人教版 (2019)选择性必修3胚胎工程技术及其应用学案及答案

这是一份人教版 (2019)选择性必修3胚胎工程技术及其应用学案及答案，共11页。学案主要包含了胚胎工程技术及其应用等内容，欢迎下载使用。
二 胚胎工程技术及其应用
学习目标
1.通过分析体外受精、胚胎移植和胚胎分割的操作步骤，理解胚胎工程相关技术的原理，并能结合实例进行说明，激发对生命科学的探索兴趣，培养科学思维，，理解生命科学技术对社会发展的影响。（生命观念、科学思维）
2.通过北方白犀牛繁殖案例，运用胚胎工程技术分析人工繁殖的方法，理解各胚胎工程技术之间的关联，运用胚胎工程相关技术解决实际问题，增强保护生物多样性的社会责任感。（生命观念、科学思维、社会责任）
自主预习
一、知识回顾：
1.写出哺乳动物受精的具体过程。
2.写出阻止多精入卵的两道屏障。
3.写出受精及受精完成的标志。
4.胚胎早期发育的基本过程
二、体外受精
1.哺乳动物的体外受精技术主要包括 、 和 等步骤。
2.采集到的卵母细胞和精子分别如何处理才能用于体外受精？
三、胚胎移植
1.写出胚胎移植的概念及主要步骤。
2.供体、受体的职能是什么？
3.胚胎移植技术有何地位？
四、胚胎分割
1.概念：胚胎分割是指采用 将 切割成2等份、4等份、8等份等，经 获得 或 的技术。
2.生殖方式：
3.写出胚胎分割需要的主要设备及器具。
课堂探究
情境：目前全球仅存两头雌性北方白犀牛，且因年龄、健康问题无法自然受孕。研究人员在此之前设法保存了北方白犀牛的精子。是否可尝试采用“试管北方白犀牛”技术进行人工繁育？
任务一、体外受精
请阅读教材P60内容及“哺乳动物体外受精过程示意图”，思考以下问题。
1.对北方白犀牛进行体外受精，这项技术包括哪些步骤？此项技术的生殖方式是？
2.对精子进行离心处理的目的是什么？采集到的精子、卵母细胞如何处理才能用于体外受精？
【思考】自然受精与体外受精的主要区别是什么？
【迁移训练】1.体外受精得到的受精卵的培养条件有哪些？
2.情境分析：某研究团队在实验室中进行牛的体外受精，但发现受精率较低，可能是什么原因导致的？
任务二、胚胎移植
体外受精得到的北方白犀牛受精卵是在“试管”中进行培养得到新个体吗？
1.阅读胚胎移植的概念，思考以下问题。
（1）胚胎移植所需的胚胎来源只能为体外受精吗？
（2）胚胎移植条件是怎样的？
2.【模型构建】请阅读教材P61内容，利用手中材料对胚胎移植过程进行梳理。（小组合作）
思考：（1）为什么对受体和供体进行同期发情处理？
（2）进行超数排卵的目的是什么？如何进行超数排卵？
（3）收集到胚胎后可否直接植入受体内？
【归纳总结】胚胎移植过程中：
（1）两次使用的激素及其目的： 。
（2）两次检查： 。
（3）胚胎移植成功与否的两个条件： 。
【思考讨论】1.能否用雌激素对供体母牛进行超数排卵处理？为什么？
2.如何保证外来胚胎能够在子宫内正常发育？胚胎移植的实质是什么？

任务三、胚胎分割
要增加北方白犀牛的繁殖率，可否采用胚胎分割的方法进行？
1.资料1：胚胎分割的操作动态示意图。
结合教材P62～63内容及“牛胚胎性别鉴定和分割示意图”，回答以下问题。
（1）胚胎分割属于什么繁殖方式？胚胎分割需要哪些设备？
（2）应选取什么时期的胚胎进行分割？为什么？操作时应注意什么？
2. 资料2：在奶牛养殖中更希望获得雌性奶牛以产奶，通过胚胎分割结合性别鉴定，就可以有针对性地选择雌性胚胎进行移植，提高养殖效益。
资料3：胚胎分割后，可对分割的胚胎进行植入前的遗传学诊断，通过对胚胎细胞进行基因检测，分析胚胎是否携带致病基因，从而有效避免患有遗传病的子代出现。
（1）进行性别鉴定、遗传病筛查等应选择什么细胞进行鉴定？为什么选择这种细胞？
（2）胚胎分割在移植前的性别鉴定、遗传病筛查等方面有什么意义？
3.讨论并分析胚胎分割的优点及局限性。
【迁移应用】1. 某实验室在进行牛的胚胎分割时，发现4细胞期分割的胚胎移植成功率较高，而囊胚期分割的移植成功率较低，为什么会出现这种情况？
