高中生物 第一单元 生物技术与生物工程 第三章 胚胎工程 第2节 良种化胚胎工程学案 中图版选修3

1、第二节良种化胚胎工程1比较人工授精和胚胎移植在家畜良种改造中的优缺点。(重难点)2通过互联网或其他途径获取有关胚胎工程及其应用的资料。 人 工 授 精 与 胚 胎 移 植1人工授精(1)概念指用相应的器械采集公畜的精液，再将其注入到正在发情的母畜的生殖道中，使母畜受孕的过程。(2)步骤选用具有优良性状的公畜进行人工采精。对获取的精液样品进行检查以确定精液的质量，高质量的精液可以放入液氮罐中冻存(备用和运输)或直接用于授精。将鲜精或冻存复苏的精液用人工方法注入正在发情的母畜生殖道中，使精子和卵细胞结合受精。母畜经自然妊娠后，生出具有优良性状的幼仔。(3)意义可以有效地发挥优良公畜的特性，显著提高

2、配种效率。最大限度地减少种公畜的饲养数量，节约饲养成本。优良公畜的精液可长期保存并易于运输。2胚胎移植(1)过程给良种母畜注射适宜剂量的促性腺激素，使其排出众多的卵细胞，称为超数排卵。采用人工授精或自然交配的方式，使良种公畜的精子在良种母畜体内同众多的卵细胞受精，并发育成早期胚胎。用人工方法取出这些早期胚胎(称为冲胚)，移植到多个“代孕妈妈”的子宫内继续发育，最后分娩出良种个体。良种母畜经一段时间恢复后可继续进行超数排卵，以提供尽可能多的优质胚胎供移植使用。(2)辅助手段胚胎冻存：将早期胚胎置于一定的培养液中，再加入一定量的防冻保护剂，然后缓慢地降温，最后放入液氮中保存，这些胚胎解冻后，洗去防

3、冻保护剂，经适当培养后就可用于移植了。胚胎分割：将早期胚胎分成 2等份或更多，分别移植到不同的“代孕妈妈”体内获得“人工同卵多胎的技术”。植入前性别的鉴定：通过不同的手段对胚胎性别进行鉴定，按限定性别进行移植以生产所需性别的幼仔。探讨：人工授精和受精作用的场所一样吗？提示：一样，场所都是输卵管。探讨：你能让普通黄牛一胎产下奶牛、良种肉牛等多品种小牛吗？如何才能实现这种“多子”现象呢？提示：能，可以通过体外授精、早期胚胎的培养、胚胎移植共同结合来实现。探讨：让一普通黄牛一胎产生多个品种完全一样的小牛，可采用哪些技术？提示：胚胎分割、胚胎移植。1胚胎移植的生理学基础(1)哺乳动物发情排卵后，不管是

4、否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。(2)哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这为胚胎的收集提供了可能。(3)受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。(4)供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。2胚胎移植的基本程序说明：(1)对供体、受体选择的要求供体：要选择具有人类所需优良遗传性状的公畜和母畜。受体：选择具有正常孕育、生殖后代能力的同种健康母畜。(2)两次激

5、素处理用孕激素对受体母畜和供体母畜进行同期发情处理。用促性腺激素对供体母畜进行超数排卵处理。(3)获取胚胎供体的方法雌性动物体内的早期胚胎。通过体外授精和早期胚胎的培养得到。通过哺乳动物体细胞核移植及培养得到。(4)实质早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。3胚胎移植成功与否的两个重要条件(1)胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。这里的“同种”是指“同物种”。(2)进行胚胎移植的供、受体生理状态要相同供、受体雌性动物的发情时间一致。移入受体子宫内胚胎的位置应与其在供体子宫内的位置相同或相似。4胚胎移植的意义(1)加速育种工作和品种改良。(2)节省大量购买种畜的费用。(3)一胎多

6、产。(4)保存优良品种资源和濒危物种。(5)可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力大大缩短了供体本身的繁殖周期。增加供体一生繁殖后代的数量。5胚胎分割(1)胚胎分割的基础和特点理论基础：细胞的全能性。物质基础：每个细胞核内具有相同的遗传物质。特点：每个后代具有相同的遗传特性。(2)胚胎的选择：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。(3)基本操作程序：良种胚胎多个胚胎受体良种个体1下列有关胚胎移植的叙述，错误的是()A胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道工序B胚胎移植将早期的胚胎移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内C胚胎移植实际上是孕育胚胎的受体繁殖后代的过程D胚胎工程中通过任何一项技术获得的胚胎

