2025年高考一轮总复习课件 第十单元　第47课　胚胎工程

第47课胚胎工程·学业质量水平要求·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。胚胎工程的理论基础1．胚胎工程概念的理解2．受精(1)概念：精子和卵子结合形成合子(受精卵)的过程。(2)场所：自然条件下，哺乳动物的输卵管内。(3)过程3．胚胎早期发育1．精子需要获能才能与卵子结合，而卵子一经排出就具备受精能力。(×)2．用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子。(√)3．卵子受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核。(√)4．精子入卵后形成雄原核；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体后，形成雌原核。(√)5．受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。(√)6．卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量增多，细胞体积增大。(×)1．(选择性必修3P56相关信息)使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。2．(选择性必修3P57正文)防止多精入卵的屏障有①精子接触卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带；②精子入卵后，卵细胞膜立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。3．(选择性必修3P58相关信息)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，为什么观察不到3个极体？多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，不会形成两个第二极体，因而观察不到3个极体。考向1|受精1．(2024·湖南长沙模拟)受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。在受精作用进行时，通常是精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。与此同时，卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子进入。下列有关受精作用的说法错误的是()A．卵细胞和精子相互识别、融合体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能B．卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应阻止其他精子进入，有利于亲子代染色体数目的稳定C．精子的头部包含了父方细胞核和线粒体中的DNAD．卵细胞和精子的随机结合，是遗传多样性的原因之一C解析：卵细胞和精子相互识别、融合体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能和具有流动性的结构特点，A正确；卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应阻止其他精子进入，有利于亲子代染色体数目的稳定，B正确；精子的头部只包含了父方细胞核中的DNA，C错误；卵细胞和精子的随机结合，是遗传多样性的原因之一，D正确。2．下表为精子入卵后，发生(或引起)一系列变化形成受精卵的过程，下列叙述错误的是()A．图中X指卵细胞膜发生反应，Y指卵子的减数分裂ⅡB．经图中Y过程只形成了雌原核C．精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合D．精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶B解析：X表示卵细胞膜发生反应，是防止多精入卵的第二道屏障，Y表示减数分裂Ⅱ，在受精过程中卵子完成减数分裂Ⅱ，A正确；经题图中Y过程，除形成雌原核外，还形成一个第二极体，B错误；精子入卵时，精子不会全部进入卵细胞，其尾部会脱落，精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合，C正确；精子入卵后，尾部留在外面并在溶酶体的作用下自溶分解，D正确。考向2|早期胚胎发育3．下图表示某哺乳动物的受精卵在卵裂期的几项指标的变化趋势，其中正确的是()A．①② B．①③C．②④ D．