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(共46张PPT)
第3节　胚胎工程
第1课时　胚胎工程的
理论基础
1.通过学习精子和卵细胞的结构和功能,明确受精的过程和特点。2.基于胚胎早期发育的过程,运用归纳与概括、模型与建模等方法说明胚胎早期发育各阶段的特点。
[学习目标]
预习案·自主学习
一、胚胎工程
早期胚胎细胞
雌性动物
自然受精
早期
胚胎发育
二、受精
1.概念:精子与卵子结合形成 (即受精卵)的过程。
2.场所:哺乳动物的受精在 内完成。
合子
输卵管
3.准备阶段
(1)精子获能。
线粒体鞘
不能
雌性动物的生殖道
提醒　精子获能获得的是受精能力,而不是获得能量。
(2)卵子的准备。
透明带
卵细胞膜
初级
次级
输卵管
M Ⅱ
第一极体
4.受精的过程
多种酶
透明带
卵细胞膜
雄原核
雌原核
第二极体
三、胚胎早期发育
1.开始发育场所: 。
2.卵裂及特点
(1)场所: 。
(2)特点:① 不断增加;② 并不增加。
输卵管
透明带
细胞的数量
胚胎的总体积
3.主要阶段及特点
桑葚
胎膜和胎盘的一
各种组织
透明带
部分
判断正误
(1)精子和卵子都需要经过获能才能进行受精作用。(　　)
×
【提示】 精子需要经过获能处理才能完成受精过程,而卵子需要在输卵管中进一步成熟才能与获能的精子完成受精作用。
(2)动物排出的卵子成熟程度不同,都要在卵巢中进一步发育到MⅡ期才具备受精能力。(　　)
×
【提示】 动物排出的卵子成熟程度不同,都要在输卵管中进一步发育到MⅡ期才具备受精能力。
(3)受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核;受精完成的标志是雌、雄原核融合形成合子。(　　)
√
(4)胚胎早期发育的细胞分裂方式包括有丝分裂和减数分裂。(　　)
×
【提示】 胚胎早期发育的细胞分裂方式是有丝分裂。
(5)囊胚期的滋养层细胞具有全能性。(　　)
×
【提示】 囊胚期的已分化的滋养层细胞将来发育为胎膜和胎盘的一部分,不具有全能性。
探究案·互动探究
任务一　分析受精作用的过程
下图是人的受精过程示意图,请思考并回答下列问题。
(1)刚刚排出的精子和卵子不能立刻受精,原因是
。
(2)防止多精入卵的两道屏障是 和 。其意义是 。
(3)判断卵子受精的标志是 。
精子要获能后才具有受精
能力,卵子必须进一步成熟到MⅡ期才能受精
透明带反应
卵细胞膜反应
保证遗传的稳定性
观察到两个极体或雌、雄原核
(4)精子与卵细胞的结合,体现了细胞膜具有什么功能
【提示】 体现了细胞膜具有进行细胞间的信息交流的功能。
「核心归纳」
1.受精过程中的“两大反应”和“两道屏障”
2.对受精过程认识的“三个误区”
(1)成熟的精子并不代表具有受精能力,必须获能后才具备受精能力。
(2)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核,如雄原核形成过程中,原核膜已破裂。
(3)受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核,受精完成的标志是雌、雄原核的融合。
「典型例题」
1.在哺乳动物的受精过程中,下列生理反应发生的顺序是(　　)
①精子穿过透明带,卵细胞膜与精子细胞膜融合
②精子的核变成雄原核
③精子释放多种酶
④卵子完成减数第二次分裂
⑤透明带及卵细胞膜发生一系列的反应,阻止其他精子进入
⑥卵细胞的核成为雌原核
[A]③①⑤②④⑥ [B]①③②④⑥⑤
[C]②⑥④①⑤③ [D]③⑤①②⑥④
A
【解析】 在哺乳动物的受精过程中,发生的生理反应顺序为③精子释放多种酶→①精子穿过透明带,卵细胞膜与精子细胞膜融合→⑤透明带及卵细胞膜发生一系列的反应,阻止其他精子进入→②精子的核变成雄原核→④卵子完成减数第二次分裂→⑥卵细胞的核成为雌原核,故顺序为③①⑤②④⑥。
2.下图表示精子入卵后,发生(或引起)的一系列变化及形成受精卵的过程,下列叙述错误的是(　　)
[A]只有获能的精子才能进入卵子
[B]经图中Y过程只形成了雌原核
[C]精子入卵主要指精子头部的细胞膜与卵细胞膜融合
[D]图中X指卵细胞膜发生生理反应,Y指卵子的减数分裂Ⅱ
B
【解析】 精子进入卵子之前需要经过获能过程,才能获得受精能力。受精阶段,精子细胞膜与卵细胞膜融合,卵细胞膜外的透明带迅速发生生理反应,形成阻止多精入卵的第一道屏障,精子入卵后,卵细胞膜也会立即发生生理反应,形成第二道屏障,即图中X过程;精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体,形成雌原核,即图中Y过程,故Y过程既形成了雌原核,又形成了第二极体。精子入卵主要指精子头部细胞膜与卵细胞膜融合,精子头部物质(含细胞核)才能进入卵细胞。
任务二　分析胚胎早期发育过程及相关结构、物质变化
下图表示哺乳动物胚胎早期发育过程的部分阶段,请据图回答下列问题。
(1)写出图中各标号的名称:
A. ;B. ;① ;② ;③ ;④ 。(2)胚胎早期发育过程中,细胞分化最显著的阶段是 期。
桑葚胚
囊胚
滋养层
内细胞团
透明带
囊胚腔
原肠胚
(3)什么是孵化 孵化之前和孵化之后分别是哪种胚胎
【提示】 囊胚进一步扩大,透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程叫作孵化。孵化之前是囊胚,在透明带中发育,孵化之后将发育成原肠胚。
(4)请分析受精卵卵裂时,胚胎中细胞或物质的变化规律,完成表格。
项目 变化
细胞数目
每个细胞体积
DNA总量
每个细胞内的DNA总量
有机物总量
增多
减小
增多
不变
减少
「核心归纳」
1.图解胚胎早期发育的过程
2.掌握胚胎发育各个时期的特点
(1)高等动物的个体发育过程包括胚胎发育和胚后发育,胚胎发育的起点是受精卵,终点是成熟的胎儿;胎儿出生后的发育过程属于胚后发育。
(2)受精卵是新生命的第一个细胞,其全能性最高。动物细胞全能性随分化程度的提高而越来越难以表现。
(3)桑葚胚及以前阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能。
(4)囊胚阶段细胞存在分化,其内细胞团细胞具有全能性。
(5)胚胎早期发育的营养物质来自卵细胞,后期通过胎盘从母体吸收营养物质。
「典型例题」
3.图1为受精作用的过程以及早期胚胎发育示意图,图2表示早期胚胎发育的某个时期。下列叙述错误的是(　　)
[A]图1中过程②细胞的数量增加,但胚胎的总体积并不增加
[B]胚胎发育的早期,受精卵的卵裂过程是在透明带内完成的
[C]图2处于图1中的a时期,细胞⑥将会发育成胎膜和胎盘
[D]图1中b时期胚胎形成的三个胚层来自内细胞团细胞的分化
C
【解析】 图1中过程②为受精卵卵裂形成桑葚胚的过程,该阶段是在透明带内完成的,细胞数量增加,但胚胎的总体积并不增加;图2为囊胚,其处于图1中的a时期,细胞⑦为滋养层细胞,将来发育成胎膜和胎盘的一部分,细胞⑥为内细胞团细胞,将来发育成胎儿的各种组织;b时期胚胎为原肠胚,原肠胚有外、中、内三个胚层,都是由内细胞团细胞分化而来的。
4.下图表示的是蛙的受精卵在卵裂的过程中,DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化趋势(横坐标表示发育时间)。其中正确的是(　　)
A
[A]①② [B]①③ [C]②④ [D]③④
【解析】 卵裂是受精卵进行连续的有丝分裂,每一次分裂都发生染色体的复制,从分子水平上看,它包括DNA的复制和有关蛋白质的合成,所以随着细胞数目的增加,DNA分子总量也呈指数形式增长;在卵裂过程中,胚胎总体积不变,随细胞数目的增加,每个细胞的体积在逐渐变小;在卵裂过程中,细胞不断分裂需要消耗大量能量,能量是通过细胞氧化分解有机物提供的,在此过程中,胚胎不能从外界摄入有机物,故有机物总量逐渐减少。
思维导图
随堂检测反馈
1.下列关于受精过程的叙述,错误的是(　　)
[A]获能后的精子与卵子相遇后,释放多种酶穿越卵细胞膜进入透明带
[B]精子外膜与卵细胞膜相互融合,精子入卵
[C]成熟的精子还需获能处理才能受精
[D]精子入卵后激活卵子完成减数分裂Ⅱ
A
【解析】 透明带位于卵细胞膜的外侧,受精时,精子先穿越透明带再与卵细胞膜接触。
2.(2025·成都检测)下列有关受精作用及胚胎发育的说法,正确的是(　　)
[A]防止多精入卵的两道屏障是核膜反应和透明带反应
[B]卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加
[C]桑葚胚从透明带中伸展出来的过程称为孵化
[D]受精的标志是观察到两个极体或者雌、雄原核
D
【解析】 防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应;卵裂期胚胎中细胞数目在不断增加,而有机物的总量因为细胞呼吸消耗而减少;囊胚从透明带中伸展出来的过程称为孵化。
3.高等哺乳动物受精后不久,受精卵开始进行细胞分裂,其胚胎发育过程中的某一时期如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
[A]图中①②③依次为透明带、滋养层、内细胞团
[B]细胞分化在图示时期已经发生,终止于生命结束
[C]胚胎从①中伸展出来的过程叫作孵化
[D]图中所有细胞遗传物质相同,都具有全能性
D
【解析】 题图是囊胚期示意图,①②③依次为透明带、滋养层、内细胞团,滋养层和内细胞团是由桑葚胚期的细胞分化来的,其中内细胞团能发育成胎儿的各种组织,具有全能性。
4.下图为某哺乳动物受精作用及胚胎发育过程示意图。下列叙述正确的是
(　　)
[A]①过程发生在雌性哺乳动物的子宫内
[B]桑葚胚中的内细胞团将来发育成各种组织
[C]图中a表示囊胚,b时期的胚胎发生孵化
[D]动物体内受精和胚胎发育是胚胎工程的理论基础
D
【解析】 ①受精作用过程发生在雌性动物的输卵管中;囊胚中的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织;图中a表示囊胚,囊胚进一步扩大,会导致透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程叫作孵化,即a时期的胚胎发生孵化,b时期为原肠胚。
5.(2025·云南高二检测)嵌合体是指同一个生物体中同时存在两种或两种以上染色体组成不同的细胞,且这些细胞相互间处于嵌合状态,过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]由受精卵发育为8细胞胚的过程中,胚胎总体积并不会增加
[B]两个8细胞胚合并为16细胞胚的形成过程存在细胞的融合
[C]8细胞胚和16细胞胚的细胞都有发育成完整个体的潜能
[D]由该嵌合体发育而来的小鼠可能表现为黑白相间
B
【解析】 由受精卵发育为8细胞胚的过程中,细胞数量不断增加,但胚胎总体积并不会增加;两个8细胞胚合并为16细胞胚的过程中细胞相互间处于嵌合状态,细胞数量没有减少,不存在细胞的融合;8细胞胚和16细胞胚的细胞都具有全能性,都有发育成完整个体的潜能;该嵌合体含有白鼠和黑鼠的全部基因,且这些基因位于不同的细胞内,故肤色可能表现为黑白相间。
联系实际 迁移应用
女性受孕后的子宫内并不是“母慈子孝”的场景,而是一场精彩的斗争。孕早期母体的一系列不适反应,都是这场斗争的表现。请回答下列问题。
(1)进入女性生殖道的精子必须经过 才具备与卵子结合的能力。而排入输卵管的卵子则要进一步成熟,当达到 时,才具备与精子受精的能力。
获能
减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)
(2)受精卵经有丝分裂形成早期胚胎,要经历桑葚胚→囊胚→具有三个胚层的 等阶段。卵裂期是在透明带内进行的,其特点是
。由于胚胎细胞近一半的基因是外来的,因此母体会做出自然的排斥反应,而胚胎细胞会分泌人绒毛膜促性腺激素(HCG),从而抑制母体 细胞(在特异性免疫中起主要作用的一类细胞)的活动,而阻止排斥反应。
原肠胚
细胞分裂
方式为有丝分裂,细胞数量不断增加,但胚胎的总体积并不增加
淋巴
(3)度过孕早期后,胎盘会向母体大脑释放一种激素,强行控制母体去补充胎儿所需要的食物。胎盘是由 发育而成。
囊胚的滋养层细胞(共54张PPT)
第2课时　胚胎工程技术
及其应用
1.简述体外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步骤和应用价值。2.运用胚胎工程的基本概念和原理,对生产、生活中的相关问题进行分析与判断。3.认同在胚胎工程技术的发展和应用中体现了科学、技术和社会的互动关系。
[学习目标]
预习案·自主学习
一、体外受精
1.试管动物
通过人工操作使卵子在 受精,经培养发育为 后,再进行移植产生的个体。
2.体外受精技术
主要包括 的采集、 的获取和受精等步骤。
体外
早期胚胎
卵母细胞
精子
3.过程
卵母
M Ⅱ
获
能
4.意义:是提高动物 的有效措施,还可以为 提供可用的胚胎。
二、胚胎移植
1.概念:是指将通过 及其他方式得到的胚胎,移植到 、
的雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术。
繁殖能力
胚胎移植
体外受精
同种的
生理状态相同
2.胚胎移植的基本程序(以牛胚胎移植为例)
超数排卵
人工授精
同期
健康的体质
妊娠
发情
3.胚胎移植的意义
(1)充分发挥雌性优良个体的 。
