高考生物一輪復(fù)習(xí)第十三單元細(xì)胞工程第2講胚胎工程課件

第2講胚胎工程課標(biāo)考情——知考向核心素養(yǎng)——提考能課標(biāo)要求1.簡述胚胎形成經(jīng)過了受精及早期發(fā)育等過程2.簡述胚胎工程包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等技術(shù)生命觀念認(rèn)同胚胎工程的各項技術(shù)手段在生命基礎(chǔ)科學(xué)、畜牧學(xué)和生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要作用科學(xué)思維構(gòu)建胚胎移植和試管動物基本操作流程模型科學(xué)探究針對人類生產(chǎn)或生活的某一需求，在胚胎工程中選取恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)和方法，嘗試提出初步的工程學(xué)設(shè)計構(gòu)想，完成初步設(shè)計或簡單應(yīng)用社會責(zé)任關(guān)注胚胎工程的科技進(jìn)展，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和責(zé)任感目錄1自主學(xué)習(xí)·鞏固基礎(chǔ)2重難探究·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)3典題演練·破解高考知識點一胚胎工程的理論基礎(chǔ)［自主學(xué)習(xí)］1.胚胎工程的概念

受精卵細(xì)胞受精2.受精過程“四步曲”頂體

透明帶反應(yīng)卵細(xì)胞膜反應(yīng)3.早期胚胎發(fā)育

有絲分裂

增多

不增加

全能性

胎兒的各種組織

胎膜和胎盤

表層

下方

［自主檢測］1.思考判斷(1)有關(guān)胚胎工程的概念及受精的判斷。①體外受精、胚胎體外培養(yǎng)和胚胎移植是胚胎工程各項技術(shù)的必需環(huán)節(jié)。(

)②卵子形成過程中，減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂是連續(xù)的。(

)③成熟的精子并不具有受精能力，必須獲能后才具備受精能力。(

)××√(2)有關(guān)早期胚胎發(fā)育的判斷。①卵裂球細(xì)胞的體積隨分裂次數(shù)增加而不斷增大。(

)②卵裂期胚胎中細(xì)胞數(shù)目和有機(jī)物總量在不斷增加。(

)③在胚胎發(fā)育過程中，細(xì)胞的分化出現(xiàn)在桑葚胚期。(

)×××2.深挖教材(1)若沒有阻止多精入卵的機(jī)制，可能會出現(xiàn)什么結(jié)果？(2)請在如圖中繪出卵裂過程中每個細(xì)胞的體積、核內(nèi)DNA含量與時間的關(guān)系。【答案】(1)提示：可能出現(xiàn)多個精子與卵細(xì)胞結(jié)合的現(xiàn)象，造成受精卵含有多個染色體組，而這樣的受精卵難以正常發(fā)育(2)提示：如圖所示3.熱圖導(dǎo)析如圖表示哺乳動物發(fā)育過程的幾個階段，據(jù)圖分析回答下列問題。(1)A、B、C的名稱分別是什么？(2)圖中的4和7兩個空腔是同一個結(jié)構(gòu)嗎？(3)早期胚胎發(fā)育過程中，卵裂時細(xì)胞的體積和所有的細(xì)胞體積之和有何變化？【答案】(1)提示：桑葚胚、囊胚、原腸胚(2)提示：不是，分別是囊胚腔和原腸腔(3)提示：卵裂過程中，細(xì)胞只分裂而不生長，所以每個細(xì)胞的體積越來越小，但總體積并不增加或略有縮小知識點二胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用［自主學(xué)習(xí)］1.體外受精

生殖道

獲能液

獲能

培養(yǎng)成熟

2.胚胎移植

生理變化

游離免疫遺傳特性人工授精胚胎移植3.胚胎分割桑葚胚囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)［自主檢測］1.思考判斷(1)在胚胎移植中，對供體母畜要進(jìn)行超數(shù)排卵處理，對供、受體要進(jìn)行同期發(fā)情處理。(

