高中生物選擇性必修三P56胚胎工程答案

高中生物選擇性必修三P56胚胎

工程答案

從社會中來

我國對奶類的總需求量很大，但與奶業(yè)發(fā)達的國家相比，我國奶牛的單

產(chǎn)水平還存在一定差距奶牛品種是影響產(chǎn)奶量的主要因素之一，而引進

一頭成年奶牛往往需要數(shù)萬元，高昂的價格使得靠大量引進優(yōu)良品種

來提高產(chǎn)量不太可行”能不能讓引進的良種奶?？焖?、大量繁殖呢？遺

憾的是，牛的生育率很低，一頭母牛一胎一般只產(chǎn)一頭犢牛，一生約生

育四五次如何解決這個難題呢？

提示：可以通過體外受精、胚胎分割等技術(shù)獲得多個良種奶牛的胚胎,

然后移植給代孕母牛生下后代。

第1小節(jié)

思考?討論

1.表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發(fā)育程度最高？

答案比較而言馬的胚胎進入子宮時發(fā)育程度最高，它處于囊胚階段。

2.將體外培養(yǎng)的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時，應(yīng)選擇至少發(fā)育到什么

階段的胚胎？如果換成牛又該怎樣處理？

答案：小鼠應(yīng)選擇至少發(fā)育到桑豆胚階段的胚胎進行移植。牛在自然情

況下，胚胎雖然最早可在8~16細胞階段進入子宮，但為了提高移植后

胚胎的發(fā)育率和妊娠率,在實踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進行移

植。

3.為什么說關(guān)于動物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會為胚胎工程提

供理論基礎(chǔ)？請結(jié)合所學習的內(nèi)容舉例說明。

提示：胚胎工程的許多技術(shù)都是在了解了哺乳動物在自然條件下受精和

胚胎早期發(fā)育規(guī)律的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。人們正是在認識了這些自然規(guī)律的

基礎(chǔ)上，在體外進行有效的模擬，才使卵母細胞能在體外成熟，精子能

在體外完成獲能，獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子能在試管內(nèi)完成受精,

獲得的受精卵能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等。

練習與應(yīng)用

一、概念檢測

1.判斷下列有關(guān)哺乳動物的表述是否正確。

(1)在自然條件下，受精在子宮中完成。(X)

(2)精子需要獲能才能與卵子結(jié)合，而卵子一經(jīng)排出就具備受精能力。

(X)

(3)精子入卵后，卵細胞膜會發(fā)生反應(yīng)阻止其他精子入卵?！?

2.下列有關(guān)哺乳動物早期胚胎發(fā)育的敘述，錯誤的是(A)

A.在桑根胚階段，胚胎的內(nèi)部開始出現(xiàn)含有液體的腔

B.胚胎干細胞是一類未分化的細胞，可以從早期胚胎中分離獲得

C.桑根胚的細胞一般都具有全能性，囊胚的細胞逐漸分化

D.受精卵早期分裂時，胚胎中細胞數(shù)目不斷增加，但胚胎的總體積并

不增加

二、拓展應(yīng)用

1.精母細胞在變成精子的過程中，很多結(jié)構(gòu)會消失，而細胞核與線粒

體都保留了下來，請嘗試用你所了解的哺乳動物受精的相關(guān)知識來解釋

這一現(xiàn)象。

答案：細胞核和線粒體都是精子的重要結(jié)構(gòu)。其中，細胞核是遺傳物質(zhì)

