2022届高考生物一轮复习第10单元生物技术与工程第35讲胚胎工程学案新人教版

第35讲　胚胎工程

素养导读

必备知识固本夯基　

一、胚胎工程的概念

1.操作对象:　　　　　　　　、受精卵或　　　　　　　　细胞。 

2.处理技术:如　　　　　　　　、胚胎移植、　　　　　　　　等技术。 

3.目的:经过处理后获得的胚胎,移植到　　　　动物体内生产后代,满足人类的各种需求。 

4.理论基础:哺乳动物　　　　和　　　　　　　　发育的规律。 

5.实质:在体外条件下,对动物　　　　　　　　和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。 

二、胚胎工程的理论基础

1.受精过程

(1)精子获能:刚刚排出的精子不能立即与卵子受精,必须在雌性动物的　　　　　发生相应的生理变化后,才能获得受精能力。 

(2)卵子的准备:动物排出的卵子成熟程度不同,有的可能是　　　　　　　　细胞,如马、犬等;有的可能是　　　　　　　　细胞,如猪、羊等。但它们都要在输卵管内进一步成熟,到　　　　期时,才具备与精子受精的能力。 

(3)受精阶段

获能后的精子与卵子相遇,释放出多种酶,溶解　　　　　　　　外的一些结构 

↓

精子触及卵细胞膜的瞬间,卵细胞膜外的　　　　　　迅速发生生理反应,阻止后来的精子进入透明带 

↓

精子入卵

↓

　　　　　　立即发生生理反应,拒绝其他精子再进入卵内 

↓

　　　　和　　　　　　形成 

↓

雄、雌原核融合

↓

受精过程结束

2.胚胎早期发育

归纳总结卵裂期胚胎中的物质和体积变化的规律

(1)有机物:胚胎没有和母体建立联系,不从母体获取有机物,而一直通过呼吸等代谢过程消耗,有机物总量减少。

(2)细胞体积:胚胎总体积不变或略有缩小,但细胞数目增多,所以每个细胞体积减小。

(3)细胞中DNA含量:伴随细胞分裂,细胞数目增多,总DNA含量增多,但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。

三、胚胎工程技术及其应用

1.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)用途:体外受精技术是　　　　　　　　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

(2)步骤

(3)意义:充分发挥雌性优良个体的　　　　　　　　,大大缩短了　　　　　　　　　　　　　　周期,增加供体一生繁殖后代的数量。 

3.胚胎分割

(1)主要仪器设备:　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　。 

(2)胚胎性别鉴定和分割

概念检测

1.基于对受精作用和早期胚胎发育的认识,判断下列表述是否正确。

(1)在自然条件下,受精在子宫中完成。(　　)

(2)精子需要获能才能与卵子结合,而卵子一经排出就具备受精能力。(　　)

(3)精子入卵后,卵细胞膜会发生反应阻止其他精子入卵。(　　)

(4)在桑葚胚阶段,胚胎的内部开始出现含有液体的腔。 (　　)

(5)卵子受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核。 (　　)

(6)透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。(　　)

(7)卵裂期细胞的体积随分裂次数增加而不断增大。 (　　)

(8)卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加。 (　　)

(9)在胚胎发育过程中,细胞的分化出现在桑葚胚期。 (　　)

(10)内细胞团将来发育成胎膜和胎盘。(　　)

2.基于对胚胎工程和胚胎分割的认识,判断下列表述是否正确。

(1)在胚胎移植中,对供体母畜要进行超数排卵处理,对供、受体要进行同期发情处理。(　　)

(2)胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚。(　　)

(3)胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低。(　　)

(4)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。(　　)

(5)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割。 (　　)

(6)在对囊胚进行分割时,要将滋养层细胞均等分割。 (　　)

核心考点能力提升　

考点　胚胎工程

合作探究

探究1体内受精和早期胚胎发育的规律是胚胎工程的理论基础

受精是精子和卵子结合形成受精卵的过程,包括受精前的准备阶段和受精阶段;受精卵形成后进行有丝分裂,通过细胞分裂和分化,形成新个体。

(1)在受精前的准备阶段,精子和卵子分别发生哪些变化?

(2)受精过程中,为了保证只有一个精子进入卵细胞,防止多精入卵,卵子发生了哪些变化?

(3)在胚胎早期发育过程,从哪个时期出现细胞分化?

名师点睛(1)胚胎发育的起点是受精卵,终点是性成熟的个体。受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂,此时胚胎开始发育,即胚胎发育的最初场所是输卵管,以后逐步向子宫移动,最后在子宫着床,直至发育成为成熟的胎儿。

(2)孵化:囊胚期的囊胚进一步扩大,会导致透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程称为孵化。

(3)原肠胚阶段,细胞已分化形成外、中、内三个胚层,但应注意细胞分化贯穿于生物整个个体发育过程中。

(4)早期胚胎发育的营养物质来自卵黄,后期通过胎盘从母体吸收营养物质。

探究2胚胎移植是胚胎工程的核心技术

胚胎移植技术在畜牧生产中占有重要的位置,因为通过体外受精或其他方式获得的胚胎,只有移植给受体才能获得后代,因此,胚胎移植技术是胚胎工程不可缺少的终端环节。下图表示繁育良种奶牛的技术流程示意图。请据图思考讨论下列问题。

(1)胚胎移植中的胚胎有哪些来源?

