2018_2019学年高中生物专题3胚胎工程3.2体外受精和早期胚胎培养教学案（含解析）新人教版选修3.doc

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1、- 1 -体外受精和早期胚胎培养一、试管动物技术1概念：试管动物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，再经移植产生后代的技术。2主要技术手段：体外受精、早期胚胎的培养和胚胎移植。3应用：主要用于良种动物的快速大量繁殖。二、体外受精1卵母细胞的采集和培养连线2精子的采集和获能(1)精子的采集：连线(2)精子的获能：填表方法 操作过程 适用动物培养法 将精子放入人工配制的获能液中使其获能啮齿动物、家兔及猪等动物1试管动物技术运用的技术手段主要有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。2哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤。

2、3从卵巢采集的卵母细胞需在体外培养到 M中期才能与获能的精子受精。4收集精子常用的方法有假阴道法、手握法和电刺激法。5精子体外获能的方法有培养法和化学诱导法两种。6哺乳动物胚胎的培养液中，除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸，以及血清等营养物质。7动物胚胎一般在桑椹胚或囊胚阶段进行移植。- 2 -化学诱导法将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体 A23187 溶液中，用化学药物诱导精子获能牛、羊等家畜3受精获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。三、胚胎的早期培养1培养液的成分无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营

3、养成分，以及血清等物质。2培养的目的(1)检查受精状况和受精卵的发育能力。(2)使胚胎发育到适宜的阶段向受体移植或冷冻保存。3胚胎移植的时间(1)牛、羊一般在桑椹胚阶段或囊胚阶段进行移植。(2)人的体外受精胚胎，可在 816 个细胞阶段移植。1采集卵母细胞常用的方法有( )用促性腺激素处理后，从输卵管中冲取卵子 化学诱导法 电刺激法 从活体动物卵巢中吸取卵母细胞A BC D解析：选 C 小型动物常用促性腺激素处理后，从输卵管中冲取卵子，此方法获得的是成熟的卵子；对于大型动物，常从活体动物卵巢中吸取卵母细胞，此方法获取的卵母细胞需要继续培养至成熟。2可以与获能精子进行体外受精的卵母细胞需要培养到

4、( )AM期 BM中期巧 学 妙 记 巧 记 早 期 胚 胎 培 养 的 培 养 液 成 分- 3 -C桑椹胚期 D囊胚期解析：选 B 卵母细胞培养到 M中期时才能受精，因为 M中期卵母细胞的细胞核、细胞质已经成熟，而 M期卵母细胞的细胞核、细胞质尚未成熟，其细胞质不能支持胚胎的全程发育。3下列不属于收集精子的方法的是( )A假阴道法 B手握法C促性腺激素处理法 D电刺激法解析：选 C 收集精子的方法有假阴道法、手握法和电刺激法等，用促性腺激素处理是采集卵子时的方法。4下列化学物质中可使精子获能的是( )A氯化钙溶液 B肝脏提取液C肝素溶液 D氨基酸营养液解析：选 C 一定浓度的肝素可诱导精子

5、获能。5用于体外培养哺乳动物胚胎的培养液成分应含有( )无机盐 有机盐 激素 蛋白质 蔗糖维生素 氨基酸 核苷酸 脂肪酸 血清A BC D解析：选 D 精子与卵子在体外受精后，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。哺乳动物胚胎的培养液成分包括两盐(有机盐、无机盐)、两素(维生素、激素)、两酸(氨基酸、核苷酸)、水、血清等物质。Error!核 心 要 点 一 体 外 受 精 和 胚 胎 的 早 期 培 养1体外受精的原理人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH 等)，使初级卵母细胞成熟和精子获能，最终完成受精和胚胎保存。2体外受精的过程名师点拨 体外受精与人工授精的

6、异同二者都是有性生殖，人工授精和体外受精都需要人的参与，但参与的具体任务不同。在- 4 -体外受精中，人的作用主要是采集精子和卵子，受精场所在体外；在人工授精中，人的作用主要是将雄畜的精子导入雌畜的生殖道内，受精场所在体内。3胚胎的早期培养液与动物细胞培养液的比较项目 动物胚胎培养液 动物细胞培养液盐类 无机盐、有机盐 无机盐、微量元素营养物质 氨基酸、核苷酸 糖、氨基酸调节物质 维生素、激素 促生长因子特有成分 血清 血清、血浆题组冲关1胚胎早期培养需要用培养液，此培养液的成分是( )A水、无机盐、维生素、激素、有机盐、氨基酸、核苷酸、血清等B蔗糖、水、无机盐、激素、维生素C水、无机盐、蔗糖

