2024年高中生物新教材同步選擇性必修第三冊 第2章 第3節(jié) 第2課時 胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用

第2課時胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.簡述體外受精的主要操作步驟。2.簡述胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)和基本流程。3.簡述胚胎分割概念。一、體外受精和胚胎移植1．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(jìn)行移植產(chǎn)生的個體。(2)體外受精的步驟①卵母細(xì)胞的采集：要培養(yǎng)成熟，即培養(yǎng)到MⅡ期。②精子的獲?。阂M(jìn)行獲能處理。③受精。(3)意義：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。2．胚胎移植(1)概念：指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。(2)供體和受體①供體：提供胚胎的個體。②受體：接受胚胎的個體。(3)基本程序(以牛的胚胎移植為例)(4)胚胎移植的意義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)排卵處理后，增加后代數(shù)量。判斷正誤(1)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()(2)胚胎移植實(shí)質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境下空間位置的轉(zhuǎn)移()(3)()(4)超數(shù)排卵需外源促性腺激素()答案(1)×(2)√(3)×(4)√解析(1)采集的卵母細(xì)胞需在體外培養(yǎng)，使其發(fā)育到MⅡ期才能與獲能的精子受精。(3)胚胎移植是胚胎工程中最終技術(shù)環(huán)節(jié)，移植的胚胎一般在原腸胚之前，不能直接移植受精卵。任務(wù)一：胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)請結(jié)合牛的胚胎移植的過程圖解，分析回答下列問題：1．將檢驗(yàn)合格的胚胎移植到任何一個受體的子宮內(nèi)，胚胎都能正常發(fā)育嗎？如果不能，在胚胎移植前應(yīng)該對受體進(jìn)行怎樣的處理？提示不一定能正常發(fā)育。一般情況下應(yīng)移植到同種的、生理狀態(tài)相同的受體子宮內(nèi)，在移植前應(yīng)對受體進(jìn)行同期發(fā)情處理。2．受體會不會對來自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)？提示受體對來自供體的胚胎基本上不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。3．胚胎移植后，經(jīng)受體孕育的后代，遺傳特性與供體還是受體保持一致？為什么？提示與供體保持一致；因?yàn)楣w胚胎與受體子宮建立的僅是生理和組織上的聯(lián)系，其遺傳特性在孕育過程中不會發(fā)生任何變化。4．胚胎移植實(shí)質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移，這種說法正確嗎？為什么？提示正確；因?yàn)榕咛ヒ浦驳某晒β逝c供體、受體生理環(huán)境條件的一致性密切相關(guān)。只有供體、受體生理環(huán)境條件高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并繼續(xù)發(fā)育。1．胚胎移植的來源及生殖方式胚胎的來源生殖方式核移植無性生殖體外受精有性生殖體內(nèi)受精有性生殖2.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)及相應(yīng)意義3．胚胎移植過程中的兩次處理和兩次檢查胚胎移植eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(兩次處理\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(對供、受體進(jìn)行同期發(fā)情處理,用激素使供體超數(shù)排卵)),兩次檢查\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(對收集的胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查,對受體是否妊娠進(jìn)行檢查))))1．下列有關(guān)試管動物的說法，正確的是()A．試管牛所采用的技術(shù)中包含克隆技術(shù)和體外受精、胚胎移植B．卵子在受精前也要經(jīng)歷類似精子獲能的過程C．試管嬰兒技術(shù)讓無法產(chǎn)生生殖細(xì)胞的夫婦得到自己的孩子D．試管動物的繁殖方式為無性生殖答案B解析試管牛所采用的技術(shù)包含體外受精、胚胎移植，但不包含克隆技術(shù)，A錯誤；卵子只有培養(yǎng)至MⅡ期時，才具有與精子受精的能力，B正確；獲得自己親生孩子的前提是夫妻必須能產(chǎn)生有活力的生殖細(xì)胞，否則就不能得到自己的親生孩子，C錯誤；試管動物的繁殖方式為有性生殖，D錯誤。2．(2023·江蘇淮安高二檢測)下列過程在胚胎移植中沒有必要進(jìn)行的是()A．