)(2)胚胎移植技術(shù)中對供體和受體母畜都要進(jìn)行相同激素處理。(

)(3)胚胎分割移植時應(yīng)選取發(fā)育良好、形態(tài)正常的囊胚或原腸胚。(

)(4)胚胎分割移植實現(xiàn)同卵多胎的成功率較低。(

)√√××2.深挖教材(1)胚胎移植的實質(zhì)是什么？(2)對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時，為什么要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割？【答案】(1)提示：胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移(2)提示：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)一般到囊胚階段才出現(xiàn)，它是發(fā)育為胚胎本身的基礎(chǔ)細(xì)胞，其他細(xì)胞為滋養(yǎng)層細(xì)胞，只為胚胎和胎兒發(fā)育提供營養(yǎng)。若分割時不能將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，會出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)多的部分正常發(fā)育的能力強(qiáng)，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問題3.熱圖導(dǎo)析如圖為胚胎移植的操作流程，分析回答下列問題。(1)圖中供體牛和受體牛分別是哪些？選擇標(biāo)準(zhǔn)是什么？(2)對供體牛和受體牛要進(jìn)行怎樣的處理？(3)用于移植的早期胚胎應(yīng)是發(fā)育到哪些階段的胚胎？【答案】(1)提示：供體牛是良種公、母牛；受體牛是一般受體奶牛和一般受體肉牛。選擇標(biāo)準(zhǔn)：供體是遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)良的個體，受體是健康、有繁殖能力的個體(2)提示：對供體母牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理；對供、受體母牛要進(jìn)行同期發(fā)情處理(3)提示：桑葚胚或囊胚胚胎工程的理論基礎(chǔ)［深度講解］1.精子和卵子的發(fā)生項目精子的發(fā)生卵子的發(fā)生場所睪丸的曲細(xì)精管卵巢時間從初情期開始從胚胎出現(xiàn)性別分化后變形需變形不需變形分裂均等分裂不均等分裂結(jié)果形成4個精子形成1個卵子和3個極體2.受精過程中的“三大反應(yīng)”與防止多精入卵受精的“兩道屏障”(1)頂體反應(yīng)：精子膜和頂體外膜發(fā)生一系列改變并釋放頂體酶的過程即為頂體反應(yīng)。頂體反應(yīng)的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子結(jié)合必不可少的條件。(2)透明帶反應(yīng)：在精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間，會產(chǎn)生阻止后來的精子進(jìn)入透明帶的生理反應(yīng)，這個反應(yīng)稱為透明帶反應(yīng)，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。(3)卵細(xì)胞膜反應(yīng)：精子入卵后，卵細(xì)胞膜會立即發(fā)生一種生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)，稱為卵細(xì)胞膜反應(yīng)，這是防止多精入卵受精的第二道屏障。3.胚胎發(fā)育(1)過程。(2)卵裂期胚胎發(fā)育過程中物質(zhì)和體積變化的規(guī)律。①有機(jī)物：胚胎沒有和母體建立聯(lián)系，沒有從母體獲取有機(jī)物，但一直呼吸消耗，所以有機(jī)物總量減少。②細(xì)胞體積：胚胎總體積不增加，但細(xì)胞數(shù)目增多，所以每個細(xì)胞體積減小。③細(xì)胞中DNA含量：伴隨細(xì)胞分裂，細(xì)胞數(shù)目增多，總DNA含量增多，但每個細(xì)胞中核DNA含量保持相對穩(wěn)定。受精過程的三個易混點(1)精子獲能是指精子獲得受精能力，而不是獲得能量。(2)排卵是指卵子從卵泡中排出，而不是卵泡從卵巢中排出。(3)在實際胚胎工程操作中，常以觀察到兩個極體或者雌、雄原核作為受精的標(biāo)志。［考向預(yù)測］(一)考查體內(nèi)受精的過程(素養(yǎng)目標(biāo)：生命觀念)1.(2023年湖南衡陽高三校考階段練習(xí))澳大利亞一對小姐弟被確認(rèn)為全球第二對半同卵雙胞胎，發(fā)育成該對半同卵雙胞胎的受精卵形成過程如圖所示。圖3中染色單體分離后分別移向細(xì)胞的三個不同方向，從而分裂成A、B、C三個細(xì)胞，其中兩個細(xì)胞發(fā)育成姐弟二人，下列敘述錯誤的是(

)A.圖1表示卵子的異常受精過程，此時卵子發(fā)育到減數(shù)分裂Ⅱ中期B.該卵子與2個精子受精，表明透明帶反應(yīng)、卵細(xì)胞膜反應(yīng)未能阻止多精入卵C.若圖4細(xì)胞A中父系染色體組僅1個，則細(xì)胞B、C均含2個父系染色體組D.這對小姐弟來源于母親的染色體一般相同，來源于父親的染色體可能不同C

【解析】正常情況下只能有一個精子進(jìn)入卵子，此時卵子發(fā)育到減數(shù)分裂Ⅱ中期，A正確；透明帶反應(yīng)、卵細(xì)胞膜反應(yīng)能阻止多精入卵，該卵子與2個精子受精，表明透明帶反應(yīng)、卵細(xì)胞膜反應(yīng)未能阻止多精入卵，B正確；若圖4細(xì)胞A中父系染色體組僅1個，則細(xì)胞可能C含2個父系染色體組，也可能含1個母系染色體組和一個父系染色體組，C錯誤；來自母親的染色體組有兩個，并且是復(fù)制得到的，這對小姐弟來源于母親的染色體一般相同，來源于父親的染色體組有四個，其中兩兩相同，所以來源于父親的染色體可能不同，D正確。(二)考查早期胚胎發(fā)育的過程(素養(yǎng)目標(biāo)：生命觀念)2.如圖表示哺乳動物發(fā)育過程的幾個階段，請據(jù)圖回答問題：(1)寫出圖中各序號的名稱：［2］

