第51讲　胚胎工程

第51讲胚胎工程高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025素养目标考点一胚胎工程的理论基础夯实基础•精研教材1.胚胎工程的概念

早期胚胎细胞雌性动物自然受精早期胚胎发育2.受精(1)概念:

结合形成合子(即受精卵)的过程。

(2)场所:在自然条件下,哺乳动物的受精在

内完成。

(3)阶段:①受精前的准备阶段精子与卵子输卵管生殖道MⅡ期②受精阶段

3.胚胎早期发育

有丝分裂各种组织胎膜和胎盘教材深挖1.[选择性必修3第56页“相关信息”]使精子获能的方法:①直接利用雌性动物的

使精子获能;②将精子培养在人工配制的

中使其获能等。获能液的成分因动物种类不同而有所差异,常见的有效成分有

、

等。

2.[选择性必修3第57页正文]进行体外受精时,将卵母细胞取出后,能否直接用于体外受精?为什么?提示

不能,从卵巢中取出的卵母细胞还没有成熟,可能尚未完成减数分裂Ⅰ,应在体外人工模拟的输卵管环境中进行培养,才能使其成熟,即达到受精前的成熟阶段。生殖道获能液肝素Ca2+载体链高考·前挂后连(1)囊胚内细胞团和滋养层细胞内含有的核基因不同,所以全能性高低不同。[2020·江苏卷](

)(2)随着卵裂的进行,卵裂球细胞的体积变小,卵裂球的体积和有机物总量显著增加。[2020·浙江卷](

)(3)精子在获能液中于37

℃、5%CO2条件下培养的目的是使精子获能。[2017·江苏卷](

)(4)受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于营养液。[2016·江苏卷](

)(5)囊胚的滋养层细胞具有发育全能性。[2012·浙江卷](

)××√××透析重难•精准突破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,不能从母体获取有机物,而呼吸消耗一直进行,因此有机物总量减少。(2)细胞数目和体积:胚胎总体积不变或略有减小,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。练思维·考教衔接[根据2022全国甲卷、2015重庆卷、2013山东卷、2010海南卷情境设计]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

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,该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和

。卵子的成熟在

过程中完成。

冷冻保存获能刚排出的精子必须在雌性动物的生殖道内发生相应生理变化后才能获得受精能力肝素(或Ca2+载体)MⅡ期第一极体体外受精(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,还含有的营养成分包括

(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

。对受体母羊进行发情处理,在合适的时间,将保存的囊胚移植入受体母羊的子宫

维生素、氨基酸、核苷酸冷冻考向探究•素养提升考向

结合受精、胚胎的早期发育,考查生命观念1.下图表示精子入卵后,发生(或引起)的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

精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ,释放第二极体后,形成雌原核,故Y过程既形成了雌原核,又形成了第二极体,B项错误。2.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,桑葚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,选择桑葚胚或囊胚期的胚胎进行移植较易成功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项正确;孵化是指透明带破裂,胚胎从透明带中伸展出来的过程,B项错误;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项正确;在胚胎移植中,选择桑葚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项正确。考点二胚胎工程技术及其应用夯实基础•精研教材1.胚胎工程技术包括

等。

2.体外受精(1)技术:主要包括卵母细胞的采集、

和

等步骤。体外受精、胚胎移植和胚胎分割精子的获取受精(2)过程

(3)意义:体外受精技术是提高动物繁殖能力的有效措施,还可以为胚胎移植提供可用的

。

胚胎3.胚胎移植(1)概念:胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到

的雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术。(2)实质:

。

同种的、生理状态相同早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移(3)过程

超数排卵冲卵桑葚胚或囊胚妊娠(4)意义

4.胚胎分割(无性繁殖或克隆的方法之一)同卵双胎或多胎细胞的全能性相同体视显微镜桑葚胚或囊胚无性内细胞团遗传性状性别鉴定繁殖教材深挖[选择性必修3第62页“相关信息”]超数排卵是指应用外源

,诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。

促性腺激素链高考·前挂后连(1)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。[2020·江苏卷](

)(2)从雄性奶牛中采集到的成熟精子遇到卵子即可进入卵子内。[2020·浙江卷](

)(3)在体外完成受精后的受精卵,将其植入子宫即可完成着床。[2020·浙江卷](

)(4)体外培养发育到原肠胚期的胚胎即可进行移植。[2018·江苏卷](

)(5)试管动物技术的核心环节就是体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植。[2011·广东卷](

)××××√透析重难•精准突破1.胚胎移植的生理学基础

2.胚胎移植中的四个注意点

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移植时间不同牛、羊要培养到桑葚胚或囊胚阶段移植;小鼠、家兔培养到桑葚胚前移植;几乎所有动物都不能培养到原肠胚阶段移植繁殖方式胚胎由受精卵形成,属于有性生殖;胚胎由核移植或胚胎分割形成,属于无性繁殖练思维·考教衔接[根据2014江苏卷、2014山东卷、2012山东卷、2015重庆卷、2010海南卷、2015安徽卷情境设计]杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点,被称为“钻石级”肉用绵羊。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示:(1)为获取更多的卵(母)细胞,要对供体母羊注射

