2023版高考生物一轮总复习第13单元细胞工程第2讲胚胎工程课件

第2讲　胚胎工程自 主 学 习 · 巩 固 基 础[自主学习]知识点一　胚胎工程的理论基础1．胚胎工程的概念【答案】受精卵　细胞　受精2．受精过程“四步曲”【答案】顶体　透明带反应　卵细胞膜反应3．早期胚胎发育【答案】有丝分裂　增多　不增加　全能性　胎儿的各种组织　胎膜和胎盘　表层　下方[自主检测]1．思考判断(1)有关胚胎工程的概念及受精的判断。①体外受精、胚胎体外培养和胚胎移植是胚胎工程各项技术的必须环节。 (　　)②卵子形成过程中，减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的。 (　　)③排卵是指卵泡从卵巢中排出。 (　　)④成熟的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。 (　　)⑤卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体。 (　　)【答案】(1)①×　②×　③×　④√　⑤√　(2)有关早期胚胎发育的判断。①卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大。 (　　)②卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加。 (　　)③在胚胎发育过程中，细胞的分化出现在桑葚胚期。 (　　)④内细胞团将来发育成胎膜和胎盘。 (　　)【答案】(2)①×　②×　③×　④×2．深挖教材(1)若没有阻止多精入卵的机制，可能会出现什么结果？______________________________________。(2)请在如图中绘出卵裂过程中每个细胞的体积、核内DNA含量与时间的关系。【答案】(1)提示：可能出现多个精子与卵细胞结合的现象，造成受精卵含有多个染色体组，而这样的受精卵难以正常发育　(2)提示：如图所示3．热图导析如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段，据图分析回答下列问题。(1)A、B、C的名称分别是什么？____________________。(2)图中的4和7两个空腔是同一个结构吗？_______________________________________________。(3)细胞分化开始出现于哪个时期？1部分的细胞将来可形成什么结构？_______________________________________________。(4)早期胚胎发育过程中，卵裂时细胞的体积和所有的细胞体积之和有何变化？_______________________________________________。【答案】(1)提示：桑葚胚、囊胚、原肠胚　(2)提示：不是，分别是囊胚腔和原肠腔　(3)提示：细胞分化开始出现于B(囊胚)时期，1部分的细胞将来形成胎膜和胎盘　(4)提示：卵裂过程中，细胞只分裂而不生长，所以每个细胞的体积越来越小，但总体积并不增加或略有缩小[自主学习]知识点二　胚胎工程技术及其应用1．体外受精【答案】生殖道　获能液　获能　培养成熟2．胚胎移植      【答案】生理变化　游离　免疫　遗传特性　人工授精　胚胎移植3．胚胎分割   【答案】桑葚胚　囊胚　内细胞团[自主检测]1．思考判断(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)胚胎移植技术中对供体和受体母畜都要进行相同激素处理。 (　　)(3)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。 (　　)(4)胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低。 (　　)【答案】(1)√　(2)×　(3)×　(4)√2．深挖教材(1)胚胎移植的实质是什么？__________________________。(2)对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割？__________________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)提示：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(2)提示：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养层细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题3．热图导析如图为胚胎移植的操作流程，分析回答下列问题。(1)图中供体牛和受体牛分别是哪些？选择标准是什么？______________________________________________。(2)对供体牛和受体牛要进行怎样的处理？____________________________________________。(3)用于移植的早期胚胎应是发育到哪些阶段的胚胎？_____________________________________________。【答案】(1)提示：供体牛是良种公、母牛；受体牛是一般受体奶牛和一般受体肉牛。选择标准：供体是遗传性能和生产性能优良的个体，受体是健康、有繁殖能力的个体　(2)提示：对供体母牛进行超数排卵处理；对供、受体母牛要进行同期发情处理　(3)提示：桑葚胚或囊胚重 难 探 究 · 素 养 达 标胚胎工程的理论基础1．精子和卵子的发生[深度讲解]2．受精过程中的“三大反应”与防止多精入卵受精的“两道屏障”(1)顶体反应：精子膜和顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程即为顶体反应。顶体反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子结合必不可少的条件。(2)透明带反应：在精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，这个反应称为透明带反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。(3)卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，称为卵细胞膜反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。3．胚胎发育(1)过程。(2)卵裂期胚胎发育过程中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，没有从母体获取有机物，但一直呼吸消耗，所以有机物总量减少。②细胞体积：胚胎总体积不增加，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。 　受精过程的三个易混点(1)精子获能是指精子获得受精能力，而不是获得能量。(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。(3)在实际胚胎工程操作中，常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志。(一)考查体内受精的过程(素养目标：生命观念)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，释放顶体酶穿过透明带进入放射冠B．透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障C．精子外膜与卵细胞膜相互融合，精子入卵D．雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂【答案】A[考向预测](二)考查早期胚胎发育的过程(素养目标：生命观念)2．