①④D解析：①受精卵在卵裂期时，卵裂(方式是有丝分裂)会导致细胞总数增加，细胞每分裂一次，DNA就会复制一次，分裂形成的每个细胞都有一份DNA，因此DNA总量随时间的推移而增多，①正确；②卵裂过程中，细胞不断分裂，细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加，甚至略微减小，所以每个细胞的体积随时间的推移而减小，即所有细胞的核质比逐渐增大，②错误；③所有细胞的体积之和并没有增大，③错误；④卵裂期胚胎发育过程中有机物总量呈现减少的趋势，④正确；综上所述，①④正确，故选D。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，而胚胎一直呼吸消耗，有机物总量减少。(2)细胞数目和体积：胚胎总体积并不增加，但细胞数目增多，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。4．(2024·广东惠州模拟)某实验室通过提高小鼠胚胎干细胞pSTAT3基因的表达水平，体外制备出桑葚胚样全潜能细胞。该细胞在分子水平及发育潜能上均具有自然胚胎桑葚期细胞特性，并在体外成功模拟了小鼠胚胎发育至原肠胚阶段。根据该研究，下列叙述错误的是()A．桑葚胚样细胞可诱导发育至囊胚期B．诱导桑葚胚样细胞时，基因的碱基序列和表达的情况都发生改变C．囊胚期细胞重置至桑葚样细胞的过程类似于脱分化D．据图推测，桑葚胚发育成囊胚的过程中，pSTAT3的表达下降B解析：胚胎发育的过程为受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚→幼体，因此桑葚胚样细胞可诱导发育至囊胚期，A正确；诱导桑葚胚样细胞时，基因的碱基序列并未发生改变，B错误；胚胎发育至囊胚期即开始了细胞分化，因此囊胚期细胞重置至桑葚样细胞的过程类似于脱分化，C正确；根据题干信息“通过提高小鼠胚胎干细胞pSTAT3基因的表达水平，体外制备出桑葚胚样全潜能细胞”，推断桑葚胚发育成囊胚的过程中，pSTAT3的表达下降，D正确。受精作用和早期胚胎发育认识的几个误区(1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。(2)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。(4)误认为子宫是唯一的发育场所。受精卵形成后在输卵管内即开始进行有丝分裂，输卵管为受精卵发育的最初场所。(5)误认为胚胎发育过程中胚胎体积一直在增大。卵裂时期胚胎总体积基本不变，每个细胞的体积在减小。(6)误认为胚胎发育过程中有机物总量在增加。早期胚胎发育所需的营养物质由卵细胞提供，有机物总量减少，但有机物种类增加。胚胎工程技术及其应用1．体外受精(1)过程(2)意义：①提高动物繁殖能力；②为胚胎移植提供可用的胚胎。2．胚胎移植(1)概念：指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。(2)过程(以牛的胚胎移植为例)(3)优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(4)胚胎移植的生理基础(5)胚胎移植中的三个注意点两次激素使用第一次：用激素对供、受体进行同期发情处理；第二次：用促性腺激素处理，使供体超数排卵两次检查第一次：对收集的胚胎进行检查；第二次：对受体母畜是否妊娠进行检查繁殖方式胚胎由受精卵发育而来，属于有性生殖；胚胎由核移植或胚胎分割形成，属于无性生殖3.胚胎分割(1)材料：应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。(2)实质：胚胎分割可增加动物后代的数量，其实质是动物的无性繁殖(或克隆)。(3)操作要求：对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割。(4)用途①1．采集的卵母细胞需在体外培养使其分裂为卵细胞才能与获能的精子受精。(×)2．胚胎移植的供体和受体必须是同一种群。(×)3．通过体外受精后获得的早期胚胎需要立即移入母体子宫进行妊娠，以保证成活率。(×)4．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。(×)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。(√)6．对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割。(×)1．(选择性必修3P61图2-23)胚胎移植时做到超数排卵需要对雌性供体用促性腺激素处理。2．(选择性必修3P62正文)对囊胚阶段的胚胎进行分割时，将内细胞团均等分割的原因是囊胚阶段开始出现内细胞团，它将来发育成胎儿的各种组织，其他细胞为滋养层细胞，将来发育成胎膜和胎盘。