高中生物人教版選擇性必修3課件：第章第3節(jié)二胚胎工程技術(shù)及其應用

二胚胎工程技術(shù)及其應用第2章2021內(nèi)容索引0102課前篇自主預習課堂篇探究學習素養(yǎng)目標課前篇自主預習一、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.試管動物首先要做的是體外受精。

有性生殖3.體外受精技術(shù)步驟:主要包括卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等。4.采集到的卵母細胞和精子,要分別在體外進行成熟培養(yǎng)(卵子培養(yǎng)至MⅡ期)和獲能處理,然后才能用于體外受精。5.一般情況下,可以將獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子置于適當?shù)呐囵B(yǎng)液中共同培養(yǎng)一段時間,來促使它們完成受精。6.體外受精技術(shù)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。自我檢測1.體外受精技術(shù)步驟主要包括卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等,判斷下列有關(guān)體外受精的表述是否正確。(1)體外受精時,采集到的精子不需要做獲能處理。(

×

)(2)體外受精時,采集到的卵母細胞需要在體外培養(yǎng)到MⅡ期。(

√

)(3)試管羊、克隆羊都屬于無性生殖。(

×

)(4)為了獲得更多的卵母細胞,需用促性腺激素對供體進行處理。(

√

)2.下列有關(guān)體外受精步驟的敘述,錯誤的是(

)A.從屠宰場已屠宰母畜的卵巢中采集卵母細胞B.從輸卵管中取出的卵子一般可直接與獲能的精子在體外受精C.對于?？梢越柚鷥?nèi)窺鏡等工具直接從活體卵巢中吸取卵母細胞D.可用乙醇、蛋白酶合成抑制劑或PEG等藥物使精子體外獲能答案

D解析

從屠宰場已屠宰母畜的卵巢中采集卵母細胞,是常用的卵母細胞采集方法;直接從活體動物的卵巢中吸取卵母細胞,要在體外經(jīng)過人工培養(yǎng)成熟后,才能與獲能的精子受精。而從輸卵管中取出的卵子,一般可直接與獲能的精子在體外受精;對于牛等大型家畜或大型動物,可借助超聲波探測儀、內(nèi)窺鏡或腹腔鏡等工具,直接從活體動物的卵巢中吸取卵母細胞;電刺激、Ca2+載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等用于細胞核移植過程中受體細胞的激活。誘導精子獲能可選擇肝素或鈣離子載體A23187溶液。二、胚胎移植1.概念(1)對象:通過體外受精及其他方式得到的胚胎。(2)移植條件:同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動物體內(nèi)。(3)供體:在胚胎移植中提供胚胎的個體。(4)受體:在胚胎移植中接受胚胎的個體。(5)地位:通過任何一項技術(shù)(如轉(zhuǎn)基因、核移植和體外受精等)獲得的胚胎,都必須移植給受體才能獲得后代。2.過程

3.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,可增加后代數(shù)量。自我檢測1.胚胎移植的實質(zhì)是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下的空間位置轉(zhuǎn)移,判斷下列有關(guān)胚胎移植的表述是否正確。(1)移植的胚胎只能來自體內(nèi)受精或者體外受精直接產(chǎn)生的胚胎。(

×

)(2)胚胎移植時,供體母畜需要具備優(yōu)良的遺傳性能。(

√

)(3)胚胎移植后不需再對受體進行檢查。(

×

)(4)胚胎移植過程中供體的職能是產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎。(

√

)2.下列有關(guān)胚胎移植技術(shù)的說法,錯誤的是(

)A.移植前要對受體母牛進行同期發(fā)情處理B.受體對移入子宮的胚胎基本上不產(chǎn)生免疫排斥反應C.胚胎移植是胚胎工程其他技術(shù)的最后一道“工序”D.胚胎移植能充分發(fā)揮雄性優(yōu)良個體的繁殖潛力答案