2. 通过胚胎分割、胚胎移植等技术人工繁育的北方白犀牛种群与野生种群相比，有什么区别？
1. 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，不正确的是( )
A.该技术可以更多、更有效地利用动物的卵细胞
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
2. 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牛的影响
3. 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
4.(不定项) 梅花鹿胚胎移植实验的主要流程如下，下列相关叙述不正确的是（ ）
①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④胚胎移植→子代梅花鹿
A.过程①需要注射有关激素，目的是获得更多的卵原细胞
B.过程③以哺乳动物早期胚胎与子宫建立了组织上的联系为前提
C.过程④中可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚阶段
D.过程④成功率的高低主要决定于供、受体生理状况的一致性
5.下图为牛胚胎性别鉴定和胚胎分割示意图，请据图回答下列问题。
(1)写出图中字母所代表的结构名称:
A ;B ;C ;D 。
(2)写出甲、乙、丙过程的技术名称:
甲 ;乙 ;丙 。
(3)进行乙过程时，所取的样本是 。进行甲过程时，所使用的主要仪器设备是 ，本过程的技术关键是 。
(4)尽管胚胎分割技术在多种动物的繁育中取得了成功，但仍然存在一些问题，如
，同时很难取得同卵多胎，成功率最高的是 。
【课堂小结】
结合本节课所学内容，写出对北方白犀牛进行人工繁育产生“试管犀牛”的具体操作流程。参考答案
自主预习
一、知识回顾
1.精子获能、卵子发育到MII期→精子释放多种酶溶解卵细胞膜外的物质→精子接触卵细胞膜→精子入卵→雌、雄原核形成→核融合，形成合子。
2.透明带反应 卵细胞膜反应
3.在透明带与卵细胞膜间观察到两个极体或观察到雌、雄原核。
雌雄原核融合，形成合子。
4.受精卵→2细胞→4细胞→8细胞→桑葚胚→囊胚→原肠胚
二、体外受精
1.卵母细胞的采集 精子的活能 受精。
2.卵母细胞进行成熟培养，培养到MII期；精子获能处理。
三、胚胎移植
1.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。
步骤：供体、受体的选择和处理，配种或人工授精，胚胎的收集、检查、培养或保存，胚胎的移植，移植后的检查。
2.供体：产生具有优良遗传特性的胚胎。
受体：妊娠、育仔。
3.胚胎移植作为胚胎工程的最终技术环节，还将推动胚胎工程其他技术的研究和应用。
四、胚胎分割
1.机械方法 早期胚胎 移植 同卵双胎 多胎
2.无性生殖
3.体视显微镜、显微操作仪，分割针或分割刀。
课堂探究
任务一、
1.体外受精技术包括卵母细胞的采集与培养（至MII期）、精子获能、体外受精等步骤 。 有性生殖。
2.去除精清，以利于精子获能(或提取纯度较高的精子)。精子获能处理；卵母细胞进行成熟培养，培养到MII期。
【思考】提示：
【迁移应用】
1. 营养条件，无菌无毒的环境，适宜的温度、pH、和渗透压，适宜的气体条件。
2.①精子方面：精子获能不充分或未获能；质量不佳。②卵子方面：成熟度不够；质量不佳。③环境方面：培养液中缺乏某种营养物质，pH、温度、气体环境等不合适。④操作过程中受到污染。
任务二、
1.（1）胚胎来源包括体外受精胚胎、自然受精胚胎、克隆胚胎和胚胎分割得到的胚胎等。
（2）胚胎供体和受体为同种生物，且二者生理状态相同。
2.【模型构建】略
（1）使供体母牛与受体母牛达到相同的生理状态。
（2）目的：诱发卵巢排出比自然情况下更多的卵母细胞；方法：注射外源促性腺激素。
（3）不可以，须检查胚胎是否发育到桑葚胚或囊胚；
【归纳总结】