7、，都必须移植给受体才能获得后代【解析】胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。在胚胎工程中通过任何一项技术，如转基因、核移植或体外授精等技术获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。因此，胚胎移植又是胚胎工程其他技术的最后一道工序。【答案】C2某女性患有输卵管阻塞和红绿色盲，其丈夫表现正常，该夫妇借助试管婴儿技术，“借腹生子”，一次生殖过程中生出的两个孩子，如图所示。请分析回答：(1)过程X若想顺利进行必须满足两个条件：A来自父方的精子要进行_。B来自母方的卵子要_。(2)过程Y的细胞分裂方式是_。该过程早期在_进行。(填“体内”或“体外”)(3)_(生物技术)是甲、

8、乙产生的最后一道工序。一般来说，该技术操作比较合适的时期是_。(4)这两个孩子性别是否相同？_(填“是”或“否”)。若借助人工手段获得这样两个胎儿，需要用到的技术手段是_。(5)如果你是医生，在设计试管婴儿的时候你应该建议这对夫妇选择生下哪种性别的孩子？_；为什么？_。 (6)代孕母亲开始阶段要和该女性患者同时注射某种激素，进行这一操作的目的是_。【答案】(1)获能培养至M 中期(2)有丝分裂体外(3)胚胎移植桑椹胚或囊胚 (4)是胚胎分割(5)女性母亲色盲父亲正常生下女儿必正常生下儿子必为色盲(6)使供受体生理变化相同，提供胚胎发育所需的生理环境体 外 授 精 和 胚 胎 培 养1原因在正常

9、繁育中，母畜的生殖潜能没有充分发挥出来，使良种母畜的卵母细胞没有充分利用。2过程(1)注射激素，使良种母畜同时产生更多的卵母细胞，利用超声波引导法从母畜体内采集这些细胞，或从屠宰母畜的卵巢中获取。(2)在人工模拟环境下使卵母细胞成熟获得受精的能力。(3)在适合精卵结合的体外条件下使成熟的卵母细胞受精。(4)培养受精卵，使之完成卵裂和早期发育。(5)采用胚胎移植的方法繁育优质的后代。 探讨：哺乳动物的体外授精包括哪些主要的步骤？提示：哺乳动物的体外授精主要包括卵母细胞的采集、精子的获能和授精等主要步骤。探讨：采集的卵母细胞，都要体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精，可能的原因有哪些？提示：

10、卵子从输卵管中冲出也要经历类似精子获能的过程。体外人工培养至减数第二次分裂中期时，才算成熟。探讨：从澳大利亚和新西兰引进国际一流良种无角道赛特肉用绵羊和布尔肉用山羊，你能否设计一种快速繁殖子代个体，而又大大缩短良种本身繁殖周期的方法？简述其具体过程。提示：分别取道赛特肉用绵羊和布尔肉用山羊的卵母细胞和精子，然后做如图处理：1体外授精(1)含义：指哺乳动物的精子和卵细胞在体外人工控制的环境中完成受精的过程。(2)基本原理：人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使卵细胞成熟，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)操作卵母细胞的采集和培养：卵巢经超数排卵处理后，使用超声监

11、视器确定卵泡的位置，插入穿刺针吸取卵泡液，取出卵母细胞，在体外进行人工培养，促进其成熟。精子的采集和获能：从附睾中取出成熟的精子，放入培养液中培养，使精子达到获能状态。受精：获能的精子和成熟后的卵细胞在体外合适的环境下共同培养一段时间，便可受精。(4)图示如下：2胚胎的早期培养(1)培养液的成分及用途成分两“盐”：无机盐和有机盐；两“素”：维生素和激素；两“酸”：氨基酸和核苷酸；另有水、血清等。用途：当精子与卵子在体外授精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植，或冷冻保存。1.以下是制定并研究设计的“试管牛”工厂

12、化生产技术流程，其中正确的顺序应是()卵母细胞的采集和培养精子的采集和获能画出“试管牛”工厂化生产技术流程图受精胚胎的早期培养ABC D【解析】本题考查“试管牛”等体外授精和早期胚胎培养的程序。一般流程是先获取卵母细胞和精子并处理，再经受精后，进行早期胚胎培养，并画出流程图。【答案】B2一对表现正常的夫妇，其家族中都有遗传性囊性纤维化病(常染色体隐性遗传病)患者。医生对他们进行了遗传咨询后，决定运用试管婴儿的方法实现他们的优生愿望。(1)医生首先为女性注射_，刺激卵泡成长，实现控制性超数排卵，然后在局部麻醉下从卵巢中吸取_，并在显微镜下将其移到含特殊培养液的培养皿中，置于37 培养箱中培养。(

