2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册 第2章 第3节 第2课时 胚胎工程技术及其应用

第2课时胚胎工程技术及其应用[学习目标]1.简述体外受精的主要操作步骤。2.简述胚胎移植的生理学基础和基本流程。3.简述胚胎分割概念。一、体外受精和胚胎移植1．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)体外受精的步骤①卵母细胞的采集：要培养成熟，即培养到MⅡ期。②精子的获取：要进行获能处理。③受精。(3)意义：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。2．胚胎移植(1)概念：指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。(2)供体和受体①供体：提供胚胎的个体。②受体：接受胚胎的个体。(3)基本程序(以牛的胚胎移植为例)(4)胚胎移植的意义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后，增加后代数量。判断正误(1)采集的卵母细胞需在体外培养使其分裂为卵细胞才能与获能的精子受精()(2)胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境下空间位置的转移()(3)()(4)超数排卵需外源促性腺激素()答案(1)×(2)√(3)×(4)√解析(1)采集的卵母细胞需在体外培养，使其发育到MⅡ期才能与获能的精子受精。(3)胚胎移植是胚胎工程中最终技术环节，移植的胚胎一般在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。任务一：胚胎移植的生理学基础请结合牛的胚胎移植的过程图解，分析回答下列问题：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。一般情况下应移植到同种的、生理状态相同的受体子宫内，在移植前应对受体进行同期发情处理。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，遗传特性与供体还是受体保持一致？为什么？提示与供体保持一致；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，其遗传特性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，这种说法正确吗？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。1．胚胎移植的来源及生殖方式胚胎的来源生殖方式核移植无性生殖体外受精有性生殖体内受精有性生殖2.胚胎移植的生理学基础及相应意义3．胚胎移植过程中的两次处理和两次检查胚胎移植eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(两次处理\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(对供、受体进行同期发情处理,用激素使供体超数排卵)),两次检查\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(对收集的胚胎进行质量检查,对受体是否妊娠进行检查))))1．下列有关试管动物的说法，正确的是()A．试管牛所采用的技术中包含克隆技术和体外受精、胚胎移植B．卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程C．试管婴儿技术让无法产生生殖细胞的夫妇得到自己的孩子D．试管动物的繁殖方式为无性生殖答案B解析试管牛所采用的技术包含体外受精、胚胎移植，但不包含克隆技术，A错误；卵子只有培养至MⅡ期时，才具有与精子受精的能力，B正确；获得自己亲生孩子的前提是夫妻必须能产生有活力的生殖细胞，否则就不能得到自己的亲生孩子，C错误；试管动物的繁殖方式为有性生殖，D错误。2．(2023·江苏淮安高二检测)下列过程在胚胎移植中没有必要进行的是()A．对供体、受体要进行选择B．要用激素对供体进行超数排卵处理C．供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应D．受精卵移入相应的培养液中培养，待培养的胚胎发育到特定阶段再移植答案C解析大量的研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，在进行胚胎移植时没有必要对供体和受体进行免疫检查，C符合题意。二、胚胎分割1．概念：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。2．实质：动物的无性繁殖或克隆。3．特点：后代遗传性状相同。4．主要仪器设备：体视显微镜和显微操作仪。5．操作程序(1)选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中。(2)在显微镜下用分割针或分割刀分割，在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。(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。6．意义(1)可以促进优良动物品种的繁殖。(2)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。