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第四节　对动物早期胚胎或配子进行处理可获得目标个体
素养测练
对点达标练
题组一　受精及早期胚胎发育
1.不同物种动物的精子与卵细胞一般不能自然受精,这与精子和卵细胞膜上的下列哪种物质密切相关(　B　)
A.糖类 B.糖蛋白 C.磷脂 D.载体
解析:同种动物精卵能结合的原因之一是精子和卵细胞膜上有特异性相互识别的糖蛋白。
2.下列属于卵裂期特点的是(　C　)
A.细胞分裂方式为减数分裂
B.在此时期,细胞的功能和发育潜能发生很大变化
C.胚胎总DNA含量增加
D.胚胎有机物总量增加
解析:卵裂期细胞分裂方式为有丝分裂;细胞的功能和发育潜能基本不变;随着细胞分裂,细胞数目增多,每个细胞的DNA含量不变,因此胚胎总DNA含量增加;胚胎有机物总量减少。
3.下列关于高等动物受精作用的叙述,错误的是(　D　)
A.常以观察到两个极体作为卵子受精的重要标志
B.精子和卵子结合的过程中,卵子完成减数第二次分裂
C.精子细胞膜与卵子细胞膜的融合依靠了细胞膜的结构特点
D.精子获能后与刚排出的卵子在子宫内受精
解析:精子获能后与成熟的卵细胞受精,场所是输卵管。
4.下列有关哺乳动物早期胚胎发育的叙述,错误的是(　A　)
A.在桑葚胚阶段,胚胎的内部开始出现含有液体的腔
B.原肠胚开始出现胚层分化,逐渐形成各种器官原基
C.胚胎干细胞具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞的潜能
D.受精卵早期分裂时,胚胎中细胞数目不断增加,但胚胎的总体积基本不变
解析:囊胚期胚胎出现分化,囊胚内部是空的或只有卵黄;原肠胚出现内、中、外三个胚层,三个胚层逐渐分化形成各种器官原基;胚胎干细胞具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能;早期卵裂时,胚胎细胞数目不断增加,但总体积基本不变。
5.将黑色小鼠囊胚的内细胞团部分细胞(下图标号1)注射到白色小鼠囊胚腔中,接受注射的囊胚发育为黑白相间的小鼠(Mc)。部分过程的示意图如下,图中标号表示结构或过程。下列叙述错误的是(　B　)
A.1经分裂分化后能形成Mc的多种组织
B.3进行体外胚胎干细胞培养可获得Mc
C.4将发育成胎膜和胎盘的一部分
D.5过程需对代孕小鼠进行同期发情处理
解析:1为黑色小鼠囊胚的内细胞团部分细胞,内细胞团细胞经分裂分化后能形成Mc的多种组织;3为内细胞团,在体外可培养获得胚胎干细胞,但要培养成黑白相间的小鼠(Mc),需要进行胚胎移植才能发育成Mc;4为滋养层细胞,将来发育成胎膜和胎盘;5过程为胚胎移植,进行胚胎移植前需对代孕小鼠进行同期发情处理,让供体、受体处于相同的生理状态。
题组二　体外受精、胚胎移植和胚胎分割
6.(台州十校高二期中)某良种公司引进了纯种荷斯坦奶牛,并利用胚胎工程技术使引进的良种奶牛快速、大量地繁殖,此过程对供体和受体进行的操作,不包括(　D　)
A.胚胎移植 B.体外受精
C.超数排卵 D.免疫检查
解析:在进行体外受精时,需要对供体母牛进行超数排卵处理,以便获得大量的卵母细胞,由于受体子宫不会对植入的胚胎发生免疫排斥,所以不需要进行免疫检查。
7.试管婴儿的培育是一项人类胚胎工程技术,可以给很多不孕不育家庭解决生育难题。下列有关试管婴儿培育过程的叙述正确的是(　B　)
A.需要给母亲注射雌激素进行超数排卵处理
B.培养成熟的卵母细胞与获能的精子在体外进行受精
C.受精完成后形成的受精卵可在体外直接培育成胎儿
D.若想要得到双胞胎,操作过程必须用到胚胎分割技术
解析:为了获得更多的卵母细胞,通常需要给母亲注射促性腺激素进行超数排卵处理;经超数排卵处理后,采集的卵母细胞不成熟,需要在体外进行人工培养得到成熟的卵母细胞,即培养成熟的卵母细胞可与获能的精子在体外进行受精;受精完成后形成的受精卵可在体外进行早期胚胎培养,而后在合适的时期将胚胎移入母体子宫内,继续培育成胎儿;若想要得到双胞胎,操作过程未必一定用到胚胎分割技术,还可通过在母体子宫中植入两个胚胎实现。
8.(9+1高中联盟高二期中)胚胎工程在医学、农业和生命科学等领域具有广泛应用,带来新的机遇和突破。下列叙述正确的是(　C　)
A.用获能的精子与MⅠ期卵母细胞进行人工受精
B.早期胚胎中的内细胞团可发育成胎盘和胎膜
C.利用胚胎分割技术,同卵双胎较同卵多胎的成功率更高
D.用添加适量促性腺激素的饲料饲喂雌性动物可实现超数排卵
解析:雄性动物新鲜的精子获能后才具备受精能力,因此,可以使用雄性动物获能的精子与处于MⅡ期卵母细胞完成受精作用;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;胚胎分割的份数越多,胚胎的成活率越低,因此利用胚胎分割技术,同卵双胎较同卵多胎的成功率更高;促性腺激素属于蛋白质类激素,在饲料中添加的促性腺激素,因在动物的消化道中被分解而失去促进超数排卵的作用。
9.(山海协作体高二期中)下列关于“试管奶牛”培养流程的叙述,正确的是(　C　)
A.过程①可对供体母牛注射性激素,使其排出更多的卵子
B.过程②将采集到的精子和卵子共同培养即可完成体外受精
C.过程③之前可取囊胚滋养层细胞进行性别鉴定以获得试管奶牛
D.代孕母牛需进行同期发情处理,并配种,在过程③之后进行妊娠检测
解析:过程①可对供体母牛注射促性腺激素,进行超数排卵,获得更多的卵子;过程②表示体外受精作用,将采集到的精子获能处理,卵子培育到减数第二次分裂中期,才能受精;为了获得雌性的“试管奶牛”需要取样囊胚的滋养层细胞做DNA分析进行性别鉴定;胚胎移植时,需使受体与供体的生理状况保持相同,需要对代孕母牛进行同期发情处理,不用配种,③表示胚胎移植,在过程③之后进行妊娠检测,观察胚胎的发育情况。
10.(钱塘联盟高二期中)亚洲黑熊又称为月熊,是食肉目熊科的哺乳动物。由于栖息地丧失和人为捕猎,亚洲黑熊数量骤减,处于易危状态。动物学家在某林地发现了少量野生亚洲黑熊。他们期望通过体内受精、胚胎移植等方法拯救亚洲黑熊,其过程如图。下列相关叙述错误的是(　B　)
A.胚胎工程操作中对亚洲黑熊A需激素处理,注射促性腺激素
B.D受体雌性必须和动物园亚洲黑熊♀A、野生亚洲黑熊♀B进行同期发情处理
C.E的遗传性状由A、C决定,性别不确定;F的遗传性状由A、B决定,性别为雌性