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，含内细胞团少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。3．(选择性必修3P62思考·讨论)胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。考向1|体外受精过程及其技术分析1．(2024·海南模拟)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子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分裂ⅡC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；从卵巢中采集的卵母细胞一般要在体外培养成熟后再与精子共同培养完成受精，B错误；体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应受精溶液或获能液中共同培养完成受精的过程，C正确；次级卵母细胞减数分裂Ⅱ是在精子和卵子结合过程中完成的，D错误。2．(2024·山东日照模拟)针对高等哺乳动物，常见的辅助生殖技术有两种：一种为人工授精，即通过人工的方法，把精子送到雌性的生殖道，以增加怀孕概率；第二种技术就是所谓的试管动物，主要涉及体外受精、胚胎体外培养和胚胎移植等技术。下列对两种技术的有关叙述，正确的是()A．都需要对精子进行获能处理B．都需要考虑受体的生殖周期C．都必须在8细胞胚以前进入子宫D．都能发挥优良公畜、母畜繁殖潜力B解析：人工授精不需要对精子进行获能处理，A错误；母畜的妊娠需要较长的时间，所以人工授精和试管动物都需要考虑受体的生殖周期，B正确；人工授精不需要胚胎移植，试管动物需要在桑葚胚或囊胚期移入子宫，C错误；人工授精不能发挥繁殖潜力，试管动物可充分发挥良种母畜的繁殖潜力，D错误。自然受精、人工授精和体外受精的比较项目自然受精人工授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场所不同雌性动物输卵管中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都是有性生殖考向2|胚胎工程技术及其应用3．(2023·广东卷)科学家采用体外受精技术获得紫羚羊胚胎，并将其移植到长角羚羊体内，使后者成功妊娠并产仔，该工作有助于恢复濒危紫羚羊的种群数量。此过程不涉及的操作是()A．超数排卵B．精子获能处理C．细胞核移植D．胚胎培养C解析：由题干信息可知，该过程通过体外受精获得胚胎，再通过胚胎移植，使长角羚羊成功妊娠并产子，因此需要进行超数排卵、精子获能处理，并对获得的受精卵进行早期胚胎培养。由于该过程为有性生殖，因此不需要涉及细胞核移植，C符合题意。4．牛胚胎移植的基本程序如下图，下列叙述正确的是()A．a表示超数排卵，一般通过促性腺激素处理后才能达到B．d表示将原肠胚等早期胚胎移植到受体母牛中C．图示过程属于牛的无性繁殖技术，可加快良种牛的繁育速度D．通过图示技术分娩的牛犊也称为试管牛A解析：题图中a表示超数排卵，一般用促性腺激素处理供体母牛，A正确；一般采用发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行胚胎移植，B错误；题图过程进行了精子和卵细胞的融合，属于有性生殖，胚胎移植技术可加快良种牛的繁育速度，C错误；试管牛的培育需经过体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植以及在母体中发育和分娩等过程，题图没有经过体外受精等，分娩的牛犊不是试管牛，D错误。5．胚胎分割和胚胎移植是一种快速繁殖优良种畜的方法。下列叙述正确的是()A．目前，经胚胎分割产生的同卵双胎的成功率最高B．分割的胚胎或细胞必须在体外培养到囊胚阶段再移植到受体内C．胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性与受体保持一致D．胚胎移植中，供体和受体相当于双亲中的父本和母本A解析：到目前为止，最常见的是经胚胎分割产生的同卵双胎，而同卵多胎的成功率都很小，A正确；分割的胚胎应为形态良好、发育正常的桑葚胚或囊胚，分割后的胚胎可直接移植到受体子宫内，B错误；胚胎的遗传物质是由供体提供的，故其遗传特性与供体保持一致，受体只是提供胚胎发育的场所，不影响后代的遗传特性，C错误；胚胎移植中，供体雄性个体和供体雌性个体相当于双亲中的父本和母本，受体并没有为其提供遗传物质，D错误。移植胚胎的来源及生殖方式(1)核移植早期胚胎培养胚胎移植(2)体外受精早期胚胎培养胚胎移植→(3)体内受精→收集胚胎→胚胎移植→有性生殖。(4)基因工程→转入目的基因的受精卵早期胚胎培养胚胎移植→课时质量评价(四十七)(建议用时：40分钟)一、选择题1．