(2)胚胎移植中,同期发情处理和超数排卵处理的对象和目的分别是什么?

(3)欲得到更多的后代,可进行胚胎分割。胚胎分割有什么意义?为什么要在桑葚胚或囊胚期进行分割?

名师提醒胚胎移植中的三个关注点

(1)胚胎移植过程中两次使用激素:第一次是用激素对受体母牛和供体母牛进行同期发情处理;第二次是用促性腺激素处理供体母牛使其超数排卵。

(2)不同动物胚胎移植的时间不同:牛、羊要培养到桑葚胚或囊胚阶段;小鼠、家兔在桑葚胚前。几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植,因为此时分化程度高,移植成功率很低。

(3)胚胎移植是有性生殖还是无性生殖,取决于胚胎的来源:若由受精卵发育而成,属于有性生殖;若由核移植技术形成的重组细胞发育而成,或由胚胎分割获得,则属于无性繁殖。

考向突破

考向1　体外受精和早期胚胎发育的过程

1.(2020北京师大附中期中)下图为受精作用及早期胚胎发育示意图,下列叙述不正确的是(　　)

A.①过程需要依赖细胞表面糖蛋白识别

B.②过程通过有丝分裂方式增殖

C.③过程细胞的“核/质”比逐渐变小

D.④过程细胞的基因表达发生了差异

归纳总结卵裂期胚胎的特点

考向2　胚胎工程及其应用

2.杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点,被称为“钻石级”肉用绵羊。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示,相关叙述不正确的是(　　)

A.为了获得更多的卵母细胞,需用雌性激素对雌性杜泊羊进行处理

B.卵母细胞除了从活体输卵管中采集外,还可以从处死的雌羊卵巢中获取

C.若移植的胚胎来自胚胎分割,则获得的后代具有相同的遗传物质

D.绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性

第35讲　胚胎工程

必备知识·固本夯基

一、1.生殖细胞　早期胚胎

2.体外受精　胚胎分割

3.雌性

4.受精　早期胚胎

5.自然受精

二、1.(1)生殖道　(2)初级卵母　次级卵母　MⅡ　(3)卵细胞膜　透明带　卵细胞膜　雄原核　雌原核

2.透明带　有丝分裂　增加　内细胞团　胎膜和胎盘　囊胚　外胚层　内胚层　中胚层

三、1.(2)提高动物繁殖能力

2.(1)体外受精　同种的　生理状态　提供胚胎　接受胚胎　(2)超数排卵　妊娠　(3)繁殖潜力　供体本身的繁殖

3.(1)体视显微镜　显微操作仪　(2)囊胚腔　内细胞团　内细胞团　DNA　胚胎移植

【概念检测】

1.(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)√　(7)×　(8)×　(9)×　(10)×

2.(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×

核心考点·能力提升

考点

【合作探究】

探究1

(1)提示刚刚排出的精子不能与卵子受精,必须在雌性动物的生殖道内发生“精子获能”才能获得受精能力;动物排出的卵子成熟程度不同,必须在输卵管内进一步成熟到MⅡ期,才具备与精子受精的能力。

(2)提示在精子触及卵细胞膜的瞬间,卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应,阻止后来的精子进入透明带。精子入卵后,卵细胞膜也会立即发生生理反应,拒绝其他精子再进入卵内。

(3)提示从囊胚开始出现分化,分化形成内细胞团和滋养层细胞。内细胞团将来发育成胎儿的各种组织;滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。

探究2

(1)提示体外受精、转基因技术或者细胞核移植技术等方式获得的胚胎都可供胚胎移植。

(2)提示同期发情处理的对象是供体母牛和受体母牛,利用有关激素处理供体母牛和受体母牛,目的是使供体母牛和受体母牛处于相同的生理状况,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,这是胚胎移植成功的关键。超数排卵的对象是供体母牛,目的是用外源促性腺激素,诱发供体母牛的卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。

(3)提示胚胎分割可提高胚胎利用率。处理的时期是桑葚胚期或囊胚期,因为处于桑葚胚期的细胞和囊胚的内细胞团细胞具有全能性,可以发育成完整个体。

【考向突破】

1.C　①为受精过程,该过程需要依赖细胞表面糖蛋白识别,A项正确;②为卵裂过程,该过程通过有丝分裂方式增殖,B项正确;细胞卵裂过程中,单个细胞体积减小,因此核质比例增大,C项错误;④过程中发生细胞分化,而细胞分化是基因选择性表达的结果,D项正确。

2.A　用促性腺激素促进雌性个体超数排卵,而不是雌性激素,A项错误。采集卵母细胞的方法:①用促性腺激素处理母畜,然后从输卵管中冲取卵子;②从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞;③直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞,B项正确。胚胎分割可以看作是无性繁殖或克隆动物的方法,C项正确。同种生物的精子和卵细胞一般可以互相识别,发生融合,D项正确。