2024届苏教版高考生物一轮复习胚胎工程学案

第5课时　胚胎工程

课标要求　1.简述胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程。2.简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。

考点一　哺乳动物胚胎发育的基本过程

1．精子和卵子的发生

(1)精子的发生

①场所：雄性动物的睾丸的曲细精管。

②过程

源于选择性必修3 P73“知识链接”：精细胞变形形成精子，其中高尔基体发育成顶体，中心体发育成精子的尾，线粒体聚集在中段形成线粒体鞘，细胞质逐渐浓缩脱落。

(2)卵子的发生

①场所：雌性动物的卵巢内。

②过程

③受精

精子穿越卵细胞质膜外的结构

　↓

透明带反应(阻止多精入卵的第一道屏障)

　↓

精子进入卵细胞质膜(卵细胞质膜反应：阻止多精入卵的第二道屏障)

　↓

原核形成

　↓

雌、雄原核融合(受精完成的标志)

2．哺乳动物(人)胚胎发育过程

考向一　受精

1．受精过程的顺序为(　　)

①第一次卵裂开始

②雌雄原核相向移动，彼此靠近，核膜消失，形成受精卵

③精子释放出多种酶，溶解卵细胞质膜外的一些结构

④卵细胞质膜外的透明带发生反应，阻止后来的精子进入透明带

⑤雌、雄原核的形成

A．①③④⑤②   B．③④②⑤①

C．④⑤①③②   D．③④⑤②①

答案　D

2．(多选)以下受精作用有关的说法中，正确的是(　　)

A．受精作用的实质是精子的核和卵细胞的核融合

B．受精后的卵细胞能阻止其他精子的进入

C．受精作用前后卵细胞的活跃状态不同

D．受精卵中的染色体和DNA均由精子和卵细胞各提供一半

答案　ABC

解析　受精作用是精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程，实质是精子的核和卵细胞的核融合，A正确；受精作用过程中，透明带和卵细胞质膜会发生相应反应阻止多精入卵，B正确；受精作用后卵细胞变活跃开始进行减数第二次分裂，C正确；受精卵中的染色体由精子和卵细胞各提供一半，但DNA来自卵细胞的多于来自精子的，D错误。

考向二　胚胎早期发育

3．(多选)下列关于卵裂的叙述，正确的是(　　)

A．卵裂时期细胞不断分裂，胚胎体积不断增大

B．卵裂处于囊胚形成的过程中，每个细胞的体积不断减小

C．卵裂过程进行有丝分裂，胚胎中DNA总量不断增加

D．卵裂需要消耗能量，有机物总量和种类都不断减少

答案　BC

4．(2023·江苏苏州高三期中)下列有关早期胚胎发育的叙述，错误的是(　　)

A．卵裂期每个细胞的核质比逐渐增大，胚胎中DNA总量逐渐增加

B．孵化是指透明带破裂，桑椹胚从透明带中伸展出来

C．滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘并可用于性别鉴定

D．在胚胎移植中，选择桑椹胚或囊胚期的胚胎进行移植较易成功

答案　B

解析　卵裂期的早期胚胎的总体积并没有增加，但是细胞数目在增加，该过程中每个细胞的核质比逐渐增大，同时胚胎中DNA总量逐渐增加，A正确；孵化是指透明带破裂，囊胚从透明带中伸展出来的过程，B错误；囊胚期的滋养层细胞将来发育为胎膜和胎盘，可用于性别鉴定，而内细胞团将会发育成胎儿的各种组织，C正确；在胚胎移植中，选择桑椹胚或囊胚期的胚胎进行移植较易成功，因为此时的胚胎处于游离状态，同时此时的胚胎全能性较高，D正确。

