第5讲胚胎工程

第5讲胚胎工程考点定标1.简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程。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。考情解码1.胚胎工程的理论基础2025·陕西卷·T7;2024·湖北卷·T102.胚胎工程及其应用2025·黑吉辽内蒙古卷·T9;2024·贵州卷·T13;2024·甘肃卷·T16；2024·湖北卷·T5;2023·江苏卷·T17;2023·广东卷·T3；2023·浙江1月卷·T2考点一胚胎工程的理论基础 1.任务驱动·问题引领夯双基任务一教考衔接——真题重组引领，整合建构落实教材双基一、真题重组判断类(1)(福建卷，5C)从基因型为AaBb的母羊输卵管中采集卵子进行体外受精，被激活的卵子排出第二极体的基因组成是aB，则该卵子及其对应的初级卵母细胞的基因组成分别是aaBB、AAaaBBbb。()(2)(江苏卷，11B)早期胚胎需移植到经同期发情处理的同种雌性动物体内发育成个体。()(3)[海南卷26(2)]在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其获能。另外，培养的卵母细胞需要发育至减数分裂Ⅱ的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和第二极体。()二、必备整合——教材双基梳理网络化1．胚胎工程的概念2．受精(1)概念：精子与卵子结合形成合子(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)过程师说解惑受精过程的易混点(1)①精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。②卵子的减数分裂Ⅱ、受精作用和受精卵的早期细胞分裂都是在雌性动物的输卵管中进行的。③卵子的减数分裂Ⅱ是在精子和卵子结合的过程中完成的。④受精过程体现的细胞膜的功能：信息交流功能；体现的细胞膜的结构特点：一定的流动性。⑤防止多精入卵的生理反应：一是透明带发生生理反应，二是卵细胞膜发生生理反应。⑥在胚胎工程的实际操作中，常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志。(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)受精的标志不等于受精完成的标志。受精的标志是观察到两个极体；而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。(4)受精卵遗传物质的来源：核遗传物质来自精子的细胞核与卵细胞的细胞核(即精卵各提供12)，3．胚胎早期发育(1)过程(2)卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律4．孵化(1)概念：囊胚进一步扩大，________破裂，胚胎从其中伸展出来的过程。(2)意义：如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。任务二教材深挖——课标概念引领，挖掘拓展深化课标重要概念一、教材隐性知识，边角知识显性化1．(选择性必修3P56“相关信息”)使精子获能的方法有直接利用__________________；将精子培养在________________________中使其获能等。获能液的成分因动物种类不同而有所差异，常见的有效成分有肝素、Ca2＋载体等。2．(选择性必修3P57正文发掘)防止多精入卵的屏障：精子的细胞膜与卵细胞膜融合，卵细胞膜外的________迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入________；精子入卵后，________也会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。这两道屏障可以保证受精卵中遗传物质与____________一致，从而保证遗传的稳定性。3．(选择性必修3P57图2-20关键点发掘)在实际胚胎工程操作中，常以观察到两个极体作为受精的标志之一，原因是哺乳动物的第一极体________，卵子受精后完成减数分裂Ⅱ，释放________。4．(选择性必修3P58正文发掘)个体发育过程中从________阶段开始初步分化，分化出内细胞团和________细胞，________之前细胞未分化，为全能细胞，________之后的原肠胚阶段细胞分化程度高。________是新生命的第一个细胞，其全能性最高。细胞全能性随发育的深化而________。