高中生物人教版选择性必修3课件：第章第3节二胚胎工程技术及其应用

二胚胎工程技术及其应用第2章2021内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习素养目标课前篇自主预习一、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.试管动物首先要做的是体外受精。

有性生殖3.体外受精技术步骤:主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等。4.采集到的卵母细胞和精子,要分别在体外进行成熟培养(卵子培养至MⅡ期)和获能处理,然后才能用于体外受精。5.一般情况下,可以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,来促使它们完成受精。6.体外受精技术是提高动物繁殖能力的有效措施,还可以为胚胎移植提供可用的胚胎。自我检测1.体外受精技术步骤主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等,判断下列有关体外受精的表述是否正确。(1)体外受精时,采集到的精子不需要做获能处理。(

×

)(2)体外受精时,采集到的卵母细胞需要在体外培养到MⅡ期。(

√

)(3)试管羊、克隆羊都属于无性生殖。(

×

)(4)为了获得更多的卵母细胞,需用促性腺激素对供体进行处理。(

√

)2.下列有关体外受精步骤的叙述,错误的是(

)A.从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞B.从输卵管中取出的卵子一般可直接与获能的精子在体外受精C.对于牛可以借助内窥镜等工具直接从活体卵巢中吸取卵母细胞D.可用乙醇、蛋白酶合成抑制剂或PEG等药物使精子体外获能答案

D解析

从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞,是常用的卵母细胞采集方法;直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞,要在体外经过人工培养成熟后,才能与获能的精子受精。而从输卵管中取出的卵子,一般可直接与获能的精子在体外受精;对于牛等大型家畜或大型动物,可借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具,直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞;电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等用于细胞核移植过程中受体细胞的激活。诱导精子获能可选择肝素或钙离子载体A23187溶液。二、胚胎移植1.概念(1)对象:通过体外受精及其他方式得到的胚胎。(2)移植条件:同种的、生理状态相同的雌性动物体内。(3)供体:在胚胎移植中提供胚胎的个体。(4)受体:在胚胎移植中接受胚胎的个体。(5)地位:通过任何一项技术(如转基因、核移植和体外受精等)获得的胚胎,都必须移植给受体才能获得后代。2.过程

3.意义(1)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(2)大大缩短了供体本身的繁殖周期。(3)对供体施行超数排卵处理,可增加后代数量。自我检测1.胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下的空间位置转移,判断下列有关胚胎移植的表述是否正确。(1)移植的胚胎只能来自体内受精或者体外受精直接产生的胚胎。(

×

)(2)胚胎移植时,供体母畜需要具备优良的遗传性能。(

√

)(3)胚胎移植后不需再对受体进行检查。(

×

)(4)胚胎移植过程中供体的职能是产生具有优良遗传特性的胚胎。(

√

)2.下列有关胚胎移植技术的说法,错误的是(

)A.移植前要对受体母牛进行同期发情处理B.受体对移入子宫的胚胎基本上不产生免疫排斥反应C.胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”D.胚胎移植能充分发挥雄性优良个体的繁殖潜力答案

D解析

胚胎移植前要对受体母牛进行同期发情处理,以实现早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移,A项正确;受体对移入子宫的胚胎基本上不产生免疫排斥反应,B项正确;胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”,C项正确;胚胎移植能充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,D项错误。三、胚胎分割1.概念对象早期胚胎

细胞分裂能力强,并保持细胞全能性方法机械方法目的获得同卵双胎或多胎

分割次数越多,胚胎存活概率越小特点来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质

无性繁殖实质胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一2.操作程序(1)选择胚胎:选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚,将其移入盛有操作液的培养皿中。(2)分割胚胎:在显微镜下用分割针或分割刀将胚胎切开。(3)分割后的胚胎可以直接移植给受体,或经体外培养后,再移植给受体。3.囊胚分割要求注意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。4.意义(1)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。(2)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。自我检测1.胚胎分割是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。判断下列有关胚胎分割的表述是否正确。(1)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割。(