考点二　胚胎工程技术及其应用

1．体外受精技术

(1)精子的采集和获能

(2)卵母细胞的采集和培养

(3)体外受精：获能的精子和培养成熟的卵母细胞在人为控制的适宜条件下和专用的受精溶液中完成受精作用。

2．胚胎移植

(1)概念

(2)过程

根据上图思考回答以下问题：

①为什么应对供体和受体母畜进行同期发情处理？

提示　使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相似的生理环境。

②在牛的胚胎移植过程中有两次使用激素、两次检查，其目的分别是什么？

提示　第一次用孕激素对受、供体进行同期发情处理，第二次用促性腺激素处理使供体超数排卵。第一次是对收集的胚胎进行质量检查，第二次是对受体母畜是否妊娠进行检查。

③胚胎移植的优势是什么？

提示　可以发挥雌性优良个体的繁殖能力。

3．胚胎分割技术

(1)概念

①方法：机械方法。

②分割份数：将早期胚胎切割成二分胚、四分胚甚至八分胚等。

③目的：获得同卵双生或同卵多生后代。

(2)定位：被视为一种胚胎克隆方法。

(3)材料：形态正常、发育良好的桑椹胚或囊胚。

(4)要求：将内细胞团均等分割。

选择性必修3 P80“知识链接”：胚胎分割的方法：显微针分割法、显微刀分割法、酶软化透明带后显微分割法、酶消去透明带后显微分割法。

概念辨析　“克隆羊”“试管羊”“转基因羊”的产生过程及分析比较

考向一　体外受精

5．下列有关哺乳动物体外受精的叙述，正确的是(　　)

A．给实验动物注射促性腺激素，使其产生更多的精子

B．采集的卵母细胞可直接与获能的精子受精

C．获能的精子和成熟的卵母细胞要在适当的培养液中完成受精

D．卵母细胞与精子受精前均已完成减数第二次分裂

答案　C

解析　给实验动物注射促性腺激素，目的是使其产生更多的卵母细胞，A错误；采集的卵母细胞要在体外进行成熟培养，然后才能与精子共同完成受精，B错误；一般情况下，获能的精子和成熟的卵母细胞要在适当的培养液中共同培养一段时间，促使它们完成受精，C正确；次级卵母细胞的减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程中完成的，D错误。

6．下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，不正确的是(　　)

A．小鼠在特定条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用

B．将成熟的卵母细胞与新采集的精子同时放在获能液中培养利于受精

C．注射到小鼠囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育

D．分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，发育成的个体也可能会有形态学差异

答案　B

解析　小鼠在特定条件下饲养，注射相关激素(促性腺激素)有促进超数排卵的作用，A正确；处于减数第二次分裂中期的卵母细胞具有受精能力，可以和在获能液中获能的精子受精，B错误；注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以分化形成各种组织，因此可以参与个体器官的发育，C正确；分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，但生物的性状还受环境因素的影响，因此发育成的个体可能有形态学差异，D正确。

考向二　胚胎移植和胚胎分割

7．(2023·江苏镇江高三调研)下列生物工程技术中，不需要用到胚胎移植技术的是(　　)

A．利用乳腺生物反应器生产生长激素

B．利用诱导多能干细胞治疗阿尔茨海默症

C．利用试管婴儿技术辅助有生育困难的夫妇

D．利用体细胞核移植技术培育体细胞克隆牛

答案　B

解析　利用乳腺生物反应器生产生长激素需要将转基因胚胎移植到母体，A不符合题意；利用诱导多能干细胞治疗阿尔兹海默症，是利用了干细胞可增殖分化为组织细胞和器官的特性，没有形成胚胎，不需要进行胚胎移植，B符合题意；由于现阶段全体外胚胎培养技术困难，因此利用试管婴儿技术辅助有生育困难的夫妇需要进行胚胎移植，C不符合题意；利用体细胞核移植技术培育体细胞克隆牛，需要将换核后的细胞形成早期胚胎，然后将胚胎移植到母体进行孕育，D不符合题意。

8．(2023·江苏南通高三期末)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(　　)

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，应选择发育到原肠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．胚胎在受体子宫内的发育过程中其遗传特性不受影响

答案　D

解析　卵巢中获取的卵细胞必须在体外培养到MⅡ期，才能与获能精子融合得到受精卵，A错误；进行胚胎分割时，应选择发育到桑椹胚或囊胚时期的胚胎进行操作，B错误；不同阶段的胚胎进行胚胎分割时，可采用的方法有一定的差别，若胚胎处于卵裂期可以采用酶解法或机械法，若处于囊胚期则只能运用机械法分割，C错误。

1．(多选)(2020·江苏，23)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A．为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子