D解析

胚胎移植前要對受體母牛進行同期發(fā)情處理,以實現(xiàn)早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移,A項正確;受體對移入子宮的胚胎基本上不產(chǎn)生免疫排斥反應,B項正確;胚胎移植是胚胎工程其他技術(shù)的最后一道“工序”,C項正確;胚胎移植能充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力,D項錯誤。三、胚胎分割1.概念對象早期胚胎

細胞分裂能力強,并保持細胞全能性方法機械方法目的獲得同卵雙胎或多胎

分割次數(shù)越多,胚胎存活概率越小特點來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)

無性繁殖實質(zhì)胚胎分割可以看作動物無性繁殖或克隆的方法之一2.操作程序(1)選擇胚胎:選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚,將其移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中。(2)分割胚胎:在顯微鏡下用分割針或分割刀將胚胎切開。(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。3.囊胚分割要求注意將內(nèi)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。4.意義(1)促進優(yōu)良動物品種的繁殖,產(chǎn)生的遺傳性狀相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。自我檢測1.胚胎分割是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)。判斷下列有關(guān)胚胎分割的表述是否正確。(1)胚胎分割時需將原腸胚的內(nèi)細胞團均等分割。(

×

)(2)利用胚胎分割技術(shù)可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎。(

√

)(3)胚胎分割可看作是有性生殖。(

×

)(4)鑒定胚胎的性別做DNA分析時取樣細胞來自滋養(yǎng)層。(

√

)2.下列關(guān)于胚胎分割技術(shù)的敘述,錯誤的是(

)A.胚胎分割技術(shù)可以獲得同卵雙胎或三胎B.胚胎分割技術(shù)用機械方法切割早期胚胎C.胚胎分割技術(shù)屬于無性生殖方式,因此可看作克隆的方法之一D.胚胎分割技術(shù)應選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚答案

A解析

胚胎分割技術(shù)可以將早期胚胎平均分割成2等份、4等份或8等份等,獲得同卵雙胎或多胎,A項錯誤;胚胎分割技術(shù)用機械方法即分割針或分割刀對早期胚胎進行平均分割,B項正確;胚胎分割技術(shù)屬于無性生殖方式,因此可看作克隆的方法之一,C項正確;胚胎分割技術(shù)應選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚,D項正確。課堂篇探究學習探究點一體外受精[流程分析]下圖是哺乳動物體外受精過程示意圖,請據(jù)圖思考回答下列問題。

1.受精時精子需要進行獲能處理,對卵子的要求是什么?提示

需要在體外進行成熟培養(yǎng)。2.受精過程體現(xiàn)了細胞膜的哪種功能,體現(xiàn)了細胞膜的哪一特性?提示

體現(xiàn)了細胞膜的信息傳遞功能。體現(xiàn)了細胞膜具有一定的流動性的特性。3.試管動物在體外就能獲取,對嗎?提示

不對。試管動物是將獲取的精子、卵母細胞處理后在體外受精,培養(yǎng)到一定階段后,仍需要將胚胎移植至雌性動物(受體)體內(nèi),經(jīng)妊娠后產(chǎn)出。[歸納提升]1.試管動物并非自始至終都在試管中發(fā)育,而是胚胎發(fā)育的早期在培養(yǎng)皿和試管中,胚胎發(fā)育的絕大部分時間在母體內(nèi)。2.體外受精(1)原理:人工模擬體內(nèi)環(huán)境(包括營養(yǎng)、溫度、pH等),使卵母細胞成熟、精子獲能,最終完成受精。(2)主要步驟:卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等。(3)過程:精子進行獲能處理,卵子進行成熟培養(yǎng)(發(fā)育到MⅡ期),再進行體外受精。(4)比較自然受精、人工授精和體外受精

項

目自然受精人工授精體外受精不同點過程不同雌雄動物交配完成用人工的方法將公畜的精液注入母畜生殖道內(nèi),完成受精人工獲取精子、卵母細胞,在體外分別經(jīng)處理后完成受精過程場所不同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3.克隆動物、試管動物的比較