D.无论是体内受精还是核移植所得胚胎,需培养至囊胚阶段,再移植到D受体内着床
解析:胚胎工程操作中对亚洲黑熊A需要用促性腺激素处理,促进其超数排卵;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进行同期发情处理,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;E后代是由A和C体外受精之后形成的,遗传物质来源于A和C,F后代是由B的细胞核和A的去核卵母细胞重组形成的,遗传物质来源于A和B,性别与亚洲黑熊B相同,都是雌性;无论是体内受精还是核移植所得胚胎,需培养至桑葚胚或者囊胚阶段,再移植到D受体内着床。
综合提升练
11.(杭州六县九校高二期中)为研究血清饥饿处理对重组细胞构建的影响,科研人员用经不同时间血清饥饿处理后的野猪成纤维细胞作为供体,以野猪卵母细胞作为受体进行核移植。结果如下表。
饥饿时间/d 卵裂率% 囊胚率%
0 75.8 7.7
2 82.7 24.2
4 81.2 22.8
8 70.4 9.1
注:卵裂率指进行分裂的重组细胞占全部重组细胞的比例,囊胚率指获得的囊胚占全部重组细胞的比例。
以下说法错误的是(　A　)
A.核移植时应将供体细胞核注入排出了第一极体的卵母细胞
B.实验结果表明适当地对供体细胞进行饥饿处理有利于重组细胞构建
C.过度的饥饿处理导致营养成分不足,可能使细胞发生凋亡
D.获得的囊胚可以移植到生理状态相同的野猪子宫内继续发育
解析:核移植时应将供体细胞核注入去核的卵母细胞中;由表中信息分析可知,与无饥饿处理相比,饥饿2 d时卵裂率和囊胚率相对较高,所以适当地对供体细胞进行饥饿处理有利于重组细胞构建;由表信息可知,当饥饿处理8 d时,卵裂率和囊胚率都较低,可能是过度的饥饿处理导致营养成分不足,使细胞发生凋亡;胚胎移植是指将雌性动物体内的早期胚胎,或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术,所以获得的囊胚可以移植到生理状态相同的野猪子宫内继续发育。
12.(杭州周边高二期中)如图是应用生物技术培育试管动物、克隆动物和获得组织细胞的流程图,其中①~⑨代表相关的过程。下列有关叙述正确的是(　C　)
A.过程①在采集卵细胞的过程通常人为注射外源的性激素,以获得更多的成熟卵细胞
B.过程②核移植前需要对体细胞进行特殊处理,如增加培养基中血清的浓度
C.过程④可以在显微镜下用切割针或切割刀把胚胎分割开,或者采用酶处理等方式
D.过程⑥移植早期胚胎之前一定要对胚胎进行性别鉴定
解析:过程①在采集卵细胞的过程通常人为注射外源的促性腺激素,以获得更多的成熟卵细胞;移植前要对体细胞进行营养限制性培养,要减少培养基中血清的浓度;过程④是胚胎分割,胚胎分割的基本过程是:将发育良好的早期胚胎(囊胚或囊胚期以前的胚胎)移入含有培养液的培养皿中,在显微镜下用切割针或切割刀把胚胎分割开,或者采用酶处理等方式将早期胚胎中的细胞分散开;如对产生的子代没有性别要求,则胚胎移植前不需要进行性别鉴定,且通过核移植获得的胚胎性别与提供细胞核的个体相同,因此也不需要进行性别鉴定。
13.(S9联盟高二期中)我国科学家利用体细胞诱导产生多能干细胞(iPS细胞),并将其注射到无法发育到成体阶段的四倍体囊胚中,最终获得克隆鼠,经鉴定证实克隆鼠确实从iPS细胞发育而来,并可繁殖后代。实验流程见图,下列分析错误的是(　A　)
A.本实验使用到体外受精、胚胎体外培养和胚胎移植等技术
B.小鼠iPS细胞在特定条件下可恢复受精卵时期的功能
C.四倍体囊胚可能因染色体数目变异而无法发育为成体
D.克隆鼠体细胞具有与黑鼠细胞相同的遗传物质
解析:本实验应用了细胞融合、多能干细胞移植、体外胚胎培养、胚胎移植技术,并没有使用到体外受精等技术;多能干细胞(iPS细胞)已被证明可以发育成个体,表明其可恢复全能性,可恢复受精卵时期的功能;四倍体囊胚是由两个二倍体细胞融合发育而来,发生染色体数目变异,无法正常发育成成体;在克隆过程中,研究人员将黑鼠的体细胞诱导形成多能干细胞(iPS细胞),然后注入四倍体囊胚(无法发育为成体)形成重组囊胚,多能干细胞(iPS细胞)属于重组囊胚中的内细胞团,最后通过代孕母鼠生出克隆鼠,因此,克隆鼠的体细胞包含了与黑鼠细胞相同的遗传物质。
14.(S9联盟高二期中)巨噬细胞移动抑制因子(MIF)是一种在进化中高度保守的蛋白质,具有重要的生物学功能。研究发现,MIF在哺乳类动物生殖系统各器官和母胎界面均有表达,参与了生殖过程的多个环节,包括胚胎早期发育、胚胎植入、胎盘发育和妊娠维持。为进一步阐明MIF蛋白在哺乳动物早期胚胎发育中的作用提供理论支持,通过现代生物技术对MIF在牛胚胎早期发育中的表达模式和功能进行初探。回答下列问题:
(1)根据研究目标,要获得特定的牛胚胎细胞,先通过　　　　　技术大量收集牛卵母细胞,牛卵母细胞培养到　　　　　　(填“卵细胞”或“次级卵母细胞”)再与解冻并　　　　　的精子结合,完成体外受精。
(2)受精卵培养过程中需维持的气体条件中包含5%的CO2,其作用是　　　　　　　　　。进行早期胚胎的体外培养时,培养液中除了含有一些无机盐和有机物外,还需要添加维生素、氨基酸、核苷酸、　　　　　和　　　　　等物质。早期胚胎一般培养到　　　　　　　　　　才能进行移植。
(3)为获得更多的小牛,可在胚胎移植前对胚胎进行分割,进行胚胎分割时,可将　　　　　(时期)的胚胎用切割针分割开,或采用　　　　　方式将早期胚胎中的细胞分散开。
(4)在目前现有技术条件下,还不能将从动物体内分离出来的成熟的体细胞直接培养成一个新个体,而是必须将体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中才能发育成新个体,你认为原因最可能是　　　　。
A.卵细胞细胞质可使体细胞核全能性得到表达
B.卵细胞含有的营养物质多
C.卵细胞大,便于操作
D.重组细胞才具有全能性
(5)为探究MIF对牛胚胎早期发育率的影响,常采用注射MIF抗体的方法来干扰MIF的表达。研究人员通过以下技术路线制备特异性强、纯度高的MIF单克隆抗体。
a.用　　　　　免疫小鼠,然后经过图中的①②③④等步骤,获得大量单克隆抗体。
b.步骤②通常使用选择培养基,主要目的是筛选出　　　　　。
c.步骤③主要需要经过　　　　　　　　　 　的两项操作,并经多次筛选,最终获得　　　　　　　　　　　　　。