(2)大大缩短了供体本身的 。
(3)对供体施行 处理后,增加后代数量。
繁殖潜力
繁殖周期
超数排卵
三、胚胎分割
1.概念:采用 将早期胚胎切割成 等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
2.实质:动物的 繁殖或克隆。
3.主要仪器设备: 和 。
机械方法
2等份、4等份或8等份
无性
体视显微镜
显微操作仪
4.操作程序
(1)选择发育良好、形态正常的 ,移入盛有操作液的培养皿中。
(2)在显微镜下用 或分割刀分割,在分割囊胚阶段的胚胎时,要注意将 均等分割。
(3)还可用分割针分割滋养层,做 。
(4)分割后的胚胎可以直接移植给受体,或经 后,再移植给受体。
桑葚胚或囊胚
分割针
内细胞团
DNA分析,鉴定性别
体外培养
5.胚胎分割的意义
遗传性状
性别鉴定
遗传病筛查
提醒　胚胎分割并不是分割的份数越多越好,分割的份数越多,分割后胚胎成活的概率越小。
判断正误
(1)为了获得更多的卵母细胞,需用性激素对供体进行处理。(　　)
×
【提示】 为了获得更多的卵母细胞,需用外源促性腺激素对供体进行处理。
(2)受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植。(　　)
×
【提示】 胚胎移植时应在原肠胚以前,一般在桑葚胚或囊胚阶段,也可能在更早的时期。
(3)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。
(　　)
√
(4)桑葚胚、囊胚和原肠胚都可用于胚胎分割移植。(　　)
×
【提示】 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。
(5)胚胎的产生过程一般是有性生殖,但胚胎分割是无性繁殖。(　　)
√
(6)为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应,应注射免疫抑制剂。(　　)
×
【提示】 同种生物之间的胚胎移植基本上不会产生免疫排斥反应。
探究案·互动探究
任务一　分析体外受精与体内受精
如图所示是哺乳动物体外受精示意图,请据图思考并回答相关问题。
(1)采集到的卵母细胞和精子能否在体外直接受精
【提示】 不能,采集到的卵母细胞和精子,要分别在体外进行成熟培养和获能处理,然后才能用于体外受精。
(2)图中体外受精模拟的是雌性动物的 (填部位)的环境。
输卵管
(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。
【提示】 不相同。一般情况下,体外受精是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;而人工授精过程中精子和卵子的结合是在雌性动物的输卵管中完成的。
「核心归纳」
自然受精、人工授精和体外受精的比较
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、卵子,在体外培养液中完成受精过程
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 精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程;都是有性生殖
「典型例题」
1.(2025·佛山月考)下列有关哺乳动物体外受精的叙述,正确的是(　　)
[A]应给实验动物注射促性腺激素,使其产生更多的精子
[B]从输卵管中采集的卵母细胞经培养后才能与获能的精子受精
[C]获能的精子和成熟的卵子,要在适当的培养液中完成受精
[D]试管动物的培育就是利用人工授精技术实现的
C
【解析】 自然状态下,哺乳动物精子的产生数量远多于卵子,给实验动物注射促性腺激素,目的是产生更多的卵子;从卵巢中采集的卵母细胞要在体外进行成熟培养,然后才能与获能的精子受精,在输卵管中的卵母细胞可能已成熟;一般情况下,可以将获能的精子和成熟的卵子在适当的培养液中共同培养一段时间,来促使它们完成受精;人工授精与体外受精不同,试管动物是利用体外受精技术实现的。
2.自然受精、体外受精的共同点是(　　)
[A]均需在输卵管完成受精
[B]均需采集卵母细胞
[C]均需采集精液
[D]受精前精子均需获能
D
【解析】 体外受精在体外专门的培养液中进行;自然受精不需要采集卵母细胞和精液;任何形式的受精作用过程中,精子都需要获能。
任务二　分析胚胎移植的理论基础和操作过程
胚胎移植实际上是产生胚胎的供体和孕育胚胎的受体分工合作共同繁育后代的过程。下图为牛胚胎移植过程示意图,请据图并回答下列问题。
(1)胚胎移植过程中,对供、受体的选择有哪些要求
【提示】 供体:遗传性状优良、生产能力强;受体:有健康的体质和正常繁殖能力。
(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
【提示】 同期发情处理是对受体母牛和供体母牛用相关激素处理,使它们处于相同的生理状态,有利于胚胎移植;超数排卵是利用外源促性腺激素处理供体母牛,使其产生多个卵细胞,从而获得多枚胚胎。
(3)移入的早期胚胎为什么能在受体子宫里面成活
【提示】 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
(4)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优良公牛,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。
「核心归纳」
1.胚胎移植的生理学基础
2.胚胎移植中的四个注意点
「典型例题」
3.(2025·合肥高二检测)梅花鹿胚胎移植实验的主要流程:①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④对胚胎进行质量检查→⑤胚胎移植→子代梅花鹿。下列相关叙述正确的是(　　)
[A]①过程需要注射有关激素,目的是获得更多的卵原细胞并完成减数分裂
[B]③过程是以哺乳动物早期胚胎在输卵管或子宫中处于游离状态为
前提的
[C]④可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚
[D]通过体外受精获得的人胚胎移植时需考虑母体血型相同
B
【解析】 ①过程需要注射促性腺激素,目的是获得更多的卵母细胞,卵母细胞在精子的激活下才能完成减数分裂;③过程时哺乳动物早期胚胎在输卵管或子宫中处于游离状态,从而方便收集胚胎;④可移植的胚胎一般应发育到桑葚胚或囊胚期,而不能发育到原肠胚期;受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,血型差异不影响胚胎移植。
4.(2024·甘肃卷)甘加藏羊是甘肃高寒牧区的优良品种,是季节性发情动物,每年产羔一次,每胎一羔,繁殖率较低。为促进畜牧业发展,研究人员通过体外受精、胚胎移植等胚胎工程技术提高藏羊的繁殖率,流程如下图。下列叙述错误的是(　　)
[A]藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵
[B]藏羊乙的获能精子能与刚采集到的藏羊甲的卵母细胞受精
[C]受体藏羊丙需和藏羊甲进行同期发情处理
[D]后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙
B
【解析】 促性腺激素能作用于卵巢,藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵;从卵巢中刚采集的卵母细胞需培养成熟(减数第二次分裂中期)后才可与获能的精子进行体外受精;在胚胎移植前要对受体和供体进行同期发情处理,使供、受体的生理状况相同,因此受体藏羊丙需和藏羊甲进行同期发情处理;后代丁是由藏羊甲的卵母细胞和藏羊乙的精子结合形成的受精卵发育而来,因此后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙。
任务三　分析胚胎分割的原理和操作
胚胎分割技术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。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)胚胎分割的对象是 。
发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚
(2)分割囊胚期的胚胎时为什么强调将内细胞团均等分割
【提示】 囊胚的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,内细胞团分割不均匀会影响胚胎的恢复和进一步发育。
(3)做性别鉴定时,为什么取滋养层细胞
【提示】 ①滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘的一部分,用其做性别鉴定不会影响胚胎的恢复和进一步发育。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)胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的生殖方式相同吗
【提示】 相同,两者都属于无性繁殖。
「核心归纳」
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.胚胎分割动物与体细胞核克隆动物的比较
项目 胚胎分割动物 体细胞核克隆动物
相同点 都属于无性繁殖或克隆,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 克隆动物的遗传物质主要由供体细胞的细胞核提供
起点 经过受精作用或其他方式形成的一个细胞 经过核移植形成的一个细胞
「典型例题」
5.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]①② [B]②③
[C]①③④ [D]①②③④
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(如对囊胚内细胞团均等分割),也不能分割任意时期的胚胎(如不分割原肠胚);通过胚胎分割获得后代的过程是无性繁殖,属于克隆。
6.(2025·昭通期中)胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了更多可能。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(　　)
[A]胚胎分割时需要严格地将内细胞团和滋养层细胞进行均分
[B]体外受精之前需要对精子进行获能处理,卵细胞需要完成减数分裂
[C]通过胚胎分割获得的两个个体的基因型相同
[D]胚胎移植前需要对供体母牛进行同期发情处理
C
【解析】 胚胎分割时需要严格地将内细胞团均分;体外受精之前需要对精子进行获能处理,卵细胞需要处于MⅡ期;通过胚胎分割获得的两个二分胚的内细胞团都来源于同一个受精卵的有丝分裂,两个内细胞团的基因相同,故分别发育形成的两个个体的基因型相同;胚胎移植前需要对受体母牛进行同期发情处理。
思维导图
随堂检测反馈
1.下列关于体外受精技术的说法,错误的是(　　)
[A]体外受精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]体外受精技术能有效提高动物繁殖能力
[D]体外受精技术需要将获能的精子人工放入雌性动物的输卵管
D
【解析】 体外受精需要将获能的精子与MⅡ期卵母细胞在体外条件下
培养。
2.下列关于胚胎移植及其生理学基础的说法,错误的是(　　)
[A]早期胚胎处于游离状态,为胚胎的移植提供了可能
[B]供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理、组织上的联系,这是供体胚胎正常发育的生理基础
[C]受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生排斥反应,这为胚胎在受体内存活提供了可能
[D]胚胎移植产下的个体在细胞质基因控制的性状上与受体性状相似
D
【解析】 早期胚胎在一定时间内处于游离状态,未与子宫建立组织上的联系,这为胚胎的移植提供了可能;移植的胚胎在一定时期后会与受体子宫建立生理上和组织上的联系,从而保证了以后正常发育所需要的营养条件;一般来说,同一物种的受体母畜对于移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应;供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受受体影响,即性状与受体无关。
3.(2024·湖北卷)波尔山羊享有“世界山羊之王”的美誉,具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中常采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊。下列叙述错误的是(　　)
[A]选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排卵处理
[B]胚胎移植前可采集滋养层细胞进行遗传学检测
[C]普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体