×

)(2)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。(

√

)(3)胚胎分割可看作是有性生殖。(

×

)(4)鉴定胚胎的性别做DNA分析时取样细胞来自滋养层。(

√

)2.下列关于胚胎分割技术的叙述,错误的是(

)A.胚胎分割技术可以获得同卵双胎或三胎B.胚胎分割技术用机械方法切割早期胚胎C.胚胎分割技术属于无性生殖方式,因此可看作克隆的方法之一D.胚胎分割技术应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚答案

A解析

胚胎分割技术可以将早期胚胎平均分割成2等份、4等份或8等份等,获得同卵双胎或多胎,A项错误;胚胎分割技术用机械方法即分割针或分割刀对早期胚胎进行平均分割,B项正确;胚胎分割技术属于无性生殖方式,因此可看作克隆的方法之一,C项正确;胚胎分割技术应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚,D项正确。课堂篇探究学习探究点一体外受精[流程分析]下图是哺乳动物体外受精过程示意图,请据图思考回答下列问题。

1.受精时精子需要进行获能处理,对卵子的要求是什么?提示

需要在体外进行成熟培养。2.受精过程体现了细胞膜的哪种功能,体现了细胞膜的哪一特性?提示

体现了细胞膜的信息传递功能。体现了细胞膜具有一定的流动性的特性。3.试管动物在体外就能获取,对吗?提示

不对。试管动物是将获取的精子、卵母细胞处理后在体外受精,培养到一定阶段后,仍需要将胚胎移植至雌性动物(受体)体内,经妊娠后产出。[归纳提升]1.试管动物并非自始至终都在试管中发育,而是胚胎发育的早期在培养皿和试管中,胚胎发育的绝大部分时间在母体内。2.体外受精(1)原理:人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等),使卵母细胞成熟、精子获能,最终完成受精。(2)主要步骤:卵母细胞的采集、精子的获取和受精等。(3)过程:精子进行获能处理,卵子进行成熟培养(发育到MⅡ期),再进行体外受精。(4)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公畜的精液注入母畜生殖道内,完成受精人工获取精子、卵母细胞,在体外分别经处理后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、卵子成熟后方能完成受精过程;②都是有性生殖3.克隆动物、试管动物的比较

项目克隆动物试管动物生产流程

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、胚胎移植等技术易错提醒

试管动物和克隆动物的不同(1)生殖方式不同:试管动物属于有性生殖;克隆动物属于无性生殖。(2)培育的技术手段不同:试管动物需采用体外受精、胚胎移植等技术;克隆动物需采用核移植、胚胎移植等技术。(3)是否遵循遗传定律:试管动物遵循遗传定律;克隆动物不遵循遗传定律。[探究应用]1.良种试管牛的繁殖过程为:用激素促进甲牛多排卵,然后把卵子在体外与人工采集的乙牛的精子进行受精,在特定培养基中培育成胚胎,再把胚胎送入经过激素处理的丙牛的子宫内,孕育成试管牛。下列相关叙述错误的是(

)A.精卵结合前精子需进行获能培养B.“促进甲牛多排卵”的激素是孕激素C.甲牛、乙牛对试管牛核遗传物质的贡献相同D.该技术可应用于加快优良种畜的繁殖答案

B解析

精子需要在体外进行培养使其获能才具备受精能力;促进供体母牛多排卵的激素是促性腺激素;试管牛的核遗传物质一半来自甲牛的卵子,一半来自乙牛的精子;该技术可充分发挥母畜的优良特性,可用于加快优良种畜的繁殖。2.(多选)下图所示是利用哺乳动物的生殖细胞进行的体外受精培育试管动物的大致流程示意图。下列说法正确的是(

)A.哺乳动物的体外受精包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤B.获取的精子经过离心处理后,就具备了与卵母细胞受精的能力C.卵母细胞需要在体外成熟培养至MⅡ期D.胚胎早期发育的过程是受精卵→囊胚→桑葚胚→原肠胚答案

AC解析

哺乳动物的体外受精包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤,A项正确;精子经离心处理后,需要获能后才能进行受精,B项错误;卵母细胞需要在体外成熟培养至MⅡ期才能进行受精,C项正确;胚胎早期发育的过程是受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚,D项错误。3.下列哪项不是人工授精和体外受精的区别?(