解析:(1)哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获能和受精等步骤。故要获得特定的牛胚胎细胞,先采用促性腺激素处理的方法大量收集牛卵母细胞(超数排卵),牛卵母细胞培养到减数第二次分裂中期(次级卵母细胞)再与解冻并经获能处理后的精子结合,完成体外受精。
(2)体外受精得到的受精卵需要在CO2培养箱中保温培养,培养所要维持的气体条件中包含95%的空气和5%的CO2,其中CO2的作用是维持培养液pH。进行早期胚胎的体外培养时,培养液中除了含一些无机盐和有机物外还需要添加维生素、氨基酸、核苷酸、激素和血清等物质。早期胚胎一般培养到桑葚胚或囊胚阶段才进行移植。
(3)进行胚胎分割时,可将囊胚或囊胚期以前的胚胎用切割针分割开,或采用酶处理方式将早期胚胎中的细胞分散开。
(4)进行核移植时受体应该选择减数第二次分裂中期的卵母细胞,最有可能的原因是卵细胞细胞质可使体细胞核全能性得到表达。
(5)a.为获取MIF单克隆抗体,可以用MIF免疫小鼠,以获取产生特异性抗体的B淋巴细胞。
b.步骤②为第一次筛选,通常使用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞,该杂交瘤细胞既能够增殖又能产生抗体。
c.步骤③为第二次筛选,需要经过克隆化培养和抗体检测,并经多次筛选,最终获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。
答案:(1)超数排卵　次级卵母细胞　获能　
(2)维持培养液的pH　激素　血清　桑葚胚或囊胚阶段
(3)囊胚或囊胚期以前　酶处理
(4)A　
(5)a.MIF　b.杂交瘤细胞　c.克隆化培养和抗体检测　能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
15.(2025·浙江6月选考)某同学欲开展小鼠的排卵、受精以及观察受精卵发育的实验,其基本过程如下。
(1)制备垂体细胞提取液:取小鼠的垂体,加入少量的培养液,剪碎,　　　　　　　　　　,经处理制成垂体细胞悬液。取垂体细胞悬液,　　　　　　　,制成某一浓度的垂体细胞悬液。将垂体细胞培养一段时间后,破碎,　　　　,取上清液,经处理获得提取液。
(2)采集精子:将人工采集的精子置于培养液中,培养一段时间。此过程可使精子获得　　　　　　　　。
(3)采集卵细胞:给成年雌鼠注射垂体细胞提取液,一段时间后,采集卵子。注射垂体细胞提取液可促进雌鼠排卵的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)受精:将精子和卵细胞混合培养。精子入卵后,会使卵子完成减数第二次分裂,排出　　　　　　　　,形成雌原核。
(5)观察受精卵的发育:受精卵开始卵裂,其中的细胞体积　　　　,细胞数量增加,但胚胎的总体积变化　　　　。结果表明这一阶段胚胎细胞的细胞周期中,显著缩短的时期是　　　　。
解析:(1)在制备细胞悬液时,剪碎组织后通常需要用胰蛋白酶消化,以分散细胞。因为胰蛋白酶可以分解细胞间的蛋白质成分,使细胞相互分离。要制成某一浓度的垂体细胞悬液,在取垂体细胞悬液后,需用培养液稀释。将垂体细胞培养一段时间后破碎,为了获得细胞内的物质(提取液的有效成分),需要进行离心操作,离心后细胞碎片等杂质会沉淀在底部,而上清液中含有需要的物质。
(2)在体外受精过程中,将人工采集的精子置于培养液中培养一段时间,此过程可使精子获能。精子获能后才具备与卵子受精的能力。
(3)提取液中含有促性腺激素,能作用于雌鼠的卵巢,促进卵泡发育和成熟,从而促使雌鼠
排卵。
(4)卵子在体外培养至减数第二次分裂中期(MⅡ期)时具备受精能力,此时细胞内存在一个第二极体(减数第一次分裂产生第一极体后,次级卵母细胞停滞在MⅡ期)。当精子成功入卵后,会激活卵子完成减数第二次分裂,最终排出第二极体,剩余的则形成雌原核。
(5)受精卵进行的早期分裂称为卵裂,其特点是细胞持续进行有丝分裂,但分裂过程中不伴随细胞生长(或生长期极短)。因此,每次分裂后子细胞的体积会逐渐变小(因细胞质被平均分配,且无明显物质积累);尽管细胞数量不断增加,但胚胎的总体积基本不变或略有缩小(不会随细胞数增多而明显增大)。细胞周期包括分裂间期(G1期、S期、G2期,占时较长)和分裂期(M期,占时较短)。卵裂阶段胚胎细胞需快速增殖以增加细胞数量,会缩短细胞周期时长。由于细胞的体积没有明显增大,说明主要通过缩短分裂间期来实现快速分裂。
答案:(1)用胰蛋白酶消化　用培养液稀释　离心
(2)受精能力
(3)提取液中含有促性腺激素
(4)第二极体
(5)变小　不明显　间期第四节　对动物早期胚胎或配子进行处理可获得目标个体
学习目标
1.概述胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程。
2.阐明通过体外受精、胚胎移植和胚胎分割可对胚胎进行处理并发育成个体。
一、胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程
1.胚胎工程的范畴和操作的主要对象
(1)胚胎工程的范畴:体外受精、胚胎移植、胚胎体外培养、胚胎分割及胚胎干细胞培养等。
(2)操作的主要对象:生殖细胞、受精卵和早期的胚胎细胞。
2.受精作用
(1)定义:精子与卵细胞结合形成受精卵的过程。
(2)只有同种动物才能精卵结合的原因:在受精作用过程中,精子和卵细胞利用其表面的特异性识别蛋白进行精卵识别。
(3)受精场所:雌性动物的输卵管内。
(4)受精过程。
过程 主要变化
精卵识别 精子和卵细胞会利用其表面的特异性识别蛋白进行精卵识别
精子入卵 精子的头部开始通过与卵的细胞膜融合进入卵细胞
形成原核 精核与卵核相遇,此时精核的核膜溶解,并且体积变大,形成雄原核,同时卵子完成减数第二次分裂,释放了第二极体后,卵细胞核核膜溶解,体积变大,形成雌原核
形成 受精卵 雄原核与雌原核彼此的染色体会合在一起,最终形成新核,使细胞核中的染色体数目又恢复到体细胞的水平
3.胚胎发育的过程(哺乳动物)
【易错判断】
(1)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。(　×　)
提示:细胞分化开始于囊胚时期。
(2)雄原核形成的同时,卵子完成减数第二次分裂。(　√　)