[D]生产中对提供精子的波尔公山羊无需筛选
D
【解析】 选择遗传性状优良的健康波尔母山羊作为供体,进行超数排卵处理;胚胎移植前,采集部分滋养层细胞进行遗传学检测;作为受体的杜泊母绵羊只需具备健康的体质和正常繁殖能力即可,但山羊和绵羊是不同的物种,具有生殖隔离,通常不能将山羊的胚胎移植到绵羊子宫发育,即普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体;生产中需选择品质优良的波尔公山羊提供精子。
4.下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]胚胎分割可以看作动物无性繁殖的方法之一
[B]为了获得良种后代,可以取少量内细胞团细胞进行DNA分析
[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
A
【解析】 胚胎分割可将早期胚胎分为2等份、4等份或8等份等,来自同一胚胎的后代遗传物质相同,因此属于无性繁殖或克隆的方法之一;内细胞团将来发育为胎儿的各种组织,滋养层细胞发育为胎膜和胎盘的一部分,为了获得良种后代,可以取滋养层细胞进行DNA分析;分割胚胎时分割的份数越多,操作难度越大,成功率越低;对胚胎进行分割属于无性繁殖,分割后的胚胎遗传物质相同,得到的个体性别相同。
5.(2025·广州检测)由于栖息地丧失和人为捕猎,亚洲黑熊数量骤减,科学家期望通过人工授精、胚胎移植等方法拯救亚洲黑熊,其过程如下图。下列说法正确的是(　　)
[A]D受体雌性必须和A、B同期发情处理
[B]重构胚可用Ca2+载体激活使其发育为桑葚胚或囊胚
[C]胚胎工程一般采用促性腺激素释放激素处理A使其超数排卵
[D]E的遗传物质一半来自A、一半来自C,且遗传性状还受环境影响
B
【解析】 D受体雌性接受来自动物园亚洲黑熊♀A体内的胚胎,所以必须和动物园亚洲黑熊♀A同期发情处理,目的是使体内的生理环境保持一致,提高胚胎的存活率,而野生亚洲黑熊♀B只需要提供体细胞,所以不需要同期发情处理;重构胚可用Ca2+载体激活,待其发育为桑葚胚或囊胚时进行胚胎移植;胚胎工程一般采用促性腺激素处理A使其超数排卵;E(由A的卵细胞和C的精子体内受精形成的受精卵发育形成)遗传物质来源于A和C,但细胞质中遗传物质几乎全部来自A,核内的遗传物质一半来自A、一半来自C,且遗传性状还受环境影响。
联系实际 迁移应用
请根据下列两个资料回答相关问题。
资料1:用化学方法激活小鼠成熟的卵母细胞得到phESC(孤雌单倍体干细胞),然后通过基因编辑技术使phESC中的3个基因沉默,phESC的细胞核状态便可接近精子细胞核的状态,如图1。
资料2:用化学方法激活小鼠的精子得到ahESC(孤雄单倍体干细胞),然后对ahESC中的8个基因进行编辑,ahESC的细胞核便具有卵细胞核的特点,如图2。
(1)体内受精时,精子细胞膜与卵细胞膜接触并融合, 会迅速产生生理反应阻止后来的精子进入。 作为受精的标志。
(2)用 对雌性小鼠进行 处理可得到大量卵母细胞,这些卵母细胞转化为phESC的过程相当于植物组织培养中的 过程。
(3)ahESC与精子和去核卵母细胞融合后,得到的融合细胞的性染色体组成可能是 。
卵细胞膜外的透明带
观察到两个极体或雌、雄原核
促性腺激素
超数排卵
脱分化
XX、YY、XY
(4)据图分析只依赖雄性小鼠 (填“能”或“不能”)得到孤雄小鼠,请写出理由支持你的判断:
。
不能
需要将ahESC和另一个精子与一个去核卵母细胞融合;
重构胚需要移植到雌性小鼠体内才能发育成为个体第3节　胚胎工程
第1课时　胚胎工程的理论基础
[学习目标]　1.通过学习精子和卵细胞的结构和功能,明确受精的过程和特点。2.基于胚胎早期发育的过程,运用归纳与概括、模型与建模等方法说明胚胎早期发育各阶段的特点。
一、胚胎工程
二、受精
1.概念:精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
2.场所:哺乳动物的受精在输卵管内完成。
3.准备阶段
(1)精子获能。
提醒　精子获能获得的是受精能力,而不是获得能量。
(2)卵子的准备。
4.受精的过程
三、胚胎早期发育
1.开始发育场所:输卵管。
2.卵裂及特点
(1)场所:透明带。
(2)特点:①细胞的数量不断增加;②胚胎的总体积并不增加。
3.主要阶段及特点
判断正误
(1)精子和卵子都需要经过获能才能进行受精作用。(　　)
【答案】 ×
【提示】 精子需要经过获能处理才能完成受精过程,而卵子需要在输卵管中进一步成熟才能与获能的精子完成受精作用。
(2)动物排出的卵子成熟程度不同,都要在卵巢中进一步发育到MⅡ期才具备受精能力。(　　)
【答案】 ×
【提示】 动物排出的卵子成熟程度不同,都要在输卵管中进一步发育到MⅡ期才具备受精能力。
(3)受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核;受精完成的标志是雌、雄原核融合形成合子。(　　)
【答案】 √
(4)胚胎早期发育的细胞分裂方式包括有丝分裂和减数分裂。(　　)
【答案】 ×
【提示】 胚胎早期发育的细胞分裂方式是有丝分裂。
(5)囊胚期的滋养层细胞具有全能性。(　　)
【答案】 ×
【提示】 囊胚期的已分化的滋养层细胞将来发育为胎膜和胎盘的一部分,不具有全能性。
任务一　分析受精作用的过程
　　下图是人的受精过程示意图,请思考并回答下列问题。
(1)刚刚排出的精子和卵子不能立刻受精,原因是精子要获能后才具有受精能力,卵子必须进一步成熟到MⅡ期才能受精。
(2)防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。其意义是保证遗传的稳定性。
(3)判断卵子受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核。
(4)精子与卵细胞的结合,体现了细胞膜具有什么功能
【提示】 体现了细胞膜具有进行细胞间的信息交流的功能。
核心归纳
1.受精过程中的“两大反应”和“两道屏障”
2.对受精过程认识的“三个误区”
(1)成熟的精子并不代表具有受精能力,必须获能后才具备受精能力。
(2)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核,如雄原核形成过程中,原核膜已破裂。
(3)受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核,受精完成的标志是雌、雄原核的融合。
典型例题
1.在哺乳动物的受精过程中,下列生理反应发生的顺序是(　　)
①精子穿过透明带,卵细胞膜与精子细胞膜融合
②精子的核变成雄原核
③精子释放多种酶
④卵子完成减数第二次分裂
⑤透明带及卵细胞膜发生一系列的反应,阻止其他精子进入
⑥卵细胞的核成为雌原核
[A]③①⑤②④⑥
[B]①③②④⑥⑤
[C]②⑥④①⑤③
[D]③⑤①②⑥④
【答案】 A
【解析】 在哺乳动物的受精过程中,发生的生理反应顺序为③精子释放多种酶→①精子穿过透明带,卵细胞膜与精子细胞膜融合→⑤透明带及卵细胞膜发生一系列的反应,阻止其他精子进入→②精子的核变成雄原核→④卵子完成减数第二次分裂→⑥卵细胞的核成为雌原核,故顺序为③①⑤②④⑥。
2.下图表示精子入卵后,发生(或引起)的一系列变化及形成受精卵的过程,下列叙述错误的是(　　)
[A]只有获能的精子才能进入卵子
[B]经图中Y过程只形成了雌原核
[C]精子入卵主要指精子头部的细胞膜与卵细胞膜融合
[D]图中X指卵细胞膜发生生理反应,Y指卵子的减数分裂Ⅱ
【答案】 B
【解析】 精子进入卵子之前需要经过获能过程,才能获得受精能力。受精阶段,精子细胞膜与卵细胞膜融合,卵细胞膜外的透明带迅速发生生理反应,形成阻止多精入卵的第一道屏障,精子入卵后,卵细胞膜也会立即发生生理反应,形成第二道屏障,即图中X过程;精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体,形成雌原核,即图中Y过程,故Y过程既形成了雌原核,又形成了第二极体。精子入卵主要指精子头部细胞膜与卵细胞膜融合,精子头部物质(含细胞核)才能进入卵细胞。
任务二　分析胚胎早期发育过程及相关结构、物质变化
　　下图表示哺乳动物胚胎早期发育过程的部分阶段,请据图回答下列问题。
(1)写出图中各标号的名称:
A.桑葚胚;B.囊胚;①滋养层;②内细胞团;③透明带;④囊胚腔。
(2)胚胎早期发育过程中,细胞分化最显著的阶段是原肠胚期。
(3)什么是孵化 孵化之前和孵化之后分别是哪种胚胎
【提示】 囊胚进一步扩大,透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程叫作孵化。孵化之前是囊胚,在透明带中发育,孵化之后将发育成原肠胚。
(4)请分析受精卵卵裂时,胚胎中细胞或物质的变化规律,完成表格。
项目 变化
细胞数目 增多
每个细胞体积 减小
DNA总量 增多
每个细胞内的DNA总量 不变
有机物总量 减少
核心归纳
1.图解胚胎早期发育的过程
2.掌握胚胎发育各个时期的特点
(1)高等动物的个体发育过程包括胚胎发育和胚后发育,胚胎发育的起点是受精卵,终点是成熟的胎儿;胎儿出生后的发育过程属于胚后发育。
(2)受精卵是新生命的第一个细胞,其全能性最高。动物细胞全能性随分化程度的提高而越来越难以表现。
(3)桑葚胚及以前阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能。
(4)囊胚阶段细胞存在分化,其内细胞团细胞具有全能性。
(5)胚胎早期发育的营养物质来自卵细胞,后期通过胎盘从母体吸收营养物质。
典型例题
3.图1为受精作用的过程以及早期胚胎发育示意图,图2表示早期胚胎发育的某个时期。下列叙述错误的是(　　)
[A]图1中过程②细胞的数量增加,但胚胎的总体积并不增加
[B]胚胎发育的早期,受精卵的卵裂过程是在透明带内完成的
[C]图2处于图1中的a时期,细胞⑥将会发育成胎膜和胎盘
[D]图1中b时期胚胎形成的三个胚层来自内细胞团细胞的分化
【答案】 C
【解析】 图1中过程②为受精卵卵裂形成桑葚胚的过程,该阶段是在透明带内完成的,细胞数量增加,但胚胎的总体积并不增加;图2为囊胚,其处于图1中的a时期,细胞⑦为滋养层细胞,将来发育成胎膜和胎盘的一部分,细胞⑥为内细胞团细胞,将来发育成胎儿的各种组织;b时期胚胎为原肠胚,原肠胚有外、中、内三个胚层,都是由内细胞团细胞分化而来的。
4.下图表示的是蛙的受精卵在卵裂的过程中,DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化趋势(横坐标表示发育时间)。其中正确的是(　　)
[A]①② [B]①③ [C]②④ [D]③④
【答案】 A
【解析】 卵裂是受精卵进行连续的有丝分裂,每一次分裂都发生染色体的复制,从分子水平上看,它包括DNA的复制和有关蛋白质的合成,所以随着细胞数目的增加,DNA分子总量也呈指数形式增长;在卵裂过程中,胚胎总体积不变,随细胞数目的增加,每个细胞的体积在逐渐变小;在卵裂过程中,细胞不断分裂需要消耗大量能量,能量是通过细胞氧化分解有机物提供的,在此过程中,胚胎不能从外界摄入有机物,故有机物总量逐渐减少。
随堂检测反馈
1.下列关于受精过程的叙述,错误的是(　　)
[A]获能后的精子与卵子相遇后,释放多种酶穿越卵细胞膜进入透明带
[B]精子外膜与卵细胞膜相互融合,精子入卵
[C]成熟的精子还需获能处理才能受精
[D]精子入卵后激活卵子完成减数分裂Ⅱ
【答案】 A
【解析】 透明带位于卵细胞膜的外侧,受精时,精子先穿越透明带再与卵细胞膜接触。
2.(2025·成都检测)下列有关受精作用及胚胎发育的说法,正确的是(　　)
[A]防止多精入卵的两道屏障是核膜反应和透明带反应
[B]卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加
[C]桑葚胚从透明带中伸展出来的过程称为孵化
[D]受精的标志是观察到两个极体或者雌、雄原核
【答案】 D
【解析】 防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应;卵裂期胚胎中细胞数目在不断增加,而有机物的总量因为细胞呼吸消耗而减少;囊胚从透明带中伸展出来的过程称为孵化。
3.高等哺乳动物受精后不久,受精卵开始进行细胞分裂,其胚胎发育过程中的某一时期如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
[A]图中①②③依次为透明带、滋养层、内细胞团
[B]细胞分化在图示时期已经发生,终止于生命结束
[C]胚胎从①中伸展出来的过程叫作孵化
[D]图中所有细胞遗传物质相同,都具有全能性
【答案】 D
【解析】 题图是囊胚期示意图,①②③依次为透明带、滋养层、内细胞团,滋养层和内细胞团是由桑葚胚期的细胞分化来的,其中内细胞团能发育成胎儿的各种组织,具有全能性。
4.下图为某哺乳动物受精作用及胚胎发育过程示意图。下列叙述正确的是(　　)
[A]①过程发生在雌性哺乳动物的子宫内
[B]桑葚胚中的内细胞团将来发育成各种组织
[C]图中a表示囊胚,b时期的胚胎发生孵化
[D]动物体内受精和胚胎发育是胚胎工程的理论基础
【答案】 D
【解析】 ①受精作用过程发生在雌性动物的输卵管中;囊胚中的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织;图中a表示囊胚,囊胚进一步扩大,会导致透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程叫作孵化,即a时期的胚胎发生孵化,b时期为原肠胚。