，［4］

，［5］

，［7］

，［8］

。

(2)A時期的細(xì)胞具有發(fā)育上的

性，B時期開始出現(xiàn)

，C時期開始出現(xiàn)________。

(3)［2］將來發(fā)育成

。

(4)動物胚胎是由合子經(jīng)有絲分裂形成的，合子只由一個精子和卵子結(jié)合，防止多精入卵受精的兩道屏障分別是

。

內(nèi)細(xì)胞團(tuán)囊胚腔外胚層原腸腔內(nèi)胚層全能細(xì)胞分化胚層分化胎兒的各種組織透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)【解析】(1)圖中A是桑葚胚，B是囊胚，C是原腸胚。圖B中［1］是滋養(yǎng)層，［2］是內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，［3］是透明帶，［4］是囊胚腔；圖C中［5］是外胚層，［6］是滋養(yǎng)層，［7］是原腸腔，［8］是內(nèi)胚層。(2)桑葚胚細(xì)胞具有發(fā)育上的全能性，囊胚開始出現(xiàn)細(xì)胞分化，已分化成滋養(yǎng)層細(xì)胞和內(nèi)細(xì)胞團(tuán)；原腸胚已具有胚層分化，分化為外胚層和內(nèi)胚層。(3)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將發(fā)育成胎兒的各種組織，滋養(yǎng)層細(xì)胞將發(fā)育成胎膜和胎盤。(三)考查體外受精的過程(素養(yǎng)目標(biāo)：生命觀念)3.下圖是利用體外受精技術(shù)培育試管動物的大致流程，請回答下列問題：(1)精子的頂體內(nèi)含有的________能協(xié)助精子穿過卵母細(xì)胞的_________________。

(2)體外培養(yǎng)受精卵時，除給予一定量的O2以維持細(xì)胞呼吸外，還提供________氣體以維持

相對穩(wěn)定。

(3)動物的早期胚胎需移植到同種且

與供體相同的動物體內(nèi)，被移植的胚胎之所以能存活是因為受體對_____________________________

_________________。

(4)如果將某種目的基因?qū)雱游锛?xì)胞，以期獲得新性狀，最常用的方法是用顯微注射技術(shù)將

導(dǎo)入受精卵中，目的基因能夠?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá)的過程稱為______。

頂體酶

放射冠和透明帶

CO2培養(yǎng)液的pH生理狀態(tài)

外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)

含有目的基因的表達(dá)載體

轉(zhuǎn)化

【解析】(1)精子的頂體內(nèi)含有頂體酶，能協(xié)助精子穿過卵母細(xì)胞的放射冠和透明帶。(2)動物細(xì)胞培養(yǎng)時，需要一定的氣體環(huán)境，即95%的空氣和5%的CO2，其中O2可以維持細(xì)胞呼吸，CO2可以維持培養(yǎng)液的pH相對穩(wěn)定。(3)胚胎移植是指將動物的早期胚胎移植到同種且生理狀態(tài)與供體相同的動物體內(nèi)，被移植的胚胎之所以能存活是因為受體對外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。(4)將含目的基因的基因表達(dá)載體導(dǎo)入動物細(xì)胞且目的基因能穩(wěn)定表達(dá)的過程稱為轉(zhuǎn)化。胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用［深度講解］1.胚胎移植的理論基礎(chǔ)胚胎移入的生理學(xué)基礎(chǔ)哺乳動物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時間內(nèi)，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的胚胎收集的基礎(chǔ)哺乳動物的早期胚胎形成后，在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài)，這為胚胎收集提供了可能移入胚胎存活的基礎(chǔ)受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)保留遺傳特性的基礎(chǔ)供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但移入受體的供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響2.胚胎工程的三個操作流程(1)試管動物生產(chǎn)流程。(2)克隆動物的培育流程。

(3)胚胎移植的培育流程(以牛胚胎移植為例)。

［考向預(yù)測］考查胚胎移植和胚胎分割的應(yīng)用(素養(yǎng)目標(biāo)：社會責(zé)任)和牛是世界公認(rèn)的高檔肉牛品種，其體型較小，肉質(zhì)鮮嫩，營養(yǎng)豐富。我國科研人員利用胚胎移植技術(shù)，按如圖所示流程操作，成功地批量培育了和牛這一優(yōu)良品種。請回答下列問題：(1)用