對供體、受體要進(jìn)行選擇B．要用激素對供體進(jìn)行超數(shù)排卵處理C．供體和受體要進(jìn)行免疫檢查，防止發(fā)生免疫排斥反應(yīng)D．受精卵移入相應(yīng)的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，待培養(yǎng)的胚胎發(fā)育到特定階段再移植答案C解析大量的研究已經(jīng)證明，受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，在進(jìn)行胚胎移植時沒有必要對供體和受體進(jìn)行免疫檢查，C符合題意。二、胚胎分割1．概念：指采用機(jī)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．實(shí)質(zhì)：動物的無性繁殖或克隆。3．特點(diǎn)：后代遺傳性狀相同。4．主要儀器設(shè)備：體視顯微鏡和顯微操作儀。5．操作程序(1)選擇發(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。(2)在顯微鏡下用分割針或分割刀分割，在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。(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。6．意義(1)可以促進(jìn)優(yōu)良動物品種的繁殖。(2)產(chǎn)生的遺傳性狀相同的后代是進(jìn)行遺傳學(xué)研究的寶貴材料。(3)在胚胎移植前，進(jìn)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。判斷正誤(1)桑葚胚、囊胚和原腸胚都可用于胚胎分割移植()(2)對桑葚胚分割移植時，應(yīng)將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割()(3)胚胎的產(chǎn)生過程一般是有性生殖，但胚胎分割是無性繁殖()答案(1)×(2)×(3)√解析(1)胚胎分割移植用的胚胎一般發(fā)育到桑葚胚或囊胚時期，不能將原腸胚時期的胚胎進(jìn)行分割移植。(2)對囊胚分割移植時，應(yīng)將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。任務(wù)二：胚胎分割時的注意事項(xiàng)1．在對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時，應(yīng)注意要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。若分割時不能將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，會出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)多的部分正常發(fā)育的能力強(qiáng)，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問題。2．胚胎分割是不是分割的份數(shù)越多，效率越高？提示分割的份數(shù)越多，分割后胚胎成活的概率越小。3．做性別鑒定時選取哪部分細(xì)胞進(jìn)行DNA分析？為什么？提示滋養(yǎng)層細(xì)胞；原因：(1)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來發(fā)育成胎兒的各種組織，如果取了內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞，可能會影響胎兒以后的發(fā)育。(2)滋養(yǎng)層細(xì)胞和內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞都是由同一個受精卵經(jīng)有絲分裂和細(xì)胞分化形成，具有相同的遺傳物質(zhì)。4．原腸胚時期進(jìn)行胚胎分割可以嗎？為什么？提示原腸胚不適合分割，多數(shù)是對桑葚胚或囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割。因?yàn)樵c胚已分化出三個胚層，每個胚層細(xì)胞的分化方向已確定，只分割出一部分胚層細(xì)胞不可能發(fā)育為一個完整的幼體。3．胚胎分割技術(shù)是一種現(xiàn)代生物技術(shù)，下列關(guān)于這一技術(shù)的敘述正確的是()①胚胎分割是將早期胚胎任意分割成多份②胚胎分割技術(shù)可以獲得同卵雙胎或多胎③胚胎分割技術(shù)屬于無性繁殖，因此屬于克?、芘咛シ指罴夹g(shù)可以分割任意時期的胚胎A．①②B．②③C．①③④D．①②③④答案B解析胚胎分割是指采用機(jī)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)，但不能任意分割成多份，也不能分割任意時期的胚胎；通過胚胎分割獲得后代的過程是無性繁殖，屬于克隆。4．如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，可以取少量內(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，分割胚胎時產(chǎn)生的份數(shù)越多越好D．