第2章 第3节 第1课时 胚胎工程的理论基础-【勤径学升】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步练测（人教版2019）

第2章 细胞工程 5.科学家通过转基因技术获得了含有人生长激 素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁 育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如图所 示),请结合图示回答下列问题： boo0 细胞培养 含有人生 去核 重组细胞 重构胚 犊牛长激素基 采集卵 因的奶牛 母细胞 体细胞 (1)在进行细胞培养时，要对取自转基因奶牛 的组织细胞进行分散处理，形成单个细胞，这 个过程中需要利用 酶处理。 (2)形成重组细胞时应选用 期的卵 母细胞，去掉其细胞核的原因是 (3)如果重组细胞为贴附性细胞，则在进行原 代培养时，会表现出 和 等特点。 (4)图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛 100??复制，其主要原因是 、___。 提示、请完成《素能提升训练》训练九 第 3节 胚胎工程 第1课时 胚胎工程的理论基础 AI样学助手 在画答登 配鸾答案 慌理 查深补缺 [学习目标] 1.概述胚胎形成经过的过程。 2.说出受精的含义及受精过程。 3.简述早期胚胎发育的基本过程。 自主学习探新知 课前预习 双基落实 一、胚胎工程 1.概念：对 或_ 进行多种显微操作和处理，然后将获得 的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满 足人类的各种需求。 2.主要技术： 、 和 等。 二、受精 1.概念： 与 结合形成 (即受精卵)的过程。 2.场所：雌性动物的 内。 3.过程 准备(精子 :在雌性动物的生殖道内完成 阶段\卵子的准备：发育到 才有受精能力 5 精子释放 溶解卵细胞膜外的一些结构 穿越透明带( 反应：阻止多精入卵的第一 道屏障) 进入卵细胞膜(_ _反应：阻止多精入卵的 第二道屏障) 受精 阶段 (①精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜 破裂，并形成新的 ,最后形成 雌、雄原核结合(受精完成的标志) 受精卵 ?高中生物学·选择性必修3(人教版) 三、胚胎早期发育 1.场所： 。 2.过程 受精卵 ①细胞分裂方式： 卵裂期 ②细胞数量 _,胚胎总体积 桑葚胚：卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团，形似 概念检测 判断正误，正确的打“√”,错误的打“×”。 (1)刚排出的精子即能与卵子受精。( ) (2)精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位 是子宫。 ( ) (3)精子入卵后被激活的卵子完成减数分 裂Ⅱ,排出第二极体，形成雌原核。( ) (4)囊胚期细胞还没有分化。 ( ) (5)原肠胚变大导致透明带破裂而孵化出来。 ( ) 原肠胚：形成_ 器官 →各种组织、 互动探究解疑难 要点归纳 重难突破 知识点一 受精作用 思考讨论 (4)受精的标志和受精完成的标志分别是 什么?(1)精细胞变形形成精子的过程中，细胞核变 为精子的头部，线粒体聚集在尾的基部形成 线粒体鞘，尝试从细胞的结构与功能的角度 分析原因。 素养提升 1.受精前的准备阶段 (1)精子获能方法：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；等等。(2)两道屏障防止多精入卵，其意义是什么? (2)卵子的准备：卵子要在输卵管内进一步成 熟，到减数第二次分裂期时，才具备与精子受 精的能力。 (3)受精是指精子与卵子结合形成合子(即受 精卵)的过程，受精卵中的遗传物质是否是一 半来自父本，一半来自母本?为什么? 2.受精阶段 过程 主要变化 精子释放多种酶，溶解卵细胞 第一步：精卵相遇 膜外的结构 第二步：精子接触卵 透明带发生生理反应 细胞膜 52 第2章 细胞工程 续表 过程 主要变化 卵细胞膜发生生理反应，雌、雄 第三步：精子入卵 原核形成 雌、雄原核靠近，核膜消失，形 第四步：受精卵形成 成合子 能力强化 1.