5．(选择性必修3P59“概念检测”T2拓展)早期胚胎发育中，胚胎内部出现的含有液体的腔叫作________，出现在囊胚期。具有全能性的早期胚胎时期有________期及其之前的所有时期。6．(选择性必修3P59“拓展应用”T1改编)精母细胞变成精子的过程中，很多结构会消失，但细胞核和线粒体都保留了下来，因为细胞核内储存________，________为精子运动提供能量。7．(选择性必修3P59“思考·讨论”)将体外培养的胚胎移植到子宫时，应选择至少发育到什么阶段的胚胎？小鼠：________；绵羊：16细胞；猪：4～6细胞；马：________；牛：________。二、教材知识深化拓展，创设情境提素能(选择性必修3P59“拓展应用”T1变式训练)精母细胞在变成精子的过程中，精子的头部几乎只保留了细胞核，部分细胞质变成了精子的颈部和尾部，其中全部线粒体被保留下来，并主要集中在尾的基部。受精时，精子和卵细胞相互识别后，精子的头部进入卵细胞，而尾部留在卵细胞外。据此分析，下列有关推断不正确的是()A.线粒体被全部保留可为精子提供充足能量B.受精时，精子和卵细胞的相互识别与糖被有关C.精子、卵细胞为受精卵提供了相同数量的DNAD.卵细胞为受精卵的早期发育提供营养物质师说拓展透明带是什么？有何作用？透明带在大多数动物中是由卵母细胞分泌形成的，由ZP1、ZP2、ZP3三种糖蛋白组成。ZP2、ZP3主要负责精子与透明带的结合，其存在于整个透明带中。在小鼠中，ZP1主要发挥结构支撑功能，以及把ZP2、ZP3细丝横向连接起来，构成透明带三维构象。透明带保护脆弱的卵子和胚胎不受外界伤害，在体内，透明带对于着床前的胚胎是必需的。没有透明带，胚胎的分裂球就会彼此分离或黏附于其他胚胎的分裂球上，使其丧失个体独立性，甚至黏附于输卵管上皮而导致胚胎死亡。对于进入雌性生殖道中的精子来说，透明带是在卵子受精前必须穿越的关键屏障之一。2.过程评价·考向题组练经典考向围绕胚胎工程的理论，考查生命观念1．(2024·湖北卷，10)研究者探究不同浓度的雌激素甲对牛的卵母细胞和受精卵在体外发育的影响，实验结果如下表所示。根据实验数据，下列叙述错误的是()甲的浓度/(μg/mL)卵母细胞/个第一极体排出/个成熟率/%卵裂数/个卵裂率/%01067066.02840.011207965.84658.2101135346.91528.31001124842.8510.4A.实验结果说明甲抑制卵裂过程B.甲浓度过高抑制第一极体的排出C.添加1μg/mL的甲可提高受精后胚胎发育能力D.本实验中，以第一极体的排出作为卵母细胞成熟的判断标准2．(2024·江苏卷，19)从牛卵巢采集卵母细胞进行体外成熟培养，探究高温对卵母细胞成熟的影响，结果如图所示。下列相关叙述错误的有()A.选取发育状态一致的卵母细胞进行培养B.体外培养卵母细胞时通常加入湿热灭菌后的血清C.对采集的卵母细胞传代培养以产生大量卵细胞D.体外培养时高温提高了卵母细胞发育的成熟率考点二胚胎工程技术及其应用 1.任务驱动·问题引领夯双基任务一教考衔接——真题重组引领，整合建构落实教材双基一、真题重组判断类(1)(浙江1月卷，17A)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。()(2)(江苏卷，11B)早期胚胎需移植到经同期发情处理的同种雌性动物体内发育成个体。()(3)(山东卷，14A)用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子。()(4)(山东卷，14C)胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植。()(5)牛雄性胚胎中存在特异性H-Y抗原，可在牛早期胚胎培养液中添加H-Y单克隆抗体，筛选胚胎进行移植，以利用乳腺生物反应器进行生物制药。判断下列相关叙述是否正确：①(江苏卷，11B)应选用原肠胚做雌雄鉴别。()②(江苏卷，11C)鉴别后的雄性胚胎可直接做胚胎移植。()二、必备整合——教材双基梳理网络化1．体外受精(1)过程(2)意义①提高________________的有效措施。②为________提供可用的胚胎。2．胚胎移植(1)概念理解(2)过程(以牛胚胎移植为例)师说解惑两次处理常用孕激素对供、受体进行同期发情处理；用外源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、羊一般要培养到桑葚胚或囊胚阶段移植；小鼠、家兔可在更早的阶段移植；几乎所有动物都不能培养到原肠胚阶段才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，属于无性生殖(3)生理学基础师说解惑同期发情的原理是什么？