第2章 第3节 第2课时 胚胎工程技术及其应用.docx

第2章 第3节 第2课时 胚胎工程技术及其应用.docx

《第2章 第3节 第2课时 胚胎工程技术及其应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章 第3节 第2课时 胚胎工程技术及其应用.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

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

一、体外受精和胚胎移植

1．胚胎工程技术：

胚胎工程技术目前在医学和生产上应用较多的是体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。

2．试管动物

（1）概念：

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）意义：

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。

3．体外受精

（1）基本步骤：

卵母细胞的采集、精子的获取和受精。

（2）我国的进展：

我国体外受精技术的研究起步于20世纪80年代后期，目前已经在羊、牛、猪和人等生物中取得成功，特别是人和牛的体外受精技术已达国际先进水平。

4．胚胎移植的概念、意义、生理学基础及基本程序

（1）概念

①移植对象：

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）胚胎移植的优势：

充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。

（3）胚胎移植的基本程序

（1）哺乳动物的体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取及受精等步骤（　　）

（2）进行胚胎移植前，要对供体和受体进行免疫检查，以防止发生免疫排斥反应（　　）

（3）经胚胎移植产生的后代，其遗传特性与受体保持一致（　　）

（4）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，也可直接移植受精卵（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）×

归纳总结

　胚胎移植的生理学基础及相应意义

项目

生理学基础

意义

受体生理环境

同种动物的供、受体排卵后生殖器官的生理变化是相同的

为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境

胚胎收集

早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态

为胚胎的收集提供了可能

胚胎存活

受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应

为胚胎在受体内的存活提供了可能

胚胎发育

供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其遗传特性不受任何影响

为移植后胚胎继续发育提供了营养等方面的保障

请结合胚胎移植的过程图解，分析回答下列问题：

（1）胚胎移植时两次使用激素：

第一次用激素对供、受体进行同期发情处理，第二次用激素对供体进行超数排卵处理。

（2）胚胎移植过程中进行两次检查的时间和目的分别是第一次检查在收集胚胎后检查胚胎的发育状况；第二次检查在胚胎移植后，对受体母牛进行是否妊娠检查。

（3）请就移植胚胎的可能来源思考其生殖方式。

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

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，注意将内细胞团均等分割。

（3）还可用分割针分割滋养层，做DNA分析，鉴定性别。

（4）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：

可以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；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。

（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）√

拓展提升

　胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同

项目

胚胎分割动物

体细胞核克隆动物

相同点

都属于无性生殖或克隆，最终技术是胚胎移植

不

同

点

胚胎的

来源

雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎

通过核移植技术获得的重组胚胎

遗传物质

胚胎分割动物具有相同的遗传物质，两个亲本提供的核遗传物质一样多

克隆动物的核遗传物质主要由供体细胞核提供

起点

经过受精作用或其他方式形成的一个细胞

经过核移植技术形成的一个细胞

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　分割的次数越多，分割后胚胎成活的概率越小。

1．胚胎工程运用的技术手段主要有体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。

2．哺乳动物的体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。

3．胚胎移植是指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。

4．胚胎移植前一般用激素对供、受体进行同期发情处理，用促性腺激素对供体进行超数排卵处理。

5．胚胎分割的对象是桑葚胚或囊胚，在对囊胚分割时，应注意将内细胞团均等分割。

1．（2019·山东济南外国语学校高二下期中）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．从雌性动物体内采集的卵子或卵母细胞均需体外培养后，才能与精子受精

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；从雌性动物输卵管中采集的卵母细胞可直接与获能的精子受精，D错误。

2．哺乳动物（如牛、羊等）是人类生活中重要的肉制品、皮毛制品的原料来源，但哺乳动物妊娠时间长，每胎产仔数少，繁殖速度比较慢。

要加快优良种畜的繁殖速度，目前最好的方法是采用（　　）

A．动物细胞培养B．胚胎移植

C．动物细胞融合D．核移植

答案　B

解析　胚胎移植可以加快优良种畜的繁殖速度，而动物细胞培养不能产生新个体，只能得到细胞及细胞产物，核移植成功率太低。

3．胚胎移植的意义或用途不包括（　　）

A．使良种畜群迅速扩大，加速育种工作和品种改良

B．不受时间、地域限制，节省购买种畜的费用

C．一次给受体母羊植入多个胚胎，可增加双胞胎和多胞胎的比例

D．新个体具有供、受体共同的遗传物质

答案　D

解析　胚胎移植中的“受体”仅为“代孕”，不能为胚胎提供遗传物质。

4．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中正确的是（　　）

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；通过胚胎分割获得后代的过程是无性繁殖，属于克隆。

5．如图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。

下列叙述正确的是（　　）

A．甲所表示的细胞不一定是受精卵细胞

B．图中a过程包括桑葚胚、囊胚和原肠胚等阶段

C．胚胎移植技术可以定向改变动物的遗传性状

D．图示过程使用了细胞培养、胚胎分割、核移植等生物技术

答案　A

解析　题图中甲所示的细胞可能是受精卵，还可能是重构胚或还未分化的早期胚胎细胞；题图中a过程包括桑葚胚、囊胚阶段，还没有发育到原肠胚阶段；胚胎移植技术不能定向改变动物的遗传性状；图示中没有显示核移植的过程。