(3)胚胎发育早期细胞数量增加但胚胎总体积并不增加。(　√　)
二、通过体外受精、胚胎移植和胚胎分割可对胚胎进行处理并发育成个体
1.体外受精
(1)含义:指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。
(2)基本原理:人工模拟体内环境,包括营养、温度、pH等,使初级卵母细胞发育成熟,同时使精子获能,最终完成受精作用,并有计划地保存胚胎等。
(3)体外受精获得试管动物的过程。
2.胚胎体外培养
(1)含义:通过人工创造的环境,对早期胚胎进行体外培养。
(2)特点:胚胎不同发育时期生理代谢的需求不同,需要不同成分的培养液,尚未有从受精卵到新生儿的全体外胚胎培养技术。
3.胚胎移植
(1)概念:将雌性动物的早期胚胎或通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之继续发育为个体的技术。
(2)地位:是胚胎工程的最后一道“工序”,必须通过胚胎移植才能获得后代。
(3)意义:可以充分发挥优良母畜的繁殖潜力,在短期内获得大量目标个体。
4.胚胎分割
(1)概念:借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份,再移植到代孕动物子宫中发育,产生同卵多仔后代的技术。
(2)操作要求。
分割对象 发育良好的早期胚胎(囊胚或囊胚期以前的胚胎)
分割工具 切割针或切割刀或酶
分割要求 均等分割
胚胎分割优点 提高胚胎利用率
【易错判断】
(1)试管动物技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术。(　√　)
(2)哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养不需要额外提供营养物质。(　×　)
提示:哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养所需营养物质与体内基本相同,例如除需要一些有机物、无机盐外,还需加入维生素、激素等成分以及血清等天然成分。
(3)在胚胎分割时,应选择发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚。(　×　)
提示:胚胎分割通常选择发育良好、形态正常的囊胚或囊胚期以前的胚胎。
任务　分析体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植
及胚胎分割的基本操作过程
1.阅读教材内容,理解体外受精、胚胎体外培养的基本操作过程。
(1)比较自然受精、人工受精和体外受精。
项目 自然受精 人工受精 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 体外培养液中
相同点 (1)精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程; (2)都是有性生殖
(2)动物细胞培养和胚胎体外培养的比较。
项目 动物细胞培养 胚胎体外培养
技术 范畴 细胞工程 胚胎工程
细胞 的来源 动物组织或器官→单个细胞 受精卵或核移植、转基因得到的单个的重组细胞→早期胚胎
培养 目的 获得大量细胞代谢产物(如干扰素、单克隆抗体等)或获取细胞本身(用于检测有毒物质,生理、病理、药理等研究) 获得早期胚胎
培养液 氨基酸、生长因子、无机盐、糖类、水、维生素以及血清等天然成分 水、无机盐、有机物、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等
原理 细胞增殖 细胞增殖和分化
培养 过程 会出现接触抑制,故需要用胰蛋白酶分散细胞进行传代培养 需要更换培养液来适应不同发育时期早期胚胎的营养等条件
2.阅读教材内容,列表比较胚胎分割和体细胞核克隆动物。
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,最终技术环节是胚胎移植
不 同 点 胚胎的 来源 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重组细胞
素养提升
胚胎移植需具备的生理学基础
迁移应用
1.(台州十校高二期中)如图是体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图,有关叙述错误的是(　B　)
A.后代丁的遗传性状由甲和乙的遗传物质共同决定
B.进行胚胎移植时,代孕母体应用免疫抑制剂处理,避免发生免疫排斥反应
C.过程②常使用显微操作对卵母细胞进行去核处理
D.过程③可以将重组细胞培养至囊胚期移植
解析:乙牛提供细胞质遗传物质,甲牛提供大部分遗传物质,所以后代丁的遗传性状由甲和乙的遗传物质共同决定;进行胚胎移植时,受体子宫一般不会对移植的胚胎产生免疫排斥反应;过程②常使用显微操作去核法对卵母细胞进行处理,因此子代中细胞质中遗传物质主要是由乙牛提供;过程③将激活后的重组细胞培养至桑葚胚或囊胚期移植。
2.(A9协作体高二期中)单峰骆驼在野外几乎灭绝,科学家欲通过胚胎工程的方法拯救野化单峰骆驼,进行了如图所示研究。请据图分析,下列叙述正确的是(　A　)
A.若①表示体外受精,采集的B野化单峰骆驼精子无法直接与卵母细胞完成受精作用
B.胚胎移植到C体内前收集胚胎并检查,是为了避免受体对外来胚胎产生免疫排斥
C.可采用胚胎分割技术提高胚胎利用率,胚胎分割移植后获得的动物个体之间性状完全相同
D.为使A野化单峰骆驼超数排卵,可在饲料中添加适量的促性腺激素
解析:若①表示体外受精,采集的B野化单峰骆驼精子需要在体外获能处理后才能完成受精作用;胚胎移植到C体内前收集胚胎并检查,是为了检查胚胎质量和发育情况,此时胚胎应发育到桑葚胚或囊胚阶段,理论上,受体不会对来自本物种的胚胎产生免疫排斥;可采用胚胎分割技术提高胚胎利用率,由于性状受基因和环境共同影响,所以胚胎分割移植后获得的动物个体之间性状不一定完全相同;为使A野化单峰骆驼超数排卵,可给其注射适量的促性腺激素,促性腺激素的化学本质为蛋白质,如果添加在饲料里,在消化道内会被水解。
课堂小结
素养测练
对点达标练
题组一　受精及早期胚胎发育
1.不同物种动物的精子与卵细胞一般不能自然受精,这与精子和卵细胞膜上的下列哪种物质密切相关(　B　)