常用什么激素？在正常情况下，雌性动物性成熟后，在没有配种或配种却没有受精的情况下，发情呈周期性变化，这种周期性的变化称为发情周期。根据卵巢的机能和形态变化，发情周期可以分为两个时期，即卵泡期和黄体期，发情周期实质上就是卵泡期和黄体期的交替循环。在整个发情周期中，卵泡期持续的时间较短，黄体期持续的时间较长。相对含量较高的孕激素可以抑制发情，一旦孕激素水平降到低限，卵泡即开始迅速生长发育。所以同期发情的中心问题是控制黄体期的时间，并在合适的时间同时终止黄体期。控制黄体期的时间，目前主要有两种方法：一种是使用孕激素，另一种是使用前列腺素。使用孕激素(如孕酮及其类似物)的目的在于使血液中的孕激素保持一定水平，以抑制卵巢中卵泡的生长发育和母畜发情，人为延长黄体期。在这种情况下，即使卵巢中的黄体已经消失，内源激素(孕酮等)水平下降，但由于外源激素仍在起作用，母畜不会发情，这就等于延长了发情周期，推迟了发情时间。如果在合适的时间同时停用外源激素，便会使被处理的母畜实现同期发情。使用前列腺素(如前列腺素F2α及其类似物)的目的是溶解黄体降低孕酮水平，人为终止黄体期，促进脑下垂体促性腺激素的释放，使母畜提前排卵，提前发情。这种方法通过缩短黄体期，使一群母畜的黄体期同时结束，同样也可以达到同期发情的目的。3．胚胎分割师说解惑胚胎分割注意的事项(1)胚胎分割份数不能过多。分割的份数越多，每一份的细胞数目越少，不但难以做到均等分割，而且囊胚期的内细胞团细胞所受的影响也越大。分割的份数越多，技术难度越大，移植后发育的难度越大，分割后胚胎成活的概率越小。(2)同一胚胎经分割移植形成的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖或克隆。(3)胚胎移植前进行性别鉴定的方法：取滋养层细胞做DNA分析。任务二教材深挖——课标概念引领，挖掘拓展深化课标重要概念一、教材隐性知识，边角知识显性化1．(选择性必修3P59“思考·讨论”)将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时，应选择至少发育到________阶段的胚胎，如果换成马至少发育到________阶段再进行胚胎移植。2．(选择性必修3P60正文发掘)刚刚采集到的哺乳动物的精子和卵子________(填“能”或“不能”)立刻受精，因为精子要________后才具有受精能力，卵子必须进一步成熟到________期时，才能受精。3．(选择性必修3P61图2-23应用分析)牛胚胎移植时，对供、受体母牛要进行同期发情处理的目的是使供、受体牛的________相同，为供体的胚胎移入受体提供相同的________。对供体母牛进行超数排卵处理的目的是诱发卵巢排出比自然情况下________________。4．(选择性必修3P62“思考·讨论”)并不是将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内都能正常发育，胚胎移植成功需要的条件：(1)在同一物种的________________之间进行。(2)进行胚胎移植的供、受体生理状态要相同，所以在移植前要对供、受体进行________________________________。5．(选择性必修3P63图2-25延伸)对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割的原因：(1)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____________，将发育成胎盘和胎膜的一部分，为胚胎和胎儿发育提供________。(2)若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含________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。二、教材知识深化拓展，创设情境提素能(选择性必修3P66“复习与提高”T3变式训练)为了提高胚胎的发育率和妊娠率，我国科研人员将组蛋白去甲基化酶(Kdm4d)的mRNA注入了重构胚，同时用组蛋白脱乙酰酶抑制剂(TSA)进行处理，成功培育出了克隆猴，流程如图所示。下列叙述正确的是()A.灭活的仙台病毒能够与细胞膜上的转运蛋白发生作用，使细胞相互凝聚B.卵母细胞的体外培养除需加入血清等营养物质，还需加入干扰素C.重构胚组蛋白的乙酰化水平低有利于提高胚胎发育率D.可用Ca2＋载体、蛋白酶合成抑制剂等激活重构胚2.过程评价·考向题组练经典考向1结合体外受精过程，考查科学思维1．