第42講胚胎工程（講義）（教師版）

第42講胚胎工程1.簡述哺乳動物的精子和卵子的發(fā)生及受精過程。2.簡述哺乳動物的胚胎發(fā)育過程及主要特點。3.認同胚胎工程監(jiān)理及發(fā)展的意義?？键c要求考題統(tǒng)計考情分析胚胎工程的理論基礎(chǔ)本專題知識難度較高、基礎(chǔ)性強。考查學(xué)生對胚胎工程的整體性的認識,或結(jié)合一些情景信息或表格信息設(shè)置題目，考查學(xué)生的應(yīng)變能力、獲取信息和綜合分析能力。胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用2023，江蘇、天津、廣東、浙江，選擇2022，江蘇、北京、，選擇2022，全國，填空2021，福建、遼寧、浙江，選擇考點一胚胎工程的理論基礎(chǔ)1.胚胎工程概念的理解2.受精答案：獲能原核【歸納總結(jié)】受精階段的主要過程及生理反應(yīng)（1）精子獲能是指精子獲得受精“能力”,而不是獲得能量;排卵是指卵子從卵泡中排出,而不是卵泡從卵巢中排出。（2）不同動物排出的卵子成熟程度不同,有的可能是初級卵母細胞,如馬、犬等;有的可能是次級卵母細胞,如豬、羊等。但它們都要在輸卵管內(nèi)進一步成熟,當達到MⅡ期時,才具備與精子受精的能力?！窘滩氖斑z】教材隱性知識：源于選擇性必修3P56“相關(guān)信息”：使精子獲能的方法有直接利用雌性動物的生殖道使精子獲能；將精子培養(yǎng)在人工配制的獲能液中使其獲能等。獲能液的成分因動物種類不同而有所差異，常見的有效成分有肝素、Ca2＋載體等。3.胚胎早期發(fā)育【教材拾遺】教材隱性知識：源于選擇性必修3P59“思考·討論”：將體外培養(yǎng)的胚胎移植到子宮時，應(yīng)選擇至少發(fā)育到什么階段的胚胎：小鼠：桑葚胚；綿羊：16細胞；豬：4～6細胞；馬：囊胚；牛：8～16細胞?？蒲腥藛T利用下圖所示的流程,將小鼠多能干細胞(PSC)誘導(dǎo)成為精子,并使其成功與卵細胞受精,得到正常后代,這項研究為由男性無精癥導(dǎo)致的不孕不育患者帶來了希望。下列分析不合理的是()誘導(dǎo)形成精子的過程中,會發(fā)生細胞染色體數(shù)目的變化B.步驟④只能加入一個分化出的精子,以避免多個精子和卵細胞融合C.步驟⑤受精卵在體外培養(yǎng)時需提供95%空氣和5%CO2的混合氣體環(huán)境D.上述流程利用了動物細胞培養(yǎng)、體外受精和胚胎移植等生物技術(shù)答案:B解析:小鼠多能干細胞(PC)誘導(dǎo)成為精子,并成功與卵細胞受精,得到正常后代(染色體數(shù)目與體細胞相同),誘導(dǎo)形成精子的過程中,會發(fā)生減數(shù)分裂,會發(fā)生細胞染色體數(shù)目的減半,A項合理;為保證受精的成功,步驟④可加入多個分化出的精子,卵細胞受精后會發(fā)生相應(yīng)的變化避免多精入卵,B項不合理;動物細胞培養(yǎng)需要一定的氣體環(huán)境,即95%空氣和5%的CO2的混合氣體環(huán)境,C項合理;上述流程利用了動物細胞培養(yǎng)、體外受精和胚胎移植等生物技術(shù),D項合理?？键c二生命活動調(diào)節(jié)方式的基礎(chǔ)模型1.體外受精(1)過程(2)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。提醒:體外受精技術(shù)并非胚胎自始至終都在體外發(fā)育,而是胚胎發(fā)育的初期在培養(yǎng)皿或試管中,培養(yǎng)一段時間后需移植到母體內(nèi)繼續(xù)發(fā)育。2.胚胎移植(1)概念(2)過程根據(jù)上圖思考回答以下問題：①為什么應(yīng)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似的生理環(huán)境。②在牛的胚胎移植過程中有兩次使用激素、兩次檢查，其目的分別是什么？第一次用孕激素對受、供體進行同期發(fā)情處理，第二次用促性腺激素處理使供體超數(shù)排卵。第一次是對收集的胚胎進行質(zhì)量檢查，第二次是對受體母畜是否妊娠進行檢查。③胚胎移植的優(yōu)勢是什么？可以發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖能力?！練w納總結(jié)】（1）超數(shù)排卵使用的激素是促性腺激素。（2）用于胚胎移植的早期胚胎是桑椹胚或囊胚。（3）良種牛的后代的遺傳特性是由供體公牛和供體母牛決定的。（4）胚胎工程的最后一道“工序”是胚胎移植。