下列关于受精过程的叙述，错误的是( ) A.获能后的精子与卵子相遇后，释放多种酶 溶解卵细胞膜外的结构 B.卵细胞膜反应是防止多精入卵的第一道 屏障 C.精子与卵细胞膜相互融合，精子入卵 D.雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次 分裂 2.根据哺乳动物受精过程示意图，回答下面的 问题： 核 透明带 ① 精子 卵细胞膜 第一极体 ②a b ③ 合子 第一极体 第二极体 哺乳动物受精过程示意图 (1)图中字母表示的结构名称分别是[a_ ;[b] 。 (2)图中数字表示的过程分别是① ;② ;3_。 (3)在精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道 发生相应的生理变化，具有了受精能力，这个 过程叫作 。卵子一般在排出后都 要在 中进一步成熟，当达到 时，才具备与精子受精的能力。 (4)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的， 合子只由一个精子和卵子结合的生理基础 是_ 。 知识点二 胚胎早期发育 思考讨论 下图为胚胎早期发育图解，请据图回答 问题： (2)胚胎发育卵裂期细胞中有机物、DNA的 含量和细胞体积有什么特点?为什么? 受精卵→2细胞→4细胞→8细胞→桑葚胚→囊胚 (1)胚胎发育过程中开始出现细胞分化的阶 段和细胞分化最显著的阶段分别是哪些时 期?细胞分化的原因是什么? 素养提升 1.胚胎早期发育的过程 发育过程 特点 受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分 受精卵 裂，开始发育 细胞在透明带中进行有丝分裂，细胞数量 卵裂期 不断增加，胚胎的总体积不增加 细胞数目约为32 个，每个细胞都具有全 桑葚胚 能性 53 ?高中生物学·选择性必修3(人教版) 续表 发育过程 特点 ①细胞开始出现分化(内细胞团将来发育 成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育 囊胚 成胎膜和胎盘) ②出现囊胚腔 ③透明带破裂，胚胎从中伸展出来即孵化 2.卵裂期细胞或物质的变化规律 项目 变化 细胞数目 增多 每个细胞体积 减小 DNA总量 增多 每个细胞内的 DNA总量 不变 有机物总量 减少 物质种类 增多 3.细胞全能性与早期胚胎发育各阶段的关系 (1)桑葚胚期及以前的细胞具有发育的全能 性，即每一个细胞都有发育成完整胚胎的 潜能。 (2)囊胚开始出现细胞分化，其中内细胞团细 胞具有全能性。 (3)原肠胚开始出现胚层分化。 能力强化 3.下列有关哺乳动物受精卵在卵裂期发生的变 化的说法，正确的是 ( ) A.细胞的总面积与总体积的比值逐渐增大 B.细胞的数目增多，有机物含量大增 C.每个细胞的 DNA含量不断增加，全能性 增高 D.逐渐出现了原肠腔，并有了胚层的分化 4.关于桑葚胚和囊胚的比较，以下说法不正确 的是 ( ) A.细胞分化开始于桑葚胚 B.桑葚胚的各细胞结构功能基本相同 C.囊胚期细胞出现了细胞分化，但遗传物质 未发生改变 D.囊胚期内细胞团和滋养层细胞的差异是 转录水平上的差异引起的 素养发展 探究应用 [情境_ 中国试管婴儿之母-——卢光琇教授与研究 伙伴共同宣布全球首批经全基因组测序的 PGD/PGS试管婴儿在长沙诞生。新技术的突 破意味着通过设计试管婴儿解决部分不孕不育 问题的同时，部分肿瘤疾病、遗传性疾病的家族 性遗传也将有希望避免。 [探究_ (1)试管婴儿的获得与克隆动物的获得有什 么不同? (2)上述技术的实现依赖于精子和卵细胞的 结合，这体现了细胞膜的什么功能? 第 2章 细胞工程 (3)有时医生为了提高受精率会利用促性腺 激素对女性进行超数排卵，根据所学知识你 还能提出什么建议? IⅡ课堂小结|Ⅱ- 胚胎工程的理论基础 胚胎工程的概念 受精 概念 场所→输卵管 一过程 卵裂 -胚胎早期发育一受精卵→桑葚胚→囊胚 原肠胚←— 随堂巩固促应用 验证反馈 迁移运用 1.判断正误，正确的打“√”,错误的打“×”。 (1)在自然条件下，受精是在雌性动物的子宫 ( )内完成的。 (2)精子需要获能才能与卵子结合，而卵细胞 一经排出就具备受精能力。 ( ) (3)胚胎发育的场所是输卵管和子宫。 ( ) (4)透明带生理反应和卵细胞膜生理反应是 防止多精入卵的两道屏障。 ( ) (5)动物的早期胚胎发育依次经过受精卵、桑 葚胚、囊胚和原肠胚等阶段。( ) 2.下列受精的过程，正确的顺序为 ( ) ①第一次卵裂开始 ②卵细胞膜反应 ③精 子释放多种酶 ④透明带反应 ⑤雌、雄原 核的形成 ⑥雌、雄原核融合 A.③④①②⑤⑥ B.③②④⑤⑥① C.④③②⑥⑤① D.③④②⑤⑥① 3.下列与精子获能有关的是 ( ) A.精子尾部的摆动 B.呼吸作用 C.雌性生殖道的运动 D.雌性生殖道中某种物质的作用 4.精子内的顶体由溶酶体特化而来。精卵识别 后，顶体释放溶酶体酶使卵子外层形成孔洞， 以利于精卵融合形成受精卵。下列有关叙述 错误的是 ( ) A.细胞中溶酶体酶的释放可造成细胞裂解 B.精子游向卵子所需的能量主要来自线粒体 C.精子 和卵子的融合依赖于生物膜的流 动性 D.受精卵细胞中的遗传物质一半来自父方， 一半来自母方 5.如图表示哺乳动物胚胎发育过程中的某两个 阶段，请据图回答下列问题： 34、 -1 A 2 B (1)精细胞变形为精子的过程中，细胞中的很 多结构会消失，而 会保留下来，它是 遗传物质储存的主要场所。 (2)精子与卵子相遇，头部的某些酶类释放出 的一些结来，可直接溶解 构，形成精子穿越的通道。A图所示细胞由 受精卵发育而来，处于 时期。 (3)B时期中的[1]将来发育成_ ,[2]将来发育成 。该 胚胎进一步扩大，导致[3]的破裂，这一过程 叫作 。 提示、请完成《素能提升训练》训练十 55 的体细胞核移植非常困难，主要原因是供体细胞的细胞 核在去核卵母细胞中不能完全恢复分化前的功能状态， B项正确；体细胞克隆猴的成功说明动物体细胞核具有 全能性，可以为探索建立更接近人类的医学动物模型提 供新途径，C项正确；重组细胞融合后，可以用物理或化 学方法进行激活，使其完成细胞分裂和发育进程，发育 至桑葚胚或囊胚期再进行胚胎移植，D项正确。 4.D 体细胞太小因而去除细胞核较困难，因此可将整个 体细胞注入去核卵母细胞中，A正确；DNA主要位于细 胞核中，细胞质中遗传物质少，因而对遗传的影响很小， B正确；将整个体细胞注入去核卵母细胞中，简化了操 作程序，C正确；体细胞的核离开了原来的细胞质，注入 去核的卵母细胞依然能存活，D错误。 5.解析 (1)胰蛋白酶或胶原蛋白酶可以水解动物细胞间 的蛋白质成分，使细胞相互分离。(2)利用核移植形成 重组细胞时需要用发育至MⅡ期的卵母细胞，若不对其 做去核处理，则无法保证克隆出的动物个体的核遗传物 质全部来自供体细胞，或无法避免卵母细胞中的核遗传 物质对后代造成干扰。(3)贴附性细胞表现出贴壁生长 的特性，并且会出现接触抑制现象，故要定期用胰蛋白 酶或胶原蛋白酶将贴壁生长的细胞从瓶壁上分离下来。 (4)重组细胞的遗传物质来自体细胞的细胞核和卵母细 胞的细胞质，同时生长环境对其表型也有影响。 答案(1)胰蛋白(或胶原蛋白) (2)MⅡ 使克隆出的动物个体的核遗传物质全部来自 供体细胞(或“避免卵母细胞中的核遗传物质对后代造 成干扰”,其他合理答案也可) (3)贴壁生长(或细胞贴壁) 接触抑制(两空顺序可以 颠倒) (4)生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制 生物的性状受环境因素的影响(两空顺序可以颠倒，其 他合理答案也可) 第 3节 胚胎工程 第1课时 胚胎工程的理论基础 【自主学习探新知】一、 1.生殖细胞 受精卵 早期胚胎细胞 2.体外受精 胚胎移植 胚胎分割 二、 1.精子 卵子 合子 2.输卵管 3.获能 MⅡ期 多种酶 透明带 卵细胞膜 原核 核膜 雄原核 减数分裂Ⅱ 第二极体 雌原核 三、 1.输卵管 2.有丝分裂 不断增加 并不增加 桑葚 内细胞团 滋养层细胞 囊胚腔 透明带 外胚层、内胚层和中 胚层 概念检测 (1)×(2)×(3)√ (4)× (5)× 【互动探究解疑难】 知识点一 思考讨论 (1)提示：细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也 是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控 制中心。线粒体是精子维持生存和运动、获得能量的 “动力工厂”。 (2)提示：两道屏障防止多精入卵，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。 (3)提示：不是。受精卵的遗传物质中，核遗传物质一半 来自父本、一半来自母本，细胞质中的遗传物质几乎全 部来自母本。 (4)提示：受精的标志是第二极体的形成，受精完成的标 志是雌、雄原核融合成合子。 能力强化 1.B 精子受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带、 进入卵细胞膜、原核形成和融合等过程。获能的精子与 卵细胞相遇后，发生顶体反应，释放顶体酶穿过放射冠 进入透明带，接触透明带并发生透明带反应，这是第一 道屏障，随后入卵与卵细胞膜接触，发生卵细胞膜反应， 这是第二道屏障。在精子形成雄原核时，卵子完成减数 第二次分裂，排出第二极体，形成雌原核，雌、雄原核结 合，完成受精作用。 2.解析(1)据图可知 a是雄原核，b是雌原核。(2)据图 可判断①是精子穿过透明带，②是精子进入卵细胞膜， ③是雌、雄原核融合。(3)精卵相遇之前，精子在雌性动 物生殖道内发生相应的生理变化，具备了受精能力，这 个过程叫作精子获能。卵子在排出后一般都要在输卵 管中进一步成熟，达到减数第二次分裂中期时，才具备 与精子受精的能力。(4)受精时的透明带反应和卵细胞 膜反应是防止多精入卵受精的两道屏障。 答案(1)雄原核 雌原核 (2)精子穿过透明带 精子进入卵细胞膜 雌、雄原核 融合 (3)精子获能 输卵管 MⅡ期 (4)透明带反应和卵细胞膜反应 知识点二 思考讨论 (1)提示：开始出现细胞分化的阶段是囊胚期。细胞分 化最显著的阶段是原肠胚的三个胚层分化形成各种组 织、器官。细 胞分化的原因是细 胞内基因的选择性 表达。 (2)提示：卵裂期细胞中有机物减少、每个细胞中 DNA 的含量基本不变，细胞体积减小。从受精卵到囊胚阶段 总体积不变，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小； 伴随细胞分裂，细胞数目增多，总 DNA含量增多，但每 个细胞中 DNA含量保持相对稳定；该过程中有机物总 量减少，因为细胞一直通过呼吸消耗有机物但不从外界 吸收。 能力强化 3.A 受精卵在卵裂期，细胞的总面积与总体积的比值逐 渐增大，A正确；细胞的数目增多，有机物含量由于消耗 而减少，B错误；每个细胞的 DNA含量不变，C错误；原 肠胚期出现了原肠腔，并有了胚层的分化，D错误。 4.A 桑葚胚阶段前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，桑葚胚进一步发育(即囊胚阶 段),细胞开始分化，所以细胞分化开始于囊胚期，A错 误；由于桑葚胚时细胞都属于全能细胞，所以各细胞结 构、功能基本相同，B正确；虽然囊胚期细胞出现了细胞 分化，存在基因的选择性表达，但遗传物质未发生改变， 都与受精卵一样，C正确；囊胚期内细胞团和滋养层细 胞的差异是基因的选择性表达造成的，差异的根本原因 是RNA 种类的不同，这属于转录水平上的差异， D正确。 素养发展 探究应用 (1)提示：试管婴儿属于有性繁殖，克隆动物属于无性 10 繁殖。 (2)提示：进行细胞间信息交流的功能。 (3)提示：可以通过显微注射法将单个精子注入处于减 数分裂Ⅱ中期的卵母细胞内，以提高受精率。 【随堂巩固促应用】 1.(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√ 2.D 在受精作用过程中，精子头部的顶体首先释放顶体 酶，发生③顶体反应；然后精子穿越放射冠和透明带，此 时透明带发生④透明带反应，这是防止多精入卵的第一 道屏障；接着精子进入卵黄膜，此时会发生②卵细胞膜 反应；精子的细胞核和卵细胞的细胞核分别形成雄原核 和雌原核，即⑤雌、雄原核的形成；最后核膜消失，发生 ⑥雌、雄原核融合，标志着受精作用的完成；受精作用完 成后，受精卵进入卵裂期，即①第一次卵裂开始。因此， 受精过程正确的顺序为③④②⑤⑥①。 3.D 当精液进入雌性动物生殖道时，由生殖道分泌产生 一种物质，解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能， D正确。 