,使其

。采集的精子需要经过

,才具备受精能力。

(2)在体外培养受精卵时,除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外,还需要提供

(气体)以维持

。

(3)从受精卵到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是

。为了提高已有胚胎的利用率,在胚胎移植前,可采取

技术,它在胚胎工程中的意义在于

。这体现了早期胚胎细胞的

。

(4)应用胚胎工程技术可以培育出“试管羊”。试管羊的培育需经过体外受精、

、

以及在母体中发育和产出等过程。进行胚胎移植时,代孕母羊对移入子宫的胚胎基本不发生

,这为胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。

促性腺激素超数排卵获能(处理)CO2培养液的pH早期胚胎培养胚胎分割提高优良母畜的繁殖率全能性早期胚胎培养胚胎移植免疫排斥反应考向探究•素养提升考向

结合体外受精、胚胎移植和胚胎分割技术,考查生命观念1.(2023·广东广州模拟)下列关于“试管牛”培养流程的叙述,错误的是(

)A.过程①可对供体母牛注射促性腺激素,使其排出更多的卵子B.过程②发生的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体或卵细胞内出现雌、雄原核C.大量的研究已经证明,过程③基本不会发生免疫排斥反应D.正常条件下,移入受体的供体胚胎的遗传特性,在孕育过程中受受体的影响D解析

过程①可对供体母牛注射促性腺激素使其超数排卵,A项正确;过程②表示体外受精,在实际胚胎工程操作中,常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志,B项正确;胚胎移植时,受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应,这是胚胎移植成功的生理学基础,C项正确;“试管牛”的遗传物质来自供体母牛和供体公牛,胚胎遗传特性取决于供体,正常条件下,在孕育过程中不受受体的影响,D项错误。2.“试管动物”技术繁育的个体具有健康的体质和重要的商业应用价值。“试管动物”技术繁育的基本过程:良好母畜的卵母细胞+良种公畜的精子→受精卵→早期胚胎→代孕母畜→试管动物。下列相关叙述正确的是(

)A.通常选择良种母畜处于MⅠ期的卵母细胞更有利于进行受精作用B.良种公畜获能的精子与成熟的卵子可在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精C.可通过胚胎分割技术增加其数量,该技术属于有性生殖D.代孕母畜可以是同种的,也可以是不同物种的,需对其进行同期发情处理B解析

可通过胚胎分割技术增加其数量,但是该技术属于无性繁殖,C项错误。真题演练•领悟考情角度

胚胎工程技术及其应用1.(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

体外受精需要进行超数排卵以获得更多的卵母细胞,并且要对精子进行获能处理,将受精卵培养至桑葚胚或囊胚时期再进行胚胎移植。该过程没有涉及细胞核移植。2.(2023·浙江卷)在家畜优良品种培育过程中常涉及胚胎工程的相关技术。下列叙述错误的是(

)A.经获能处理的精子才能用于体外受精B.受精卵经体外培养可获得早期胚胎C.胚胎分割技术提高了移植胚胎的成活率D.胚胎移植前需对受体进行选择和处理C解析

精子需要经过获能处理才具有受精能力,A项正确;受精卵经体外培养可获得早期胚胎,B项正确;胚胎分割可以获得多个胚胎,分割次数越多,分割后胚胎成活的概率越小,C项错误;胚胎移植前,需选择具有健康体质和正常繁殖能力的受体且进行同期发情处理,D项正确。3.(2020·山东卷)经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚,通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是(

)A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得C解析

为获得更多卵子,需要用促性腺激素处理雌性个体使其超数排卵,A项正确;刚排出的精子不能与卵子受精,必须进行获能处理即发生相应的生理变化后才能获得受精能力,因此在体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理,B项正确;胚胎移植前要检查胚胎质量,一般动物胚胎在桑葚胚或囊胚阶段移植,小鼠胚胎可在更早的阶段移植,C项错误;可通过转基因技术对小鼠胚胎干细胞进行遗传改造,D项正确。4.(2022·江苏卷)下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述,正确的是(

)A.通常采用培养法或化学诱导法使精子获得能量后进行体外受精B.哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养不需要额外提供营养物质C.克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等过程D.将小鼠桑葚胚分割成2等份获得同卵双胎的过程属于有性生殖C解析

精子获能是获得受精的能力,不是获得能量,A项错误;哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养所需营养物质与体内基本相同,例如需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等,还需加入血清、血浆等天然成分,B项错误;克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等过程,C项正确;胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法,D项错误。聚焦表达•回扣落实1.