（5）胚胎移植的方法有非手術(shù)法和手術(shù)法。（6）沖卵把供體子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來。且胚胎分割的次數(shù)不宜過多;但一次給受體動物植入多個胚胎，可增加雙胞胎和多胞胎的比例【教材拾遺】教材隱性知識：(1)源于選擇性必修3P62“相關(guān)信息”：超數(shù)排卵是指應(yīng)用外源促性腺激素，誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。教材隱性知識：(2)源于選擇性必修3P62“思考·討論”：胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)答案：同種生物生理變化游離答案：免疫排斥遺傳特性3.胚胎分割(1)概念：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)。(2)儀器設(shè)備：體視顯微鏡和顯微操作儀。(3)材料：發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚。若分割囊胚階段的胚胎時，要將內(nèi)細胞團均等分割。(4)意義：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(xué)研究的寶貴材料；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。下圖為哺乳動物胚胎分割和性別鑒定示意圖。(1)上圖①過程分割出的少量胚體細胞常用來做什么？(2)上圖②過程得到的兩個a經(jīng)過胚胎移植產(chǎn)生后代的生殖方式是有性生殖嗎？（3）若要對囊胚期的早期胚胎進行性別鑒定，可取該時期的細胞，分子水平的檢測利用的是技術(shù)，若出現(xiàn)陽性反應(yīng)者，則胚胎為性（填性別）；細胞水平的檢測是。（4）通過早期胚胎培養(yǎng)處于桑椹胚或囊胚階段的胚胎，可以采用技術(shù)，培育得到多頭相同性狀的個體（5）生殖方式：克隆動物為，試管動物技術(shù)為,胚胎分割為。答案：常用來做DNA分析，鑒定性別。不是，來自同一胚胎分割產(chǎn)生的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，因此胚胎分割移植可以看作動物無性繁殖或克隆的方法之一。滋養(yǎng)層DNA分子雜交雄用顯微鏡觀察染色體的形態(tài)和數(shù)目胚胎分割和胚胎移植無性生殖有性生殖1．（2023·天津·統(tǒng)考高考真題）根據(jù)下圖，正確的是（

）A．子代動物遺傳性狀和受體動物完全一致B．過程1需要MII期去核卵母細胞C．過程2可以大幅改良動物性狀D．過程2為過程3提供了量產(chǎn)方式，過程3為過程1、2提供了改良性狀的方式【答案】D【分析】動物核移植是將動物的一個細胞的細胞核移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個胚胎最終發(fā)育為動物。【詳解】A、子代動物的遺傳性狀與供體基本一致，但與受體無關(guān)，A錯誤；B、核移植過程中需要處于MII中期的去核卵母細胞，而過程1是培育試管動物，需要培育到適宜時期（桑葚胚或囊胚等時期）進行胚胎移植，B錯誤；C、過程2得到的是克隆動物，是無性生殖的一種，不能大幅改良動物性狀，C錯誤；D、過程2克隆技術(shù)可得到大量同種個體，為過程3提供了量產(chǎn)方式；過程3是轉(zhuǎn)基因技術(shù)，轉(zhuǎn)基因可導(dǎo)入外源優(yōu)良基因，為過程1、2提供了改良性狀的方式，D正確。故選D。2．（2023·廣東·統(tǒng)考高考真題）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．細胞核移植 D．胚胎培養(yǎng)【答案】C【分析】體外受精主要包括：卵母細胞的采集和培養(yǎng)、精子的采集和獲能、受精。（1）卵母細胞的采集和培養(yǎng)①主要方法是：用促性腺激素處理，使其超數(shù)排卵，然后，從輸卵管中沖取卵子。②第二種方法：從已屠宰母畜的卵巢中采集卵母細胞或直接從活體動物的卵巢中吸取卵母細胞。（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；②對精子進行獲能處理：包括培養(yǎng)法和化學(xué)誘導(dǎo)法。（3）受精：在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程。【詳解】由題干信息可知，該過程通過體外受精獲得胚胎，再通過胚胎移植，使長角羚羊成功妊娠并產(chǎn)仔，因此需要進行超數(shù)排卵、精子獲能處理，并對獲得的受精卵進行胚胎培養(yǎng)；由于該過程為有性生殖，因此不需要涉及細胞核移植，所以C正確、ABD錯誤。故選C。3．（2023·浙江·統(tǒng)考高考真題）在家畜優(yōu)良品種培育過程中常涉及胚胎工程的相關(guān)技術(shù)。下列敘述錯誤的是（

