10.5 胚胎工程(Word教参)-【正禾一本通】2025年高考生物高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 单选版）

第5课时　胚胎工程　 【课标要求】1.简述胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程。2.简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。 考点1　胚胎工程的理论基础 整合必备知识 1.胚胎工程的概念 2.受精 (1)概念：精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。 (2)场所：哺乳动物的受精在输卵管内完成。 (3)过程 [深挖教材]　 (1)(选择性必修3 P56“相关信息”)使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。获能液的成分因动物种类不同而有所差异，常见的有效成分有肝素、Ca2＋载体等。 (2)(选择性必修3 P58“相关信息”)多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体。在实际胚胎工程操作中，常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志。 3.胚胎早期发育 [深化理解] 卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律 (1)有机物：胚胎没有和母体建立联系，不能从母体获取有机物，而呼吸消耗一直进行，因此有机物总量减少。 (2)细胞数目和体积：胚胎总体积并不增加，但细胞数目增多，每个细胞体积减小。 (3)细胞中DNA含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。 4.孵化 (1)概念：囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来的过程。 (2)意义：如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。 [深挖教材] (3)(选择性必修3 P59“思考·讨论”)将体外培养的胚胎移植到子宫时，应选择至少发育到什么阶段的胚胎：小鼠：桑葚胚；绵羊：16细胞；猪：4～6细胞；马：囊胚；牛：8～16细胞。　 【易错辨析】　//////////////////////////////// (1)精子获能就是获得“能量”。(×) 提示：精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。 (2)在自然条件下，受精在子宫中完成。(×) 提示：受精在输卵管中完成。 (3)当精子入卵后，透明带立即发生生理反应，阻止后来的精子进入。(×) 提示：当精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。 (4)卵裂期胚胎的总体积不断增大。(×) 提示：卵裂期胚胎的总体积并不增加。 (5)卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加。(×) 提示：卵裂期胚胎中细胞数目不断增加，有机物总量不断减少。 提升关键能力 1.受精是精子和卵子结合形成受精卵的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段；受精卵形成后进行有丝分裂，通过细胞分裂和分化，形成新个体。 (1)刚采集到的精子是否能与卵子立即结合完成受精作用？为什么？ 提示：不能。刚采集到的精子还没有受精能力，必须先对精子进行获能处理，才能进一步受精。 (2)刚排出的卵子具有受精能力吗？为什么？ 提示：不具有。卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程，要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。 (3)防止多精入卵受精的生理反应有哪些？有什么意义？ 提示：两道屏障，一是透明带发生生理反应，二是卵细胞膜发生生理反应。防止多精入卵，保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。 2.胚胎工程需要在体外条件下对动物早期胚胎发育条件进行模拟操作，因此了解早期胚胎发育的规律十分重要。思考并回答以下有关胚胎早期发育的问题： (1)受精卵早期分裂时胚胎中有机物的总量和种类是如何变化的？ 提示：有机物的总量不断减少，但有机物的种类增加。 (2)受精卵早期分裂时胚胎中DNA总量和每个细胞中核DNA含量有何变化？ 提示：胚胎中DNA总量逐渐增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。 (3)胚胎早期发育过程中，具有全能性的时期有哪些？ 提示：桑葚胚期及之前的时期。 落实素养题组 1.哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程，只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成。如图为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图(N表示染色体组)。 据图分析，下列叙述错误的是(　　) A.次级卵母细胞形成的过程需要激素调节 B.Ⅲ细胞只有在精子的作用下才能形成成熟卵子 C.Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ细胞分裂后期染色体数目相同 D.培育转基因动物应选择细胞Ⅳ作为受体细胞 解析：选C。由题意以及过程示意图可知，减数分裂Ⅰ即次级卵母细胞形成过程中需要促性腺激素的调节；Ⅲ细胞在减数分裂Ⅱ过程中只有在精子的刺激下才能形成成熟卵子，A、B正确。Ⅱ、Ⅲ细胞在分裂后期染色体数目与体细胞相同，而Ⅳ细胞在有丝分裂后期染色体数目是体细胞的两倍，C错误。培育转基因动物应选择全能干细胞作为受体细胞，如受精卵或早期胚胎细胞，D正确。 2.如图为哺乳动物早期胚胎发育的过程。下列有关叙述错误的是(　　) A.过程a和b使胚胎中有机物的含量减少 B.Ⅰ时期为囊胚期，胚胎的内部开始出现含有液体的腔 C.Ⅱ时期的细胞逐渐分化，其中内细胞团将来发育成胎儿的各种组织 D.Ⅰ、Ⅱ时期的胚胎中都含有全能细胞 解析：选B。过程a表示卵裂形成桑葚胚，过程b表示桑葚胚形成囊胚，这两个过程细胞均需要细胞呼吸提供能量，故胚胎中有机物的含量均减少，A正确；Ⅰ时期为桑葚胚期，没有空腔，B错误；Ⅱ时期为囊胚期，细胞逐渐分化，其中内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，C正确；Ⅰ时期的胚胎表示桑葚胚，含有的所有细胞都是全能细胞，Ⅱ时期的胚胎表示囊胚，含有的内细胞团细胞为全能细胞，D正确。 考点2　胚胎工程技术及其应用 整合必备知识 1.体外受精 (1)过程 (2)意义 ①提高动物繁殖能力的有效措施。 ②为胚胎移植提供可用的胚胎。 2.胚胎移植 (1)概念 (2)基本程序 (3)意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 【深挖教材】 (1)(选择性必修3 P62“相关信息”)超数排卵是指应用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。 (2)(选择性必修3 P62“思考·讨论”)胚胎移植的生理学基础 ①将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗？如果不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理？ 提示：不一定能正常发育。一般情况下检验合格的胚胎需要移植到同种的、生理状态相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育。在胚胎移植前要对受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器官的生理变化同步，这样才能为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境。 ②受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？ 提示：受体对来自供体的胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。 ③胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致？为什么？ 提示：胚胎移植后，经受体孕育的后代的遗传特性与供体保持一致。因为供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系，其遗传物质在孕育过程中不会发生任何变化。 ④胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗？为什么？ 提示：正确。因为胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境条件的一致性密切相关。只有供体、受体生理环境条件高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。所以，我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。 3.胚胎分割 (1)概念 对象 早期胚胎 方法 机械方法 目的 获得同卵双胎或多胎 特点 来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质 实质 可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一 (2)仪器设备：体视显微镜和显微操作仪。 (3)材料：发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。若分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。 (4)意义：促进优良动物品种的繁殖，产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。 【易错辨析】　//////////////////////////////// (1)在胚胎移植中，对供体母畜要进行超数排卵处理，对供、受体要进行同期发情处理。(√) (2)胚胎分割时应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚。(×) 提示：胚胎分割时应选取发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。 (3)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。(√) (4)对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割。(×) 提示：对囊胚进行分割时，要将内细胞团均等分割，保证胚胎的恢复和进一步发育。 提升关键能力 1.胚胎移植技术在畜牧生产中占有重要的位置，因为通过体外受精或其他方式获得的胚胎，只有移植给受体才能获得后代，因此，胚胎移植技术是胚胎工程不可缺少的终端环节。思考讨论下列问题： (1)为什么应对供体和受体母畜进行同期发情处理？ 提示：使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相似的生理环境。 (2)在胚胎移植过程中有两次使用激素、两次检查，其目的分别是什么？ 提示：第一次用孕激素对受、供体进行同期发情处理，第二次用外源促性腺激素处理使供体超数排卵。第一次是对收集的胚胎进行质量检查，第二次是对受体母畜是否妊娠进行检查。 (3)胚胎移植的优势是什么？ 提示：可以发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 (4)胚胎移植中的胚胎有哪些来源？ 提示：体外受精、转基因技术或者细胞核移植技术等方式获得的胚胎都可供胚胎移植。 2.欲得到更多的后代，可进行胚胎分割，如图为哺乳动物胚胎分割和性别鉴定示意图。请据图思考并讨论下列问题： (1)上图①过程分割出的少量滋养层细胞常用来做什么？ 提示：常用来做DNA分析，鉴定性别。 (2)上图②过程得到的两个a经过胚胎移植产生后代的生殖方式是有性生殖吗？ 提示：不是，来自同一胚胎分割产生的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。 (3)为什么要在桑葚胚或囊胚期进行分割？ 提示：选择桑葚胚期或囊胚期进行分割，是因为处于桑葚胚期的细胞和囊胚期的内细胞团细胞具有全能性，可以发育成完整个体。 落实素养题组 1.体外受精和胚胎移植都是在医学和农牧业生产中应用较多的胚胎工程技术。下列有关说法正确的是(　　) A.刚采集的卵母细胞和精子可以直接置于培养液中共同培养以完成受精 B.胚胎移植前，需要选取遗传性状优良、生产能力强的母牛作为受体 C.胚胎移植前，需对供体和受体进行免疫检查，避免发生免疫排斥反应 D.胚胎分割移植以后，经受体孕育的多个后代的遗传特性均一致 解析：选D。刚采集的卵母细胞和精子均不成熟，进行受精前，卵母细胞需在体外培养至MⅡ期，精子需要进行获能处理，A错误；应选取遗传性状优良、生产能力强的母牛作为供体，B错误；受体对来自供体的胚胎不会发生免疫排斥反应，移植前不需要对供体和受体进行免疫检查，C错误；胚胎分割移植以后，来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，其遗传特性均一致，D正确。 题后点击　比较自然受精、人工授精和体外受精 项目 自然受精 人工授精 体外受精 不同点 过程 雌雄动物交配完成 用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内，完成受精 人工获取精子、卵子，在体外培养液中完成受精过程 场所 雌性动物输卵管中 雌性动物输卵管中 体外培养液中 相同点 ①精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程；②都是有性生殖 2.我国科学家提出的异种克隆大熊猫实验技术路线如图。相关叙述错误的是(　　) A.科学家通过对母兔注射孕激素，进行超数排卵处理以获得更多的卵母细胞 B.异种重构囊胚在体外培养时，为保证无毒、无菌环境，往往需要在培养液中加入抗生素 C.