2024-2025學年高中生物專題3胚胎工程3.2體外受精和早期胚胎培養(yǎng)教學案含解析新人教版選修3

PAGE13-體外受精和早期胚胎培育1．試管動物技術運用的技術手段主要有體外受精、早期胚胎培育和胚胎移植。2．哺乳動物的體外受精主要包括卵母細胞的采集、精子的獲得和受精等幾個主要步驟。1．試管動物技術運用的技術手段主要有體外受精、早期胚胎培育和胚胎移植。2．哺乳動物的體外受精主要包括卵母細胞的采集、精子的獲得和受精等幾個主要步驟。3．從卵巢采集的卵母細胞需在體外培育到MⅡ中期才能與獲能的精子受精。4．收集精子常用的方法有假陰道法、手握法和電刺激法。5．精子體外獲能的方法有培育法和化學誘導法兩種。6．哺乳動物胚胎的培育液中，除一些無機鹽和有機鹽類外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸，以及血清等養(yǎng)分物質。7．動物胚胎一般在桑椹胚或囊胚階段進行移植。一、試管動物技術1．概念：試管動物技術是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培育發(fā)育為早期胚胎后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術。2．主要技術手段：體外受精、早期胚胎的培育和胚胎移植。3．應用：主要用于良種動物的快速大量繁殖。二、體外受精1．卵母細胞的采集和培育[連線]2．精子的采集和獲能(1)精子的采集：[連線](2)精子的獲能：[填表]方法操作過程適用動物培育法將精子放入人工配制的獲能液中使其獲能嚙齒動物、家兔及豬等動物化學誘導法將精子放在肯定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中，用化學藥物誘導精子獲能牛、羊等家畜3．受精獲能的精子和培育成熟的卵子，一般狀況下都可以在獲能溶液或專用的受精溶液中完成受精過程。三、胚胎的早期培育1．培育液的成分無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸等養(yǎng)分成分，以及血清等物質。eq\a\vs4\eq\a\vs4\al([巧學妙記]巧記早期胚胎培育的培育液成分)2．培育的目的(1)檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育實力。(2)使胚胎發(fā)育到相宜的階段向受體移植或冷凍保存。3．胚胎移植的時間(1)牛、羊一般在桑椹胚階段或囊胚階段進行移植。(2)人的體外受精胚胎，可在8～16個細胞階段移植。1．采集卵母細胞常用的方法有()①用促性腺激素處理后，從輸卵管中沖取卵子②化學誘導法③電刺激法④從活體動物卵巢中吸取卵母細胞A．①②B．②③C．①④D．③④解析：選C小型動物常用促性腺激素處理后，從輸卵管中沖取卵子，此方法獲得的是成熟的卵子；對于大型動物，常從活體動物卵巢中吸取卵母細胞，此方法獲得的卵母細胞須要接著培育至成熟。2．可以與獲能精子進行體外受精的卵母細胞須要培育到()A．MⅠ期B．MⅡ中期C．桑椹胚期D．囊胚期解析：選B卵母細胞培育到MⅡ中期時才能受精，因為MⅡ中期卵母細胞的細胞核、細胞質已經(jīng)成熟，而MⅠ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。3．下列不屬于收集精子的方法的是()A．假陰道法B．手握法C．促性腺激素處理法D．電刺激法解析：選C收集精子的方法有假陰道法、手握法和電刺激法等，用促性腺激素處理是采集卵子時的方法。4．下列化學物質中可使精子獲能的是()A．氯化鈣溶液B．肝臟提取液C．肝素溶液D．氨基酸養(yǎng)分液解析：選C肯定濃度的肝素可誘導精子獲能。5．用于體外培育哺乳動物胚胎的培育液成分應含有()①無機鹽②有機鹽③激素④蛋白質⑤蔗糖⑥維生素⑦氨基酸⑧核苷酸⑨脂肪酸⑩血清A．①②④⑤⑥⑧⑨⑩B．①③⑤⑥⑦⑧⑩C．①②③④⑥⑦⑧⑨⑩D．①②③⑥⑦⑧⑩解析：選D精子與卵子在體外受精后，應將受精卵移入發(fā)育培育液中接著培育，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育實力。