(广东卷，3)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．胚胎培养考向2结合胚胎移植和胚胎分割，考查科学思维2．(2024·湖北卷，5)波尔山羊享有“世界山羊之王”的美誉，具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中常采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊。下列叙述错误的是()A.选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排卵处理B.胚胎移植前可采集滋养层细胞进行遗传学检测C.普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体D.生产中对提供精子的波尔公山羊无须筛选3．(2024·甘肃卷，16)甘加藏羊是甘肃高寒牧区的优良品种，是季节性发情动物，每年产羔一次，每胎一羔，繁殖率较低。为促进畜牧业发展，研究人员通过体外受精、胚胎移植等胚胎工程技术提高藏羊的繁殖率，流程如下图。下列叙述错误的是()A.藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵B.藏羊乙的获能精子能与刚采集到的藏羊甲的卵母细胞受精C.受体藏羊丙需和藏羊甲进行同期发情处理D.后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙课堂评价过教材过真题实战演练一、过教材——判断正误并找到课本原话(一)胚胎工程的理论基础1．(选择性必修3P57正文)动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞，有的可能是次级卵母细胞。()2．(选择性必修3P57正文)卵子发育到MⅡ期，才具备与精子受精的能力。()3．(选择性必修3P57正文)精子的细胞膜与卵细胞膜融合，卵细胞膜内的透明带迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。()4．(选择性必修3P57图2－20)精子入卵后形成雄原核；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核。()5．(选择性必修3P58正文)胚胎发育过程中，囊胚进一步扩大，透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫作孵化。()(二)胚胎工程技术及其应用1．(选择性必修3P60正文)哺乳动物的体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。()2．(选择性必修3P61正文)通过转基因、核移植和体外受精获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。()3．(选择性必修3P61图2－23)胚胎移植中通常选遗传性状优良、生产能力强的受体母牛，选有健康体质和正常繁殖能力的供体母牛。()4．(选择性必修3P62“思考·讨论”)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。()5．(选择性必修3P63图2－25)胚胎分割过程中，可取滋养层细胞做DNA分析，鉴定性别。()二、过真题——真题真做测达标1．(2025·云南卷)孕酮具有促进子宫内膜增生，为受精卵着床做准备的作用。某奶牛场发现一头高产奶量母牛生产两胎后重复配种均未成功妊娠，该牛可正常排卵但孕酮量低于正常母牛。为获得该母牛的后代，下列说法正确的是()A．运用体外受精或人工授精技术可提高该牛的妊娠率B．使用外源促性腺激素处理该牛获得更多卵子进而可获得多枚胚胎C．体外受精或人工授精后形成受精卵移植到健康受体可提高存活率D．使用该牛MⅡ期卵母细胞的细胞核进行核移植可获得可育后代2．(2025·河北卷)生物工程在社会生产中的应用日益广泛，下列相关技术和方法错误的是()A．利用组织培养技术实现兰花的快速繁殖和优良性状的保持B．在没有CO2的有氧环境中进行胚胎干细胞培养C.利用灭活病毒诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合D．对供体母牛注射促性腺激素使其超数排卵用于胚胎制备3．(2025·江苏卷)梅花鹿和马鹿杂交后代生命力强、茸质好，但自然杂交很难完成，人工授精能解决此难题。胚胎工程技术的应用，可提高繁殖率，增加鹿场经济效益。下列相关叙述合理的是()A．采集的精液无需固定、稀释，即可用血细胞计数板检测精子密度B．人工授精时，采集的精液经获能处理后才能输入雌性生殖道C．超数排卵处理时