A.糖类 B.糖蛋白 C.磷脂 D.载体
解析:同种动物精卵能结合的原因之一是精子和卵细胞膜上有特异性相互识别的糖蛋白。
2.下列属于卵裂期特点的是(　C　)
A.细胞分裂方式为减数分裂
B.在此时期,细胞的功能和发育潜能发生很大变化
C.胚胎总DNA含量增加
D.胚胎有机物总量增加
解析:卵裂期细胞分裂方式为有丝分裂;细胞的功能和发育潜能基本不变;随着细胞分裂,细胞数目增多,每个细胞的DNA含量不变,因此胚胎总DNA含量增加;胚胎有机物总量减少。
3.下列关于高等动物受精作用的叙述,错误的是(　D　)
A.常以观察到两个极体作为卵子受精的重要标志
B.精子和卵子结合的过程中,卵子完成减数第二次分裂
C.精子细胞膜与卵子细胞膜的融合依靠了细胞膜的结构特点
D.精子获能后与刚排出的卵子在子宫内受精
解析:精子获能后与成熟的卵细胞受精,场所是输卵管。
4.下列有关哺乳动物早期胚胎发育的叙述,错误的是(　A　)
A.在桑葚胚阶段,胚胎的内部开始出现含有液体的腔
B.原肠胚开始出现胚层分化,逐渐形成各种器官原基
C.胚胎干细胞具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞的潜能
D.受精卵早期分裂时,胚胎中细胞数目不断增加,但胚胎的总体积基本不变
解析:囊胚期胚胎出现分化,囊胚内部是空的或只有卵黄;原肠胚出现内、中、外三个胚层,三个胚层逐渐分化形成各种器官原基;胚胎干细胞具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能;早期卵裂时,胚胎细胞数目不断增加,但总体积基本不变。
5.将黑色小鼠囊胚的内细胞团部分细胞(下图标号1)注射到白色小鼠囊胚腔中,接受注射的囊胚发育为黑白相间的小鼠(Mc)。部分过程的示意图如下,图中标号表示结构或过程。下列叙述错误的是(　B　)
A.1经分裂分化后能形成Mc的多种组织
B.3进行体外胚胎干细胞培养可获得Mc
C.4将发育成胎膜和胎盘的一部分
D.5过程需对代孕小鼠进行同期发情处理
解析:1为黑色小鼠囊胚的内细胞团部分细胞,内细胞团细胞经分裂分化后能形成Mc的多种组织;3为内细胞团,在体外可培养获得胚胎干细胞,但要培养成黑白相间的小鼠(Mc),需要进行胚胎移植才能发育成Mc;4为滋养层细胞,将来发育成胎膜和胎盘;5过程为胚胎移植,进行胚胎移植前需对代孕小鼠进行同期发情处理,让供体、受体处于相同的生理状态。
题组二　体外受精、胚胎移植和胚胎分割
6.(台州十校高二期中)某良种公司引进了纯种荷斯坦奶牛,并利用胚胎工程技术使引进的良种奶牛快速、大量地繁殖,此过程对供体和受体进行的操作,不包括(　D　)
A.胚胎移植 B.体外受精
C.超数排卵 D.免疫检查
解析:在进行体外受精时,需要对供体母牛进行超数排卵处理,以便获得大量的卵母细胞,由于受体子宫不会对植入的胚胎发生免疫排斥,所以不需要进行免疫检查。
7.试管婴儿的培育是一项人类胚胎工程技术,可以给很多不孕不育家庭解决生育难题。下列有关试管婴儿培育过程的叙述正确的是(　B　)
A.需要给母亲注射雌激素进行超数排卵处理
B.培养成熟的卵母细胞与获能的精子在体外进行受精
C.受精完成后形成的受精卵可在体外直接培育成胎儿
D.若想要得到双胞胎,操作过程必须用到胚胎分割技术
解析:为了获得更多的卵母细胞,通常需要给母亲注射促性腺激素进行超数排卵处理;经超数排卵处理后,采集的卵母细胞不成熟,需要在体外进行人工培养得到成熟的卵母细胞,即培养成熟的卵母细胞可与获能的精子在体外进行受精;受精完成后形成的受精卵可在体外进行早期胚胎培养,而后在合适的时期将胚胎移入母体子宫内,继续培育成胎儿;若想要得到双胞胎,操作过程未必一定用到胚胎分割技术,还可通过在母体子宫中植入两个胚胎实现。
8.(9+1高中联盟高二期中)胚胎工程在医学、农业和生命科学等领域具有广泛应用,带来新的机遇和突破。下列叙述正确的是(　C　)
A.用获能的精子与MⅠ期卵母细胞进行人工受精
B.早期胚胎中的内细胞团可发育成胎盘和胎膜
C.利用胚胎分割技术,同卵双胎较同卵多胎的成功率更高
D.用添加适量促性腺激素的饲料饲喂雌性动物可实现超数排卵
解析:雄性动物新鲜的精子获能后才具备受精能力,因此,可以使用雄性动物获能的精子与处于MⅡ期卵母细胞完成受精作用;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;胚胎分割的份数越多,胚胎的成活率越低,因此利用胚胎分割技术,同卵双胎较同卵多胎的成功率更高;促性腺激素属于蛋白质类激素,在饲料中添加的促性腺激素,因在动物的消化道中被分解而失去促进超数排卵的作用。
9.(山海协作体高二期中)下列关于“试管奶牛”培养流程的叙述,正确的是(　C　)
A.过程①可对供体母牛注射性激素,使其排出更多的卵子
B.过程②将采集到的精子和卵子共同培养即可完成体外受精
C.过程③之前可取囊胚滋养层细胞进行性别鉴定以获得试管奶牛
D.代孕母牛需进行同期发情处理,并配种,在过程③之后进行妊娠检测
解析:过程①可对供体母牛注射促性腺激素,进行超数排卵,获得更多的卵子;过程②表示体外受精作用,将采集到的精子获能处理,卵子培育到减数第二次分裂中期,才能受精;为了获得雌性的“试管奶牛”需要取样囊胚的滋养层细胞做DNA分析进行性别鉴定;胚胎移植时,需使受体与供体的生理状况保持相同,需要对代孕母牛进行同期发情处理,不用配种,③表示胚胎移植,在过程③之后进行妊娠检测,观察胚胎的发育情况。
10.(钱塘联盟高二期中)亚洲黑熊又称为月熊,是食肉目熊科的哺乳动物。由于栖息地丧失和人为捕猎,亚洲黑熊数量骤减,处于易危状态。动物学家在某林地发现了少量野生亚洲黑熊。他们期望通过体内受精、胚胎移植等方法拯救亚洲黑熊,其过程如图。下列相关叙述错误的是(　B　)
A.胚胎工程操作中对亚洲黑熊A需激素处理,注射促性腺激素
B.D受体雌性必须和动物园亚洲黑熊♀A、野生亚洲黑熊♀B进行同期发情处理
C.E的遗传性状由A、C决定,性别不确定;F的遗传性状由A、B决定,性别为雌性
D.无论是体内受精还是核移植所得胚胎,需培养至囊胚阶段,再移植到D受体内着床
