第2章 第3节 第2课时 胚胎工程技术及其应用(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中生物选择性必修3（人教版2019 多选）

第2课时　胚胎工程技术及其应用 学习目标 1.简述体外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步骤和应用价值 科学思维 2.运用胚胎工程的基本概念和原理，对生产、生活中的相关问题进行分析与判断 社会责任 一、体外受精 1．试管动物：通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。 2．体外受精技术的主要步骤：卵母细胞的采集、精子的获取和受精等。 3．过程 精子获能的方法 (1)直接利用雌性动物的生殖道使精子获能； (2)将精子培养在人工配制的获能液中使其获能，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。　 二、胚胎移植 三、胚胎分割 1．概念：采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。 2．实质：动物的无性繁殖或克隆。 3．主要仪器设备：体视显微镜和显微操作仪。 4．操作程序 5．胚胎分割的意义 控制哺乳动物的性别对于畜牧业生产有着十分重要的意义。目前，分离精子技术是有效的性别控制方法。例如：牛的X精子的DNA含量比Y精子高出4%左右，利用这一差异人们借助特殊仪器将它们分离开来，再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛。结合所学知识判断： (1)从动物卵巢中获得的卵母细胞需要进行成熟培养到卵细胞阶段，才能进行体外受精(×) 提示　从动物卵巢中获得的卵母细胞需要进行成熟培养到MⅡ期，才能进行体外受精。 (2)体外受精和核移植都能为胚胎移植提供可用的胚胎(√) (3)胚胎移植技术中，提供精子的一方为供体，提供卵母细胞的一方为受体(×) (4)同一胚胎经分割产生的双胎或多胎，含有相同的遗传物质(√) (5)桑葚胚、囊胚和原肠胚都可用于胚胎分割移植(×) 探究点一　体外受精和胚胎移植 1．如图是通过体外受精培育小鼠的过程图，探究下列问题： (1)采集到的卵母细胞和精子能否在体外直接受精？ 提示　采集到的卵母细胞和精子，要分别在体外进行成熟培养和获能处理，然后才能用于体外受精。 (2)从精子、卵子结合的场所分析体外受精和人工授精是否相同？请说明理由。 提示　不相同。一般情况下，体外受精是将获能的精子和培养成熟的卵子置于适当的培养液中共同培养一段时间，促使它们完成受精。而人工授精过程中精子和卵子的结合是在雌性动物的输卵管中完成的。 (3)①过程的基础是什么？需要控制哪些外部条件？ 提示　动物细胞工程的基础是动物细胞培养，在培养过程中需要控制营养，温度和pH、渗透压，气体环境，无菌、无毒的环境等条件。 2．如图为胚胎移植的流程图解，探究下列问题： (1)胚胎移植时怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？ 提示　应对供体和受体母畜用激素进行同期发情处理，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同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功的关键。 (2)超数排卵处理中为什么使用的是促性腺激素而不是性激素？ 提示　性激素是由性腺产生并释放的，长期使用外源性激素会导致性腺萎缩。促性腺激素由垂体产生并释放，作用于性腺，可以促进排卵，并且不会使性腺萎缩。 (3)进行胚胎移植时应选择发育到什么阶段的胚胎？ 提示　动物的早期胚胎一般在桑葚胚或囊胚阶段进行移植。 胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性是与供体还是受体保持一致？为什么？ 提示　胚胎移植产生的后代的遗传特性与供体保持一致，受体母畜只提供胚胎发育的场所(子宫)和营养，不影响供体胚胎的遗传特性。 1．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 过程不同 雌雄动物交配完成 用人工的方法将雄性的精液注入雌性生殖道内，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 场所不同 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，卵子成熟后才能完成受精过程 (2)都是有性生殖 2.克隆动物、试管动物的比较 项目 克隆动物 试管动物 遗传特性 主要与供核个体相同 具备双亲的遗传性状 意义 加速家畜遗传改良进程、挽救濒危物种等 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 相同点 两者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术，且移植所选胚胎一般是桑葚胚或囊胚期的胚胎 3.胚胎移植的生理学基础 4．胚胎移植中的四个注意点 1．(2023·广东卷)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　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正确，A、B、D错误。 答案　C 2．(不定项)牛胚胎移植的基本程序如下图，a、b、c代表相关过程，下列有关说法错误的是(　　) A．同期发情的目的是使供受体母牛处于相同的生理状态 B．过程a是饲喂促性腺激素，促使供体母牛超数排卵 C．过程c是胚胎移植，移植的是囊胚或原肠胚 D．图示过程的优势在于充分发挥供体母牛的繁殖潜力 解析　促性腺激素是蛋白质类激素，只能注射，不能饲喂；胚胎移植的是囊胚或桑葚胚，不能够移植原肠胚。 答案　BC 探究点二　胚胎分割 如图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图，探究下列问题： (1)胚胎分割的对象是什么？选择此时期的胚胎进行分割的原因是什么？ 提示　桑葚胚或囊胚阶段的胚胎。桑葚胚阶段尚未出现细胞分化，具有全能性；囊胚阶段的内细胞团具有全能性。 (2)分割囊胚期的胚胎时为什么强调将内细胞团均等分割？