(3)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。判断正误(1)桑葚胚、囊胚和原肠胚都可用于胚胎分割移植()(2)对桑葚胚分割移植时，应将内细胞团均等分割()(3)胚胎的产生过程一般是有性生殖，但胚胎分割是无性繁殖()答案(1)×(2)×(3)√解析(1)胚胎分割移植用的胚胎一般发育到桑葚胚或囊胚时期，不能将原肠胚时期的胚胎进行分割移植。(2)对囊胚分割移植时，应将内细胞团均等分割。任务二：胚胎分割时的注意事项1．在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意要将内细胞团均等分割。若分割时不能将内细胞团均等分割，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，甚至不能发育等问题。2．胚胎分割是不是分割的份数越多，效率越高？提示分割的份数越多，分割后胚胎成活的概率越小。3．做性别鉴定时选取哪部分细胞进行DNA分析？为什么？提示滋养层细胞；原因：(1)内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，如果取了内细胞团细胞，可能会影响胎儿以后的发育。(2)滋养层细胞和内细胞团细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂和细胞分化形成，具有相同的遗传物质。4．原肠胚时期进行胚胎分割可以吗？为什么？提示原肠胚不适合分割，多数是对桑葚胚或囊胚阶段的胚胎进行分割。因为原肠胚已分化出三个胚层，每个胚层细胞的分化方向已确定，只分割出一部分胚层细胞不可能发育为一个完整的幼体。3．胚胎分割技术是一种现代生物技术，下列关于这一技术的叙述正确的是()①胚胎分割是将早期胚胎任意分割成多份②胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎③胚胎分割技术属于无性繁殖，因此属于克隆④胚胎分割技术可以分割任意时期的胚胎A．①②B．②③C．①③④D．①②③④答案B解析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，但不能任意分割成多份，也不能分割任意时期的胚胎；通过胚胎分割获得后代的过程是无性繁殖，属于克隆。4．如图表示胚胎分割的过程，下列有关胚胎分割的说法，正确的是()A．为了获得良种后代，可以取少量内细胞团细胞进行DNA分析B．细胞A不一定是受精卵C．为了获得更多的胚胎，分割胚胎时产生的份数越多越好D．对胚胎进行分割后得到的个体性别不同答案B解析囊胚阶段应对滋养层细胞取样进行DNA分析，A错误；胚胎分割可将早期胚胎分为2等份、4等份、8等份等，但胚胎分割份数越多，操作难度越大，成功率越低，C错误；对胚胎进行分割后得到的个体性别相同，D错误。题组一体外受精1．(2023·河南安阳高二检测)下列关于体外受精技术的说法中，错误的是()A．体外受精技术操作前需对精子进行获能处理B．体外受精需要对采集到的卵子进行成熟培养C．体外受精技术已成为一项常规的动物繁殖生物技术D．体外受精技术就是人工将获能的精子放入雌性动物的输卵管中以辅助受精答案D解析人工授精是人工将获能的精子放入雌性动物的输卵管中以辅助受精，该过程不是体外受精，D错误。2．试管动物技术是指通过人工操作使精子和卵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产生后代的技术。下列关于试管动物技术的叙述，不正确的是()A．该技术可以更多、更有效地利用动物卵细胞B．运用该技术繁育后代的过程属于有性生殖C．可实现优良品种的快速、大量繁殖D．运用试管动物技术培育动物的过程全部在体外进行答案D解析根据题意可知，试管动物技术仍然属于通过有性生殖繁育后代的技术，因为操作过程中仍然有两性生殖细胞的结合过程，只不过是通过人工体外操作，获得胚胎，然后再移植到生物体内发育成新个体。早期胚胎经移植后的过程在体内进行，故选D。题组二胚胎移植3．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答案D解析代孕母体仅为植入的胚胎提供营养物质及适宜的发育环境，一般不会影响其遗传特性，D错误。4．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5．①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④胚胎移植→子代梅花鹿A．过程①需要注射有关激素，目的是获得更多的卵原细胞B．过程③以哺乳动物早期胚胎与子宫建立了组织上的联系为前提C．过程④中可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚阶段D．过程④成功率的高低主要决定于供、受体生理状况的一致性答案D解析超数排卵处理需要注射促性腺激素，目的是获得更多的卵母细胞，A错误；过程③为胚胎收集，前提是早期胚胎处于游离状态，没有与子宫建立组织上的联系，B错误；过程④中可移植的胚胎应发育到桑葚胚或囊胚阶段，C错误。6．A．过程①是注射相关激素，使供、受体同期发情B．过程②是注射促性腺激素，使供体超数排卵C．过程③主要涉及人工授精和从卵巢中冲取胚胎D．过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎答案C解析过程③是从子宫或输卵管中冲取胚胎，C错误。题组三胚胎分割7．下列关于胚胎分割技术的说法，错误的是()A．被分割的胚胎应该是发育良好的早期胚胎B．