导学案1：胚胎工程的主要技术

《胚胎工程的主要技术》导学案【教学目标】1.了解胚胎工程的原理。2.理解体外受精、胚胎分割、胚胎冷冻保存、动物性别控制等主要技术手段的方法与过程。3.掌握胚胎移植的生理学基础、基本程序和意义。1．胚胎工程（1）概念：是由______________技术、____________技术、______________技术、________________技术和____________技术等组成的现代生物技术。（2）操作对象：生殖细胞、__________和____________细胞。（3）理论基础：____________。2．体外受精技术（1）概念：指哺乳动物的____________在________________的环境中完成受精过程的技术。（2）基本原理：人工模拟体内环境，包括__________、__________、pH等，促使初级卵母细胞______，同时使精子______，最终完成受精作用，并有计划地保存胚胎等。（3）应用①研究哺乳动物________________、______和早期胚胎____________等。②对充分利用优良品质资源，缩短______________，加快________________等有重要价值。③体外受精技术还是哺乳动物______________技术、______技术、________技术和____________技术等不可缺少的组成部分。3．胚胎移植技术（1）含义是指将良种母畜配种后，从其生殖道取出____________________，移植到______________的____________体内，使之继续发育成为新个体的技术。（2）应用提高优良品种家畜的__________和加速__________。4．胚胎分割技术（1）含义用显微手术的方法将____________分割成二分胚、四分胚甚至八分胚，经________________后植入受体，以得到同卵双生或同卵多生后代的技术。（2）意义可为转基因技术、性别控制技术提供活胚材料，还可为遗传上同质的后代以及家畜育种提供有价值的材料。5．胚胎冷冻保存技术（1）含义将动物的____________，通过特殊的保护剂和______措施，使其长期保存在________环境下。（2）优点使胚胎移植不受__________的限制，简化引种过程。6．性别控制技术（1）含义是指通过____________，使动物按照人们的愿望繁衍____________的后代的技术。（2）应用①可以避免____________的遗传病胎儿的出生。②控制动物的______以提高动物生产的经济价值。【课时训练】基础落实1．下列有关动物胚胎移植的叙述中，不正确的是（）A．从受孕母畜体内取出的受精卵或胚胎均能移植B．供体母畜的职能是产生具有优良遗传特性的胚胎C．超数排卵技术要使用一定的激素D．受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥，是胚胎移植能够成功的原因之一2．下列说法符合胚胎移植生理学基础的是（）A．供、受体的发情时间要一致，才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致B．供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似C．受体子宫与外来胚胎发生排斥反应，是胚胎移植过程需要重点克服的难题D．胚胎移植产下的个体在质基因控制的性状上与受体母亲相似3．表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛，产生这一结果最可能的原因是（）A．试管动物的培育 B．胚胎的移植C．胚胎的分割移植 D．受精卵的移植4．关于胚胎分割技术的叙述，错误的是（）A．胚胎分割操作在动物的子宫内进行B．用分割针或分割刀片对早期胚胎进行分割C．分割后必须移植到受体子宫内进一步完成胚胎发育D．对囊胚进行分割时要注意将内细胞团均等分割5．下列不属于胚胎工程技术的是（）A．体外受精技术 B．性别控制技术C．胚胎冷冻保存技术 D．转基因鲤鱼的培育6．胚胎分割技术是一种现代生物技术，关于这一技术的叙述正确的是（）A．胚胎分割是将早期胚胎任意分割成多份B．胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎C．胚胎分割技术属于有性生殖，因此不属于克隆D．胚胎分割技术可以分割任意时期的胚胎7．下列关于体外受精技术的说法中，错误的是（）A．体外受精技术需要的温度大约为37℃B．体外受精是从初级卵母细胞和初级精母细胞开始的C．体外受精技术已成为一项常规的动物繁殖技术D．体外受精技术可用于研究动物生殖细胞的发生机制能力提升8．将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内。以下说法不正确的是（）A．这里说的同“种”是指同一“物种”B．加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛，生出荷斯坦奶牛，可以移植成功C．同种动物之间的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功D．不管是否妊娠，同种动物生殖器官的生理变化都是一样的9．下列关于胚胎移植生理学基础的叙述，不正确的是（）A．在发情后的最初一段时期，母牛即使没有受精，其生殖系统也处于受精后的生理状态B．早期胚胎在相当一段时间是独立存在的，未与子宫建立实质性联系C．一般来说，同一物种的受体母畜对于具有外来抗原性质的胚胎并没有免疫排斥现象D．移植的胚胎，依造自身储存的营养物质继续完成胚胎发育10．动物细胞培养是动物细胞工程的基础，如图所示，a、b、c表示现代工程技术，①②③表示其结果，请根据图回答，下列说法正确的是（）A．若a是移植技术，①反应了动物也具有全能性B．若c是胚胎分割技术，③中个体的基因型和表现型一定相同C．①②③中作为受体的动物品种是珍稀的或者存量少的雌性动物D．若b是体外受精技术，则②为良种家畜快速大量繁殖提供了可能11.人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如下图所示。（1）卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可从已处死的雌鼠__________中获取。（2）图中的高血压相关基因作为________，质粒作为______，二者需用__________________切割后连接成重组载体，该过程与质粒上含有______________有关。