解析:胚胎工程操作中对亚洲黑熊A需要用促性腺激素处理,促进其超数排卵;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进行同期发情处理,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;E后代是由A和C体外受精之后形成的,遗传物质来源于A和C,F后代是由B的细胞核和A的去核卵母细胞重组形成的,遗传物质来源于A和B,性别与亚洲黑熊B相同,都是雌性;无论是体内受精还是核移植所得胚胎,需培养至桑葚胚或者囊胚阶段,再移植到D受体内着床。
综合提升练
11.(杭州六县九校高二期中)为研究血清饥饿处理对重组细胞构建的影响,科研人员用经不同时间血清饥饿处理后的野猪成纤维细胞作为供体,以野猪卵母细胞作为受体进行核移植。结果如下表。
饥饿时间/d 卵裂率% 囊胚率%
0 75.8 7.7
2 82.7 24.2
4 81.2 22.8
8 70.4 9.1
注:卵裂率指进行分裂的重组细胞占全部重组细胞的比例,囊胚率指获得的囊胚占全部重组细胞的比例。
以下说法错误的是(　A　)
A.核移植时应将供体细胞核注入排出了第一极体的卵母细胞
B.实验结果表明适当地对供体细胞进行饥饿处理有利于重组细胞构建
C.过度的饥饿处理导致营养成分不足,可能使细胞发生凋亡
D.获得的囊胚可以移植到生理状态相同的野猪子宫内继续发育
解析:核移植时应将供体细胞核注入去核的卵母细胞中;由表中信息分析可知,与无饥饿处理相比,饥饿2 d时卵裂率和囊胚率相对较高,所以适当地对供体细胞进行饥饿处理有利于重组细胞构建;由表信息可知,当饥饿处理8 d时,卵裂率和囊胚率都较低,可能是过度的饥饿处理导致营养成分不足,使细胞发生凋亡;胚胎移植是指将雌性动物体内的早期胚胎,或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术,所以获得的囊胚可以移植到生理状态相同的野猪子宫内继续发育。
12.(杭州周边高二期中)如图是应用生物技术培育试管动物、克隆动物和获得组织细胞的流程图,其中①~⑨代表相关的过程。下列有关叙述正确的是(　C　)
A.过程①在采集卵细胞的过程通常人为注射外源的性激素,以获得更多的成熟卵细胞
B.过程②核移植前需要对体细胞进行特殊处理,如增加培养基中血清的浓度
C.过程④可以在显微镜下用切割针或切割刀把胚胎分割开,或者采用酶处理等方式
D.过程⑥移植早期胚胎之前一定要对胚胎进行性别鉴定
解析:过程①在采集卵细胞的过程通常人为注射外源的促性腺激素,以获得更多的成熟卵细胞;移植前要对体细胞进行营养限制性培养,要减少培养基中血清的浓度;过程④是胚胎分割,胚胎分割的基本过程是:将发育良好的早期胚胎(囊胚或囊胚期以前的胚胎)移入含有培养液的培养皿中,在显微镜下用切割针或切割刀把胚胎分割开,或者采用酶处理等方式将早期胚胎中的细胞分散开;如对产生的子代没有性别要求,则胚胎移植前不需要进行性别鉴定,且通过核移植获得的胚胎性别与提供细胞核的个体相同,因此也不需要进行性别鉴定。
13.(S9联盟高二期中)我国科学家利用体细胞诱导产生多能干细胞(iPS细胞),并将其注射到无法发育到成体阶段的四倍体囊胚中,最终获得克隆鼠,经鉴定证实克隆鼠确实从iPS细胞发育而来,并可繁殖后代。实验流程见图,下列分析错误的是(　A　)
A.本实验使用到体外受精、胚胎体外培养和胚胎移植等技术
B.小鼠iPS细胞在特定条件下可恢复受精卵时期的功能
C.四倍体囊胚可能因染色体数目变异而无法发育为成体
D.克隆鼠体细胞具有与黑鼠细胞相同的遗传物质
解析:本实验应用了细胞融合、多能干细胞移植、体外胚胎培养、胚胎移植技术,并没有使用到体外受精等技术;多能干细胞(iPS细胞)已被证明可以发育成个体,表明其可恢复全能性,可恢复受精卵时期的功能;四倍体囊胚是由两个二倍体细胞融合发育而来,发生染色体数目变异,无法正常发育成成体;在克隆过程中,研究人员将黑鼠的体细胞诱导形成多能干细胞(iPS细胞),然后注入四倍体囊胚(无法发育为成体)形成重组囊胚,多能干细胞(iPS细胞)属于重组囊胚中的内细胞团,最后通过代孕母鼠生出克隆鼠,因此,克隆鼠的体细胞包含了与黑鼠细胞相同的遗传物质。
14.(S9联盟高二期中)巨噬细胞移动抑制因子(MIF)是一种在进化中高度保守的蛋白质,具有重要的生物学功能。研究发现,MIF在哺乳类动物生殖系统各器官和母胎界面均有表达,参与了生殖过程的多个环节,包括胚胎早期发育、胚胎植入、胎盘发育和妊娠维持。为进一步阐明MIF蛋白在哺乳动物早期胚胎发育中的作用提供理论支持,通过现代生物技术对MIF在牛胚胎早期发育中的表达模式和功能进行初探。回答下列问题:
(1)根据研究目标,要获得特定的牛胚胎细胞,先通过　　　　　技术大量收集牛卵母细胞,牛卵母细胞培养到　　　　　　(填“卵细胞”或“次级卵母细胞”)再与解冻并　　　　　的精子结合,完成体外受精。
(2)受精卵培养过程中需维持的气体条件中包含5%的CO2,其作用是　　　　　　　　　。进行早期胚胎的体外培养时,培养液中除了含有一些无机盐和有机物外,还需要添加维生素、氨基酸、核苷酸、　　　　　和　　　　　等物质。早期胚胎一般培养到　　　　　　　　　　才能进行移植。
(3)为获得更多的小牛,可在胚胎移植前对胚胎进行分割,进行胚胎分割时,可将　　　　　(时期)的胚胎用切割针分割开,或采用　　　　　方式将早期胚胎中的细胞分散开。
(4)在目前现有技术条件下,还不能将从动物体内分离出来的成熟的体细胞直接培养成一个新个体,而是必须将体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中才能发育成新个体,你认为原因最可能是　　　　。
A.卵细胞细胞质可使体细胞核全能性得到表达
B.卵细胞含有的营养物质多
C.卵细胞大,便于操作
D.重组细胞才具有全能性
(5)为探究MIF对牛胚胎早期发育率的影响,常采用注射MIF抗体的方法来干扰MIF的表达。研究人员通过以下技术路线制备特异性强、纯度高的MIF单克隆抗体。
a.用　　　　　免疫小鼠,然后经过图中的①②③④等步骤,获得大量单克隆抗体。
b.步骤②通常使用选择培养基,主要目的是筛选出　　　　　。
c.步骤③主要需要经过　　　　　　　　　 　的两项操作,并经多次筛选,最终获得　　　　　　　　　　　　　。
解析:(1)哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获能和受精等步骤。故要获得特定的牛胚胎细胞,先采用促性腺激素处理的方法大量收集牛卵母细胞(超数排卵),牛卵母细胞培养到减数第二次分裂中期(次级卵母细胞)再与解冻并经获能处理后的精子结合,完成体外受精。