囊胚由滋养层细胞和内细胞团构成，后者将来可发育成胎儿的各种组织 D.兔子宫提供的生理环境与大熊猫差异大，异种重构囊胚可能不能正常发育出大熊猫幼仔 解析：选A。科学家通过对母兔注射外源促性腺激素，进行超数排卵处理以获得更多的卵母细胞，A错误；异种重构囊胚在体外培养时，往往需要在培养液中加入抗生素，从而保证无毒、无菌环境，B正确；囊胚由滋养层细胞和内细胞团构成，其中滋养层细胞将来发育为胎盘和胎膜，内细胞团将来发育成胚胎的各种组织，C正确；目前，异种重构囊胚在代孕兔的子宫内能正常着床，但是不能正常发育生产出大熊猫幼仔，很可能是代孕兔提供的营养物质不能让异种重构囊胚正常发育，即兔子宫提供的生理环境与大熊猫差异大，D正确。 3.(2023·云南曲靖模拟)克隆北极狼的供体细胞是一只野生北极狼的皮肤样本，卵母细胞来自一只处于发情期的母犬，一只比格犬作为代孕母体。克隆过程如图所示，请回答下列问题。 (1)采集的卵母细胞需要在体外培养到________期，同时通过__________(方法)去核。 (2)在无菌、无毒等适宜环境中进行重组核移植细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是_________________________________________________。 (3)用____________________(填两种即可)等方法激活重构胚，促进其分裂发育。 (4)与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是________________________________________________________。克隆胚胎植入代孕动物体内的技术称为____________，若要对克隆得到的囊胚进行分割以便得到更多个体，需要对____________进行均等分割。 解析：(1)采集卵母细胞体外培养至MⅡ期后，通过显微操作去核，因为MⅡ期卵母细胞的核靠近第一极体，用微型吸管可一并吸除细胞核与第一极体。(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行重组核移植细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。(3)可用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程，比如电刺激、Ca2＋载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等。(4)由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难，故与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率低。克隆胚胎植入代孕动物体内的技术称为胚胎移植，是胚胎工程的最后一道工序；对克隆得到的囊胚进行分割以便得到更多个体，需要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。 答案：(1)MⅡ　显微操作　(2)清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害　(3)电刺激、Ca2＋载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂(任选两种即可)　(4)动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难　胚胎移植　内细胞团 　　　　　　　　　　　　　　　　[高考真题·感悟试做]　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2023·广东高考)科学家采用体外受精技术获得紫羚羊胚胎，并将其移植到长角羚羊体内，使后者成功妊娠并产仔，该工作有助于恢复濒危紫羚羊的种群数量。此过程不涉及的操作是(　　) A.超数排卵 B.精子获能处理 C.细胞核移植 D.胚胎培养 解析：选C。由题干信息可知，该过程通过体外受精获得胚胎，再通过胚胎移植，使长角羚羊成功妊娠并产仔，因此需要进行超数排卵、精子获能处理，并对获得的受精卵进行胚胎培养；由于该过程为有性生殖，因此不需要涉及细胞核移植，C符合题意。 2.(2020·山东高考)经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚，通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是(　　) A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子 B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理 C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植 D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得 解析：选C。为获得更多卵子，需要用促性腺激素对雌性个体进行超数排卵处理，A正确；刚排出的精子不能与卵子受精，必须进行获能处理后才具备受精能力，B正确；胚胎移植前要检查胚胎质量，牛、羊等一般要培养到桑葚胚或囊胚阶段才进行移植，小鼠等可在更早的阶段移植，C错误；可通过转基因等技术获得遗传改造的小鼠胚胎干细胞，D正确。 3.(2022·全国甲卷·节选)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题： (1)在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是_______________________________；精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是____________(答出1点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到__________时才具备与精子受精的能力。 (2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含的营养成分有__________________________(答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。 (3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是________________________________________________。 解析：(1)刚排出的精子必须在雌性动物的生殖道内发生相应生理变化后才能受精，故在体外受精前要对精子进行获能处理；诱导精子获能的药物是肝素、钙离子载体。卵母细胞需要培养到MⅡ期才能具备与精子受精的能力。(2)进行早期胚胎培养的培养液中，除了无机盐、激素、血清外，还含有维生素、氨基酸、核苷酸等。 答案：(1)只有获能的精子才能和培养成熟的卵子完成受精过程　肝素(或钙离子载体)　MⅡ期　(2)维生素、氨基酸、核苷酸　(3)对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代 学科网（北京）股份有限公司 $$