6．随着生物科学技术的发展，动物的生殖方式变得越来越多样化。

如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是健康的黄牛，请据图回答下列问题：

（1）应用1中获得的良种小牛，遗传物质来源于______________个体，性别为____________。

（2）在应用2、3、4中，若要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其__________。

（3）应用3可解决良种动物快速大量繁殖的问题；对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将__________均等分割，否则将影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，如需做性别鉴定，还需从__________细胞取样做DNA分析。

（4）应用4中细胞进行定向诱导，可分化形成各种组织和器官。

在胚胎干细胞培养过程中除需要适宜的温度、无菌、无毒等环境条件以外，营养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、核苷酸，还要加入血清；向培养液中通入95%空气和5%二氧化碳，空气中的氧气参与细胞的代谢，二氧化碳可以维持培养液的_________。

答案　

（1）供体1和供体2　雌性　

（2）获能　（3）内细胞团　滋养层　（4）pH

A组　基础对点练

题组一　体外受精

1．下列关于试管动物技术的叙述，不正确的是（　　）

A．通过人工操作使卵子与精子在体外条件下成熟和受精

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

2．在生物学上试管婴儿技术属于（　　）

A．有性生殖、体外受精B．无性繁殖、体内发育

C．有性生殖、体内受精D．无性繁殖、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。

题组二　胚胎移植

3．下列关于胚胎移植的叙述中，不正确的是（　　）

A．胚胎移植全部属于无性繁殖

B．可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力

C．受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应

D．供体的主要职能为产生具有优良遗传特性的胚胎

答案　A

解析　移植的胚胎可以是来自受精作用产生的受精卵发育而成的胚胎，这属于有性生殖；也可以来源于胚胎分割技术或核移植技术，这属于无性繁殖。

4．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。

5．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．对受体进行妊娠检查

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受体进行免疫检查。

题组三　胚胎分割

6．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。

7．下列对胚胎分割的描述，正确的是（　　）

A．只能对囊胚期胚胎进行分割

B．囊胚阶段的胚胎分割份数越多，产生相同基因型的后代个数越多

C．胚胎分割产生的后代个体表型完全相同

D．内细胞团一般到囊胚时才出现，胚胎分割时最好将其均等分割，移植成功率才高

答案　D

解析　胚胎分割要选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行分割；胚胎分割次数越多，胚胎移植的成功率越低；胚胎分割产生的后代个体基因型完全相同，但表型会出现一定的差异。

8．以下关于胚胎分割移植的说法，不正确的是（　　）

A．分割滋养层可对胚胎进行性别鉴定

B．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

C．可在囊胚阶段将胚胎随机分割成两份或多份，然后移植

D．用分割针将桑葚胚均分成两部分，分割后的胚胎可直接移植给受体

答案　C

解析　在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，一定要注意将内细胞团均等分割，C错误。

9．关于胚胎分割，以下说法正确的是（　　）

A．胚胎分割可产生基因型完全相同的新个体

B．目前，仍以四分胚胎的分割和移植效率最高

C．胚胎分割属于有性生殖

D．胚胎分割若在囊胚期，不仅内细胞团要均等分割，滋养层细胞也要均等分割，否则不易成功

答案　A

解析　胚胎分割的后代来自同一个受精卵，所以基因型都完全相同，属于无性繁殖；胚胎分割次数越多，成功率越低，目前，仍以二分胚胎的分割和移植效率最高；若在囊胚期分割，只需要将内细胞团均等分割即可。

10．据有关资料显示，某国已允许以医学手段培育“三亲婴儿”。

三亲婴儿的培育过程可选用如下图所示技术路线。

据图回答下列问题：

（1）由于女性自然周期产生的卵子太少，捐献者在取卵前通常需要注射__________激素，促使一次有更多的卵泡发育。

（2）重组细胞需培养到________期，重组细胞体外培养所需的气体主要是O2和CO2，CO2的主要作用是______________________。

（3）从受精卵到三亲婴儿的培育还需要______________和__________等技术。

（4）三亲婴儿的培育技术__________（填“能”或“不能”）避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，而________（填“能”或“不能”）避免母亲的红绿色盲基因传递给后代。

三亲婴儿的染色体中________（填比例）来自母亲提供的细胞核。

答案　

（1）促性腺　

（2）MⅡ　维持培养液的pH

（3）受精卵培养　胚胎移植　（4）能　不能　1/2（或50%）

解析　（4）三亲婴儿的培育技术能避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，因为其只需要母亲提供细胞核，而线粒体存在于细胞质中。