(2024·山东青岛期中)卵胞浆内单精子显微注射技术是用显微操作技术将精子注射到卵母细胞胞浆内，使卵子受精，在体外培养形成早期胚胎，再放回母体子宫内发育着床。其中判断卵子是否完成受精的重要标志是()A．精卵相遇，发生顶体反应B．精子的头部接触卵细胞膜C．精子尾部脱落，逐渐生成雄原核D．卵细胞膜和透明带间出现两个极体D解析：受精作用完成的标志是在卵细胞膜和透明带之间的间隙可以观察到两个极体，其中一个是第一极体，还有一个是第二极体，D正确。2．(2024·广东广州一模)萨福克羊生长发育快、产肉性能好。某农牧科技公司将萨福克羊的胚胎移植到产奶能力强的东弗里生母羊的子宫中，达到快速生产优良种羊的目的。需对东弗里生母羊进行的操作是()A．超数排卵B．细胞核移植C．人工授精D．同期发情D解析：超数排卵是指用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，A错误；细胞核移植是将供体细胞核移植到去核的卵母细胞中，B错误；人工授精是指通过非性交方式将取出的精液进行实验室处理后，放入雌性生殖道内，以达到受孕目的一种技术，C错误；胚胎移植时，需要对供体和受体进行同期发情处理，D正确。3．下图为哺乳动物早期胚胎发育的过程，下列有关叙述错误的是()A．过程a和b使胚胎中有机物的含量减少B．Ⅰ时期为囊胚期，胚胎的内部开始出现含有液体的腔C．Ⅱ时期的细胞逐渐分化，其中内细胞团将来发育成胎儿的各种组织D．Ⅰ、Ⅱ时期的胚胎中都含有全能细胞B解析：过程a表示卵裂形成桑葚胚，过程b表示桑葚胚形成囊胚，这两个过程均需要细胞呼吸提供能量，故胚胎中有机物的含量均减少，A正确；Ⅰ时期为桑葚胚期，没有空腔，B错误；Ⅱ时期为囊胚期，细胞逐渐分化，其中内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，C正确；Ⅰ表示桑葚胚，含有的所有细胞都是全能细胞，Ⅱ表示囊胚，含有的内细胞团细胞为全能细胞，D正确。4．(2024·河北唐山模拟)下列关于胚胎发育和胚胎移植技术的叙述，错误的是()A．口服促性腺激素促进雌性动物超数排卵B．供体母牛需选用遗传性状优良、生产能力强的个体C．囊胚中的滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘D．对供体和受体进行同期发情处理是胚胎移植成功的关键A解析：促性腺激素的化学本质为蛋白质，不能进行口服，口服会使其在消化液中被分解而失去作用，A错误；为了保持优良特性，供体母牛需选用遗传性状优良、生产能力强的个体，B正确；囊胚中内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，而滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘，C正确；胚胎移植成功的关键是对供体和受体进行同期发情处理，使其处于相同的生理状态，D正确。5．《本草纲目》曾提道：“羊乳甘温无毒、润心肺、补肺肾气。”中医一直把羊奶看为对肺和气管特别有益的食物。羊奶的脂肪颗粒体积为牛奶的三分之一，更利于人体吸收，并且羊奶中的维生素及微量元素含量明显高于牛奶。下图表示研究人员利用胚胎工程培育产奶量高的优质奶羊的过程，下列相关说法正确的是()A．检验合格的胚胎可以移植到任何生理状态的受体羊子宫内B．不同生物进行⑤过程的时间不同，但都不能晚于原肠胚C．移植前用滋养层细胞进行性别鉴定，选择雄性胚胎进行移植D．图示胚胎分割时注意要将内细胞团均等分割D解析：受体需要经过同期发情处理，胚胎移植的成功与供体和受体的生理状态的一致性密切相关，A错误；不同生物进行⑤胚胎移植过程的时间不同，但都不能晚于囊胚期，B错误；由于只有雌性个体能产奶，因此移植前进行性别鉴定，应该选择雌性胚胎进行移植，C错误；进行胚胎分割，应注意要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，D正确。6．(2024·广东深圳期末)阿尔茨海默病患者的脑血管中有一种特殊的β-淀粉样蛋白体，它的逐渐积累可能导致神经元损伤和免疫功能下降。某些基因的突变会导致β-淀粉样蛋白体的产生和积累。下列技术不能用于阿尔茨海默病治疗的是()A．胚胎移植技术B．胚胎干细胞技术C．单克隆抗体技术D．基因治疗技术A解析：胚胎移植能够提高动物的繁殖率，增加动物的数量，不能用于治疗疾病。7．(2024·广东广州期末)近期科学家使用生长因子诱导食蟹猴的胚胎干细胞创造出了类胚胎结构，并在体外培养至原肠胚时期。此外，将类囊胚移植进雌猴体内后，成功引起了雌猴的早期妊娠反应。下列叙述正确的是()A．该过程体现了胚胎干细胞的全能性B．受精卵发育过程中可能产生科学家使用的生长因子C．类囊胚移植进雌猴体内并引起了早期妊娠反应，该过程属于有性生殖D．