項目克隆動物試管動物生產(chǎn)流程

項目克隆動物試管動物遺傳特性主要與供核個體相同具備雙親的遺傳性狀意義加速家畜遺傳改良進程、挽救瀕危物種等充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力相同點兩者均涉及早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植等技術(shù)易錯提醒

試管動物和克隆動物的不同(1)生殖方式不同:試管動物屬于有性生殖;克隆動物屬于無性生殖。(2)培育的技術(shù)手段不同:試管動物需采用體外受精、胚胎移植等技術(shù);克隆動物需采用核移植、胚胎移植等技術(shù)。(3)是否遵循遺傳定律:試管動物遵循遺傳定律;克隆動物不遵循遺傳定律。[探究應用]1.良種試管牛的繁殖過程為:用激素促進甲牛多排卵,然后把卵子在體外與人工采集的乙牛的精子進行受精,在特定培養(yǎng)基中培育成胚胎,再把胚胎送入經(jīng)過激素處理的丙牛的子宮內(nèi),孕育成試管牛。下列相關(guān)敘述錯誤的是(

)A.精卵結(jié)合前精子需進行獲能培養(yǎng)B.“促進甲牛多排卵”的激素是孕激素C.甲牛、乙牛對試管牛核遺傳物質(zhì)的貢獻相同D.該技術(shù)可應用于加快優(yōu)良種畜的繁殖答案

B解析

精子需要在體外進行培養(yǎng)使其獲能才具備受精能力;促進供體母牛多排卵的激素是促性腺激素;試管牛的核遺傳物質(zhì)一半來自甲牛的卵子,一半來自乙牛的精子;該技術(shù)可充分發(fā)揮母畜的優(yōu)良特性,可用于加快優(yōu)良種畜的繁殖。2.(多選)下圖所示是利用哺乳動物的生殖細胞進行的體外受精培育試管動物的大致流程示意圖。下列說法正確的是(

)A.哺乳動物的體外受精包括卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等幾個主要步驟B.獲取的精子經(jīng)過離心處理后,就具備了與卵母細胞受精的能力C.卵母細胞需要在體外成熟培養(yǎng)至MⅡ期D.胚胎早期發(fā)育的過程是受精卵→囊胚→桑葚胚→原腸胚答案

AC解析

哺乳動物的體外受精包括卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等幾個主要步驟,A項正確;精子經(jīng)離心處理后,需要獲能后才能進行受精,B項錯誤;卵母細胞需要在體外成熟培養(yǎng)至MⅡ期才能進行受精,C項正確;胚胎早期發(fā)育的過程是受精卵→桑葚胚→囊胚→原腸胚,D項錯誤。3.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(zhì)不同D.人工授精與體外受精中精卵結(jié)合分別在母畜體內(nèi)和體外答案

C解析

在人工授精時,一般選擇優(yōu)良品種公牛的精液進行受精作用,因此人工授精能更有效地發(fā)揮公畜的優(yōu)良特性;體外受精是分別將卵子與精子取出后,在體外(培養(yǎng)皿中)完成受精,能更有效地發(fā)揮母畜的繁殖潛能;二者的本質(zhì)都是兩性生殖細胞的結(jié)合;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。特別提醒

關(guān)于體外受精的三點思考(1)受精時精子需要進行獲能處理,卵子需要在體外培養(yǎng)成熟至MⅡ期。(2)受精過程體現(xiàn)了細胞膜的信息傳遞功能,體現(xiàn)了細胞膜具有一定的流動性。(3)試管動物是將獲取的精子、卵母細胞處理后在體外受精,培養(yǎng)到一定階段后,仍需要將胚胎移植至雌性動物(受體)體內(nèi),經(jīng)妊娠后產(chǎn)出。探究點二胚胎移植[流程分析]下圖為牛胚胎移植及早期胚胎發(fā)育過程示意圖,請據(jù)圖回答問題。

1.牛胚胎移植過程中,通常是利用激素對供體母牛和受體母牛進行同期發(fā)情處理,然后用

激素使供體母牛超數(shù)排卵。

提示

促性腺2.對胚胎進行質(zhì)量檢查時,胚胎應發(fā)育到

或

階段。

提示

桑葚胚囊胚3.⑤過程產(chǎn)生的犢牛的遺傳物質(zhì)與受體母牛⑥的遺傳物質(zhì)是否相同?