儲存的場所，決定后代的遺傳特性，它參與受精過程。線粒體是精子進

行有氧呼吸的主要場所，為精子的生存和運動提供能量。

2.精子在雌性動物的生殖道內(nèi)是如何獲能的？除了教材中介紹的，防

止多精入卵的機制還有哪些？感興趣的話，請通過查閱相關(guān)資料或請教

專家來進行了解。關(guān)于受精作用，你還能提出其他問題嗎？

提示：出題的目的不是讓學生準確地答出精子獲能的機制和防止多精入

卵的具體機制，而是鼓勵有興趣的學生去查閱資料或請教專家，并引導

他們?nèi)ゲ殚喯鄬I(yè)的書籍，這是學習的深入過程。這里涉及的問題,

在普通生物學或者一般的細胞工程專著中可能找不到答案,需要查閱生

殖生物學相關(guān)書籍。通過查閱專業(yè)資料，學生能了解到，精子獲能的機

制很神奇，防止多精入卵的機制同樣神奇而且非常復雜，這都是機體在

長期進化的過程中形成的、用來保障本物種延續(xù)的機制。

精液由精子和精漿兩部分組成。精漿中含有一種能抑制精子獲能的

物質(zhì)，因此在一般情況下，精液中的精子無法獲能。只有當交配后精液

進入雌性動物的生殖道時，由生殖道分泌產(chǎn)生些物質(zhì)解除對精子獲能的

抑制，才能引起精子獲能。不同動物的精子在雌性動物生殖道內(nèi)獲能的

部位可能會所有差異，但主要是在子宮和輸卵管中。精子的獲能涉及以

下變化：雌性動物生殖道分泌的一些物質(zhì)使精子表面的物質(zhì)發(fā)生變化

（如某些酶將頂體表面的糖蛋白降解）；精子表面膜結(jié)構(gòu)一些物質(zhì)的比例

發(fā)生變化；膜的通透性發(fā)生變化等。這些變化可以暴露出精子表面與卵

細胞相識別的受體，改變精子的活力，為后續(xù)受精做準備。

關(guān)于防止多精人卵的機制，教材只進行了簡單介紹，內(nèi)容主要涉及

防止多精入卵的兩道重要屏障：透明帶反應(yīng)和卵細胞膜反應(yīng)。它們分別

發(fā)生在精子穿越透明帶觸及卵細胞膜的瞬間及精子入卵之后。如果學生

查閱專業(yè)書籍，還會發(fā)現(xiàn)，生殖道對精子具有初步的篩選作用，在經(jīng)過

雌性動物生殖道的一些屏障后，只有少數(shù)活動力強的精子能到達受精部

位；在精子和卵細胞識別后會發(fā)生一些反應(yīng)，如卵細胞表面的精子識別

受體很快發(fā)生分子修飾，使后來的精子表面的卵細胞結(jié)合蛋白不能識別

受體等。具體的生理、生化機制，請參閱有關(guān)專著。

第2小節(jié)

思考?討論

1.將檢驗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)該對受體進行怎樣的處理？

答案：不一定能正常發(fā)育。一般情況下檢驗合格的胚胎需要移植到同種

的、生理狀態(tài)相同的受體子宮內(nèi)，胚胎才能繼續(xù)發(fā)育。在胚胎移植前要

對受體進行同期發(fā)情處理，使供體和受體生殖器官的生理變化同步這樣

才能為供體的胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境。

2.受體會不會對來自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)？

答案：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，其遺傳特性與供體還是受體保持一

致？為什么？

答案：胚胎移植后，經(jīng)受體孕育的后代的遺傳特性與供體保持一致。因為

供體胚胎與受體子宮建立的僅是生理和組織上的聯(lián)系，其遺傳物質(zhì)在孕

育過程中不會發(fā)生任何變化。

4.胚胎移植實質(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。

你認為這樣的概括正確嗎？為什么？

答案：正確。因為胚胎移植的成功率與供體、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，移人受體的胚胎

才能被接受，并繼續(xù)發(fā)育。所以，我們可以把胚胎移植簡單概括為早期

胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。

到社會去

荷斯坦奶牛是世界上產(chǎn)奶量最高的奶牛品種之一某良種公司引進了純

種荷斯坦奶牛，并用胚胎分割技術(shù)繁育了良種荷斯坦奶牛群體如果你是

一名科技專欄的記者，現(xiàn)在需要寫一篇關(guān)于用胚胎分割技術(shù)繁育良種

奶牛的報道，請寫出你準備向胚胎工程專家提出的三個問題，然后與其

他同學交換問題，再以訪談錄的形式回答他提出的問題（可通過查閱網(wǎng)