(2)体外受精得到的受精卵需要在CO2培养箱中保温培养,培养所要维持的气体条件中包含95%的空气和5%的CO2,其中CO2的作用是维持培养液pH。进行早期胚胎的体外培养时,培养液中除了含一些无机盐和有机物外还需要添加维生素、氨基酸、核苷酸、激素和血清等物质。早期胚胎一般培养到桑葚胚或囊胚阶段才进行移植。
(3)进行胚胎分割时,可将囊胚或囊胚期以前的胚胎用切割针分割开,或采用酶处理方式将早期胚胎中的细胞分散开。
(4)进行核移植时受体应该选择减数第二次分裂中期的卵母细胞,最有可能的原因是卵细胞细胞质可使体细胞核全能性得到表达。
(5)a.为获取MIF单克隆抗体,可以用MIF免疫小鼠,以获取产生特异性抗体的B淋巴细胞。
b.步骤②为第一次筛选,通常使用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞,该杂交瘤细胞既能够增殖又能产生抗体。
c.步骤③为第二次筛选,需要经过克隆化培养和抗体检测,并经多次筛选,最终获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。
答案:(1)超数排卵　次级卵母细胞　获能　
(2)维持培养液的pH　激素　血清　桑葚胚或囊胚阶段
(3)囊胚或囊胚期以前　酶处理
(4)A　
(5)a.MIF　b.杂交瘤细胞　c.克隆化培养和抗体检测　能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
15.(2025·浙江6月选考)某同学欲开展小鼠的排卵、受精以及观察受精卵发育的实验,其基本过程如下。
(1)制备垂体细胞提取液:取小鼠的垂体,加入少量的培养液,剪碎,　　　　　　　　　　,经处理制成垂体细胞悬液。取垂体细胞悬液,　　　　　　　,制成某一浓度的垂体细胞悬液。将垂体细胞培养一段时间后,破碎,　　　　,取上清液,经处理获得提取液。
(2)采集精子:将人工采集的精子置于培养液中,培养一段时间。此过程可使精子获得　　　　　　　　。
(3)采集卵细胞:给成年雌鼠注射垂体细胞提取液,一段时间后,采集卵子。注射垂体细胞提取液可促进雌鼠排卵的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)受精:将精子和卵细胞混合培养。精子入卵后,会使卵子完成减数第二次分裂,排出　　　　　　　　,形成雌原核。
(5)观察受精卵的发育:受精卵开始卵裂,其中的细胞体积　　　　,细胞数量增加,但胚胎的总体积变化　　　　。结果表明这一阶段胚胎细胞的细胞周期中,显著缩短的时期是　　　　。
解析:(1)在制备细胞悬液时,剪碎组织后通常需要用胰蛋白酶消化,以分散细胞。因为胰蛋白酶可以分解细胞间的蛋白质成分,使细胞相互分离。要制成某一浓度的垂体细胞悬液,在取垂体细胞悬液后,需用培养液稀释。将垂体细胞培养一段时间后破碎,为了获得细胞内的物质(提取液的有效成分),需要进行离心操作,离心后细胞碎片等杂质会沉淀在底部,而上清液中含有需要的物质。
(2)在体外受精过程中,将人工采集的精子置于培养液中培养一段时间,此过程可使精子获能。精子获能后才具备与卵子受精的能力。
(3)提取液中含有促性腺激素,能作用于雌鼠的卵巢,促进卵泡发育和成熟,从而促使雌鼠
排卵。
(4)卵子在体外培养至减数第二次分裂中期(MⅡ期)时具备受精能力,此时细胞内存在一个第二极体(减数第一次分裂产生第一极体后,次级卵母细胞停滞在MⅡ期)。当精子成功入卵后,会激活卵子完成减数第二次分裂,最终排出第二极体,剩余的则形成雌原核。
(5)受精卵进行的早期分裂称为卵裂,其特点是细胞持续进行有丝分裂,但分裂过程中不伴随细胞生长(或生长期极短)。因此,每次分裂后子细胞的体积会逐渐变小(因细胞质被平均分配,且无明显物质积累);尽管细胞数量不断增加,但胚胎的总体积基本不变或略有缩小(不会随细胞数增多而明显增大)。细胞周期包括分裂间期(G1期、S期、G2期,占时较长)和分裂期(M期,占时较短)。卵裂阶段胚胎细胞需快速增殖以增加细胞数量,会缩短细胞周期时长。由于细胞的体积没有明显增大,说明主要通过缩短分裂间期来实现快速分裂。
答案:(1)用胰蛋白酶消化　用培养液稀释　离心
(2)受精能力
(3)提取液中含有促性腺激素
(4)第二极体
(5)变小　不明显　间期(共31张PPT)
第四节　对动物早期胚胎或
配子进行处理可获得目标个体
1.概述胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程。
2.阐明通过体外受精、胚胎移植和胚胎分割可对胚胎进行处理并发育成个体。
[学习目标]
知识梳理
一、胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程
1.胚胎工程的范畴和操作的主要对象
(1)胚胎工程的范畴:体外受精、 、胚胎体外培养、 及胚胎干细胞培养等。
(2)操作的主要对象:生殖细胞、 和早期的胚胎细胞。
胚胎移植
胚胎分割
受精卵
2.受精作用
(1)定义:精子与卵细胞结合形成受精卵的过程。
(2)只有同种动物才能精卵结合的原因:在受精作用过程中,精子和卵细胞利用其表面的 蛋白进行精卵识别。
(3)受精场所:雌性动物的 内。
特异性识别
输卵管
(4)受精过程。
过程 主要变化
精卵识别 精子和卵细胞会利用其表面的 进行精卵识别
精子入卵 精子的头部开始通过与卵的细胞膜融合进入卵细胞
特异性识别蛋白
形成原核 精核与卵核相遇,此时精核的核膜溶解,并且体积变大,形成
,同时卵子完成减数第二次分裂,释放了第二极体后,卵细胞核核膜溶解,体积变大,形成
形成 受精卵 雄原核与雌原核彼此的染色体会合在一起,最终形成新核,使细胞核中的染色体数目又恢复到体细胞的水平
雄原核
雌原核
3.胚胎发育的过程(哺乳动物)
增加
体积
细胞团
内细胞团
滋养层
中胚层
器官
【易错判断】
(1)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。(　 )
×
提示:细胞分化开始于囊胚时期。
(2)雄原核形成的同时,卵子完成减数第二次分裂。(　 　)
(3)胚胎发育早期细胞数量增加但胚胎总体积并不增加。(　 　)
√
√
二、通过体外受精、胚胎移植和胚胎分割可对胚胎进行处理并发育成个体
1.体外受精
(1)含义:指哺乳动物的精子和卵子在体外 的环境中完成受精过程的技术。
