對胚胎進行任意數(shù)目的等分，移植后均可正常發(fā)育C來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質D胚胎分割是進行動物克隆的方法之一答案B8哺乳動物體外受精的過程是()采集卵母細胞采集精子卵母細胞的人工培養(yǎng)精子獲能處理精子和成熟卵子在受精液中共同培養(yǎng)精子用CaCl2處理卵母細胞用一定濃度的肝素溶液處理體外受精受精卵培養(yǎng)ABCD答案B解析無論是采集的卵子還是精子，在受精以前必須經(jīng)過處理，在受精溶液中培養(yǎng)成具有

18、受精能力的成熟生殖細胞，然后才能進行體外受精。9下列說法不正確的是()A胚胎工程技術包括胚胎移植、胚胎分割、體外受精、胚胎冷凍保存、性別控制、胚胎干細胞的培養(yǎng)等技術B試管牛的培育過程屬于克隆過程C提供胚胎的個體叫“供體”，接受胚胎的個體叫“受體”D胚胎移植實際上是生產(chǎn)胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程答案B解析胚胎工程是指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術，包括胚胎移植、體外受精、胚胎冷凍保存、性別控制、胚胎分割、胚胎干細胞的培養(yǎng)等技術。胚胎移植實際上是生產(chǎn)胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程；試管牛是體外受精和胚胎移植的結果，屬于有性生殖。10動物細胞培養(yǎng)是

19、動物細胞工程的基礎，如圖所示，a、b、c表示現(xiàn)代工程技術，分別表示其對應的結果，請據(jù)圖判斷下面說法正確的是()A若a是胚胎分割技術，則產(chǎn)生的中，所有個體的基因型和表現(xiàn)型一定相同B若b是體外受精技術，則形成的過程屬于克隆C若c是核移植技術，則形成的過程體現(xiàn)了動物體細胞也具有全能性D生產(chǎn)過程中的代孕母畜必須與供體母畜同期發(fā)情答案D解析胚胎分割技術是指用機械方法將早期胚胎平均分割成多個胚胎的技術，產(chǎn)生的個體是細胞通過有絲分裂產(chǎn)生的，因而基因型相同，但表現(xiàn)型不一定相同；體外受精是有性生殖，克隆是無性生殖；核移植說明了動物細胞核具有全能性，而不能體現(xiàn)動物體細胞的全能性；胚胎移植時，受體母畜的生理狀態(tài)必須

20、與供體母畜相同。11回答關于“試管?！迸嘤膸讉€問題。(1)剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在雌性動物的生殖道內或體外類似于生殖道的理化條件下發(fā)生相應的生理變化后，才能獲得受精能力，這一現(xiàn)象叫_。(2)生產(chǎn)上常用_激素促進雌性動物排卵，該激素由_(器官)分泌。(3)受精后的卵細胞在培養(yǎng)液中進行培養(yǎng)，形成了一個約32個細胞的小胚胎，此時受精卵大約經(jīng)歷了_次細胞分裂，培養(yǎng)液必須含有的不同于植物培養(yǎng)基的成分是_。(4)試管牛培育過程涉及的工程技術手段主要有_。答案(1)精子獲能(2)促性腺垂體(3)5動物血清(4)體外受精、胚胎的早期培養(yǎng)和胚胎移植解析精子獲能后才能與卵細胞受精。生產(chǎn)上常用促性

21、腺激素促進動物超數(shù)排卵，促性腺激素是由垂體分泌的。早期胚胎培養(yǎng)液中除營養(yǎng)物質外，還含有動物血清。12胚胎移植的基本程序如圖，據(jù)圖回答下列問題：(1)對供體母牛、供體公牛的要求是_。(2)同期發(fā)情處理的常用方法是_，沖卵中的“卵”是指_。(3)供體母牛具有許多優(yōu)良性狀，可利用體細胞克隆技術加速遺傳改良進程，請回答下列有關問題：目前核移植技術中普遍使用的去核方法是_。用于核移植的供體細胞一般選用_代以內的細胞，原因是_。答案(1)具有優(yōu)良性狀的同種牛(2)注射孕激素(早期)胚胎(3)顯微操作去核法1010代以內的細胞一般能保證正常的二倍體核型解析(1)胚胎移植的供體公、母牛必須是具有優(yōu)良遺傳性狀的同種牛。(2)胚胎移植首先要對供、受體母牛進行選擇，并用激素進行同期發(fā)情處理，一般注射孕激素。配種或