激素處理，可使供體母牛超數(shù)排卵，過程①中產(chǎn)生的精子需要進(jìn)行

處理后才具有與卵母細(xì)胞受精的能力。

(2)試管牛的培育需要的工程技術(shù)有

和胚胎移植等。(3)移植的胚胎處于

期，移入的甲胚胎能在代孕雌牛子宮中存活的生理基礎(chǔ)是

。為培育子代雌性小牛，胚胎移植前需進(jìn)行性別鑒定，宜取___________

細(xì)胞進(jìn)行DNA分析。促性腺獲能體外受精、早期胚胎培養(yǎng)囊胚受體雌牛子宮對外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)滋養(yǎng)層(4)為提高胚胎利用效率，盡快獲得數(shù)量較多的子代和牛，圖中甲環(huán)節(jié)是對牛胚胎所做的處理，使用的技術(shù)稱為__________，最終目的是

；這一過程中，要特別注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)

分割，其原因是_____________________________________________________________________________________。

胚胎分割產(chǎn)生多個基因型相同的后代

若分割不均勻，將影響分割后的胚胎恢復(fù)和發(fā)育，如含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)少的部分發(fā)育不良或不發(fā)育均等1.(2022年全國卷)某牧場引進(jìn)一只產(chǎn)肉性能優(yōu)異的良種公羊，為了在短時間內(nèi)獲得具有該公羊優(yōu)良性狀的大量后代，該牧場利用胚胎工程技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)操作?；卮鹣铝袉栴}：(1)為了實現(xiàn)體外受精，需要采集良種公羊的精液，精液保存的方法是_____________。在體外受精前要對精子進(jìn)行獲能處理，其原因是______

________________________________________________________________

__________；精子體外獲能可采用化學(xué)誘導(dǎo)法，誘導(dǎo)精子獲能的藥物是

_____________________________(答出1點即可)。利用該公羊的精子進(jìn)行體外受精需要發(fā)育到一定時期的卵母細(xì)胞，因為卵母細(xì)胞達(dá)到_________

時才具備與精子受精的能力。

MⅡ期冷凍保存

剛排出的精子不能直接與卵細(xì)胞結(jié)合完成受精過程，必須經(jīng)獲能處理后才具備受精能力肝素或鈣離子載體A23187溶液

(2)體外受精獲得的受精卵發(fā)育成囊胚需要在特定的培養(yǎng)液中進(jìn)行，該培養(yǎng)液的成分除無機(jī)鹽、激素、血清外，還含的營養(yǎng)成分有

(答出3點即可)等。將培養(yǎng)好的良種囊胚保存?zhèn)溆谩?/p>

(3)請以保存的囊胚和相應(yīng)數(shù)量的非繁殖期受體母羊為材料進(jìn)行操作，以獲得具有該公羊優(yōu)良性狀的后代。主要的操作步驟是_____________

___________________________________________________________。

對受體母羊進(jìn)行發(fā)情處理，合適的時間，將保存的囊胚移植入受體母羊的子宮維生素、氨基酸、核苷酸

【解析】(1)精液可以冷凍保存，使用前再將精液解凍離心分離。剛排出的精子必須在雌性生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)生理變化后才能獲得受精能力，故在體外受精前要對精子進(jìn)行獲能處理。通常采用的體外獲能方法有培養(yǎng)法和化學(xué)誘導(dǎo)法，化學(xué)誘導(dǎo)法是將精子放在一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中，用化學(xué)藥物誘導(dǎo)精子獲能。卵母細(xì)胞需要培養(yǎng)到減數(shù)分裂Ⅱ中期(MⅡ期)才能具備與精子受精的能力。(2)進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)的培養(yǎng)液中，除了無機(jī)鹽、激素、血清外，還含有維生素、氨基酸、核苷酸等。(3)利用保存的囊胚和相應(yīng)數(shù)量的非繁殖期受體母羊為材料，獲得具有該公羊優(yōu)良性狀的后代，主要是利用胚胎移植技術(shù)，即對受體母羊進(jìn)行發(fā)情處理，將保存的囊胚進(jìn)行胚胎移植，對受體母羊進(jìn)行是否妊娠的檢查，一段時間后受體母羊產(chǎn)下具有該公羊優(yōu)良性狀的后代。2.(2019年江蘇卷)利用基因編輯技術(shù)將病毒外殼蛋白基因?qū)胴i細(xì)胞中，然后通過核移植技術(shù)培育基因編輯豬，可用于生產(chǎn)基因工程疫苗。下圖為基因編輯豬培育流程，請回答下列問題：(1)對1號豬使用

處理，使其超數(shù)排卵，收集并選取處在

(填時期)的卵母細(xì)胞用于核移植。

(2)采集2號豬的組織塊，用

處理獲得分散的成纖維細(xì)胞，放置于37℃的CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，其中CO2的作用