。為什么?

。

提示

不相同因為犢牛的遺傳物質(zhì)來源于供體母牛和供體公牛,且通常情況下,供體胚胎的遺傳物質(zhì)在孕育過程中不受受體影響。4.胚胎移植的意義是

。

提示

可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力5.受體是否會對來自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應?

。

提示

不會[歸納提升]1.胚胎移植中胚胎來源歸納2.胚胎移植的流程↓配種或人工授精↓↓胚胎移植↓胚胎移植后的檢查檢查受體是否妊娠↓分娩[探究應用]1.無論是轉(zhuǎn)基因、核移植還是體外受精所獲得的胚胎,都必須移植給受體才能獲得后代,下列有關(guān)說法錯誤的是(

)A.胚胎工程的最終技術(shù)環(huán)節(jié)一般都是胚胎移植B.進行同期發(fā)情處理,有助于使受體生理狀態(tài)適于接受移植的胚胎C.胚胎移植的生理學基礎(chǔ)包括受體不會對移植胚胎發(fā)生免疫排斥反應D.對牛進行胚胎移植時,供體公牛、母牛和受體母牛必須是同一品種答案

D解析

不管是動物體內(nèi)胚胎,還是通過轉(zhuǎn)基因、核移植等技術(shù)獲得的胚胎,都必須經(jīng)過胚胎移植才能獲得后代,所以胚胎移植技術(shù)是胚胎工程的最終技術(shù)環(huán)節(jié);只有受體與供體的生理狀態(tài)相同,被移植的胚胎才能繼續(xù)正常發(fā)育,因此要用激素進行同期發(fā)情處理;受體對移入子宮的外來胚胎不發(fā)生免疫排斥反應,這為胚胎在受體的存活提供了可能,這是胚胎移植的生理學基礎(chǔ)之一;對牛進行胚胎移植時,供體公牛、母牛必須是同一物種的良種,這樣才能獲得良種的胚胎,但受體母牛只是提供胚胎發(fā)育的一個正常環(huán)境,可以只是同物種的擁有健康體質(zhì)和正常繁殖能力的牛。2.下列有關(guān)胚胎移植的敘述,錯誤的是(

)A.用激素處理胚胎移植的供體使其超數(shù)排卵B.用激素處理胚胎移植的受體使其同期發(fā)情C.對胚胎移植的供體和受體進行免疫檢查,以防發(fā)生免疫排斥D.克隆動物的培育和轉(zhuǎn)基因動物的培育都需借助胚胎移植技術(shù)答案

C解析

用激素處理胚胎移植的供體使其超數(shù)排卵,A項正確;胚胎移植前要對供體和受體使用激素進行同期發(fā)情處理,以保證胚胎移入相同的生理環(huán)境,B項正確;不需要對胚胎移植的供體和受體進行免疫檢查,因為受體子宮對移入的胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應,C項錯誤;胚胎移植是克隆動物的培育和轉(zhuǎn)基因動物培育的最后環(huán)節(jié),D項正確。3.胚胎移植技術(shù)已在畜牧業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應用。下列說法錯誤的是(

)A.胚胎移植可充分發(fā)揮優(yōu)良母牛的繁殖潛力,一年內(nèi)可得到幾頭甚至十幾頭良種牛犢B.應用胚胎移植可使母牛提高生產(chǎn)能力C.應用胚胎移植可以代替種畜的引進,豐富品種資源D.胚胎移植可在畜牧業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生新的品種,改良品種資源答案