但不能避免红绿色盲基因传递给后代，因为红绿色盲基因属于细胞核基因。

三亲婴儿的染色体有1/2来自母亲提供的细胞核，1/2来自父亲提供的细胞核。

B组　综合强化练

11．（2020·西安模拟）发展试管动物技术具有重要意义，下列有关叙述错误的是（　　）

A．试管动物技术可解决动物生育率低的问题

B．试管动物技术可以更多、更有效地利用动物卵母细胞

C．试管动物技术可以通过普通家畜繁育良种家畜

D．试管动物技术不能实现家畜的快速繁殖

答案　D

解析　试管动物技术能够将优良品种的雌雄生殖细胞体外受精并发育成大量胚胎，然后将这些胚胎移植到普通个体子宫内发育，从而实现家畜的快速繁殖，也能够解决动物生育率低的问题。

12．如图表示利用二倍体小鼠所做的实验，下列有关叙述错误的是（　　）

A．胚胎移植最佳时期为桑葚胚或囊胚期

B．图中囊胚细胞的基因型都相同

C．代孕母鼠需进行同期发情处理

D．嵌合体幼鼠是二倍体

答案　B

解析　图中囊胚是由白鼠和黑鼠8细胞胚合并形成的16细胞胚发育而来的，因此其中的细胞的基因型不都相同，B错误；胚胎移植时，为保证胚胎生活的生理状态相同，代孕母鼠需进行同期发情处理，C正确；嵌合体幼鼠仍属于二倍体，D正确。

13．胚胎移植技术已在畜牧业生产中得到广泛的应用。

下列说法中，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几十头良种犊牛

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　胚胎移植不能产生新品种，不能改良品种资源。

14．在畜牧业中为迅速扩大良种畜群种群数量，可以实施人工方法，比如第一种：

通过体外受精技术获得多个受精卵，将培养成的早期胚胎植入同一母畜子宫中，孕育出多胎；第二种：

利用某一胚胎进行胚胎分割，并将获得的若干胚胎移植到同一母畜子宫中孕育出多个后代。

下列有关叙述中，正确的是（　　）

A．每种方法获得的子代的基因型均相同

B．两种方法均涉及胚胎移植、动物细胞培养等技术

C．上述两种方法都表明了移植的胚胎数与后代数成正比关系

D．只有第一种方法需使用某些动物激素

答案　B

解析　第一种方法是由多个受精卵发育而来的，胚胎移植获得的子代的基因型不一定相同，A项错误；由于胚胎分割的份数越多，后代个体存活的几率越小，故不能表明移植的胚胎数与后代数成正比关系，C项错误；在胚胎移植过程中两种方法都需要用到某些动物激素，对受体母牛进行同期发情处理，D项错误。

15．近年来发展起来的胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限可能。

下图为经体外受精和胚胎分割移植培育优良奶牛的过程。

下列相关说法正确的是（不定项）（　　）

A．体外受精所需的成熟卵子可以从母体卵巢中直接获取，但在受精前要对精子进行获能处理

B．进行胚胎分割时，应选择发育到桑葚胚或囊胚时期的胚胎进行操作

C．胚胎分割的方法只能用分割针在显微镜下将胚胎均等分割成若干份

D．可取滋养层细胞做DNA分析鉴定性别

答案　BD

解析　从母体卵巢中得到的卵子还未成熟，要在体外培养到MⅡ期时才具有与获能精子结合的能力；进行胚胎分割时，应选择发育到桑葚胚或囊胚时期的胚胎进行操作；进行胚胎分割时，还可以采用分割刀将胚胎切开。

16．下列关于胚胎工程的叙述，正确的是（不定项）（　　）

A．胚胎分割时需将囊胚的内细胞团均等分割

B．试管牛的培育过程属于克隆技术

C．超数排卵技术要使用一定的激素如性激素、孕激素等处理

D．胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程

答案　AD

解析　试管牛的培育过程涉及体外受精及胚胎移植，属于有性生殖，B错误；超数排卵要注射促性腺激素，C错误。

17．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__________________________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）动物体细胞核的全能性　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的全能性，繁殖方式为无性繁殖。

18．体外受精技术又称试管婴儿技术，第一代试管婴儿的操作流程如图所示。

请分析回答下列问题：

（1）将收集的精子放在一定浓度的肝素溶液中进行培养，其目的是__________________。

（2）超数排卵技术的处理措施是对母体注射______________。

从母体内获得的卵母细胞需要培养到__________（填时期）才能与精子结合。

（3）受精过程中防止多精入卵的生理反应包括________的反应和__________的反应。

（4）进行早期胚胎的体外培养时，培养液中除了含有各种有机盐类、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还要添加激素和____________。

（5）一般将受精卵培养至__________________时期进行胚胎移植。

答案　

（1）诱导精子获能　

（2）促性腺激素　MⅡ期

（3）透明带　卵细胞膜（位置可互换）　（4）人的血清　（5）桑葚胚或囊胚

解析　

（1）精子在一定浓度的肝素溶液中培养后可以获得受精能力。

（2）超数排卵处理一般需向母体注射促性腺激素。

从母体内获得的卵母细胞不能立即用于受精，要在体外经人工培养至MⅡ期才具备受精能力。

（3）防止多精入卵的生理反应包括透明带的反应和卵细胞膜的反应。

（4）早期胚胎体外培养时，加入血清可模拟人体的内部环境。

（5）体外受精得到的受精卵一般需要培养至桑葚胚或囊胚时期才能进行胚胎移植。