4.D 溶酶体内含有水解酶，溶酶体膜破裂后释放出的酶 会造成细胞结构的破坏，使细胞裂解，A正确；精子游向 卵子所需的能量主要来自线粒体，B正确；受精卵的形 成依赖于生物膜的流动性，C正确；受精卵中的细胞核 遗传物质一半来自父方另一半来自母方，而细胞质遗传 物质几乎都来自母方，D错误。 5.解析 图中A表示桑葚胚；B表示囊胚，其中[1]为滋养 层细胞，[2]为内细胞团，[3]为透明带。(1)精细胞变形 为精子的过程中，细胞中的很多结构会消失，而细胞核会 保留下来，细胞核是遗传物质储存的主要场所。(2)精子 与卵子相遇时，精子释放多种酶，可溶解卵细胞膜外的 一些结构，形成精子穿越的通道。A图所示细胞由受精 卵发育而来，此时细胞还未分化，处于桑葚胚时期。(3)囊 胚期细胞中的滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，内 细胞团将来发育成胎儿的各种组织。该胚胎进一步扩 大，导致[3]透明带的破裂，这一过程叫作孵化。 答案(1)细胞核 (2)卵细胞膜外 桑葚胚 (3)胎膜和胎盘 胎儿的各种组织 孵化 第2课时 胚胎工程技术及其应用 【自主学习探新知】一、 1.体外 早期胚胎 2.卵母细胞的采集 精子的获取 受精 3.卵母细胞 MⅡ中期 精子获能处理 体外受精 受 精卵 二、 1.体外受精 同种的 生理状态相同 2.同期发情 超数排卵 人工授精 桑葚胚 囊胚 是 否妊娠 3.(1)繁殖潜力(2)大大缩短 (3)超数排卵 三、 1.机械方法 2等份、4等份或8等份 2.体视显微镜 显微操作仪 3.桑葚胚或囊胚 分割针 分割刀 将内细胞团均等 分割 4.(1)遗传性状(2)性别鉴定 遗传病筛查 概念检测 (1)×(2)× (3)√ (4)×(5)×(6)√ 【互动探究解疑难】 知识点一 思考讨论 (1)提示：将精子放入人工配制的获能液中使其获能。 (2)提示：利用促性腺激素促使雌性动物排出更多的卵 子，从输卵管中冲取卵子。 (3)提示：除去精浆有利于精子获能。 (4)提示：动物细胞工程的基础是细胞培养。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。 能力强化 1.C 给实验动物注射促性腺激素，使其产生更多的卵 子，A错误；从卵巢中采集的卵母细胞一般培养到成熟 才与精子共同培养完成受精，B错误；体外受精是指获 能的精子和成熟的卵子在相应受精溶液中受精，C正 确；次级卵母细胞的减数分裂Ⅱ是在精子和卵子结合的 过程中完成的，D错误。 2.D 试管牛培育的成功依赖于对动物体外受精和早期 胚胎发育的规律的研究，D错误。 知识点二 思考讨论 (1)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 胎移植成功与否的关键。 (2)提示：不具有。后代的遗传性状是由供体决定的，受体 只是提供了胚胎发育的场所，不影响后代的遗传特性。 (3)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。 能力强化 3.ABC 供体母牛的主要职能是产生具有优良遗传性状 的胚胎，A正确；图中 a指的是超数排卵，可用促性腺激 素处理供体母牛，B正确；冲卵的实质是把供体子宫内 的胚胎冲洗出来，C正确；应把早期胚胎移植到处于发 情状态的母牛的子宫中，D错误。 4.C 为保持胚胎发育的环境一致性，供体与受体的生理 环境应相同，A正确；滋养层细胞将来发育成胎膜和胎 盘，取滋养层细胞做 DNA分析不会对胚胎发育造成影 响，因此，可取滋养层细胞做 DNA分析，鉴别动物性 别，B正确；试管牛由体外受精形成的受精卵发育而来， 属于有性生殖，不属于动物克隆，C错误；胚胎移植可充 分发挥具有优良性状的母牛的繁殖潜力，相同时间内可 得到较多的良种犊牛，大大缩短供体本身的繁殖周期， D正确。 知识点三 思考讨论 (1)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)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)提示：相同。两者都属于无性繁殖。 能力强化 5.C 胚胎分割是指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。胚胎分割所需要的主要仪器设备为体视显微镜 和显微操作仪；在进行胚胎分割时，应选择发育良好、形 态正常的桑葚胚或囊胚，将它移入盛有操作液的培养皿 11