5.(2025·云南高二检测)嵌合体是指同一个生物体中同时存在两种或两种以上染色体组成不同的细胞,且这些细胞相互间处于嵌合状态,过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]由受精卵发育为8细胞胚的过程中,胚胎总体积并不会增加
[B]两个8细胞胚合并为16细胞胚的形成过程存在细胞的融合
[C]8细胞胚和16细胞胚的细胞都有发育成完整个体的潜能
[D]由该嵌合体发育而来的小鼠可能表现为黑白相间
【答案】 B
【解析】 由受精卵发育为8细胞胚的过程中,细胞数量不断增加,但胚胎总体积并不会增加;两个8细胞胚合并为16细胞胚的过程中细胞相互间处于嵌合状态,细胞数量没有减少,不存在细胞的融合;8细胞胚和16细胞胚的细胞都具有全能性,都有发育成完整个体的潜能;该嵌合体含有白鼠和黑鼠的全部基因,且这些基因位于不同的细胞内,故肤色可能表现为黑白相间。
　　女性受孕后的子宫内并不是“母慈子孝”的场景,而是一场精彩的斗争。孕早期母体的一系列不适反应,都是这场斗争的表现。请回答下列问题。
(1)进入女性生殖道的精子必须经过获能才具备与卵子结合的能力。而排入输卵管的卵子则要进一步成熟,当达到减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)时,才具备与精子受精的能力。
(2)受精卵经有丝分裂形成早期胚胎,要经历桑葚胚→囊胚→具有三个胚层的原肠胚等阶段。卵裂期是在透明带内进行的,其特点是细胞分裂方式为有丝分裂,细胞数量不断增加,但胚胎的总体积并不增加。由于胚胎细胞近一半的基因是外来的,因此母体会做出自然的排斥反应,而胚胎细胞会分泌人绒毛膜促性腺激素(HCG),从而抑制母体淋巴细胞(在特异性免疫中起主要作用的一类细胞)的活动,而阻止排斥反应。
(3)度过孕早期后,胎盘会向母体大脑释放一种激素,强行控制母体去补充胎儿所需要的食物。胎盘是由囊胚的滋养层细胞发育而成。
课时作业
(时间:30分钟　分值:57分)
第1~7题每题3分,第8~9题每题6分,共计33分。
基础对点练
知识点1　受精和受精阶段
1.家畜卵子发生过程中减数第二次分裂完成于(　　)
[A]排卵前,在卵巢内
[B]排卵后,在子宫内
[C]受精时,在输卵管内
[D]排卵时,在卵巢内
【答案】 C
【解析】 动物排出的卵子成熟程度不同,有的可能是初级卵母细胞,有的可能是次级卵母细胞,但是它们都要在输卵管内进一步成熟,到MⅡ期时,才具备与精子受精的能力,在受精的过程中完成减数第二次分裂,因此卵子发生过程中减数第二次分裂完成于受精时,场所在输卵管内。
2.下列有关哺乳动物体内受精的叙述,正确的是(　　)
[A]动物排出的卵子成熟程度不同,只有部分具备与精子受精的能力
[B]精子细胞膜与卵子细胞膜的融合依靠细胞膜的功能特点
[C]所有卵母细胞都要在输卵管内成熟,到MⅡ期才具备受精能力
[D]精子无须穿过透明带也可以与卵细胞膜接触
【答案】 C
【解析】 动物排出的卵子成熟程度不同,但都要在输卵管内进一步成熟,到MⅡ期时,才具备与精子受精的能力;精子细胞膜与卵子细胞膜的融合依靠细胞膜的结构特点——具有一定的流动性;精子必须穿过透明带才可以与卵细胞膜接触。
3.(2025·福州检测)下列有关哺乳动物受精作用的说法错误的是(　　)
[A]卵细胞和精子相互识别体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能
[B]卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应阻止其他精子进入,有利于亲子代染色体数目的稳定
[C]受精后,受精卵中的DNA一半来自父方,一半来自母方
[D]卵细胞和精子的随机结合,是遗传多样性的原因之一
【答案】 C
【解析】 受精卵的核DNA一半来自父方,一半来自母方,而细胞质中的DNA几乎都来自母方。
4.下图为受精作用的过程示意图,甲~戊代表过程。下列相关分析错误的是(　　)
[A]甲过程中精子释放多种酶,溶解卵细胞膜外的一些结构
[B]乙过程中透明带发生生理反应,可阻止其他精子进入透明带
[C]丙过程中雄原核形成的同时,卵细胞开始减数分裂Ⅱ
[D]丁、戊过程中雌、雄原核相向移动,进而形成受精卵
【答案】 C
【解析】 甲过程是精子穿越卵细胞膜外的结构,此过程中精子会释放多种酶,溶解卵细胞膜外的一些结构;乙过程中精子细胞膜与卵细胞膜接触并融合,此过程中透明带会发生生理反应,可阻止其他精子进入透明带;在MⅡ期(减数分裂Ⅱ中期)的卵母细胞才具备受精能力,丙过程中卵细胞被激活,继续完成了减数分裂Ⅱ;丁、戊过程中雌、雄原核充分发育后,相向移动,彼此靠近,核膜消失,进而形成受精卵。
知识点2　胚胎早期发育
5.下列有关哺乳动物胚胎早期发育的叙述,正确的是(　　)
[A]在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体标志着卵子受精
[B]在原肠胚阶段胚胎的内部开始出现含有液体的腔
[C]受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的,孵化后进入囊胚阶段
[D]胚胎发育至原肠胚时期即开始了细胞分化,随后发育形成三个胚层
【答案】 A
【解析】 在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体或出现雌、雄原核是卵子受精的标志;囊胚期即出现一个含有液体的囊胚腔;孵化是指囊胚从透明带出来,孵化后进入原肠胚阶段;细胞分化在囊胚时期就已经出现。
6.受精卵的早期分裂称为卵裂,其特点是(　　)
[A]该时期的细胞一般都具有全能性
[B]每个细胞体积不变,细胞的数量增加
[C]胚胎有机物总量增加,细胞DNA总量不断减少
[D]所有细胞的相对表面积减小,核物质(质量)与质物质比值增大
【答案】 A
【解析】 卵裂期的细胞一般都具有全能性;卵裂期的每个细胞体积减小,胚胎的总体积不变,细胞的数量增加;胚胎有机物因为消耗总量减少,细胞DNA总量因为复制而增加;细胞体积减小,细胞的相对表面积增大。
7.下表表示高等动物个体发育的不同阶段,下列说法正确的是(　　)
① ②
受精卵 桑葚胚 囊胚 原肠胚 幼体 性成熟的个体
[A]图中①过程表示孵化,②表示胚胎发育
[B]受精卵形成囊胚的过程中进行卵裂,不断从母体获得营养
[C]高等哺乳动物胚胎发育中囊胚的滋养层细胞发育成胎膜和胎盘的一部分
[D]原肠胚的细胞都是全能细胞
【答案】 C
【解析】 胚胎发育是指从受精卵到出生前的成熟胎儿,而孵化发生在囊胚期;受精卵形成桑葚胚的过程中进行卵裂,该过程的营养由卵细胞提供;原肠胚出现了明显的细胞分化,细胞不都具有全能性。
综合提升练
8.(2025·深圳月考)雌性小鼠在精子入卵后,卵子排出的第二极体仅与受精卵分裂形成的
2个子细胞之一接触。在甲时期去除第二极体会导致胚胎明显缩小,不能正常存活,这一异常可通过向细胞1中注射第二极体的细胞提取液加以改善。在乙时期后去除第二极体对胚胎发育无显著影响。下列叙述错误的是(　　)
[A]极体的形成与减数分裂时细胞质不均等分裂有关
[B]MⅡ的过程中不会发生染色体DNA的复制
[C]胚胎细胞与第二极体间可能进行物质交换与信息交流
[D]第二极体会被保留成为胚胎的组成部分以发挥重要作用
【答案】 D
【解析】 减数分裂时初级和次级卵母细胞细胞质不均等分裂导致形成大小不同的两个细胞,含细胞质少的细胞体积小,称为极体,可见极体的形成与减数分裂时细胞质不均等分裂有关;减数分裂的特点是DNA只复制一次,而细胞分裂两次,所以在减数分裂Ⅱ的过程中不会发生染色体DNA的复制;由题干信息可知,第二极体仅与受精卵分裂形成的2个子细胞之一接触,第二极体中所含的物质在乙时期明显改善第二极体缺失对胚胎发育的影响,所以胚胎细胞与第二极体间可能进行物质交换与信息交流;胚胎由受精卵发育而来,而第二极体不参与构成受精卵,且在乙时期后去除第二极体对胚胎发育无显著影响,因此第二极体不会被保留。
9.研究发现,植物的有性生殖过程中,当卵细胞与精子融合后,植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2。这两种酶能降解一种吸引花粉管的信号分子,避免受精卵再度与精子融合。下列叙述错误的是(　　)
[A]精子中不含编码ECS1和ECS2的基因
[B]未受精的情况下,卵细胞不分泌ECS1和ECS2
[C]ECS1和ECS2有利于保持后代染色体数目稳定
[D]ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合
【答案】 A
【解析】 精子中也含编码ECS1和ECS2的基因,但是不表达;结合题意“当卵细胞与精子融合后,植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2”可知,未受精的情况下,卵细胞不分泌ECS1和ECS2;ECS1和ECS2防止多精入卵可以保证子代遗传信息来自一个精子和一个卵细胞,能保持后代染色体数目稳定;由题可知,ECS1和ECS2能降解一种吸引花粉管的信号分子,避免受精卵再度与精子融合,说明ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合。
10.(12分)下图为精、卵相遇示意图。据图回答下列问题。
(1)写出①~④所示结构的名称:①　　　　;②　　　　;③　　　　;④　　　　。
(2)精子与卵子相遇时,首先　　　　 　　,可直接溶解　　　 　　外的一些结构。
(3)在精子接触卵细胞膜时,会产生阻止后来的精子进入　　　　 　　　　的生理反应。
(4)精子入卵后,形成一个新的核,即　 　 　　。与此同时,被激活的卵子会排出
　　　 　　　　,形成　　　　 　　　　。
(5)当　　　　　　　　　　　　　　　　　时,受精过程至此结束。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)卵细胞核(纺锤体—染色体复合物)　卵细胞膜　透明带　第一极体
(2)释放多种酶　卵细胞膜
(3)透明带
(4)雄原核　第二极体　雌原核
(5)雌、雄原核彼此融合(2分)
【解析】 (1)题图中①~④分别表示卵细胞核、卵细胞膜、透明带、第一极体。(2)精子与卵子相遇时,首先它释放多种酶溶解卵细胞膜外的一些结构。(3)当精子接触卵细胞膜的瞬间,会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应。(4)精子入卵后,形成雄原核,同时卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体后,形成雌原核。(5)受精过程完成的标志是雌、雄原核
融合。
11.(12分)亚麻酸(ALA)能够促进卵母细胞体外成熟和囊胚发育。为了给水牛体外胚胎产业化生产中合理使用亚麻酸提供理论依据,科研人员研究了不同浓度的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟、胚胎早期发育的影响。分析回答下列问题。
①卵母细胞的收集和体外培养:从屠宰场水牛的卵巢中收集并处理卵母细胞,随机均分成5组,分别置于不同浓度亚麻酸的培养液中,在39 ℃、5% CO2的培养箱中培养22~24 h。
②卵母细胞成熟判断:在显微镜下观察卵母细胞,判断其是否成熟,统计结果如表1。
③体外受精:在受精溶液中进行体外受精后,用显微镜观察判断是否完成受精。
④早期胚胎培养:将受精卵移入胚胎培养液中培养44~48 h后检查分裂情况,每隔48 h更换一次培养液,第5~9 d观察囊胚发育情况,统计结果如表2。
表1　亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟的影响
ALA浓度/ (μmol·L-1) 卵母细胞数 核成熟卵子数
0 229 137
10 201 133
50 227 166
100 215 137
200 215 135
表2　亚麻酸对水牛胚胎早期发育的影响
ALA浓度/ (μmol·L-1) 培养卵数 分裂数 囊胚数
0 309 171 75
10 325 182 82
50 292 185 97
100 310 188 84
200 231 145 68
(1)步骤①中,细胞培养箱中加5% CO2的作用是　　　　　　　　　　。
(2)步骤②中,成熟卵母细胞内染色体的行为特征是　　　　　　　　　　　　　。步骤③中,判断是否受精的依据是　　　　　　　　　　　　　。
(3)步骤④中,受精卵经　　　　　　　　(填时期)发育成囊胚,培养过程定期更换培养液的目的是　　　　　　　　　　　　　　。
(4)根据实验数据分析,亚麻酸溶液浓度为200 μmol·L-1时,对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育起　　　　(填“促进”或“抑制”)作用。
(5)实验结果表明,　　　　　　μmol·L-1的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育都更有利,判断依据是　
　。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)维持培养液pH的相对稳定　
(2)染色体的着丝粒排列在赤道板上(2分)　可否观察到两个极体或雌、雄原核　
(3)桑葚胚　清除有害代谢物,补充营养物质　