絡(luò)、書籍上的資料或向?qū)＜艺埥痰确绞浇鉀Q自己回答不出的問題）。

提示：學生可以向胚胎工程專家提出的問題有：公司繁育成功的良種奶

牛是將胚胎幾等分得到的后代？采用胚胎分割技術(shù)，理論上一頭純種荷

斯坦奶牛一年可由代孕母牛生下多少頭小牛？實際得到了多少頭？如

果理論值與實際值存在差異，產(chǎn)生差異的原因是什么？胚胎分割后經(jīng)移

植獲得的同卵雙胎或多胎，是否保持了良種奶牛所有的優(yōu)良性狀？是否

有生理缺陷？等等。

練習與應(yīng)用

一、概念檢測

1.體外受精和胚胎移植都是在醫(yī)學和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用較多的胚胎工

程技術(shù)。判斷下列相關(guān)表述是否正確。

(1)采集來的卵母細胞和精子可以直接用于體外受精。(X)

(2)經(jīng)胚胎移植產(chǎn)生的后代，苴遺傳特性與受體保持一致。(X)

(3)進行胚胎移植前，要對供體和受體進行免疫檢查,以防止發(fā)生免疫

排斥反應(yīng)。(X)

2.杜泊羊以其生長速度快、肉質(zhì)好等優(yōu)點，成為受廣大消費者喜歡的

綿羊品種?？蒲泄ぷ髡咄ㄟ^胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下圖所示。

(1)請將圖中括號內(nèi)的內(nèi)容補充完整。

答案：體外胚胎培養(yǎng)胚胎移植。

(2)為了獲得數(shù)量較多的卵母細胞，可以對雌性杜泊羊進行怎樣的處

理？

答案：可以對雌性杜泊羊進行超數(shù)排卵處理。

(3)在進行體外受精操作之前，還要對獲得的卵母細胞和精子進行怎樣

的處理?

答案：要對采集到的卵母細胞進行成熟培養(yǎng)，對采集到的精子進行獲能

處理。

二、拓展應(yīng)用

北方白犀牛曾經(jīng)廣泛分布于非洲I中部等地，但由于猖獗的盜獵和自然棲

息地的喪失，它們的數(shù)量不斷減少。2018年3月，世界上最后一頭雄

性北方白犀牛去世，該物種僅剩下兩頭雌性。在此之前，研究人員設(shè)

法保存了北方白犀牛的精子。請回答下列問題。

(1)我們可以使用哪些現(xiàn)代生物技術(shù)來人工繁育北方白犀牛？運用這

些技術(shù)一定能繁育成功嗎？請說出你的理由。

提示：可以使用人工授精、體外受精、胚胎移植、體細胞核移植等技術(shù)

來人工繁育北方白犀牛。運用這些技術(shù)不一定能成功繁育北方白犀牛,

因為任何一項技術(shù)都不能保證百分之百的成功率，何況現(xiàn)存的北方白犀

牛數(shù)量極少。

(2)如果繁育成功，這樣人工繁育的種群與野生種群相比，有什么區(qū)

別？

答案：這樣人工繁育的種群與野生種群相比，遺傳多樣性會降低，野外

生存能力也會下降。

(3)如果繁育不成功，這一物種將永遠從地球上消失，從中我們能得到

怎樣的教訓？

提示:多種多樣的生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要成員，是一個個獨特的基因庫。

任何一個物種的滅絕都可能產(chǎn)生多米諾效應(yīng)，使其他相關(guān)物種受到影響,

進而威脅到生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。保護瀕危的野生動物，保護生物多

樣性刻不容緩。

復習與提高

一、概念檢測

1.若下圖表示細胞工程操作中的某些過程，請回答下列問題。

Q)如果A、B分別是白菜和甘藍的原生質(zhì)體，則C細胞再生出細胞壁后

需要通過什么技術(shù)才能發(fā)育成雜種植株"白菜-甘藍"？若白菜和甘藍

雜交產(chǎn)生了子代，該子代是否可育？為什么?

答案：植物組織培養(yǎng)技術(shù)白菜和甘藍雜交產(chǎn)生的子代沒有同源染色體,

進行減數(shù)分裂時聯(lián)會發(fā)生紊亂，不能形成正常的配子，所以該子代一般

不可育。

(2)若該圖表示抗丙肝病毒的單克隆抗體制備過程中的一環(huán),A細胞是小

鼠骨髓瘤細胞，則B細胞表示什么？符合要求的C細胞應(yīng)具有哪些特

占?