)A.人工授精能更有效地发挥公畜的优良特性B.体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能C.人工授精和体外受精的本质不同D.人工授精与体外受精中精卵结合分别在母畜体内和体外答案

C解析

在人工授精时,一般选择优良品种公牛的精液进行受精作用,因此人工授精能更有效地发挥公畜的优良特性;体外受精是分别将卵子与精子取出后,在体外(培养皿中)完成受精,能更有效地发挥母畜的繁殖潜能;二者的本质都是两性生殖细胞的结合;人工授精的精卵结合在母畜体内,而体外受精的这一过程在母畜体外。特别提醒

关于体外受精的三点思考(1)受精时精子需要进行获能处理,卵子需要在体外培养成熟至MⅡ期。(2)受精过程体现了细胞膜的信息传递功能,体现了细胞膜具有一定的流动性。(3)试管动物是将获取的精子、卵母细胞处理后在体外受精,培养到一定阶段后,仍需要将胚胎移植至雌性动物(受体)体内,经妊娠后产出。探究点二胚胎移植[流程分析]下图为牛胚胎移植及早期胚胎发育过程示意图,请据图回答问题。

1.牛胚胎移植过程中,通常是利用激素对供体母牛和受体母牛进行同期发情处理,然后用

激素使供体母牛超数排卵。

提示

促性腺2.对胚胎进行质量检查时,胚胎应发育到

或

阶段。

提示

桑葚胚囊胚3.⑤过程产生的犊牛的遗传物质与受体母牛⑥的遗传物质是否相同?

。为什么?

。

提示

不相同因为犊牛的遗传物质来源于供体母牛和供体公牛,且通常情况下,供体胚胎的遗传物质在孕育过程中不受受体影响。4.胚胎移植的意义是

。

提示

可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力5.受体是否会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应?

。

提示

不会[归纳提升]1.胚胎移植中胚胎来源归纳2.胚胎移植的流程↓配种或人工授精↓↓胚胎移植↓胚胎移植后的检查检查受体是否妊娠↓分娩[探究应用]1.无论是转基因、核移植还是体外受精所获得的胚胎,都必须移植给受体才能获得后代,下列有关说法错误的是(

)A.胚胎工程的最终技术环节一般都是胚胎移植B.进行同期发情处理,有助于使受体生理状态适于接受移植的胚胎C.胚胎移植的生理学基础包括受体不会对移植胚胎发生免疫排斥反应D.对牛进行胚胎移植时,供体公牛、母牛和受体母牛必须是同一品种答案

D解析

不管是动物体内胚胎,还是通过转基因、核移植等技术获得的胚胎,都必须经过胚胎移植才能获得后代,所以胚胎移植技术是胚胎工程的最终技术环节;只有受体与供体的生理状态相同,被移植的胚胎才能继续正常发育,因此要用激素进行同期发情处理;受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应,这为胚胎在受体的存活提供了可能,这是胚胎移植的生理学基础之一;对牛进行胚胎移植时,供体公牛、母牛必须是同一物种的良种,这样才能获得良种的胚胎,但受体母牛只是提供胚胎发育的一个正常环境,可以只是同物种的拥有健康体质和正常繁殖能力的牛。2.下列有关胚胎移植的叙述,错误的是(

)A.用激素处理胚胎移植的供体使其超数排卵B.用激素处理胚胎移植的受体使其同期发情C.对胚胎移植的供体和受体进行免疫检查,以防发生免疫排斥D.克隆动物的培育和转基因动物的培育都需借助胚胎移植技术答案

C解析

用激素处理胚胎移植的供体使其超数排卵,A项正确;胚胎移植前要对供体和受体使用激素进行同期发情处理,以保证胚胎移入相同的生理环境,B项正确;不需要对胚胎移植的供体和受体进行免疫检查,因为受体子宫对移入的胚胎基本上不发生免疫排斥反应,C项错误;胚胎移植是克隆动物的培育和转基因动物培育的最后环节,D项正确。3.胚胎移植技术已在畜牧业生产中得到广泛的应用。下列说法错误的是(