(4)促进(2分)　
(5)50(2分)　核成熟卵子数占卵母细胞的比例最高,囊胚数占培养卵数的比例最高(2分)
【解析】 (2)卵母细胞培养到减数分裂Ⅱ中期时才成熟,而减数分裂Ⅱ中期的特征是染色体的着丝粒排列在赤道板上。(4)亚麻酸溶液浓度为0 μmol·L-1的一组为对照组,与其相比,表1中,亚麻酸溶液浓度为200 μmol·L-1时,核成熟卵子数占卵母细胞数的比例增加,表2中,亚麻酸溶液浓度为200 μmol·L-1时,囊胚数占培养卵数的比例增加,可见其对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育起促进作用。(5)表1中,亚麻酸溶液浓度为50 μmol·L-1时,核成熟卵子数占卵母细胞的比例最高,表2中,亚麻酸溶液浓度为50 μmol·L-1时,囊胚数占培养卵数的比例最高,因此50 μmol·L-1的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育都更
有利。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、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步骤和应用价值。2.运用胚胎工程的基本概念和原理,对生产、生活中的相关问题进行分析与判断。3.认同在胚胎工程技术的发展和应用中体现了科学、技术和社会的互动关系。
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.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.过程
4.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。
二、胚胎移植
1.概念:是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.胚胎移植的基本程序(以牛胚胎移植为例)
3.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。
三、胚胎分割
1.概念: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.主要仪器设备:体视显微镜和显微操作仪。
4.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)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。
5.胚胎分割的意义
提醒　胚胎分割并不是分割的份数越多越好,分割的份数越多,分割后胚胎成活的概率越小。
判断正误
(1)为了获得更多的卵母细胞,需用性激素对供体进行处理。(　　)
【答案】 ×
【提示】 为了获得更多的卵母细胞,需用外源促性腺激素对供体进行处理。
(2)受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植。(　　)
【答案】 ×
【提示】 胚胎移植时应在原肠胚以前,一般在桑葚胚或囊胚阶段,也可能在更早的时期。
(3)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。(　　)
【答案】 √
(4)桑葚胚、囊胚和原肠胚都可用于胚胎分割移植。(　　)
【答案】 ×
【提示】 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。
(5)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】 √
(6)为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应,应注射免疫抑制剂。(　　)
【答案】 ×
【提示】 同种生物之间的胚胎移植基本上不会产生免疫排斥反应。
任务一　分析体外受精与体内受精
　　如图所示是哺乳动物体外受精示意图,请据图思考并回答相关问题。
(1)采集到的卵母细胞和精子能否在体外直接受精
【提示】 不能,采集到的卵母细胞和精子,要分别在体外进行成熟培养和获能处理,然后才能用于体外受精。
(2)图中体外受精模拟的是雌性动物的输卵管(填部位)的环境。
(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。
【提示】 不相同。一般情况下,体外受精是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;而人工授精过程中精子和卵子的结合是在雌性动物的输卵管中完成的。
核心归纳
自然受精、人工授精和体外受精的比较
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、卵子,在体外培养液中完成受精过程
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 精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程;都是有性生殖
典型例题
1.(2025·佛山月考)下列有关哺乳动物体外受精的叙述,正确的是(　　)
[A]应给实验动物注射促性腺激素,使其产生更多的精子
[B]从输卵管中采集的卵母细胞经培养后才能与获能的精子受精
[C]获能的精子和成熟的卵子,要在适当的培养液中完成受精
[D]试管动物的培育就是利用人工授精技术实现的
【答案】 C
【解析】 自然状态下,哺乳动物精子的产生数量远多于卵子,给实验动物注射促性腺激素,目的是产生更多的卵子;从卵巢中采集的卵母细胞要在体外进行成熟培养,然后才能与获能的精子受精,在输卵管中的卵母细胞可能已成熟;一般情况下,可以将获能的精子和成熟的卵子在适当的培养液中共同培养一段时间,来促使它们完成受精;人工授精与体外受精不同,试管动物是利用体外受精技术实现的。
2.自然受精、体外受精的共同点是(　　)
[A]均需在输卵管完成受精
[B]均需采集卵母细胞
[C]均需采集精液
[D]受精前精子均需获能
【答案】 D
【解析】 体外受精在体外专门的培养液中进行;自然受精不需要采集卵母细胞和精液;任何形式的受精作用过程中,精子都需要获能。
任务二　分析胚胎移植的理论基础和操作过程
　　胚胎移植实际上是产生胚胎的供体和孕育胚胎的受体分工合作共同繁育后代的过程。下图为牛胚胎移植过程示意图,请据图并回答下列问题。
(1)胚胎移植过程中,对供、受体的选择有哪些要求
【提示】 供体:遗传性状优良、生产能力强;受体:有健康的体质和正常繁殖能力。
(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
【提示】 同期发情处理是对受体母牛和供体母牛用相关激素处理,使它们处于相同的生理状态,有利于胚胎移植;超数排卵是利用外源促性腺激素处理供体母牛,使其产生多个卵细胞,从而获得多枚胚胎。
(3)移入的早期胚胎为什么能在受体子宫里面成活
【提示】 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
(4)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优良公牛,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。
核心归纳
1.胚胎移植的生理学基础
2.胚胎移植中的四个注意点
典型例题
3.(2025·合肥高二检测)梅花鹿胚胎移植实验的主要流程:①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④对胚胎进行质量检查→⑤胚胎移植→子代梅花鹿。下列相关叙述正确的是(　　)
[A]①过程需要注射有关激素,目的是获得更多的卵原细胞并完成减数分裂
[B]③过程是以哺乳动物早期胚胎在输卵管或子宫中处于游离状态为前提的
[C]④可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚
[D]通过体外受精获得的人胚胎移植时需考虑母体血型相同
【答案】 B
【解析】 ①过程需要注射促性腺激素,目的是获得更多的卵母细胞,卵母细胞在精子的激活下才能完成减数分裂;③过程时哺乳动物早期胚胎在输卵管或子宫中处于游离状态,从而方便收集胚胎;④可移植的胚胎一般应发育到桑葚胚或囊胚期,而不能发育到原肠胚期;受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,血型差异不影响胚胎移植。
4.(2024·甘肃卷)甘加藏羊是甘肃高寒牧区的优良品种,是季节性发情动物,每年产羔一次,每胎一羔,繁殖率较低。为促进畜牧业发展,研究人员通过体外受精、胚胎移植等胚胎工程技术提高藏羊的繁殖率,流程如下图。下列叙述错误的是(　　)
[A]藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵
[B]藏羊乙的获能精子能与刚采集到的藏羊甲的卵母细胞受精
[C]受体藏羊丙需和藏羊甲进行同期发情处理
[D]后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙
【答案】 B
【解析】 促性腺激素能作用于卵巢,藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵;从卵巢中刚采集的卵母细胞需培养成熟(减数第二次分裂中期)后才可与获能的精子进行体外受精;在胚胎移植前要对受体和供体进行同期发情处理,使供、受体的生理状况相同,因此受体藏羊丙需和藏羊甲进行同期发情处理;后代丁是由藏羊甲的卵母细胞和藏羊乙的精子结合形成的受精卵发育而来,因此后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙。
任务三　分析胚胎分割的原理和操作
　　胚胎分割技术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。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)胚胎分割的对象是发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。
(2)分割囊胚期的胚胎时为什么强调将内细胞团均等分割
【提示】 囊胚的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,内细胞团分割不均匀会影响胚胎的恢复和进一步发育。
(3)做性别鉴定时,为什么取滋养层细胞
【提示】 ①滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘的一部分,用其做性别鉴定不会影响胚胎的恢复和进一步发育。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)胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的生殖方式相同吗
【提示】 相同,两者都属于无性繁殖。
核心归纳
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.胚胎分割动物与体细胞核克隆动物的比较
项目 胚胎分割动物 体细胞核克隆动物
相同点 都属于无性繁殖或克隆,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 克隆动物的遗传物质主要由供体细胞的细胞核提供
起点 经过受精作用或其他方式形成的一个细胞 经过核移植形成的一个细胞
典型例题
5.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]①② [B]②③
[C]①③④ [D]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(如对囊胚内细胞团均等分割),也不能分割任意时期的胚胎(如不分割原肠胚);通过胚胎分割获得后代的过程是无性繁殖,属于克隆。
6.(2025·昭通期中)胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了更多可能。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(　　)
[A]胚胎分割时需要严格地将内细胞团和滋养层细胞进行均分
[B]体外受精之前需要对精子进行获能处理,卵细胞需要完成减数分裂
[C]通过胚胎分割获得的两个个体的基因型相同
[D]胚胎移植前需要对供体母牛进行同期发情处理
【答案】 C
【解析】 胚胎分割时需要严格地将内细胞团均分;体外受精之前需要对精子进行获能处理,卵细胞需要处于MⅡ期;通过胚胎分割获得的两个二分胚的内细胞团都来源于同一个受精卵的有丝分裂,两个内细胞团的基因相同,故分别发育形成的两个个体的基因型相同;胚胎移植前需要对受体母牛进行同期发情处理。
随堂检测反馈
1.下列关于体外受精技术的说法,错误的是(　　)
[A]体外受精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]体外受精技术能有效提高动物繁殖能力
[D]体外受精技术需要将获能的精子人工放入雌性动物的输卵管
【答案】 D