哺乳動物胚胎的培育液成分包括兩鹽(有機鹽、無機鹽)、兩素(維生素、激素)、兩酸(氨基酸、核苷酸)、水、血清等物質。eq\a\vs4\al(核心要點一)eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,,))eq\a\vs4\al(體外受精和胚胎的早期培育)1．體外受精的原理人工模擬體內環(huán)境(包括養(yǎng)分、溫度、pH等)，使初級卵母細胞成熟和精子獲能，最終完成受精和胚胎保存。2．體外受精的過程[名師點撥]體外受精與人工授精的異同二者都是有性生殖，人工授精和體外受精都須要人的參加，但參加的詳細任務不同。在體外受精中，人的作用主要是采集精子和卵子，受精場所在體外；在人工授精中，人的作用主要是將雄畜的精子導入雌畜的生殖道內，受精場所在體內。3．胚胎的早期培育液與動物細胞培育液的比較項目動物胚胎培育液動物細胞培育液鹽類無機鹽、有機鹽無機鹽、微量元素養(yǎng)分物質氨基酸、核苷酸糖、氨基酸調整物質維生素、激素促生長因子特有成分血清血清、血漿[題組沖關]1．胚胎早期培育須要用培育液，此培育液的成分是()A．水、無機鹽、維生素、激素、有機鹽、氨基酸、核苷酸、血清等B．蔗糖、水、無機鹽、激素、維生素C．水、無機鹽、蔗糖、氨基酸、核苷酸、動物血清D．水、無機鹽、維生素、有機鹽、淀粉等解析：選A培育液成分困難，包括了鹽類、養(yǎng)分物質、調整物質及特有物質——血清。2．依據(jù)哺乳動物體外受精的過程回答以下問題：(1)體外受精的過程主要包括______________________、____________________及受精等幾個步驟。(2)使精子獲能的方法有________和____________。(3)體外采集小鼠的卵子常用()A．超數(shù)排卵處理法B．活體采卵法C．從早期胚胎中采集D．從屠宰后的母畜卵巢中采集(4)請用一個流程圖表示體外受精過程。解析：體外受精的步驟主要包括卵母細胞的采集和培育、精子的采集和獲能以及受精等，使精子獲能的方法主要有培育法和化學誘導法；卵子的采集方法主要有：對小型試驗動物采納超數(shù)排卵處理法、對大家畜或大型動物采納活體采卵法和從已屠宰母畜的卵巢中采集。答案：(1)卵母細胞的采集和培育精子的采集和獲能(2)培育法化學誘導法(3)A(4)eq\a\vs4\al(核心要點二)eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,,))eq\a\vs4\al(試管動物技術)1．試管牛工廠化生產(chǎn)的技術流程(1)結果：實現(xiàn)良種牛的快速、大量繁殖。(2)所用技術：體外受精、早期胚胎培育和胚胎移植。2．試管動物技術與克隆(核移植)技術的比較試管動物克隆動物主要技術手段體外受精、早期胚胎培育、胚胎移植核移植、胚胎移植實例試管?！岸嗬毖蜻^程遺傳特點繼承了雙親(供應精子和卵子的個體)的遺傳性狀全部性狀幾乎與供應細胞核的親本一樣[名師點撥]試管動物與克隆動物的三個不同(1)起點不同：試管動物是受精卵，克隆動物是經(jīng)核移植后的重組細胞。(2)遺傳來源不同：試管動物來源于雙親，克隆動物主要來源于供核一方。(3)生殖方式不同：試管動物為有性生殖，克隆動物為無性生殖。[題組沖關]3．培育試管山羊的基本過程如圖所示，若要培育勝利，下列敘述正確的是()A．甲過程中可通過給母山羊注射有關激素使其超數(shù)排卵B．乙過程的目的之一是促進卵母細胞和精子的成熟C．丙過程與乙過程中應采納相同成分的培育液D．丁過程中早期胚胎需移植到與供體性狀相同的代孕母羊子宮內解析：選A甲為獲得卵母細胞的過程，可用促性腺激素處理母山羊，使其超數(shù)排卵；乙過程的目的之一是促進卵母細胞成熟到減數(shù)其次次分裂中期和使精子獲能，而不是使精子成熟；乙過程中使精子獲能須要獲能溶液，丙過程為培育早期胚胎，需用發(fā)育培育液，兩者成分不同；丁過程中早期胚胎需移植到與供體生理狀態(tài)相同而不是性狀相同的代孕母羊子宮內。4．下列關于試管動物技術的敘述，正確的是()A．應用該技術繁育后代的過程屬于無性生殖B．試管動物的遺傳物質來源于兩個個體C．試管動物技術是利用體細胞繁育后代的技術D．