(2)基本原理:人工模拟 ,包括营养、温度、pH等,使 细胞发育成熟,同时使精子 ,最终完成受精作用,并有计划地保存胚胎等。
人工控制
体内环境
初级卵母
获能
(3)体外受精获得试管动物的过程。
获能
液氮
外源促性腺激素
成熟
试管
2.胚胎体外培养
(1)含义:通过 的环境,对 胚胎进行体外培养。
(2)特点:胚胎不同发育时期生理代谢的需求不同,需要 的培养液,尚未有从受精卵到新生儿的全体外胚胎培养技术。
人工创造
早期
不同成分
3.胚胎移植
(1)概念:将雌性动物的早期胚胎或通过 及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、 相同的其他雌性动物的体内,使之继续发育为个体的技术。
(2)地位:是胚胎工程的最后一道“工序”,必须通过 才能获得后代。
(3)意义:可以充分发挥 母畜的繁殖潜力,在短期内获得大量目标个体。
体外受精
生理状态
胚胎移植
优良
4.胚胎分割
(1)概念:借助显微操作技术将早期胚胎切割成 ,再移植到代孕动物子宫中发育,产生 后代的技术。
几等份
同卵多仔
(2)操作要求。
分割对象 发育良好的早期胚胎( 或囊胚期以前的胚胎)
分割工具 切割针或 或酶
分割要求 分割
胚胎分割优点 提高胚胎利用率
囊胚
切割刀
均等
【易错判断】
(1)试管动物技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术。(　 )
(2)哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养不需要额外提供营养物质。(　 )
√
提示:哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养所需营养物质与体内基本相同,例如除需要一些有机物、无机盐外,还需加入维生素、激素等成分以及血清等天然成分。
×
(3)在胚胎分割时,应选择发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚。(　 　)
提示:胚胎分割通常选择发育良好、形态正常的囊胚或囊胚期以前的胚胎。
×
任务突破
任务　分析体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植
及胚胎分割的基本操作过程
1.阅读教材内容,理解体外受精、胚胎体外培养的基本操作过程。
(1)比较自然受精、人工受精和体外受精。
项目 自然受精 人工受精 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 中 中
相同点 (1)精子 、卵子 后方能完成受精过程; (2)都是有性生殖
雌性动物输卵管
体外培养液
获能
成熟
(2)动物细胞培养和胚胎体外培养的比较。
项目 动物细胞培养 胚胎体外培养
技术范畴 细胞工程 胚胎工程
细胞 的来源 动物组织或器官→单个细胞 受精卵或核移植、转基因得到的单个的重组细胞→早期胚胎
培养 目的 获得大量细胞 (如干扰素、单克隆抗体等)或获取 (用于检测有毒物质,生理、病理、药理等研究) 获得
培养液 氨基酸、生长因子、无机盐、糖类、水、维生素以及血清等天然成分 水、无机盐、有机物、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等
代谢产物
细胞本身
早期胚胎
原理 细胞增殖 细胞增殖和分化
培养 过程 会出现接触抑制,故需要用胰蛋白酶分散细胞进行传代培养 需要更换培养液来适应不同发育时期早期胚胎的营养等条件
2.阅读教材内容,列表比较胚胎分割和体细胞核克隆动物。
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,最终技术环节是
胚胎移植
不 同 点 胚胎的 来源 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胚胎
遗传 物质 胚胎分割动物具有 遗传物质 克隆动物的遗传物质主要由
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重组细胞
相同的
供体细胞的细胞核
胚胎移植需具备的生理学基础
[素养提升]
1.(台州十校高二期中)如图是体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图,有关叙述错误的是(　 　)
A.后代丁的遗传性状由甲和乙的遗传物质共同决定
B.进行胚胎移植时,代孕母体应用免疫抑制剂处理,避免发生免疫排斥反应
C.过程②常使用显微操作对卵母细胞进行去核处理
D.过程③可以将重组细胞培养至囊胚期移植
B
[迁移应用]
解析:乙牛提供细胞质遗传物质,甲牛提供大部分遗传物质,所以后代丁的遗传性状由甲和乙的遗传物质共同决定;进行胚胎移植时,受体子宫一般不会对移植的胚胎产生免疫排斥反应;过程②常使用显微操作去核法对卵母细胞进行处理,因此子代中细胞质中遗传物质主要是由乙牛提供;过程③将激活后的重组细胞培养至桑葚胚或囊胚期移植。
2.(A9协作体高二期中)单峰骆驼在野外几乎灭绝,科学家欲通过胚胎工程的方法拯救野化单峰骆驼,进行了如图所示研究。请据图分析,下列叙述正确的是(　 　)
A.若①表示体外受精,采集的B野化单峰骆驼精子无法直接与卵母细胞完成受精作用
B.胚胎移植到C体内前收集胚胎并检查,是为了避免受体对外来胚胎产生免疫排斥
C.可采用胚胎分割技术提高胚胎利用率,胚胎分割移植后获得的动物个体之间性状完全相同
D.为使A野化单峰骆驼超数排卵,可在饲料中添加适量的促性腺激素
A
解析:若①表示体外受精,采集的B野化单峰骆驼精子需要在体外获能处理后才能完成受精作用;胚胎移植到C体内前收集胚胎并检查,是为了检查胚胎质量和发育情况,此时胚胎应发育到桑葚胚或囊胚阶段,理论上,受体不会对来自本物种的胚胎产生免疫排斥;可采用胚胎分割技术提高胚胎利用率,由于性状受基因和环境共同影响,所以胚胎分割移植后获得的动物个体之间性状不一定完全相同;为使A野化单峰骆驼超数排卵,可给其注射适量的促性腺激素,促性腺激素的化学本质为蛋白质,如果添加在饲料里,在消化道内会被水解。
课堂小结

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