/\\\?

答案：B淋巴細胞能大量增殖并能產(chǎn)生抗丙肝病毒的抗體。

(3)如果A、B分別是取自優(yōu)良奶牛的卵細胞和精子，在進行體外受精時,

一般要把A細胞培養(yǎng)到什么時期？B細胞則要經(jīng)過什么處理才能與A

細胞結(jié)合為受精卵？

答案：減數(shù)分裂口中期(MII期)獲能處理。

2.2015年10月，我國科學家屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素可以有效降低瘧疾

患者的死亡率而獲得了諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。青蒿素類藥物的市場

需求很大，請你根據(jù)所學內(nèi)容及以下信息，提出一條提高青蒿素類藥

物產(chǎn)量的研究思路。

(1)青蒿素的衍生物雙氫青蒿素也是很好的抗瘧疾藥物，并且它的藥

物活性比青蒿素的高很多；

(2)青蒿素是從黃花蒿中提取的，在黃花蒿產(chǎn)生青蒿素的代謝過程中，

某些酶(如FPS酶)起決定性作用；

(3)野生黃花蒿在生長過程中，處于花蕾期時體內(nèi)青蒿素含量最高；

(4)研究人員在對黃花蒿進行組織培養(yǎng)時，發(fā)現(xiàn)它的愈傷組織中沒有青

蒿素，但是由愈傷組織再分化形成的芽和苗中均有青蒿素；

(5)四倍體黃花蒿體內(nèi)青蒿素的含量比二倍體高38%,但四倍體植株比

二倍體植株矮小很多。

提示：本題看似是從幾個選項中選擇一個即可，其實并不是如此簡單。

出題的目的是考查批判性思維最后階段的技能,即作出決策。有研究者認

為，批判性思維的目標在于作出明智的決定、得出正確的結(jié)論。在作出

決策時，決策者掌握的資料應(yīng)該正確、完整，應(yīng)該能提出替代方案。所

以，在解答類似的習題時，需要引導學生思考：這些信息夠你作決定用

嗎？如果不夠用，你認為還需要補充什么信息？哪些信息是你作決定時

參考的關(guān)鍵信息？你作決定時，考慮備選方案了嗎?題干中列出的五條

信息指明的方向，都有研究者在研究，也都有提高青蒿素類藥物產(chǎn)量的

可能性。每個學生都有自己的思考和見解，應(yīng)該讓他們結(jié)合自己的理解

或者假設(shè)的其他條件來進行判斷和選擇。

3.在章首頁中介紹的體細胞克隆猴的培育過程中，我國科學家經(jīng)過多

年的反復試驗，可以在10s之內(nèi)對卵母細胞進行去核操作，在15s之

內(nèi)將體細胞注入去核的卵母細胞里。有評論者認為：該研究的研究者利

用"聰明的化學方法和操作技巧"，攻克了多年來導致體細胞克隆猴失

敗的障礙。培育克隆猴的流程如下圖所示，請結(jié)合圖回答問題。

(1)研究人員在將胎猴的體細胞注入去核的卵母細胞前，用滅活的仙臺

病毒進行了短暫處理。在此過程中，滅活的仙臺病毒所起的作用是什

么？

答案：誘導細胞融合。

(2)為了調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達，提高胚胎的發(fā)育率和妊娠率，研究人員將

組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重構(gòu)胚，同時用組蛋白脫

乙酰酶抑制劑TSA處理了它。這兩種物質(zhì)發(fā)揮作用的機制是什么？

答案：這兩種物質(zhì)都是通過改變組蛋白的表觀遺傳修飾來調(diào)控基因表達。

組蛋白去甲基化酶Kdm4l的mRNA可以表達組蛋白去甲基化酶，該酶

能降低組蛋白的甲基化水平；組蛋白脫乙酰酶抑制劑TSA可以抑制組

蛋白脫乙酰酶的作用，提高組蛋白的乙?；?。

(3)評論者所說的培育過程中用到的"聰明的化