（1）第一次对受、供体用孕激素处理，进行同期发情处理；第二次对供体注射外源促性腺激素，用于供体的超数排卵
（2）第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查
（3）胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行；进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同
【思考讨论】
1. 不能。使用性激素会通过负反馈调节使促性腺激素分泌减少，性腺功能衰退。
2.①胚胎环境：同期发情处理后，受体、供体达到相同的生理状态；②胚胎遗传特性：外来胚胎与受体子宫建立生理及组织上的联系，但不影响其遗传特性；③胚胎存活：受体子宫对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。实质：早期胚胎在相同的生理环境条件下空间位置的转移。
任务三、
1.（1）无性生殖。 体视显微镜、显微操作仪。
（2）选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。桑葚胚或囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性。分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割，以保证发育潜能。对于不同发育阶段的胚胎，分割的具体操作不完全相同。
2.（1）囊胚阶段的滋养层细胞。
原因：①滋养层细胞和内细胞团细胞都是由同一个受精卵分裂、分化形成的，具有相同的遗传物质。②滋养层细胞将来发育成胎儿的胎膜和胎盘，不发育成胎儿的组织或器官，不会对胎儿产生影响。
（2）对于人工控制动物性别、动物繁育健后代具有重要意义。
3.优点：①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。②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。
局限性：①胚胎分割产生的动物个体存在刚出生体重偏低，毛色、斑纹可能存在差异等问题。②采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高。
【迁移应用】
1. ①细胞全能性：4细胞期的胚胎细胞具有较高的全能性，每个细胞都有发育成完整胚胎的潜力。在分割后，这些细胞能够相对容易地重新调整和分化，继续正常发育；囊胚期细胞已经开始出现分化，细胞的全能性有所降低。分割后，细胞可能难以像早期胚胎细胞那样迅速适应新环境并恢复正常的发育程序。②胚胎结构的完整性：4细胞期胚胎结构较为简单，只是由4个细胞组成，分割时对胚胎整体结构的破坏程度相对较小，分割后的胚胎能够较好地保持其完整性和发育能力。囊胚期胚胎已经形成了内细胞团和滋养层等不同结构，在分割过程中，很难精确地将这些结构进行均等分割，容易损伤内细胞团等关键部位，从而影响胚胎的后续发育。
2. 人工繁育的种群与野生种群相比，遗传多样性会降低，野外生存能力也会下降。
当堂检测
1.D 2.D 3.B
4.ABC 【解析】超数排卵处理需要注射促性腺激素，目的是获得更多的卵母细胞，A错误；过程③为胚胎收集，前提是早期胚胎处于游离状态，没有与子宫建立组织上的联系，B错误；过程④中可移植的胚胎应发育到桑葚胚或囊胚阶段，C错误。
5.(1)囊胚腔 透明带 滋养层 内细胞团 (2)胚胎分割 DNA分析鉴定性别 胚胎移植 (3)滋养层 显微操作仪和体视显微镜 将内细胞团均等分割 (4)刚出生的动物体重偏轻，毛色和斑纹等可能存在差异 同卵双胎项目
自然受精
体外受精
场所
雌性动物输卵管
体外培养皿
过程
精子与卵子在雌性生殖道内自然结合
分别采集精子、卵母细胞，经过处理后放在特定培养液中进行体外结合
环境影响
条件适宜，可防止外来病原体的侵害
体外环境不稳定，培养条件要求高