試管動物技術培育動物的過程全部在體外進行解析：選B試管動物技術利用體外受精、胚胎移植繁育后代，該過程經(jīng)過了兩性生殖細胞的結合，遺傳物質來源于兩個個體，所以屬于有性生殖。[隨堂基礎鞏固]1．華南虎是國家一級愛護動物，可采納試管動物技術進行人工繁殖，該技術包括的環(huán)節(jié)有()①轉基因②核移植③體外受精④體細胞克?、菖咛ヒ浦睞．①③B．①④C．②⑤D．③⑤解析：選D試管動物技術是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟、獲能和受精，并通過培育發(fā)育為早期胚胎后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術，該技術包括的環(huán)節(jié)有體外受精、早期胚胎培育和胚胎移植，不包括轉基因、核移植和體細胞克隆。2．下列不屬于哺乳動物發(fā)育培育液成分的是()A．維生素B．生長素C．氨基酸D．血清解析：選B哺乳動物的發(fā)育培育液成分除一些無機鹽和有機鹽類外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等養(yǎng)分成分，以及血清等物質。生長素是一種植物激素，在動物發(fā)育培育液中不含該成分。3．下列關于卵母細胞采集的敘述錯誤的是()A．有些動物在采集時要用促性腺激素處理B．可從輸卵管中沖取獲得卵子C．對有些動物可以干脆從活體卵巢中吸取卵母細胞D．從卵巢中采集的卵母細胞，可干脆與獲能的精子在體外受精解析：選D卵子采集方法有兩種，從輸卵管中采集到的可以干脆受精，從卵巢中采集到的須要在體外人工培育成熟后，才能與獲能的精子受精。4．從家兔體內獲得的精子不能與卵子在體外干脆受精，須要對精子進行獲能處理。一般宜采納的方法是()A．用化學藥物誘導精子獲能B．將精子放入肯定濃度的肝素溶液中獲能培育C．將精子放入人工配制的獲能液中培育獲能D．采納電刺激法獲能解析：選C通常采納的體外獲能方法有培育法和化學誘導法兩種。對于嚙齒動物、家兔和豬等動物的精子，一般采納培育法，即將取自附睪的精子，放入人工配制的獲能液中，培育一段時間后，精子就可獲能。5．下列對人工授精的理解，正確的是()A．人工誘導公畜和母畜交配B．精子和卵細胞在試管內受精C．注射激素后公畜和母畜交配D．將采集的精液注入母畜的生殖道中解析：選D人工授精技術是指用相應的器械采集公畜的精液，再將其注入正在發(fā)情的母畜生殖道中，使母畜受孕的過程。題中A、C兩項屬于自然交配，B項屬于體外受精。6．如圖是利用高等哺乳動物的生殖細胞進行的體外受精技術培育試管動物的大致流程。請回答下列問題：(1)在體外受精前，要對精子進行________處理，從而使精子具有與卵細胞受精的實力。(2)體外培育受精卵時，需賜予肯定量的O2和CO2。受精卵進行細胞呼吸產(chǎn)生CO2的場所是____________，消耗的O2是用于________的產(chǎn)生。(3)從重組細胞到早期胚胎過程中所利用的胚胎工程技術是________________。解析：(1)獲得的精子須要進行獲能處理后才具有受精實力。(2)細胞進行有氧呼吸產(chǎn)生CO2的場所是線粒體基質；有氧呼吸第三階段O2與[H]反應生成H2O。(3)將重組細胞培育成早期胚胎須要利用早期胚胎培育技術。答案：(1)獲能(2)線粒體基質H2O(3)早期胚胎培育[課時跟蹤檢測]一、選擇題1．哺乳動物體外受精的過程是()①卵母細胞的采集②精子的采集③卵母細胞的人工培育④精子的獲能處理⑤精子與成熟的卵子在受精溶液中共同培育⑥用CaCl2溶液處理精子⑦用肯定濃度的肝素溶液處理卵母細胞⑧體外受精⑨受精卵培育解析：選B體外受精主要包括卵母細胞的采集和培育、精子的獲得及獲能處理、受精等三個階段。精子的體外獲能可用肯定濃度的肝素溶液或鈣離子載體處理。CaCl2溶液可用于基因工程中處理細菌細胞，以利于重組載體的導入。2．下列關于體外受精技術(試管嬰兒技術)的敘述錯誤的是()A．哺乳動物的體外受精主要包括卵母細胞的采集、精子的獲得和受精等幾個主要的步驟B．卵母細胞的采集往往須要進行超數(shù)排卵處理C．體外受精作用要模擬體內受精所須要的環(huán)境條件D．體外受精后獲得的受精卵須要馬上移入母體子宮進行妊娠，以保證成活率解析：選D哺乳動物的體外受精主要包括卵母細胞的采集、精子的采集和獲能、受精等幾個主要的步驟。