如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段，请据图回答问题：(1)写出各个阶段的名称：A：________________，B：________________，C：____________。(2)写出图中各标号的名称：[2]________________，[4]____________，[5]____________，[7]__________________，[8]__________________。(3)A时期的细胞具有发育上的________________性，B时期开始出现____________，C时期开始出现__________。(4)[2]将来发育成__________________________________。(5)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只由一个精子和卵子结合，防止多精入卵受精的两道屏障分别是__________________。【答案】(1)桑葚胚　囊胚　原肠胚　(2)内细胞团　囊胚腔　外胚层　原肠腔　内胚层　(3)全能　细胞分化　胚层分化　(4)胎儿的各种组织　(5)透明带反应和卵细胞膜反应【解析】(1)图中A是桑葚胚，B是囊胚，C是原肠胚。(2)图B中[1]是滋养层，[2]是内细胞团，[3]是透明带，[4]是囊胚腔；图C中[5]是外胚层，[6]是滋养层，[7]是原肠腔，[8]是内胚层。(3)桑葚胚细胞具有发育上的全能性，囊胚开始出现细胞分化，已分化成滋养层细胞和内细胞团；原肠胚已具有胚层分化，分化为外胚层和内胚层。(4)内细胞团将发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘。(三)考查体外受精的过程(素养目标：生命观念)3．下图是体外受精技术培育试管动物的大致流程，请回答下列问题：(1)精子的顶体内含有的__________能协助精子穿过卵母细胞的__________________________________。(2)体外培养受精卵时，除给予一定量的O2以维持细胞呼吸外，还提供__________气体以维持________________相对稳定。(3)动物的早期胚胎需移植到同种且__________与供体相同的动物体内，被移植的胚胎之所以能存活是因为受体对_________________。(4)如果将某种目的基因导入动物细胞，以期获得新性状，最常用的方法是用显微注射技术将__________________________导入受精卵中，目的基因能够导入受体细胞内，并且在受体细胞中稳定表达的过程称为__________。【答案】(1)顶体酶　放射冠和透明带　(2)CO2　培养液的pH　(3)生理状态　外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应　(4)含有目的基因的表达载体　转化【解析】(1)精子的顶体内含有顶体酶，能溶解卵丘细胞之间的物质，协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。(2)动物细胞培养时，需要一定的气体环境，即95%的空气和5%的CO2，其中O2可以维持细胞呼吸，CO2可以维持培养液的pH相对稳定。(3)胚胎移植是指将动物的早期胚胎移植到同种且生理状态与供体相同的动物体内，被移植的胚胎之所以能存活是因为受体对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。(4)将含目的基因的基因表达载体导入动物细胞且目的基因能稳定表达的过程称为转化。胚胎工程技术及其应用1．胚胎移植的理论基础[深度讲解]2．胚胎工程的三个操作流程(1)试管动物生产流程。 (2)克隆动物的培育流程。(3)胚胎移植的培育流程(以牛胚胎移植为例)。考查胚胎移植和胚胎分割的应用(素养目标：社会责任)右图为应用胚胎工程繁育良种牛的技术流程，请据图回答：[考向预测](1)哺乳动物体内受精的发育规律是实现胚胎工程的理论基础。获能后的精子进入卵子过程中，防止多精入卵发生的生理反应先后为____________________、____________________。(2)图中①②分别为_____________、__________________。(3)将早期胚胎移入受体母牛内的技术叫____________________，进行该项技术的优势是________________________，实施该技术时胚胎一般发育到____________________阶段。若需要对胚胎进行性别鉴定，正确的操作方法是下列的____________图；若想得到两个遗传信息完全相同的子代牛，正确的操作方法是下列的__________图。 【答案】(1)透明带反应　卵细胞膜反应　(2)用激素对供体母牛进行超数排卵处理　收集胚胎　(3)胚胎移植　可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力　桑葚胚或囊胚　B　A　典 题 演 练 · 破 解 高 考1．(2021年湖北卷)植物的有性生殖过程中，一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。我国科学家最新研究发现，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．多精入卵会产生更多的种子B．防止多精入卵能保持后代染色体数目稳定C．未受精的情况下，卵细胞不分泌ECS1和ECS2D．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】多精入卵会导致子代有来自卵细胞和多个精细胞的染色体，破坏亲子代之间遗传信息的稳定性，因此一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。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，A错误，B正确；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，C正确；据题意可知，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，推测该过程是由于ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合，D正确。2．(2019年江苏卷)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。右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　减数第二次分裂中期　(2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　维持培养液的pH　(3)分割　2　(4)①④【解析】(1)据图分析可知，转基因技术将病毒外壳蛋白基因(目的基因)导入2号猪的体细胞核中，然后将2号猪的体细胞核移植到1号猪的去核卵母细胞中，再将重组细胞培养到囊胚并移植到3号猪的子宫中去，最后分娩产生了4号转基因克隆猪。1号猪提供的是卵母细胞，对其注射促性腺激素可使其超数排卵，获得的卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期才能进行核移植。(2)将2号猪的组织块分散成单个的成纤维细胞需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，该细胞的培养应在37 ℃含5%的CO2的恒温培养箱中进行，其中CO2的主要作用是维持培养液的pH。(3)利用胚胎分割技术对图示早期胚胎进行分割，可以获得更多的基因编辑猪；据图分析可知，核移植的细胞核来自2号猪，因此产出的基因编辑猪的性染色体来自2号猪。(4)检测病毒外壳蛋白基因(目的基因)是否导入4号猪，可以采用DNA分子杂交法检测目的基因的序列；目的基因表达的最终产物是蛋白质(病毒外壳蛋白)，可以利用抗原－抗体杂交法进行检测。