要将内细胞团均等分割的原因是防止由分割而来的两个体遗传物质差异过大C．来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质D．胚胎分割是进行动物克隆的方法之一答案B解析因为内细胞团将来发育为胎儿的各种组织，因此在分割时一定要注意将其均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。8．(2023·湖北荆州高二期中)下列关于胚胎分割移植的叙述，不正确的是()A．胚胎分割移植存在一些问题，比如刚出生的动物体重偏轻、毛色和斑纹存在差异等B．分割胚胎一般用分割针或者分割刀进行分割C．不论选择桑葚胚还是囊胚进行分割，分割时的具体操作完全相同D．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答案C解析在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割，对于不同发育阶段的胚胎，分割的具体操作不完全相同，C错误。9．(2023·江苏连云港高二期末)如图表示移植卵裂期胚胎和囊胚的流产率与受孕妇女年龄的关系，下列相关叙述正确的是()A．体外受精时，需用促性腺激素处理使精子获能B．卵裂期细胞和囊胚细胞均未分化C．实验结果表明，卵裂期胚胎移植成功率较高D．受孕妇女年龄越大，胚胎移植的流产风险越高答案D解析体外受精时，需用促性腺激素处理使妇女超数排卵，A错误；囊胚阶段细胞逐渐分化，B错误；根据题图可知，移植卵裂期胚胎流产率高于移植囊胚，故卵裂期胚胎移植成功率低，C错误。10．(2022·北京西城高二期末)研究人员对新西兰白兔不同阶段胚胎在三种培养液中的分割效果进行研究，结果如表。下列相关叙述不正确的是()分割胚胎培养液桑葚胚囊胚分割胚胎数分割成功率(%)分割胚胎数分割成功率(%)PBS2075.02680.8TCM－1993880.33384.8DMEM4480.74281.0合计10278.710182.2A．应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行胚胎分割B．结果显示在DMEM培养液中分割效果优于其他两种培养液C．分割的两种胚胎数量应足够多以减少实验误差D．胚胎分割技术可用于优良种畜的快速繁殖答案B解析结果显示分割囊胚时，在TCM－199培养液中分割效果优于其他两种培养液，B错误。11．印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是()A．步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割B．诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞C．受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于培养液D．步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分相同答案B解析步骤甲、乙分别指体外受精、胚胎移植，A错误；诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素，只能作用于性腺，B正确；受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自卵细胞，C错误；受精过程使用的培养液是获能溶液或专用的受精溶液，与早期胚胎培养液成分不同，D错误。12．(2023·江苏无锡高二检测)研究人员探究不同冷冻处理方法对囊胚分割效果的影响，结果如表所示。下列有关叙述正确的是()处理方法分割成功率/%半胚存活率/%1冷冻后分割76.466.52分割后冷冻76.557.6A.分割时，必须将滋养层和透明带均等分割B．胚胎冷冻后分割，更有利于提高分割成功率C．半胚移植后，可与受体子宫建立正常的组织联系D．同一胚胎分割获得的不同个体性状一定相同答案C解析在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意要将内细胞团均等分割，以免影响胚胎的恢复和进一步发育，A错误；胚胎冷冻后分割，更有利于提高半胚存活率，而冷冻后分割与分割后冷冻的分割成功率相比几乎无差别，B错误；胚胎分割属于无性繁殖或克隆，但是由于环境条件不同或生物产生变异，生物性状不一定完全相同，D错误。13．为了加快优良种牛的繁殖速度，科学家采用了以下两种方法。请根据图示信息回答下面的问题：(1)试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的生物工程技术有(答出2点即可)等。(2)用来促进B牛多排卵的激素是激素。E牛的性别是。(3)产生F牛的理论依据是，其繁殖方式属于。答案(1)动物细胞培养、胚胎移植(2)促性腺雌性或雄性(3)动物体细胞核具有全能性无性繁殖解析(2)用促性腺激素促进B牛多排卵，E牛是有性生殖产生的，且未经胚胎性别筛选，因此其性别为雌性或雄性。(3)F牛产生的过程是克隆的过程，利用的原理是动物体细胞核具有全能性，繁殖方式为无性繁殖。14．(2022·全国甲，38)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)为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液，精液保存的方法是。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