對胚胎進(jìn)行分割后得到的個體性別不同答案B解析囊胚階段應(yīng)對滋養(yǎng)層細(xì)胞取樣進(jìn)行DNA分析，A錯誤；胚胎分割可將早期胚胎分為2等份、4等份、8等份等，但胚胎分割份數(shù)越多，操作難度越大，成功率越低，C錯誤；對胚胎進(jìn)行分割后得到的個體性別相同，D錯誤。題組一體外受精1．(2023·河南安陽高二檢測)下列關(guān)于體外受精技術(shù)的說法中，錯誤的是()A．體外受精技術(shù)操作前需對精子進(jìn)行獲能處理B．體外受精需要對采集到的卵子進(jìn)行成熟培養(yǎng)C．體外受精技術(shù)已成為一項(xiàng)常規(guī)的動物繁殖生物技術(shù)D．體外受精技術(shù)就是人工將獲能的精子放入雌性動物的輸卵管中以輔助受精答案D解析人工授精是人工將獲能的精子放入雌性動物的輸卵管中以輔助受精，該過程不是體外受精，D錯誤。2．試管動物技術(shù)是指通過人工操作使精子和卵子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。下列關(guān)于試管動物技術(shù)的敘述，不正確的是()A．該技術(shù)可以更多、更有效地利用動物卵細(xì)胞B．運(yùn)用該技術(shù)繁育后代的過程屬于有性生殖C．可實(shí)現(xiàn)優(yōu)良品種的快速、大量繁殖D．運(yùn)用試管動物技術(shù)培育動物的過程全部在體外進(jìn)行答案D解析根據(jù)題意可知，試管動物技術(shù)仍然屬于通過有性生殖繁育后代的技術(shù)，因?yàn)椴僮鬟^程中仍然有兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合過程，只不過是通過人工體外操作，獲得胚胎，然后再移植到生物體內(nèi)發(fā)育成新個體。早期胚胎經(jīng)移植后的過程在體內(nèi)進(jìn)行，故選D。題組二胚胎移植3．下列有關(guān)牛胚胎移植技術(shù)的敘述，不正確的是()A．供體牛應(yīng)選擇具有人類所需優(yōu)良性狀的個體B．受體牛必須具有正常的孕育、生殖后代的能力C．胚胎移植前要對受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理D．在孕育過程中，移入胚胎的遺傳特性受代孕母體的影響答案D解析代孕母體僅為植入的胚胎提供營養(yǎng)物質(zhì)及適宜的發(fā)育環(huán)境，一般不會影響其遺傳特性，D錯誤。4．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(jìn)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(xué)基礎(chǔ)包括受體不會對移植胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)D．對牛進(jìn)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解析對牛進(jìn)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5．①供體超數(shù)排卵→②配種→③胚胎收集→④胚胎移植→子代梅花鹿A．過程①需要注射有關(guān)激素，目的是獲得更多的卵原細(xì)胞B．過程③以哺乳動物早期胚胎與子宮建立了組織上的聯(lián)系為前提C．過程④中可移植的胚胎應(yīng)發(fā)育到囊胚或原腸胚階段D．過程④成功率的高低主要決定于供、受體生理狀況的一致性答案D解析超數(shù)排卵處理需要注射促性腺激素，目的是獲得更多的卵母細(xì)胞，A錯誤；過程③為胚胎收集，前提是早期胚胎處于游離狀態(tài)，沒有與子宮建立組織上的聯(lián)系，B錯誤；過程④中可移植的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑葚胚或囊胚階段，C錯誤。6．A．過程①是注射相關(guān)激素，使供、受體同期發(fā)情B．過程②是注射促性腺激素，使供體超數(shù)排卵C．過程③主要涉及人工授精和從卵巢中沖取胚胎D．過程④的主要目的是選擇適合移植的胚胎答案C解析過程③是從子宮或輸卵管中沖取胚胎，C錯誤。題組三胚胎分割7．下列關(guān)于胚胎分割技術(shù)的說法，錯誤的是()A．被分割的胚胎應(yīng)該是發(fā)育良好的早期胚胎B．要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割的原因是防止由分割而來的兩個體遺傳物質(zhì)差異過大C．來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)D．胚胎分割是進(jìn)行動物克隆的方法之一答案B解析因?yàn)閮?nèi)細(xì)胞團(tuán)將來發(fā)育為胎兒的各種組織，因此在分割時一定要注意將其均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。8．(2023·湖北荊州高二期中)下列關(guān)于胚胎分割移植的敘述，不正確的是()A．胚胎分割移植存在一些問題，比如剛出生的動物體重偏輕、毛色和斑紋存在差異等B．分割胚胎一般用分割針或者分割刀進(jìn)行分割C．不論選擇桑葚胚還是囊胚進(jìn)行分割，分割時的具體操作完全相同D．胚胎分割所需要的主要儀器設(shè)備為體視顯微鏡和顯微操作儀答案C解析在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，對于不同發(fā)育階段的胚胎，分割的具體操作不完全相同，C錯誤。9．