【解析】 体外受精需要将获能的精子与MⅡ期卵母细胞在体外条件下培养。
2.下列关于胚胎移植及其生理学基础的说法,错误的是(　　)
[A]早期胚胎处于游离状态,为胚胎的移植提供了可能
[B]供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理、组织上的联系,这是供体胚胎正常发育的生理基础
[C]受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生排斥反应,这为胚胎在受体内存活提供了
可能
[D]胚胎移植产下的个体在细胞质基因控制的性状上与受体性状相似
【答案】 D
【解析】 早期胚胎在一定时间内处于游离状态,未与子宫建立组织上的联系,这为胚胎的移植提供了可能;移植的胚胎在一定时期后会与受体子宫建立生理上和组织上的联系,从而保证了以后正常发育所需要的营养条件;一般来说,同一物种的受体母畜对于移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应;供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受受体影响,即性状与受体无关。
3.(2024·湖北卷)波尔山羊享有“世界山羊之王”的美誉,具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中常采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊。下列叙述错误的是(　　)
[A]选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排卵处理
[B]胚胎移植前可采集滋养层细胞进行遗传学检测
[C]普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体
[D]生产中对提供精子的波尔公山羊无需筛选
【答案】 D
【解析】 选择遗传性状优良的健康波尔母山羊作为供体,进行超数排卵处理;胚胎移植前,采集部分滋养层细胞进行遗传学检测;作为受体的杜泊母绵羊只需具备健康的体质和正常繁殖能力即可,但山羊和绵羊是不同的物种,具有生殖隔离,通常不能将山羊的胚胎移植到绵羊子宫发育,即普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体;生产中需选择品质优良的波尔公山羊提供精子。
4.下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]胚胎分割可以看作动物无性繁殖的方法之一
[B]为了获得良种后代,可以取少量内细胞团细胞进行DNA分析
[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】 A
【解析】 胚胎分割可将早期胚胎分为2等份、4等份或8等份等,来自同一胚胎的后代遗传物质相同,因此属于无性繁殖或克隆的方法之一;内细胞团将来发育为胎儿的各种组织,滋养层细胞发育为胎膜和胎盘的一部分,为了获得良种后代,可以取滋养层细胞进行DNA分析;分割胚胎时分割的份数越多,操作难度越大,成功率越低;对胚胎进行分割属于无性繁殖,分割后的胚胎遗传物质相同,得到的个体性别相同。
5.(2025·广州检测)由于栖息地丧失和人为捕猎,亚洲黑熊数量骤减,科学家期望通过人工授精、胚胎移植等方法拯救亚洲黑熊,其过程如下图。下列说法正确的是(　　)
[A]D受体雌性必须和A、B同期发情处理
[B]重构胚可用Ca2+载体激活使其发育为桑葚胚或囊胚
[C]胚胎工程一般采用促性腺激素释放激素处理A使其超数排卵
[D]E的遗传物质一半来自A、一半来自C,且遗传性状还受环境影响
【答案】 B
【解析】 D受体雌性接受来自动物园亚洲黑熊♀A体内的胚胎,所以必须和动物园亚洲黑熊♀A同期发情处理,目的是使体内的生理环境保持一致,提高胚胎的存活率,而野生亚洲黑熊♀B只需要提供体细胞,所以不需要同期发情处理;重构胚可用Ca2+载体激活,待其发育为桑葚胚或囊胚时进行胚胎移植;胚胎工程一般采用促性腺激素处理A使其超数排卵;E(由A的卵细胞和C的精子体内受精形成的受精卵发育形成)遗传物质来源于A和C,但细胞质中遗传物质几乎全部来自A,核内的遗传物质一半来自A、一半来自C,且遗传性状还受环境影响。
　　请根据下列两个资料回答相关问题。
资料1:用化学方法激活小鼠成熟的卵母细胞得到phESC(孤雌单倍体干细胞),然后通过基因编辑技术使phESC中的3个基因沉默,phESC的细胞核状态便可接近精子细胞核的状态,如图1。
　　资料2:用化学方法激活小鼠的精子得到ahESC(孤雄单倍体干细胞),然后对ahESC中的8个基因进行编辑,ahESC的细胞核便具有卵细胞核的特点,如图2。
(1)体内受精时,精子细胞膜与卵细胞膜接触并融合,卵细胞膜外的透明带会迅速产生生理反应阻止后来的精子进入。观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志。
(2)用促性腺激素对雌性小鼠进行超数排卵处理可得到大量卵母细胞,这些卵母细胞转化为phESC的过程相当于植物组织培养中的脱分化过程。
(3)ahESC与精子和去核卵母细胞融合后,得到的融合细胞的性染色体组成可能是XX、YY、XY。
(4)据图分析只依赖雄性小鼠不能(填“能”或“不能”)得到孤雄小鼠,请写出理由支持你的判断:需要将ahESC和另一个精子与一个去核卵母细胞融合;重构胚需要移植到雌性小鼠体内才能发育成为个体。
课时作业
(时间:30分钟　分值:50分)
第1~7题每题3分,第8题6分,共计27分。
基础对点练
知识点1　体外受精和胚胎移植
1.(2025·武汉检测)下图是通过体外受精技术培育试管动物的大致流程示意图,下列叙述错误的是(　　)
[A]采集的精子不能直接与成熟的卵母细胞完成体外受精
[B]①②过程分别为受精和减数分裂
[C]自然孕育时,图中的①~④过程通常是在输卵管中完成的
[D]早期胚胎在生理状况相同的同种雌性动物体内可继续发育
【答案】 B
【解析】 采集的精子获能后才能与成熟的卵母细胞完成体外受精;①②过程分别为受精和有丝分裂。
2.(2025·广州检测)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,错误的是(　　)
[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生长发育需在受体体内进行。
3.(2025·衡水检测)下列关于牛的胚胎移植的叙述,错误的是(　　)
[A]胚胎移植可充分发挥优良母牛的繁殖潜力
[B]胚胎移植不受时间和地域的限制
[C]胚胎移植可在畜牧业生产中加速育种工作和品种改良
[D]胚胎移植获得的后代遗传信息相同
【答案】 D
【解析】 胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力;由于超数排卵、同期发情处理及早期胚胎可保留和转移,胚胎移植不受时间和地域的限制,胚胎移植可使良种畜群迅速扩大,加速了育种工作和品种改良;用于移植的胚胎可能是分割后得到的,也可能是体内受精或体外受精后得到的,故胚胎移植获得的后代遗传信息不一定相同。
4.研究人员采集了大耳公羊的皮肤组织,利用体细胞克隆技术获得克隆胚胎,并将胚胎移植到普通的波尔山羊的子宫内。150 d后,克隆羊顺利诞生。下列有关说法错误的是(　　)
[A]克隆羊的诞生体现了动物体细胞的细胞核具有全能性
[B]应将皮肤组织细胞核植入培育到MⅡ期的去核卵母细胞中
[C]体外培养胚胎需加入动物血清,并培育到原肠胚再进行移植
[D]进行胚胎移植前,要对波尔山羊用激素处理使其同期发情
【答案】 C
【解析】 体外培养胚胎时需加入动物血清,以满足未知的营养需求,并培育到桑葚胚或囊胚时期再进行移植;进行胚胎移植前,要对波尔山羊(受体)用激素处理使其同期发情,以保证受体处于能接受外来胚胎的生理状态。
5.(2025·湖南联考)杜泊羊具有生长速度快、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图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
[A]为了获得更多的卵母细胞,需用雌激素对雌性杜泊羊进行处理
[B]从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精
[C]为避免代孕绵羊对植入的胚胎产生免疫排斥反应,应注射免疫抑制剂
[D]为了进一步扩大繁殖规模,可通过胚胎分割技术获得同卵双胎或同卵多胎
【答案】 D
【解析】 胚胎工程中用促性腺激素处理雌性杜泊羊使其超数排卵,其目的是获得较多的卵母细胞;从卵巢中采集的卵母细胞需要培养至减数第二次分裂中期才能与获能的精子进行受精;胚胎移植的理论基础之一是受体子宫对外来胚胎基本没有免疫排斥反应,因此,不需要注射免疫抑制剂;胚胎分割技术可以获得同卵双胎或同卵多胎,增加了胚胎的数量,因而可以扩大繁殖规模。
知识点2　胚胎分割
6.(2025·辽宁联考)体外受精、胚胎移植和胚胎分割等胚胎工程技术在医学和生产上得到广泛应用。下列对胚胎工程技术的叙述,正确的是(　　)
[A]受精的标志是精子的头部穿过卵子的细胞膜
[B]为提高成功率,胚胎移植前应对受体动物注射促性腺激素
[C]进行DNA分析鉴定动物性别时,需在内细胞团处进行取样
[D]胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一
【答案】 D
【解析】 受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核;促性腺激素用于促进供体超数排卵,而不是用于受体同期发情处理;进行DNA分析鉴定动物性别时,需在滋养层处进行取样,取内细胞团细胞分析鉴定可能会影响胚胎的发育;来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质,胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。
7.(2025·黄冈检测)下图表示研究人员利用胚胎工程培育某良种奶牛的过程。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]①过程中卵细胞的呼吸速率和物质代谢速率均变快
[B]②④过程使用的培养液和培养用具均需灭菌,并需定期更换培养液
[C]③过程可提高胚胎利用率,但需对桑葚胚内细胞团均等分割
[D]⑤为胚胎移植,需将胚胎移植到同种的、生理状态与供体相同的其他雌牛体内
【答案】 C
【解析】 ①为受精过程,精子入卵使卵细胞被激活,因此卵细胞的细胞呼吸和物质代谢速率变快;②④可表示体外胚胎培养,培养液和培养用具均需灭菌,并需定期更换培养液;③为胚胎分割,需对囊胚的内细胞团均等分割;⑤为胚胎移植,需将胚胎移植到同种的、生理状态与供体相同的其他雌牛体内,才能获得后代。
综合提升练
8.分离精子技术是有效的性别控制方法,例如:牛(2n=30)含X染色体精子的DNA含量比含Y染色体精子的DNA含量高4%左右,利用这一差异人们借助特殊仪器将它们分离开来,再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛(如图所示)。下列叙述正确的是(　　)
[A]过程①中获取的精子需获能处理才能参与受精,而卵细胞可直接参与受精
[B]过程①中卵细胞膜先发生反应,然后透明带再发生反应,以阻止多精子入卵受精
[C]图中“受精卵→公牛(母牛)”完全在受体子宫中完成,该过程要发生细胞增殖和分化
[D]若想得到2个遗传背景相同的母牛仔,可在过程②的囊胚期进行胚胎分割
【答案】 D
【解析】 体外受精过程中卵细胞需要进行成熟培养;受精过程中透明带先发生反应,卵细胞膜再发生反应;体外受精的胚胎早期发育在体外进行;对桑葚胚或囊胚期的胚胎进行胚胎分割,由于分割后的胚胎来自同一个受精卵,故可得到2个遗传背景相同的子代。
9.(13分)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。下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,请据图分析并回答下列问题。
(1)图中产生小牛的几个途径中,属于无性繁殖途径的有应用　　　　(填数字)。
(2)应用1中,为了大量获取细胞B,需对供体2注射　　　　　　,使用　　　　技术获得重组细胞,最终获得的良种小牛性别为　　　 　。
(3)人工授精时,受精卵形成的场所是　　　 　。应用2中,将早期胚胎注入受体牛子宫内的技术叫　　 　　,为使受体牛生理状况更适合完成该技术操作,要对受体牛进行　 　　　处理,以提高成功率。
(4)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　　 　,得到的卵母细胞需要发育至　　　 　期才能受精。
(5)应用3可促进良种动物快速繁殖:对囊胚阶段的胚胎通过　　　　技术获得二分胚①和②,操作时需要注意　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
(6)通过各种技术获得的胚胎都必须移植给受体才能获得后代,胚胎移植技术的优势在于
　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)1和3(2分)
(2)促性腺激素　核移植　雌性　