為了獲得更多的受精卵，通常給母體注射促性腺激素，進行超數(shù)排卵處理。體外受精獲得的受精卵須要在體外培育一段時間才能進行胚胎移植。3．下列不屬于人工授精與體外受精區(qū)分的是()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解析：選C人工授精是用人工的方法，將公畜的精液注入母畜的生殖道內，使精卵結合；體外受精是將人工獲得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，而后者是在體外完成的。4．下列有關試管動物技術的敘述，錯誤的是()A．將收集到的精子放在肯定濃度的肝素溶液中培育是為了誘導精子獲能B．從輸卵管中采集的卵子可干脆與獲能的精子受精C．進行早期胚胎培育時，培育液中除加入一些必要的養(yǎng)分成格外，還應添加激素和血清D．一般將胚胎培育至囊胚或原腸胚時，再進行胚胎移植解析：選D將收集到的精子放在肯定濃度的肝素溶液中培育是為了誘導精子獲能，精子獲能后才能完成受精作用；從輸卵管中沖取的卵子可干脆與獲能的精子在體外受精；由于動物培育液的成分到目前為止還沒完全弄清晰，所以應加入血清等自然成分；胚胎移植應在囊胚階段或桑椹胚階段進行。5．良種試管牛的繁殖過程是：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，在特定培育基中培育成胚胎，再把胚胎送入經(jīng)過激素處理的丙牛的子宮內，孕育成試管牛。下列相關敘述錯誤的是()A．精、卵結合前都需進行培育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的貢獻相同D．該技術可應用于加快優(yōu)良種畜的繁殖解析：選B從大型動物采集的卵母細胞，需經(jīng)體外人工培育成熟后才具備受精實力，精子也須要進行培育使其獲能；促進動物多排卵的激素是促性腺激素；試管牛的核遺傳物質一半來自甲牛的卵子，一半來自乙牛的精子；該技術可充分發(fā)揮母畜的優(yōu)良特性，可用于加快優(yōu)良種畜的繁殖。6．下圖是試管嬰兒培育過程的示意圖。有關敘述錯誤的是()A．過程①中可通過注射促性腺激素增加排卵數(shù)量B．過程②與細胞膜的流淌性有關C．過程③的培育液中應當添加血清D．過程④要到桑椹胚或囊胚階段才能進行解析：選D過程②涉及細胞膜的融合，與細胞膜的流淌性有關。過程④為胚胎移植，不同動物胚胎移植的時間不同，人的體外受精胚胎可在8～16個細胞階段移植。7．下圖示意綿羊的兩種生殖過程(c為乳腺細胞)，相關敘述錯誤的是()A．a(chǎn)細胞獲能后才能與b細胞融合B．a(chǎn)～e細胞中，只有d存在同源染色體C．個體1、2的獲得都可能涉及胚胎移植技術D．個體1、2的形成過程均會發(fā)生細胞的分裂、分化、蒼老和凋亡解析：選Ba是精子，b是卵細胞，精子必需獲能后才能與卵細胞融合。生殖細胞a和b中均不含同源染色體，細胞c、d、e中都存在同源染色體。個體1若是在體外受精形成的，則須要進行胚胎移植；個體2是克隆羊，肯定須要胚胎移植。個體1、2的形成過程都會發(fā)生細胞分裂、細胞分化、細胞蒼老和細胞凋亡。8．(天津高考)2015年2月3日，英國議會下院通過一項歷史性法案，允許以醫(yī)學手段培育“三親嬰兒”。三親嬰兒的培育過程可選用如下技術路途。據(jù)圖分析，下列敘述錯誤的是()A．該技術可避開母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代B．捐獻者攜帶的紅綠色盲基因不能遺傳給三親嬰兒C．三親嬰兒的染色體全部來自母親供應的細胞核D．三親嬰兒的培育還須要早期胚胎培育和胚胎移植等技術解析：選C受精卵的細胞質幾乎全部來自捐獻者的卵母細胞，故避開了母親的線粒體遺傳病基因遺傳給后代。紅綠色盲為細胞核基因遺傳病，捐獻者僅供應了卵母細胞的細胞質，故捐獻者攜帶的紅綠色盲基因不能遺傳給三親嬰兒。受精卵的細胞質幾乎全部來自捐獻者，但細胞核中的染色體一半來自父方，一半來自母方。三親嬰兒的培育是體外受精，所以須要在體外培育至早期胚胎階段再進行胚胎移植。9．下列關于試管動物技術及試管動物的說法，不正確的是()A．