）A．經(jīng)獲能處理的精子才能用于體外受精 B．受精卵經(jīng)體外培養(yǎng)可獲得早期胚胎C．胚胎分割技術(shù)提高了移植胚胎的成活率 D．胚胎移植前需對受體進行選擇和處理【答案】C【分析】胚胎移植的基本程序主要包括：①對供、受體的選擇和處理（選擇遺傳特性和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的供體，有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的受體，用激素進行同期發(fā)情處理，用促性腺激素對供體母牛做超數(shù)排卵處理）；②配種或人工授精；③對胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存（對胚胎進行質(zhì)量檢查，此時的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑椹或胚囊胚階段）；④對胚胎進行移植；⑤移植后的檢查?！驹斀狻緼、精子需要經(jīng)過獲能處理才具有受精能力，A正確；B、受精卵經(jīng)體外培養(yǎng)可獲得早期胚胎，B正確；C、胚胎分割可以獲得多個胚胎，分割次數(shù)越多，分割后胚胎成活的概率越小，C錯誤；D、胚胎移植前，需選擇健康體質(zhì)和正常繁殖能力的受體且進行同期發(fā)情處理，D正確。故選C。4．（2022·江蘇·統(tǒng)考高考真題）下列關(guān)于動物細胞工程和胚胎工程的敘述正確的是（

）A．通常采用培養(yǎng)法或化學(xué)誘導(dǎo)法使精子獲得能量后進行體外受精B．哺乳動物體外受精后的早期胚胎培養(yǎng)不需要額外提供營養(yǎng)物質(zhì)C．克隆牛技術(shù)涉及體細胞核移植、動物細胞培養(yǎng)、胚胎移植等過程D．將小鼠桑葚胚分割成2等份獲得同卵雙胎的過程屬于有性生殖【答案】C【分析】哺乳動物的體外受精主要包括卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等幾個主要步驟。胚胎分割是指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)。來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，因此，胚胎分割可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一?！驹斀狻緼、精子獲能是獲得受精的能力，不是獲得能量，A錯誤；B、哺乳動物體外受精后的早期胚胎培養(yǎng)所需營養(yǎng)物質(zhì)與體內(nèi)基本相同，例如需要有糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等，還需加入血清、血漿等天然成分，B錯誤；C、克隆牛技術(shù)涉及體細胞核移植、動物細胞培養(yǎng)、胚胎移植等過程，C正確；D、胚胎分割可以看做動物無性繁殖或克隆的方法，D錯誤。故選C。5．（2022·北京·統(tǒng)考高考真題）將黑色小鼠囊胚的內(nèi)細胞團部分細胞注射到白色小鼠囊胚腔中，接受注射的囊胚發(fā)育為黑白相間的小鼠（Mc）。據(jù)此分析，下列敘述錯誤的是（）A．獲得Mc的生物技術(shù)屬于核移植B．Mc表皮中有兩種基因型的細胞C．注射入的細胞會分化成Mc的多種組織D．將接受注射的囊胚均分為二，可發(fā)育成兩只幼鼠【答案】A【分析】胚胎發(fā)育的過程：①卵裂期：細胞進行有絲分裂，數(shù)量增加，胚胎總體積不增加；②桑葚胚：32個細胞左右的胚胎（之前所有細胞都能發(fā)育成完整胚胎的潛能屬全能細胞）；③囊胚：細胞開始分化，其中個體較大的細胞叫內(nèi)細胞團將來發(fā)育成胎兒的各種組織；而滋養(yǎng)層細胞將來發(fā)育成胎膜和胎盤；胚胎內(nèi)部逐漸出現(xiàn)囊胚腔（注：囊胚的擴大會導(dǎo)致