(3)输卵管　胚胎移植　同期发情
(4)获能　MⅡ　
(5)胚胎分割　将内细胞团均等分割　
(6)可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
【解析】 (1)图中产生小牛的途径共有3个,应用1是克隆牛的形成过程,运用的是无性繁殖手段,应用2是通过精卵细胞融合形成的受精卵发育成个体,属于有性生殖,应用3是利用应用2得到的早期胚胎经过胚胎分割技术获得新个体,该过程利用的是无性繁殖手段,即小牛产生的途径中属于无性繁殖的是应用1和3。(2)应用1中,为了大量获取细胞B,即卵母细胞,需对供体2注射促性腺激素,促使其超数排卵,使用核移植技术获得重组细胞,最终通过早期胚胎培养和胚胎移植技术获得良种小牛。该小牛的性别与供核的供体1相同,性别为雌性。(3)人工授精时,由于受精过程发生在输卵管中,因此受精卵形成的场所是输卵管。移植前对受体牛进行同期发情处理,可以使供体和受体处于相同的生理状态,提高成功率。
10.(10分)对大型农场动物进行良种繁殖时,胚胎分割技术增加了胚胎数量,对提高良种覆盖率、加速育种进程具有重要的意义,下图是牛胚胎分割技术过程示意图。
(1)用于冷冻的胚胎可以通过　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(至少答出2点)技术获得。
(2)进行性别鉴定应选　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)分割后的胚胎需经胚胎移植才能发育成新个体,胚胎移植的实质是　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　,代孕母牛一般具有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　特征。分割得到的胚胎基因组成完全一样,但是发育所得个体的性状不完全相同,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)体外受精、核移植技术或胚胎分割
(2)滋养层细胞(1分)　滋养层细胞将来发育成胎盘和胎膜的一部分,这样可以避免对胚胎造成影响;滋养层细胞与内细胞团细胞来自同一受精卵,遗传物质相同
(3)早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移　健康的体质和正常的繁殖能力　生物的性状由基因决定的同时,还会受到环境的影响(1分)
【解析】 (2)囊胚的滋养层细胞和内细胞团细胞都是由受精卵经有丝分裂、分化而来,遗传物质相同,进行性别鉴定应选滋养层细胞,因为该部位的细胞将来发育成胎盘和胎膜的一部分,这样可以避免对胚胎造成影响,而内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,若取内细胞团进行性别鉴定会对胚胎造成影响。
(3)分割后的胚胎需经胚胎移植才能发育成新个体,且胚胎移植前对供体和受体进行了同期发情处理,因此胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。第2课时　胚胎工程技术及其应用
课时作业
(时间:30分钟　分值:50分)
第1~7题每题3分,第8题6分,共计27分。
基础对点练
知识点1　体外受精和胚胎移植
1.(2025·武汉检测)下图是通过体外受精技术培育试管动物的大致流程示意图,下列叙述错误的是(　　)
[A]采集的精子不能直接与成熟的卵母细胞完成体外受精
[B]①②过程分别为受精和减数分裂
[C]自然孕育时,图中的①~④过程通常是在输卵管中完成的
[D]早期胚胎在生理状况相同的同种雌性动物体内可继续发育
【答案】 B
【解析】 采集的精子获能后才能与成熟的卵母细胞完成体外受精;①②过程分别为受精和有丝分裂。
2.(2025·广州检测)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,错误的是(　　)
[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生长发育需在受体体内进行。
3.(2025·衡水检测)下列关于牛的胚胎移植的叙述,错误的是(　　)
[A]胚胎移植可充分发挥优良母牛的繁殖潜力
[B]胚胎移植不受时间和地域的限制
[C]胚胎移植可在畜牧业生产中加速育种工作和品种改良
[D]胚胎移植获得的后代遗传信息相同
【答案】 D
【解析】 胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力;由于超数排卵、同期发情处理及早期胚胎可保留和转移,胚胎移植不受时间和地域的限制,胚胎移植可使良种畜群迅速扩大,加速了育种工作和品种改良;用于移植的胚胎可能是分割后得到的,也可能是体内受精或体外受精后得到的,故胚胎移植获得的后代遗传信息不一定相同。
4.研究人员采集了大耳公羊的皮肤组织,利用体细胞克隆技术获得克隆胚胎,并将胚胎移植到普通的波尔山羊的子宫内。150 d后,克隆羊顺利诞生。下列有关说法错误的是(　　)
[A]克隆羊的诞生体现了动物体细胞的细胞核具有全能性
[B]应将皮肤组织细胞核植入培育到MⅡ期的去核卵母细胞中
[C]体外培养胚胎需加入动物血清,并培育到原肠胚再进行移植
[D]进行胚胎移植前,要对波尔山羊用激素处理使其同期发情
【答案】 C
【解析】 体外培养胚胎时需加入动物血清,以满足未知的营养需求,并培育到桑葚胚或囊胚时期再进行移植;进行胚胎移植前,要对波尔山羊(受体)用激素处理使其同期发情,以保证受体处于能接受外来胚胎的生理状态。
5.(2025·湖南联考)杜泊羊具有生长速度快、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图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
[A]为了获得更多的卵母细胞,需用雌激素对雌性杜泊羊进行处理
[B]从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精
[C]为避免代孕绵羊对植入的胚胎产生免疫排斥反应,应注射免疫抑制剂
[D]为了进一步扩大繁殖规模,可通过胚胎分割技术获得同卵双胎或同卵多胎
【答案】 D
【解析】 胚胎工程中用促性腺激素处理雌性杜泊羊使其超数排卵,其目的是获得较多的卵母细胞;从卵巢中采集的卵母细胞需要培养至减数第二次分裂中期才能与获能的精子进行受精;胚胎移植的理论基础之一是受体子宫对外来胚胎基本没有免疫排斥反应,因此,不需要注射免疫抑制剂;胚胎分割技术可以获得同卵双胎或同卵多胎,增加了胚胎的数量,因而可以扩大繁殖规模。
知识点2　胚胎分割
6.(2025·辽宁联考)体外受精、胚胎移植和胚胎分割等胚胎工程技术在医学和生产上得到广泛应用。下列对胚胎工程技术的叙述,正确的是(　　)
[A]受精的标志是精子的头部穿过卵子的细胞膜
[B]为提高成功率,胚胎移植前应对受体动物注射促性腺激素
[C]进行DNA分析鉴定动物性别时,需在内细胞团处进行取样
[D]胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一
【答案】 D
【解析】 受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核;促性腺激素用于促进供体超数排卵,而不是用于受体同期发情处理;进行DNA分析鉴定动物性别时,需在滋养层处进行取样,取内细胞团细胞分析鉴定可能会影响胚胎的发育;来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质,胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。
7.(2025·黄冈检测)下图表示研究人员利用胚胎工程培育某良种奶牛的过程。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]①过程中卵细胞的呼吸速率和物质代谢速率均变快
[B]②④过程使用的培养液和培养用具均需灭菌,并需定期更换培养液
[C]③过程可提高胚胎利用率,但需对桑葚胚内细胞团均等分割
[D]⑤为胚胎移植,需将胚胎移植到同种的、生理状态与供体相同的其他雌牛体内
【答案】 C
【解析】 ①为受精过程,精子入卵使卵细胞被激活,因此卵细胞的细胞呼吸和物质代谢速率变快;②④可表示体外胚胎培养,培养液和培养用具均需灭菌,并需定期更换培养液;③为胚胎分割,需对囊胚的内细胞团均等分割;⑤为胚胎移植,需将胚胎移植到同种的、生理状态与供体相同的其他雌牛体内,才能获得后代。
综合提升练
8.分离精子技术是有效的性别控制方法,例如:牛(2n=30)含X染色体精子的DNA含量比含Y染色体精子的DNA含量高4%左右,利用这一差异人们借助特殊仪器将它们分离开来,再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛(如图所示)。下列叙述正确的是(　　)
[A]过程①中获取的精子需获能处理才能参与受精,而卵细胞可直接参与受精
[B]过程①中卵细胞膜先发生反应,然后透明带再发生反应,以阻止多精子入卵受精
[C]图中“受精卵→公牛(母牛)”完全在受体子宫中完成,该过程要发生细胞增殖和分化
[D]若想得到2个遗传背景相同的母牛仔,可在过程②的囊胚期进行胚胎分割
【答案】 D
【解析】 体外受精过程中卵细胞需要进行成熟培养;受精过程中透明带先发生反应,卵细胞膜再发生反应;体外受精的胚胎早期发育在体外进行;对桑葚胚或囊胚期的胚胎进行胚胎分割,由于分割后的胚胎来自同一个受精卵,故可得到2个遗传背景相同的子代。
9.(13分)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。下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,请据图分析并回答下列问题。
(1)图中产生小牛的几个途径中,属于无性繁殖途径的有应用　　　　(填数字)。
(2)应用1中,为了大量获取细胞B,需对供体2注射　　　　　　,使用　　　　技术获得重组细胞,最终获得的良种小牛性别为　　　 　。
(3)人工授精时,受精卵形成的场所是　　　 　。应用2中,将早期胚胎注入受体牛子宫内的技术叫　　 　　,为使受体牛生理状况更适合完成该技术操作,要对受体牛进行　 　　　处理,以提高成功率。
(4)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　　 　,得到的卵母细胞需要发育至　　　 　期才能受精。
(5)应用3可促进良种动物快速繁殖:对囊胚阶段的胚胎通过　　　　技术获得二分胚①和②,操作时需要注意　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
(6)通过各种技术获得的胚胎都必须移植给受体才能获得后代,胚胎移植技术的优势在于
　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)1和3(2分)
(2)促性腺激素　核移植　雌性　
(3)输卵管　胚胎移植　同期发情
(4)获能　MⅡ　
(5)胚胎分割　将内细胞团均等分割　
(6)可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
【解析】 (1)图中产生小牛的途径共有3个,应用1是克隆牛的形成过程,运用的是无性繁殖手段,应用2是通过精卵细胞融合形成的受精卵发育成个体,属于有性生殖,应用3是利用应用2得到的早期胚胎经过胚胎分割技术获得新个体,该过程利用的是无性繁殖手段,即小牛产生的途径中属于无性繁殖的是应用1和3。(2)应用1中,为了大量获取细胞B,即卵母细胞,需对供体2注射促性腺激素,促使其超数排卵,使用核移植技术获得重组细胞,最终通过早期胚胎培养和胚胎移植技术获得良种小牛。该小牛的性别与供核的供体1相同,性别为雌性。(3)人工授精时,由于受精过程发生在输卵管中,因此受精卵形成的场所是输卵管。移植前对受体牛进行同期发情处理,可以使供体和受体处于相同的生理状态,提高成功率。
10.(10分)对大型农场动物进行良种繁殖时,胚胎分割技术增加了胚胎数量,对提高良种覆盖率、加速育种进程具有重要的意义,下图是牛胚胎分割技术过程示意图。
(1)用于冷冻的胚胎可以通过　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(至少答出2点)技术获得。
(2)进行性别鉴定应选　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)分割后的胚胎需经胚胎移植才能发育成新个体,胚胎移植的实质是　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　,代孕母牛一般具有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　特征。分割得到的胚胎基因组成完全一样,但是发育所得个体的性状不完全相同,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)体外受精、核移植技术或胚胎分割
(2)滋养层细胞(1分)　滋养层细胞将来发育成胎盘和胎膜的一部分,这样可以避免对胚胎造成影响;滋养层细胞与内细胞团细胞来自同一受精卵,遗传物质相同
