学年高二生物人教版选修3文档专题3 胚胎工程 32 Word版含答案Word格式文档下载.docx

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年均产奶量3000公斤左右；

国际良种奶牛：

年均产奶量10000公斤左右；

我国蒙古黄牛：

均重300kg；

海福特肉用牛：

2岁体重可达800kg。

如何实现良种牛快速大量繁殖呢？

问题：

（1）引进一头良种成年奶牛需要3～5万元。

（2）牛的生育率低，一头牛一胎只生一个，一生只能生育4～5次。

牛的生育率虽然很低，但是牛的卵母细胞却相当的多，其卵巢中卵母细胞数目要比一生中排卵数多1000倍左右。

公牛产生的精子数目就更多了。

设想：

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，再经过移植产生后代，这就是试管动物技术。

实现良种牛快速大量繁殖首先要做的是（体外受精）和（早期胚胎）的培养。

一、试管动物技术与体外受精

1.试管动物技术

（1）概念：

试管动物技术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，再经移植产生后代的技术。

（2）重要应用——良种培育：

实现良种动物的快速大量繁殖。

（3）技术手段：

首先要做的是体外受精和早期胚胎的培养。

2.体外受精

（1）基本步骤：

卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精。

（2）卵母细胞的采集和培养

采集方法

适用范围

采集过程

采集后的操作

举例

输卵管冲

取法

实验动物

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

可直接与获能的精子在体外受精

小鼠、兔、猪、羊等

已屠宰动物卵巢内采集

大型动物或大家畜

从已屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞

采集后的卵母细胞都要在体外经过人工培养成熟后，才能与获能的精子受精

牛

活体采卵

借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等仪器，直接从活体动物卵巢中采集卵母细胞

（3）精子的采集和获能

①收集精子的方法：

假阴道法（牛、马等体型大的动物）、手握法（猪、犬等体型较小的动物）、电刺激法（野生或经济动物）。

②精子体外获能的方法

方法

操作过程

适用动物

培养法

将精子放入人工配制的获能液中使其获能

啮齿动物、家兔及猪等动物

化学诱导法

将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能

牛、羊等家畜

（4）受精：

获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。

合作探究

1.卵母细胞的采集和培养

（1）小型动物和大型动物的卵母细胞采集的方法是否相同？

请举例说明。

答案　不同。

①小型动物采用促性腺激素处理，然后从输卵管中冲取卵子；

②大型动物采用的主要方法是：

a.从已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞，b.活体采卵。

（2）采集到的卵母细胞是否都能直接与获能的精子受精？

请分析原因。

答案　并不是都可以直接与获能的精子受精。

①通过促性腺激素处理的，从输卵管中冲取的卵子可直接与获能的精子在体外受精；

②从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集的卵母细胞或者活体采卵得到的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。

2.在体外，使精子获能的方法有哪些？

答案　常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法。

3.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。

判断：

________。

（填“相同”或“不相同”）

理由：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　不相同　体外受精是在体外完成精子、卵子的结合，而人工授精是在体内完成

1.判断正误

（1）哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤（　　）

（2）收集精子的方法有假阴道法、手握法和电刺激法等（　　）

（3）采集的卵母细胞可直接与精子受精（　　）

（4）精子体外获能方法有培养法和化学诱导法两种（　　）

答案　

（1）√　

（2）√　（3）×

　（4）√

2.哺乳动物体外受精的过程是（　　）

①采卵　②收集精子　③卵母细胞的人工培养　④精子获能处理　⑤精子和成熟卵子在受精液中共同培养

⑥精子用CaCl2处理　⑦卵母细胞用一定浓度的肝素溶液处理　⑧体外受精　⑨受精卵培养

A.

B.

C.

D.