(2023·江蘇連云港高二期末)如圖表示移植卵裂期胚胎和囊胚的流產(chǎn)率與受孕婦女年齡的關(guān)系，下列相關(guān)敘述正確的是()A．體外受精時，需用促性腺激素處理使精子獲能B．卵裂期細(xì)胞和囊胚細(xì)胞均未分化C．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，卵裂期胚胎移植成功率較高D．受孕婦女年齡越大，胚胎移植的流產(chǎn)風(fēng)險越高答案D解析體外受精時，需用促性腺激素處理使婦女超數(shù)排卵，A錯誤；囊胚階段細(xì)胞逐漸分化，B錯誤；根據(jù)題圖可知，移植卵裂期胚胎流產(chǎn)率高于移植囊胚，故卵裂期胚胎移植成功率低，C錯誤。10．(2022·北京西城高二期末)研究人員對新西蘭白兔不同階段胚胎在三種培養(yǎng)液中的分割效果進(jìn)行研究，結(jié)果如表。下列相關(guān)敘述不正確的是()分割胚胎培養(yǎng)液桑葚胚囊胚分割胚胎數(shù)分割成功率(%)分割胚胎數(shù)分割成功率(%)PBS2075.02680.8TCM－1993880.33384.8DMEM4480.74281.0合計10278.710182.2A．應(yīng)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚進(jìn)行胚胎分割B．結(jié)果顯示在DMEM培養(yǎng)液中分割效果優(yōu)于其他兩種培養(yǎng)液C．分割的兩種胚胎數(shù)量應(yīng)足夠多以減少實(shí)驗(yàn)誤差D．胚胎分割技術(shù)可用于優(yōu)良種畜的快速繁殖答案B解析結(jié)果顯示分割囊胚時，在TCM－199培養(yǎng)液中分割效果優(yōu)于其他兩種培養(yǎng)液，B錯誤。11．印度沙漠貓是一種珍稀貓科動物，通過胚胎工程技術(shù)，可以讓家貓代孕而繁育，主要步驟如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是()A．步驟甲、乙分別是指精子獲能、胚胎分割B．誘導(dǎo)超數(shù)排卵所注射的激素只能作用于特定細(xì)胞C．受精卵發(fā)育成早期胚胎所需營養(yǎng)主要來源于培養(yǎng)液D．步驟甲使用的培養(yǎng)液和早期胚胎培養(yǎng)液成分相同答案B解析步驟甲、乙分別指體外受精、胚胎移植，A錯誤；誘導(dǎo)超數(shù)排卵所注射的激素是促性腺激素，只能作用于性腺，B正確；受精卵發(fā)育成早期胚胎所需營養(yǎng)主要來自卵細(xì)胞，C錯誤；受精過程使用的培養(yǎng)液是獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤?，與早期胚胎培養(yǎng)液成分不同，D錯誤。12．(2023·江蘇無錫高二檢測)研究人員探究不同冷凍處理方法對囊胚分割效果的影響，結(jié)果如表所示。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76.466.52分割后冷凍76.557.6A.分割時，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體性狀一定相同答案C解析在對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時，應(yīng)注意要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，以免影響胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育，A錯誤；胚胎冷凍后分割，更有利于提高半胚存活率，而冷凍后分割與分割后冷凍的分割成功率相比幾乎無差別，B錯誤；胚胎分割屬于無性繁殖或克隆，但是由于環(huán)境條件不同或生物產(chǎn)生變異，生物性狀不一定完全相同，D錯誤。13．為了加快優(yōu)良種牛的繁殖速度，科學(xué)家采用了以下兩種方法。請根據(jù)圖示信息回答下面的問題：(1)試管牛和克隆牛的培育過程中均用到的生物工程技術(shù)有(答出2點(diǎn)即可)等。(2)用來促進(jìn)B牛多排卵的激素是激素。E牛的性別是。(3)產(chǎn)生F牛的理論依據(jù)是，其繁殖方式屬于。答案(1)動物細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎移植(2)促性腺雌性或雄性(3)動物體細(xì)胞核具有全能性無性繁殖解析(2)用促性腺激素促進(jìn)B牛多排卵，E牛是有性生殖產(chǎn)生的，且未經(jīng)胚胎性別篩選，因此其性別為雌性或雄性。(3)F牛產(chǎn)生的過程是克隆的過程，利用的原理是動物體細(xì)胞核具有全能性，繁殖方式為無性繁殖。14．(2022·全國甲，38)某牧場引進(jìn)一只產(chǎn)肉性能優(yōu)異的良種公羊，為了在短時間內(nèi)獲得具有該公羊優(yōu)良性狀的大量后代，該牧場利用胚胎工程技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)操作?；卮鹣铝袉栴}：(1)為了實(shí)現(xiàn)體外受精需要采集良種公羊的精液，精液保存的方法是。在體外受精前要對精子進(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)育到一定時期的卵母細(xì)胞，因?yàn)槁涯讣?xì)胞達(dá)到時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