13、2)从男性体内采集精子经过_处理，其方法通常采用_和_。处理后的精子与卵子放在含有_的同一培养皿中完成_。(3)将受精卵移入发育培养液中继续培养，检查_，分别对多个胚胎的细胞进行基因检测，选择出无致病基因的胚胎(_个细胞阶段)植入母亲_内，避免遗传病孩子的出生。【解析】试管婴儿技术是指通过人工操作使卵子和精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，再经移植后产生后代的技术。具体过程是：(1)医生首先为女性注射促性腺激素，从而促进超数排卵；然后从卵巢中吸取卵母细胞，并在显微镜下将其移到含特殊培养液的培养皿中，置于37 培养箱中培养。(2)再从男性体内采集精子并进行获能处理，使精子获能

14、的方法有培养法和化学诱导法；处理后的精子与卵子放在含有受精培养液(或获能液)的同一培养皿中完成体外授精。(3)然后将受精卵移入发育培养液中继续培养，检查受精状况和发育能力，待发育到桑椹胚或囊胚时，为避免遗传病孩子的出生，分别对多个胚胎的细胞进行基因检测，选择出无致病基因的胚胎(816个细胞阶段)植入母亲子宫内。【答案】(1)促性腺激素卵母细胞(2)获能培养法化学诱导法受精培养液(或获能液)体外授精(3)受精状况和发育能力816子宫1下列说法中正确的是() A从动物体内获取的精子不能直接与卵细胞结合完成受精过程B体外授精的胚胎必须培养到桑椹胚才可移植到母体内C胚胎移植可移植到其他任一动物体内D同

15、卵双生是由于1个卵子与2个精子完成了受精过程所致【解析】从体内获取的精子必须经获能处理后才能与卵细胞结合形成受精卵，所以A项正确。对于不同生物而言，胚胎移植的时间不同，有些在几个细胞时期进行，有些在桑椹胚期进行。同卵双生是由于1个受精卵经过细胞分裂分成两部分，各部分单独发育成一个新个体所致。【答案】A2关于早期胚胎培养的说法，不正确的是()A发育培养液的成分通常含有血清B发育培养液的成分较一般动物细胞培养液的成分简单C动物种类不同，进行胚胎移植的早期胚胎所处阶段不同D进行胚胎移植之前，可将培养到适宜时期的早期胚胎进行保存。【解析】进行胚胎早期培养的发育培养液，与动物细胞培养液相似，但成分稍复杂

16、。【答案】B3如图所示，经过胚胎移植，荷斯坦小奶牛具有与供体母牛相似的特性。因此，它对充分发挥优良母牛的繁殖潜力，推广利用优良雌性配子，加速畜群改良等都有极其重要的实际生产价值，在动物遗传学和繁殖生理学的研究中也具有重要作用。胚胎移植示意图(1)你认为黄牛生出荷斯坦小奶牛的生殖方式是_。(2)在选择优秀种公牛的精子时，应选择含_染色体的精子才可繁育出良种雌性小奶牛。(3)优秀种公牛精液，要经过_(生理过程)才具有受精能力。(4)为了获得较多的卵母细胞，对供体母牛的处理措施是_。(5)胚胎移植的用途有_。(举两例)【解析】黄牛生出荷斯坦小奶牛利用了体外授精技术，属于有性生殖。优秀种公牛精子中的性

17、染色体有含X的或含Y的，要使繁育出的良种小奶牛为雌性，应选择含X染色体的精子与成熟的卵细胞体外授精。采集的精子要放入培养液中培养，使精子达到获能状态，才能够穿入到卵细胞内部。超数排卵采用给母牛注射促性腺激素的方式，因为该激素本质是多肽，口服无效。胚胎移植可用于快速繁育良种家畜、克隆哺乳动物、克服人类的不孕症等。【答案】(1)有性生殖(2)X(3)精子获能(4)注射促性腺激素(5)快速繁育良种家畜、克隆哺乳动物4随着人们生活水平的提高，乳制品需求量越来越大，为了扩大生产，提高产崽率，要进行良种牛的培育。下图为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育的过程，请据图回答：(1)用_处理使供、受体母牛同期发情。(2)用_处理供体母牛，使其超数排卵，以获取更多的卵(母)细胞。(3)从A到E中，适宜于牛的胚胎移植的时期有_。(4)图中标号3为外部细胞，它将来发育为_。(5)利用_技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。(6)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代基因型相同吗？为什么？_。【解析】(1)用孕激素处理可使供、受体母牛同期发情。(2)用促性腺激素处理供体母牛，可使其超数排卵，以获取更多的卵(母)细胞。(3)从A到E中，适宜于牛的胚胎移植的时期有D(桑椹胚期)、E(囊胚期)。(4)图中标号3为外部细胞，将来发育为绒毛膜和胎盘。(5)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。