)A.胚胎移植可充分发挥优良母牛的繁殖潜力,一年内可得到几头甚至十几头良种牛犊B.应用胚胎移植可使母牛提高生产能力C.应用胚胎移植可以代替种畜的引进,丰富品种资源D.胚胎移植可在畜牧业生产中产生新的品种,改良品种资源答案

D解析

胚胎移植可充分发挥优良母牛的繁殖潜力,一年内可得到几头甚至十几头良种牛犊,A项正确;应用胚胎移植可使母牛提高生产能力,B项正确;应用胚胎移植可以代替种畜的引进,丰富品种资源,C项正确;胚胎移植在畜牧业生产中,不能产生新的品种,D项错误。解题方法胚胎移植的条件(1)胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。这里的“同种”是指“同物种”。(2)进行胚胎移植的供、受体生理状态要相同。①应对供体和受体母畜进行同期发情处理,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胚胎移入受体子宫内的位置应该与其在供体子宫内的位置相同或相似。探究点三胚胎分割[流程分析]下图为哺乳动物胚胎性别鉴定和分割示意图。请据图回答下列问题。1.胚胎分割时,一般选择发育良好、形态正常的

。对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要特别注意将

均等分割,否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育。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

的方法之一。

提示

桑葚胚或囊胚内细胞团无性生殖(或克隆)2.胚胎分割过程中分割出的少量胚胎细胞可用来做

。

提示

性别鉴定3.胚胎分割是否能无限分割?提示

不能。因为分割次数越多,越难以做到均等分割,并且分割次数越多,胚胎恢复和发育的难度越大,胚胎成活概率越小。[归纳提升]1.胚胎分割的基础(1)理论基础:细胞的全能性。(2)物质基础:每个细胞核内具有相同的遗传物质。2.胚胎均分数目用分割针或分割刀将胚胎切成2、4、8等份数,而不是2、3、4、5、6等份数,这与细胞有丝分裂产生的子细胞数目,以及操作难易程度有关。3.胚胎分割的过程选发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚↓移入盛有操作液的培养皿中↓用分割针或分割刀将胚胎切开↓吸出其中半个胚胎,注入空透明带中,或将其直接移植给受体↓着床发育产仔4.胚胎分割的意义加快繁殖速度,提高了胚胎的利用率。5.有关胚胎分割的三点提醒(1)分割要均等。分割囊胚的内细胞团时,一定要均等,若分割不均,会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强,少的部分发育受阻或发育不良,甚至不能发育。(2)分割份数不能过多。分割的份数越多,每一份的细胞数会越少,不但难以做到均等分割,而且囊胚期的内细胞团细胞所受的影响会越大。因此,分割的份数越多,技术难度会越大,移植后的恢复和发育的难度越大,移植成功率降低。(3)同一胚胎经分割移植形成的后代具有相同的遗传物质,该过程中没有减数分裂、有性生殖细胞的形成、有性生殖细胞的结合,属于无性繁殖或克隆。6.胚胎分割动物与克隆动物的比较

项

目胚胎分割动物克隆动物胚胎来源雌性动物体内受精或体外受精形成的早期胚胎、其他方式得到的胚胎经体细胞核移植得到的胚胎生殖方式无性生殖无性生殖后代遗传特点相同相同[探究应用]1.下列关于体外受精和胚胎分割的叙述,错误的是(

)A.体外受精技术是提高动物品种繁殖能力的有效措施B.经胚胎分割能成功获得同卵多胎,是因为细胞保持全能性C.实践证明,采用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能性是无限的D.体外受精时,精子的获能和卵子的成熟培养,均在体外进行答案

C解析

体外受精能提高繁殖能力,因此体外受精技术是提高动物品种繁殖能力的有效措施;胚胎分割时需将囊胚的内细胞团均等分割,经移植能获得同卵多胎,是因为细胞保持全能性;胚胎分割的份数越多,其操作难度越大,成功率越低,因此采用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能性并不是无限的;体外受精