而鉴定胚胎的性别做DNA分析时却是取样的滋养层？ 提示　囊胚的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层发育成胎盘、胎膜。囊胚的内细胞团要均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。取滋养层细胞做DNA分析鉴定性别，不会影响胎儿的发育。 (3)从后代核遗传物质上分析，胚胎分割动物和克隆动物生殖方式相同吗？ 提示　相同。两者都属于无性繁殖。 1．选择桑葚胚或囊胚进行胚胎分割的原因 (1)桑葚胚阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。 (2)囊胚期细胞开始分化，但内细胞团的细胞全能性仍然很高。 (3)原肠胚阶段已分化形成外、中、内三个胚层，不能用于胚胎分割。 2．胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同 3．下列有关胚胎分割的叙述，错误的是(　　) A．选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行分割 B．对囊胚进行胚胎分割时要保证将内细胞团均等分割 C．胚胎分割产生的后代个体表型一定完全相同 D．胚胎分割可以看成动物的无性繁殖或克隆 解析　选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行分割，A正确；对囊胚阶段的胚胎分割时，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展，B正确；表型由基因型和环境共同决定，胚胎分割产生的后代个体基因型相同，表型不一定完全相同，C错误；来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看作动物的无性繁殖或克隆，D正确。 答案　C 4．(不定项)(2024·肥城检测)如图表示研究人员利用胚胎工程培育优质奶牛的过程，下列相关说法不正确的是(　　) A．在胚胎发育过程中，受精卵通过有丝分裂不断增加体细胞数目 B．在进行步骤③时，应选择发育良好的原肠胚来操作 C．在胚胎发育中，卵裂期细胞数量不断增多，胚胎体积不断增大 D．步骤①代表奶牛的体外受精，属于无性繁殖的方式 解析　在胚胎发育过程中，受精卵通过有丝分裂不断增加体细胞数目，A正确；在进行步骤③时，应选择发育良好的囊胚来操作，需均等分割囊胚的内细胞团，以免影响胚胎发育，B错误；在胚胎发育中，卵裂期细胞数量不断增多，细胞体积不断减小，胚胎体积基本不变，C错误；步骤①代表奶牛的体外受精，属于有性繁殖的方式，D错误。 答案　BCD [课堂小结] [课堂巩固] 1．以下关于试管婴儿生产技术不存在的是(　　) A．体外受精 B．细胞培养 C．胚胎移植 D．基因重组 解析　试管婴儿是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植后产生后代的技术，所以在试管婴儿生产过程中，没有涉及基因重组，故选D。 答案　D 2．下列有关牛胚胎移植技术的叙述，不正确的是(　　) A．供体牛应选择具有人类所需优良性状的个体 B．受体牛必须具有正常的孕育生殖后代的能力 C．胚胎移植前要对受体母牛进行同期发情处理 D．在孕育过程中，移入胚胎的遗传特性受代孕母体的影响 解析　移植胚胎的遗传特性在孕育过程中不受代孕母体的影响，D错误。 答案　D 3．可以与获能精子进行体外受精的卵母细胞需要培养到(　　) A．MⅠ期 B．MⅡ期 C．桑葚胚期 D．囊胚期 解析　卵母细胞要培养到MⅡ期时才可以受精，因为MⅡ期卵母细胞细胞核、细胞质已成熟，而MⅠ期卵母细胞细胞核、细胞质尚未成熟，其细胞质不能支持胚胎的全程发育。 答案　B 4．(不定项)下列有关胚胎分割和胚胎移植的说法正确的是(　　) A．发育良好的桑葚胚或囊胚均可用于胚胎分割或胚胎移植 B．胚胎分割和胚胎移植都属于无性繁殖 C．将胚胎分割后的胚胎培育成个体离不开胚胎移植的支持 D．胚胎分割和胚胎移植都可促进动物优良品种的繁殖 解析　胚胎分割可以看作动物无性繁殖的方法之一，而胚胎移植产生后代所属的繁殖方式取决于胚胎的来源，若胚胎由受精卵形成，则属于有性生殖，若胚胎来自胚胎分割或核移植，则属于无性繁殖，B错误。 答案　ACD 5．Leigh氏综合征是一种攻击神经系统的严重神经障碍，其致病基因位于线粒体DNA中。一位母亲约有1/4的线粒体携带有这种致病基因，她的前两个孩子因为患有Leigh氏综合征而夭亡。她的第三个孩子因为接受另一名女性捐赠的健康基因而成为全球首个拥有“三个父母”的男婴。请根据男婴孕育过程，回答下面的问题： (1)该母亲的前两个孩子患病夭亡的原因是______________________________________ ________________________________________________________________________。 该健康男婴孕育过程中依次使用了________、体外受精、早期胚胎培养和________等技术。 (2)图示过程中代表该母亲卵母细胞的是________(填“A”或“B”)。取卵之前，该母亲需要注射________激素。 (3)将受精卵移入发育培养液中继续培养至桑葚胚或________，再进行胚胎移植。 (4)在胚胎孕育过程中医疗团队特意选择了男性胚胎移入子宫发育原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析　(1)依据题干信息，其致病基因位于线粒体DNA中，该母亲可能产生含较多缺陷线粒体的卵细胞，而受精卵的线粒体几乎全部来自卵细胞，导致前两个孩子患病夭亡。为了生育健康的孩子，该健康男婴孕育过程中依次使用了核移植、体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。(2)该母亲的卵细胞是提供细胞核的卵细胞，即图示中的B。取卵之前，该母亲需要注射促性腺激素。(3)进行胚胎移植，细胞必须发育到桑葚胚或囊胚。(4)因为男性的线粒体不会遗传给后代，为使后代的后代尽可能不患病，在胚胎孕育过程中医疗团队特意选择了男性胚胎移入子宫发育。 答案　(1)该母亲可能产生含较多缺陷线粒体的卵细胞，而受精卵的线粒体几乎全部来自卵细胞，导致前两个孩子患病夭亡　核移植　胚胎移植　(2)B　促性腺　(3)囊胚　(4)因为男性的线粒体不会遗传给后代 学科网（北京）股份有限公司 $$