问题导析　

（1）哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集与获能和受精几个主要步骤。

（2）一定浓度的肝素溶液是用于精子的体外获能。

（3）CaCl2溶液可用于基因工程处理细菌细胞，增加其细胞膜的通透性，以利于重组载体的导入。

答案　B

一题多变

（1）________（填序号）过程的目的是采集卵母细胞并培养成熟，可通过注射____________促进雌性动物超数排卵。

（2）________（填序号）过程的目的是促进精子和卵细胞结合，完成受精作用。

受精是在________溶液或专用的受精溶液中进行的，而早期胚胎培养是在发育培养液中进行。

答案　

（1）①③　促性腺激素　

（2）⑤⑧　获能

二、胚胎的早期培养

1.培养液的成分

2.胚胎早期培养的目的

（1）精子和卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。

（2）当胚胎发育到适宜的阶段时可进行受体移植或冷冻保存。

3.胚胎移植的时间

不同动物胚胎移植的时间不同。

牛、羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段进行移植；

人的体外受精胚胎，可在8～16个细胞阶段移植。

1.动物细胞培养和胚胎的早期培养在依据的原理和目的上有什么不同？

答案　

（1）依据的原理：

前者依据细胞的生长和增殖，后者依据细胞的生长、增殖和分化。

（2）培养目的：

前者：

①大规模生产重要的生物制品；

②用于检测有毒物质；

③用于生理、病理、药理等方面的研究。

后者：

①检查受精状况和受精卵的发育能力；

②当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。

2.针对动物胚胎移植时间，不同动物早期胚胎培养到的阶段是否相同？

试举例说明。

例如，牛、羊一般培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段，人的体外受精胚胎一般培养到8～16个细胞阶段。

3.“试管牛”的工厂化生产流程主要有哪些主要步骤？

答案　卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精、胚胎的早期培养、胚胎移植等。

4.试管动物和克隆动物的繁殖方式相同吗？

试管动物属于有性生殖；

克隆动物属于无性生殖。

3.判断正误

（1）培养哺乳动物胚胎的培养液，其成分较简单，一般只需一些无机盐和有机盐类即可（　　）

（2）动物细胞培养和胚胎的早期培养在依据的原理和目的上都是相同的（　　）

（3）试管牛是由精子和卵子结合形成的受精卵发育而来的，属于有性生殖过程（　　）

（4）早期胚胎一般发育到桑椹胚或囊胚时期适于进行胚胎移植（　　）

答案　

（1）×

（2）×

　（3）√　（4）√

4.根据图示“试管牛”工厂化生产的技术流程图解，回答下面的问题：

（1）根据________（填标号）判断，此种繁殖方式是________生殖。

（2）①过程中，通常每个卵巢平均可采集10枚左右可用的卵母细胞，最终可能产下________头犊牛。

（3）卵母细胞体外培养时必须培养到________________________阶段才具有受精能力，②过程为________________，通常采用________________法。

（4）③④过程分别代表______________和________________，⑤发育阶段一般为__________________。

问题导析　

（1）试管动物培育过程及流程图（如右图）：

据图辨析，确认①～⑤过程的含义：

过程②为精子获能处理，过程③为体外受精，过程④为早期胚胎培养，⑤为早期胚胎。

（2）精子与卵子在体外结合前，需要先培养卵子使其发育至减数第二次分裂中期以及对精子进行获能处理。

答案　

（1）③　有性　

（2）1～2　（3）减数第二次分裂中期　精子获能处理　化学诱导　（4）体外受精　早期胚胎培养　桑椹胚或囊胚期

研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是____________；

获得转基因母牛后，如果__________________________________，则说明目的基因已经表达。

答案　显微注射法　牛奶中含有人类白细胞介素（或牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素）

1.可以与获能精子进行体外受精的卵母细胞需要培养到什么时期（　　）

A.MⅠB.MⅡ（中期）

C.桑椹胚期D.囊胚期

解析　卵母细胞培养到MⅡ中期时就可以受精了，因为MⅡ中期卵母细胞细胞核、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。

2.下列关于卵母细胞采集的叙述，不正确的是（　　）

A.有些动物在采集时要用促性腺激素处理

B.从输卵管中取出的卵子可以直接与获能的精子在体外受精

C.对有些动物可以直接从活体卵巢中吸取卵母细胞

D.采集的卵母细胞都可以直接与获能的精子在体外受精

答案　D

解析　对于实验动物如小鼠、兔以及家畜猪、羊等，采用的主要方式是：

用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，直接与获能的精子体外受精。

对于家畜或大型动物，从屠宰的母畜卵巢中采集卵母细胞或直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞，这两种方式采集的卵母细胞都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。

3.据报道，一名高龄妇女顺利产下一名试管婴儿，为这个家庭带来了福音，在生物学上试管婴儿技术属于（　　）

A.有性生殖、体外受精B.无性生殖、体内发育

C.有性生殖、体内受精D.无性生殖、体外发育

答案　A

解析　试管婴儿技术是精子和卵细胞在体外培养条件下受精，属于有性生殖。

4.下列关于早期胚胎培养的说法，不正确的是（　　）

A.发育培养液的成分通常含有血清

B.发育培养液的成分较一般动物细胞培养液的成分简单

C.动物种类不同，进行胚胎移植的早期胚胎所处阶段不同

D.进行胚胎移植之前，可将培养到适宜时期的早期胚胎进行保存

解析　进行胚胎早期培养的发育培养液，与动物细胞培养液相似，但成分稍复杂。

5.请根据下图，回答有关体外受精和早期胚胎培养的问题：

（1）对于小鼠、免以及家畜羊等实验动物，卵母细胞的采集方法是用________