試管動物技術可以通過一般家畜繁育良種家畜B．試管動物技術可解決動物生育率低的問題C．試管動物的發(fā)育場所主要在試管內D．試管動物具有雙親的遺傳特性解析：選C試管動物技術可使良種家畜的胚胎在一般家畜體內孕育，解決了良種動物生育率低的問題。試管動物具有雙親的遺傳特性，發(fā)育場所主要在代孕母體內。10．關于牛體外受精胚胎工廠化生產(chǎn)的敘述正確的是()A．目前牛的體外受精技術水平最低B．采集的卵母細胞應馬上與精子共同放入培育液才能形成受精卵C．成熟卵子與獲能的精子相遇形成的受精卵，需培育到肯定階段才可以移植D．體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)中胚胎發(fā)育和受精過程都需在體外進行解析：選C目前牛的體外受精技術水平最高。胚胎體外培育是應用人工創(chuàng)建的環(huán)境，對獲得的早期胚胎進行體外培育。由于胚胎不同發(fā)育時期生理代謝的需求不同，進行胚胎體外培育時，必需配制一系列含有不同成分的培育液，用以培育不同發(fā)育時期的胚胎。當胚胎發(fā)育到相宜的階段時，可將其取出向受體移植或冷凍保存。二、非選擇題11．如圖為純種荷斯坦小奶牛的繁殖過程，請據(jù)圖回答下列問題：(1)克隆動物培育過程與圖示繁殖過程相比，特有的技術手段是________技術，這兩種動物繁殖方式相比，實質性的區(qū)分為前者是________________，后者是________________。(2)對牛的精子進行獲能處理運用的方法一般是____________。(3)為保證受精作用的順當完成，須要給體外培育的生殖細胞供應________、________、__________、________等合適的環(huán)境條件。哺乳動物胚胎的培育液成分一般比較困難，除一些無機鹽和有機鹽類外，還須要添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及______________等物質。(4)受精卵形成之后需進行____________，然后再進行胚胎培育。進行胚胎體外培育時，對不同發(fā)育階段的胚胎運用的培育液成分______(填“相同”或“不同”)。解析：(1)克隆動物采納的特有技術是核移植技術，為無性生殖，而題圖所示的繁殖過程具有精卵結合形成受精卵的過程，應為有性生殖。(2)對精子進行獲能處理的方法包括培育法、化學誘導法，前者適用于嚙齒動物、家兔和豬；后者適用于牛、羊等家畜。(3)動物細胞培育一般運用液體培育基，其中加入了糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素、動物血清等，同時還要留意培育液的溫度、pH、養(yǎng)分液的濃度。(4)受精卵形成后要對受精卵進行檢查。一般胚胎發(fā)育的不同階段運用的培育液成分不同。答案：(1)核移植無性生殖有性生殖(2)化學誘導法(3)溫度pH溶液濃度養(yǎng)分成分動物血清(4)受精卵檢查不同12．下圖表示畜牧業(yè)生產(chǎn)上培育某種優(yōu)良種牛的兩種方法，請分析回答下列有關問題：(1)方法Ⅰ和方法Ⅱ培育優(yōu)良種牛的本質區(qū)分是_____________________________。(2)過程①技術為_____________________________。(3)過程②常用__________激素處理，目的是使B牛______________________。(4)自然條件下，A牛的精子必需在B牛的生殖道中經(jīng)過相應的生理改變后，才能與B牛的卵子結合，完成受精作用，這個過程叫____________。卵子受精的標記是在卵細胞膜和透亮帶的間隙能夠視察到____________。(5)假如體外受精后，在精核與卵核融合之前，用微型吸管吸除精核，再用細胞松弛素B處理(作用類似于用秋水仙素處理植物細胞)，處理后的受精卵可發(fā)育成小牛。這種方法在動物新品種選育中的顯著優(yōu)點是___________________________________。解析：(1)方法Ⅰ中試管牛由受精卵發(fā)育而來，為有性生殖；方法Ⅱ中克隆牛通過核移植方式培育而來，為無性生殖。(2)圖中①過程為體細胞核與