(3)早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移　健康的体质和正常的繁殖能力　生物的性状由基因决定的同时,还会受到环境的影响(1分)
【解析】 (2)囊胚的滋养层细胞和内细胞团细胞都是由受精卵经有丝分裂、分化而来,遗传物质相同,进行性别鉴定应选滋养层细胞,因为该部位的细胞将来发育成胎盘和胎膜的一部分,这样可以避免对胚胎造成影响,而内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,若取内细胞团进行性别鉴定会对胚胎造成影响。
(3)分割后的胚胎需经胚胎移植才能发育成新个体,且胚胎移植前对供体和受体进行了同期发情处理,因此胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。第3节　胚胎工程
第1课时　胚胎工程的理论基础
课时作业
(时间:30分钟　分值:57分)
第1~7题每题3分,第8~9题每题6分,共计33分。
基础对点练
知识点1　受精和受精阶段
1.家畜卵子发生过程中减数第二次分裂完成于(　　)
[A]排卵前,在卵巢内
[B]排卵后,在子宫内
[C]受精时,在输卵管内
[D]排卵时,在卵巢内
【答案】 C
【解析】 动物排出的卵子成熟程度不同,有的可能是初级卵母细胞,有的可能是次级卵母细胞,但是它们都要在输卵管内进一步成熟,到MⅡ期时,才具备与精子受精的能力,在受精的过程中完成减数第二次分裂,因此卵子发生过程中减数第二次分裂完成于受精时,场所在输卵管内。
2.下列有关哺乳动物体内受精的叙述,正确的是(　　)
[A]动物排出的卵子成熟程度不同,只有部分具备与精子受精的能力
[B]精子细胞膜与卵子细胞膜的融合依靠细胞膜的功能特点
[C]所有卵母细胞都要在输卵管内成熟,到MⅡ期才具备受精能力
[D]精子无须穿过透明带也可以与卵细胞膜接触
【答案】 C
【解析】 动物排出的卵子成熟程度不同,但都要在输卵管内进一步成熟,到MⅡ期时,才具备与精子受精的能力;精子细胞膜与卵子细胞膜的融合依靠细胞膜的结构特点——具有一定的流动性;精子必须穿过透明带才可以与卵细胞膜接触。
3.(2025·福州检测)下列有关哺乳动物受精作用的说法错误的是(　　)
[A]卵细胞和精子相互识别体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能
[B]卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应阻止其他精子进入,有利于亲子代染色体数目的稳定
[C]受精后,受精卵中的DNA一半来自父方,一半来自母方
[D]卵细胞和精子的随机结合,是遗传多样性的原因之一
【答案】 C
【解析】 受精卵的核DNA一半来自父方,一半来自母方,而细胞质中的DNA几乎都来自母方。
4.下图为受精作用的过程示意图,甲~戊代表过程。下列相关分析错误的是(　　)
[A]甲过程中精子释放多种酶,溶解卵细胞膜外的一些结构
[B]乙过程中透明带发生生理反应,可阻止其他精子进入透明带
[C]丙过程中雄原核形成的同时,卵细胞开始减数分裂Ⅱ
[D]丁、戊过程中雌、雄原核相向移动,进而形成受精卵
【答案】 C
【解析】 甲过程是精子穿越卵细胞膜外的结构,此过程中精子会释放多种酶,溶解卵细胞膜外的一些结构;乙过程中精子细胞膜与卵细胞膜接触并融合,此过程中透明带会发生生理反应,可阻止其他精子进入透明带;在MⅡ期(减数分裂Ⅱ中期)的卵母细胞才具备受精能力,丙过程中卵细胞被激活,继续完成了减数分裂Ⅱ;丁、戊过程中雌、雄原核充分发育后,相向移动,彼此靠近,核膜消失,进而形成受精卵。
知识点2　胚胎早期发育
5.下列有关哺乳动物胚胎早期发育的叙述,正确的是(　　)
[A]在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体标志着卵子受精
[B]在原肠胚阶段胚胎的内部开始出现含有液体的腔
[C]受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的,孵化后进入囊胚阶段
[D]胚胎发育至原肠胚时期即开始了细胞分化,随后发育形成三个胚层
【答案】 A
【解析】 在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体或出现雌、雄原核是卵子受精的标志;囊胚期即出现一个含有液体的囊胚腔;孵化是指囊胚从透明带出来,孵化后进入原肠胚阶段;细胞分化在囊胚时期就已经出现。
6.受精卵的早期分裂称为卵裂,其特点是(　　)
[A]该时期的细胞一般都具有全能性
[B]每个细胞体积不变,细胞的数量增加
[C]胚胎有机物总量增加,细胞DNA总量不断减少
[D]所有细胞的相对表面积减小,核物质(质量)与质物质比值增大
【答案】 A
【解析】 卵裂期的细胞一般都具有全能性;卵裂期的每个细胞体积减小,胚胎的总体积不变,细胞的数量增加;胚胎有机物因为消耗总量减少,细胞DNA总量因为复制而增加;细胞体积减小,细胞的相对表面积增大。
7.下表表示高等动物个体发育的不同阶段,下列说法正确的是(　　)
① ②
受精卵 桑葚胚 囊胚 原肠胚 幼体 性成熟的个体
[A]图中①过程表示孵化,②表示胚胎发育
[B]受精卵形成囊胚的过程中进行卵裂,不断从母体获得营养
[C]高等哺乳动物胚胎发育中囊胚的滋养层细胞发育成胎膜和胎盘的一部分
[D]原肠胚的细胞都是全能细胞
【答案】 C
【解析】 胚胎发育是指从受精卵到出生前的成熟胎儿,而孵化发生在囊胚期;受精卵形成桑葚胚的过程中进行卵裂,该过程的营养由卵细胞提供;原肠胚出现了明显的细胞分化,细胞不都具有全能性。
综合提升练
8.(2025·深圳月考)雌性小鼠在精子入卵后,卵子排出的第二极体仅与受精卵分裂形成的
2个子细胞之一接触。在甲时期去除第二极体会导致胚胎明显缩小,不能正常存活,这一异常可通过向细胞1中注射第二极体的细胞提取液加以改善。在乙时期后去除第二极体对胚胎发育无显著影响。下列叙述错误的是(　　)
[A]极体的形成与减数分裂时细胞质不均等分裂有关
[B]MⅡ的过程中不会发生染色体DNA的复制
[C]胚胎细胞与第二极体间可能进行物质交换与信息交流
[D]第二极体会被保留成为胚胎的组成部分以发挥重要作用
【答案】 D
【解析】 减数分裂时初级和次级卵母细胞细胞质不均等分裂导致形成大小不同的两个细胞,含细胞质少的细胞体积小,称为极体,可见极体的形成与减数分裂时细胞质不均等分裂有关;减数分裂的特点是DNA只复制一次,而细胞分裂两次,所以在减数分裂Ⅱ的过程中不会发生染色体DNA的复制;由题干信息可知,第二极体仅与受精卵分裂形成的2个子细胞之一接触,第二极体中所含的物质在乙时期明显改善第二极体缺失对胚胎发育的影响,所以胚胎细胞与第二极体间可能进行物质交换与信息交流;胚胎由受精卵发育而来,而第二极体不参与构成受精卵,且在乙时期后去除第二极体对胚胎发育无显著影响,因此第二极体不会被保留。
9.研究发现,植物的有性生殖过程中,当卵细胞与精子融合后,植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2。这两种酶能降解一种吸引花粉管的信号分子,避免受精卵再度与精子融合。下列叙述错误的是(　　)
[A]精子中不含编码ECS1和ECS2的基因
[B]未受精的情况下,卵细胞不分泌ECS1和ECS2
[C]ECS1和ECS2有利于保持后代染色体数目稳定
[D]ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合
【答案】 A
【解析】 精子中也含编码ECS1和ECS2的基因,但是不表达;结合题意“当卵细胞与精子融合后,植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2”可知,未受精的情况下,卵细胞不分泌ECS1和ECS2;ECS1和ECS2防止多精入卵可以保证子代遗传信息来自一个精子和一个卵细胞,能保持后代染色体数目稳定;由题可知,ECS1和ECS2能降解一种吸引花粉管的信号分子,避免受精卵再度与精子融合,说明ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合。
10.(12分)下图为精、卵相遇示意图。据图回答下列问题。
(1)写出①~④所示结构的名称:①　　　　;②　　　　;③　　　　;④　　　　。
(2)精子与卵子相遇时,首先　　　　 　　,可直接溶解　　　 　　外的一些结构。
(3)在精子接触卵细胞膜时,会产生阻止后来的精子进入　　　　 　　　　的生理反应。
(4)精子入卵后,形成一个新的核,即　 　 　　。与此同时,被激活的卵子会排出
　　　 　　　　,形成　　　　 　　　　。
(5)当　　　　　　　　　　　　　　　　　时,受精过程至此结束。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)卵细胞核(纺锤体—染色体复合物)　卵细胞膜　透明带　第一极体
(2)释放多种酶　卵细胞膜
(3)透明带
(4)雄原核　第二极体　雌原核
(5)雌、雄原核彼此融合(2分)
【解析】 (1)题图中①~④分别表示卵细胞核、卵细胞膜、透明带、第一极体。(2)精子与卵子相遇时,首先它释放多种酶溶解卵细胞膜外的一些结构。(3)当精子接触卵细胞膜的瞬间,会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应。(4)精子入卵后,形成雄原核,同时卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体后,形成雌原核。(5)受精过程完成的标志是雌、雄原核
融合。
11.(12分)亚麻酸(ALA)能够促进卵母细胞体外成熟和囊胚发育。为了给水牛体外胚胎产业化生产中合理使用亚麻酸提供理论依据,科研人员研究了不同浓度的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟、胚胎早期发育的影响。分析回答下列问题。
①卵母细胞的收集和体外培养:从屠宰场水牛的卵巢中收集并处理卵母细胞,随机均分成5组,分别置于不同浓度亚麻酸的培养液中,在39 ℃、5% CO2的培养箱中培养22~24 h。
②卵母细胞成熟判断:在显微镜下观察卵母细胞,判断其是否成熟,统计结果如表1。
③体外受精:在受精溶液中进行体外受精后,用显微镜观察判断是否完成受精。
④早期胚胎培养:将受精卵移入胚胎培养液中培养44~48 h后检查分裂情况,每隔48 h更换一次培养液,第5~9 d观察囊胚发育情况,统计结果如表2。
表1　亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟的影响
ALA浓度/ (μmol·L-1) 卵母细胞数 核成熟卵子数
0 229 137
10 201 133
50 227 166
100 215 137
200 215 135
表2　亚麻酸对水牛胚胎早期发育的影响
ALA浓度/ (μmol·L-1) 培养卵数 分裂数 囊胚数
0 309 171 75
10 325 182 82
50 292 185 97
100 310 188 84
200 231 145 68
(1)步骤①中,细胞培养箱中加5% CO2的作用是　　　　　　　　　　。
(2)步骤②中,成熟卵母细胞内染色体的行为特征是　　　　　　　　　　　　　。步骤③中,判断是否受精的依据是　　　　　　　　　　　　　。
(3)步骤④中,受精卵经　　　　　　　　(填时期)发育成囊胚,培养过程定期更换培养液的目的是　　　　　　　　　　　　　　。
(4)根据实验数据分析,亚麻酸溶液浓度为200 μmol·L-1时,对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育起　　　　(填“促进”或“抑制”)作用。
(5)实验结果表明,　　　　　　μmol·L-1的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育都更有利,判断依据是　
　。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)维持培养液pH的相对稳定　
(2)染色体的着丝粒排列在赤道板上(2分)　可否观察到两个极体或雌、雄原核　
(3)桑葚胚　清除有害代谢物,补充营养物质　
(4)促进(2分)　
(5)50(2分)　核成熟卵子数占卵母细胞的比例最高,囊胚数占培养卵数的比例最高(2分)
【解析】 (2)卵母细胞培养到减数分裂Ⅱ中期时才成熟,而减数分裂Ⅱ中期的特征是染色体的着丝粒排列在赤道板上。(4)亚麻酸溶液浓度为0 μmol·L-1的一组为对照组,与其相比,表1中,亚麻酸溶液浓度为200 μmol·L-1时,核成熟卵子数占卵母细胞数的比例增加,表2中,亚麻酸溶液浓度为200 μmol·L-1时,囊胚数占培养卵数的比例增加,可见其对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育起促进作用。(5)表1中,亚麻酸溶液浓度为50 μmol·L-1时,核成熟卵子数占卵母细胞的比例最高,表2中,亚麻酸溶液浓度为50 μmol·L-1时,囊胚数占培养卵数的比例最高,因此50 μmol·L-1的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育都更
有利。

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