B．细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同

C．用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞

D．胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养

答案　ABC

解析　哺乳动物进行体外受精时很容易获得大量精子，因为自然状态下雄性哺乳动物产生的精子数量就很多，不容易大量获取的是卵母细胞，因而通常需要用促性腺激素处理雌性哺乳动物，使其一次性产生更多的卵母细胞，来培养更多的胚胎，A项错误；细胞分化是基因选择性表达的结果，不改变基因的种类和数量，细胞a和细胞b内含有的核基因相同，B项错误；细胞培养过程中分散细胞时，用胰蛋白酶等处理组织，分散得到单细胞悬液，不是破坏了细胞的膜蛋白，而是仅仅分解掉细胞间的黏连蛋白，C项错误。

2．(2018·江苏，10)下列关于采用胚胎工程技术实现某良种肉用牛快速繁殖的叙述，正确的是(　　)

A．采取激素注射等方法对良种母牛作超数排卵处理

B．体外培养发育到原肠胚期的胚胎即可进行移植

C．使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应

D．利用胚胎分割技术，同卵多胎较同卵双胎成功率更高

答案　A

解析　体外培养发育到桑椹胚期或囊胚期的胚胎即可进行移植，B错误；受体母牛对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，所以受体不需要使用免疫抑制剂，C错误；采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，最常见的是经分割产生的同卵双胎，而同卵多胎成功的比例很小，D错误。

3．(2022·全国甲，38)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题：

(1)为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液，精液保存的方法是____________________。在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是____________________________；精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是________________________(答出1点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到____________时才具备与精子受精的能力。

(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含的营养成分有__________________(答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。

(3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是____________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　(1)加入抗冻剂(甘油)冷冻保存　刚排出的精子必需在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精　肝素或Ca2＋载体　减数第二次分裂中期　(2)维生素、氨基酸、核苷酸　(3)对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代

解析　(1)精液可以加入抗冻剂(甘油)冷冻保存，使用前再将精液解冻离心分离。刚排出的精子必需在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精，故在体外受精前要对精子进行获能处理。卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期才能具备与精子受精的能力。(2)进行早期胚胎培养的培养液中，除了无机盐、激素、血清外，还含有维生素、氨基酸、核苷酸等。(3)要利用保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料，获得具有该公羊优良性状的后代，主要是利用胚胎移植技术，即对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代。

4．(2019·江苏，29)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。如图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：

(1)对1号猪使用____________处理，使其超数排卵，收集并选取处在________________时期的卵母细胞用于核移植。

(2)采集2号猪的组织块，用____________处理获得分散的成纤维细胞，放置于37 ℃的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是__________________。

(3)为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行________。产出的基因编辑猪的性染色体来自______号猪。

(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达，可采用的方法有______(填序号)。

①DNA测序　②染色体倍性分析　③体细胞结构分析　④抗原—抗体杂交

答案　(1)促性腺激素　减数第二次分裂　(2)胰蛋白酶　维持培养液的pH　(3)分割　2　(4)①④

解析　(1)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母猪注射促性腺激素，使其超数排卵。用于核移植的卵母细胞通常处于减数第二次分裂时期。(2)常用胰蛋白酶处理动物组织块，使其分散成单个细胞。动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2的作用是维持培养液的pH。(3)若要获得更多基因编辑猪，可采用胚胎分割技术对移植前的胚胎进行分割。子代猪的性别取决于核供体亲本，即2号猪。

一、易错辨析

1．卵裂时期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加(　×　)

2．在胚胎移植中，对供体母畜要用促性腺激素进行超数排卵处理(　√　)

3．可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植(　×　)

4．小鼠胚胎干细胞可来自对囊胚内细胞团的分离培养(　√　)

5．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(　×　)

6．对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割(　×　)

二、填空默写

1．(选择性必修3 P72)一个精子穿入次级卵母细胞后，会立即引起透明带及细胞质膜发生一系列变化，形成阻止其他精子进入的屏障。

2．(选择性必修3 P72)精子进入次级卵母细胞标志着受精过程的开始，而当雄原核和雌原核相互融合时，标志着受精过程的完结。

3．(选择性必修3 P76)体外受精技术：指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制环境中完成受精过程的技术。

4．(选择性必修3 P78～79)胚胎移植是指将良种雌性动物配种后，从生殖道取出早期胚胎或通过体外受精及其他方式(如转基因、核移植)得到的受精卵或胚胎，移植到同种的、同时发情排卵但未经配种的其他雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。

5．(选择性必修3 P80)胚胎分割技术：用机械方法将早期胚胎平均分割成二分胚、四分胚甚至八分胚，经培养后植入受体，以得到同卵双生或同卵多生后代的技术。