D解析

胚胎移植可充分發(fā)揮優(yōu)良母牛的繁殖潛力,一年內(nèi)可得到幾頭甚至十幾頭良種牛犢,A項正確;應用胚胎移植可使母牛提高生產(chǎn)能力,B項正確;應用胚胎移植可以代替種畜的引進,豐富品種資源,C項正確;胚胎移植在畜牧業(yè)生產(chǎn)中,不能產(chǎn)生新的品種,D項錯誤。解題方法胚胎移植的條件(1)胚胎移植一般應在同種的雌性供體和受體之間進行。這里的“同種”是指“同物種”。(2)進行胚胎移植的供、受體生理狀態(tài)要相同。①應對供體和受體母畜進行同期發(fā)情處理,使它們的生理條件達到同步或一致,這樣才能使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件,這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。②胚胎移入受體子宮內(nèi)的位置應該與其在供體子宮內(nèi)的位置相同或相似。探究點三胚胎分割[流程分析]下圖為哺乳動物胚胎性別鑒定和分割示意圖。請據(jù)圖回答下列問題。1.胚胎分割時,一般選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的

。對囊胚階段的胚胎進行分割時,要特別注意將

均等分割,否則會影響分割后的胚胎恢復和進一步發(fā)育。來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì),因此,胚胎分割可以看作動物

的方法之一。

提示

桑葚胚或囊胚內(nèi)細胞團無性生殖(或克隆)2.胚胎分割過程中分割出的少量胚胎細胞可用來做

。

提示

性別鑒定3.胚胎分割是否能無限分割?提示

不能。因為分割次數(shù)越多,越難以做到均等分割,并且分割次數(shù)越多,胚胎恢復和發(fā)育的難度越大,胚胎成活概率越小。[歸納提升]1.胚胎分割的基礎(chǔ)(1)理論基礎(chǔ):細胞的全能性。(2)物質(zhì)基礎(chǔ):每個細胞核內(nèi)具有相同的遺傳物質(zhì)。2.胚胎均分數(shù)目用分割針或分割刀將胚胎切成2、4、8等份數(shù),而不是2、3、4、5、6等份數(shù),這與細胞有絲分裂產(chǎn)生的子細胞數(shù)目,以及操作難易程度有關(guān)。3.胚胎分割的過程選發(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↓用分割針或分割刀將胚胎切開↓吸出其中半個胚胎,注入空透明帶中,或?qū)⑵渲苯右浦步o受體↓著床發(fā)育產(chǎn)仔4.胚胎分割的意義加快繁殖速度,提高了胚胎的利用率。5.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,而且囊胚期的內(nèi)細胞團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。6.胚胎分割動物與克隆動物的比較

項

目胚胎分割動物克隆動物胚胎來源雌性動物體內(nèi)受精或體外受精形成的早期胚胎、其他方式得到的胚胎經(jīng)體細胞核移植得到的胚胎生殖方式無性生殖無性生殖后代遺傳特點相同相同[探究應用]1.下列關(guān)于體外受精和胚胎分割的敘述,錯誤的是(

)A.體外受精技術(shù)是提高動物品種繁殖能力的有效措施B.經(jīng)胚胎分割能成功獲得同卵多胎,是因為細胞保持全能性C.實踐證明,采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胚的可能性是無限的D.體外受精時,精子的獲能和卵子的成熟培養(yǎng),均在體外進行答案

C解析

體外受精能提高繁殖能力,因此體外受精技術(shù)是提高動物品種繁殖能力的有效措施;胚胎分割時需將囊胚的內(nèi)細胞團均等分割,經(jīng)移植能獲得同卵多胎,是因為細胞保持全能性;胚胎分割的份數(shù)越多,其操作難度越大,成功率越低,因此采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胚的可能性并不是無限的;體外受精