（3）子代大鼠如果______________和____________，即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。（4）在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是________、早期胚胎培养和胚胎移植。12．以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程，a～h为操作过程。请据图回答下列有关问题。（1）“试管牛”技术的操作流程是_____________________________________（填图中字母）。（2）图中数字标号代表的结构名称是：①_______，②_______，③_______。（3）d代表的操作是________________。（4）图中用到的激素是___________，过程h常用的方法是______________。（5）在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意__________________________________________________________________________________________。综合拓展13．一对表现型正常的夫妇，生了一个镰刀型细胞贫血症（常染色体隐性遗传病）患儿。在他们欲生育第二胎时，发现妻子的双侧输卵管完全堵塞，不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断，过程如下图：请回答；（1）过程①是指在体外进行的________处理，从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程②称为________。（2）在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取物质③________________进行PCR扩增，然后用MstⅡ对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断，MstⅡ是一种______________酶。（3）不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同，形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如④，据此判断该胎儿为________（正常/患者/携带者）。【参考答案】1．（1）体外受精胚胎移植胚胎分割胚胎冷冻保存性别控制（2）受精卵早期胚胎（3）胚胎发育学2．（1）精子和卵子体外人工控制（2）营养温度成熟获能（3）①生殖细胞的发生受精发育机制②家畜繁殖周期品种改良速度③胚胎移植克隆转基因性别控制3．（1）受精卵或早期胚胎生理状态相同同种母畜（2）繁殖能力品种改良4．（1）一枚胚胎体内或体外培养5．（1）早期胚胎降温超低温（2）时间和地域6．（1）人为干预所需性别（2）①与性别有关②性别【课时训练】1．A[胚胎移植的操作对象是早期胚胎而不是受精卵。]2．A[哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，因此对供、受体动物进行同期发情处理，才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致。]3．C[表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛，说明小牛的遗传物质相同，最大的可能就是胚胎分割移植，其遗传物质来自于一个受精卵。]4．A[进行胚胎分割时，将早期胚胎移入盛有操作液的培养皿中进行具体的操作。]5．D[胚胎工程指对动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精技术、胚胎分割、胚胎冷冻保存技术、性别控制技术等。转基因鱼的获得是利用的基因工程技术。]6．B[胚胎分割技术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，但不能任意分割成多份，因为分割过多不能发育成新个体，由于胚胎细胞是体细胞，因此由胚胎分割获得后代的过程是无性生殖，属于克隆。]7．B[体外受精技术是人工模拟体内的环境，包括营养、温度、pH等，使初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用，并不是从初级卵母细胞和初级精母细胞开始的。]8．D[雌性哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物生殖器官的生理变化是一样的。此处必须强调是在一段时间内。]9．D[移植的胚胎，在一定时期后会与受体子宫建立生理上和组织上的联系，从而保证了以后正常发育所需要的营养条件。]10．D[若a是移植技术，①表示克隆动物，反应了动物体细胞核具有全能性，所以A错误。若c是胚胎分割技术，③中个体的遗传物质来源相同，但是个体发育过程中，可能发生基因突变，环境条件也会影响生物的表现型，因此个体的基因型和表现型不一定相同，所以B错误。胚胎移植中一般选择有健康的体质和正常繁殖能力的普通同种生物个体作为受体动物，所以C项错误。通过体外受精技术获得的试管动物技术能充分发挥良种家畜的繁殖潜力，大大提高优良家畜的繁殖速度，所以D正确。]11．（1）卵巢（2）目的基因载体同种限制性核酸内切酶（或同种限制酶）限制酶切割位点（3）检测到体内有相关蛋白出现高血压（4）体外受精解析（1）对于实验动物大鼠，如果是从活体输卵管中采集的卵母细胞，可以直接与获能的精子在体外受精。如果是从已处死的雌鼠卵巢中采集的卵母细胞，需要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。（2）题图中的高血压相关基因作为目的基因，质粒作为载体，二者需用同种限制性核酸内切酶切割后才能连接成重组载体，该过程与质粒上有限制酶切割位点有关。（3）若在子代大鼠的体内检测出与高血压相关的蛋白质，则从分子水平上说明高血压相关基因已成功表达；若子代大鼠的血压升高，则从个体水平上说明高血压相关基因已成功表达。（4）在转基因动物的培育过程中，需要用到的胚胎工程技术主要有体外受精技术、早期胚胎培养和胚胎移植等。12．（1）a→b→f→g（a→b→c→d→e）（2）滋养层囊胚腔内细胞团（3）胚胎移植（4）促性腺激素显微注射