对类囊胚进行体外培养的过程中，需要保证培养基的成分恒定不变B解析：该过程并未将胚胎干细胞培育成完整个体，无法体现胚胎干细胞的全能性，A错误；科学家使用的生长因子能够诱导食蟹猴的胚胎干细胞产生类胚胎结构，受精卵发育过程中可能产生这样的生长因子来调节胚胎发育，B正确；类囊胚移植进雌猴体内并引起了早期妊娠反应，该过程是由胚胎干细胞为发育起点的，属于无性生殖，C错误；对类囊胚进行体外培养的过程中，需要保证培养基的成分在合适范围内，并非恒定不变，D错误。二、非选择题8．(2024·江苏常州模拟)图1为某哺乳动物精子和卵细胞发生和成熟的过程示意图，图2表示的是精子和卵子相遇，回答下列问题：(1)图1中②代表的过程是__________。(2)图1中④过程完成的条件是精子必须经过__________处理，卵子必须达到______________期。(3)受精是________________________的过程。自然条件下，哺乳动物的受精在__________内完成。(4)图2中，精子与卵子相遇，多种酶释放出来，可直接溶解______________________，同时借助自身的运动接触卵细胞膜。当精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的__________会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入，然后精子入卵。精子入卵后，______________也会立即发生生理反应，拒绝其他精子再入卵。解析：(1)②过程是初级精母细胞形成精细胞的减数分裂过程，初级卵母细胞的减数分裂Ⅱ发生在受精时，因此初级卵母细胞到合子的②过程也可表示减数分裂。(2)④是受精作用，受精作用完成的条件是精子必须经过获能处理，卵子必须达到MⅡ期，才能具备受精的能力。(3)精子与卵细胞结合形成合子的过程为受精过程，自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。(4)图2中，精子与卵子相遇，多种酶释放出来，可直接溶解卵细胞膜外的一些结构，同时借助自身的运动接触卵细胞膜。当精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入(这是防止多精入卵的第一道屏障)，然后精子入卵。精子入卵后，卵细胞膜也会立即发生生理反应，拒绝其他精子再入卵(这是防止多精入卵的第二道屏障)。答案：(1)减数分裂(2)获能MⅡ(3)精子与卵细胞结合形成合子输卵管(4)卵细胞膜外的一些结构透明带卵细胞膜9．(2024·新疆阿勒泰模拟)新疆是我国最大的畜牧业省区之一，由于本地羊的良种率偏低，羊的产肉率和产量远远不能满足市场的需求。因此，新疆维吾尔自治区畜牧厅启动了“优质种羊万枚胚胎移植工程”，提高了肉用羊的良种率。下图为胚胎移植过程示意图。回答下列问题：(1)进行胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的____________。(2)在促使供体母羊超数排卵时，不宜长期过量使用性激素的原因是_______________________________________。冲卵是指____________________________，进行该操作的生理学基础是________________________________________。(3)一般需将胚胎在体外培养到一定的发育阶段才能进行移植，原因是____________________________________________________________。(4)冲卵后胚胎移植得到的后代之间与胚胎分割移植得到的后代之间在性状上的区别是____________________________________________________________。(5)除图中所示外，胚胎移植技术中胚胎的来源还有__________________________________________________________(答出两点)。解析：(1)进行胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，能够增加其后代数量。(2)长期过量使用的性激素会通过负反馈调节，抑制垂体分泌促性腺激素，导致性腺萎缩，因此不宜长期过量使用性激素，可注射促性腺激素促使供体母羊超数排卵。冲卵是指把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来，原因是早期胚胎形成后，在一定时间内处于游离状态，能够冲出。(3)羊受精卵发育成胚胎的不同阶段移植成功率不同，选择合适的发育时期(一般是桑葚胚之前)进行移植，能提高胚胎移植的成功率，因此需将胚胎在体外培养到一定的发育阶段才能进行移植。(4)冲卵后胚胎移植得到的后代是有性生殖产生的后代，由于基因重组的存在，彼此之间性状有较大差异；而胚胎分割移植得到的后代为