7、、氨基酸、核苷酸、动物血清D水、无机盐、维生素、有机盐、淀粉等解析：选 A 培养液成分复杂，包括了盐类、营养物质、调节物质及特有物质血清。2根据哺乳动物体外受精的过程回答以下问题：(1)体外受精的过程主要包括_、_及受精等几个步骤。(2)使精子获能的方法有_和_。(3)体外采集小鼠的卵子常用( )A超数排卵处理法B活体采卵法C从早期胚胎中采集D从屠宰后的母畜卵巢中采集(4)请用一个流程图表示体外受精过程。解析：体外受精的步骤主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能以及受精等，使精子获能的方法主要有培养法和化学诱导法；卵子的采集方法主要有：对小型实验动物采用超数排卵处理法、对大家畜或大型动

8、物采用活体采卵法和从已屠宰母畜的卵巢中采集。答案：(1)卵母细胞的采集和培养 精子的采集和获能 (2)培养法 化学诱导法 (3)A- 5 -(4) Error!核 心 要 点 二 试 管 动 物 技 术1试管牛工厂化生产的技术流程(1)结果：实现良种牛的快速、大量繁殖。(2)所用技术：体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。2试管动物技术与克隆(核移植)技术的比较试管动物 克隆动物主要技术手段体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植 核移植、胚胎移植实例 试管牛 “多利”羊过程遗传特点继承了双亲(提供精子和卵子的个体)的遗传性状全部性状几乎与提供细胞核的亲本一致- 6 -名师点拨 试管动物与克隆动物的三个不

9、同(1)起点不同：试管动物是受精卵，克隆动物是经核移植后的重组细胞。(2)遗传来源不同：试管动物来源于双亲，克隆动物主要来源于供核一方。(3)生殖方式不同：试管动物为有性生殖，克隆动物为无性生殖。题组冲关3培育试管山羊的基本过程如图所示，若要培育成功，下列叙述正确的是( )A甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵B乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟C丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液D丁过程中早期胚胎需移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内解析：选 A 甲为获取卵母细胞的过程，可用促性腺激素处理母山羊，使其超数排卵；乙过程的目的之一是促进卵母细胞成熟到减数第二次分裂中期和使精

10、子获能，而不是使精子成熟；乙过程中使精子获能需要获能溶液，丙过程为培养早期胚胎，需用发育培养液，两者成分不同；丁过程中早期胚胎需移植到与供体生理状态相同而不是性状相同的代孕母羊子宫内。4下列关于试管动物技术的叙述，正确的是( )A应用该技术繁育后代的过程属于无性生殖B试管动物的遗传物质来源于两个个体C试管动物技术是利用体细胞繁育后代的技术D试管动物技术培育动物的过程全部在体外进行解析：选 B 试管动物技术利用体外受精、胚胎移植繁育后代，该过程经过了两性生殖细胞的结合，遗传物质来源于两个个体，所以属于有性生殖。随堂基础巩固 1华南虎是国家一级保护动物，可采用试管动物技术进行人工繁殖，该技术包括的

11、环节有( )转基因 核移植 体外受精 体细胞克隆胚胎移植A B- 7 -C D解析：选 D 试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟、获能和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术，该技术包括的环节有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植，不包括转基因、核移植和体细胞克隆。2下列不属于哺乳动物发育培养液成分的是( )A维生素 B生长素C氨基酸 D血清解析：选 B 哺乳动物的发育培养液成分除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。生长素是一种植物激素，在动物发育培养液中不含该成分。3下列关于卵母细胞采集的叙述错误的是( )

12、A有些动物在采集时要用促性腺激素处理B可从输卵管中冲取获得卵子C对有些动物可以直接从活体卵巢中吸取卵母细胞D从卵巢中采集的卵母细胞，可直接与获能的精子在体外受精解析：选 D 卵子采集方法有两种，从输卵管中采集到的可以直接受精，从卵巢中采集到的需要在体外人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。4从家兔体内获取的精子不能与卵子在体外直接受精，需要对精子进行获能处理。一般宜采用的方法是( )A用化学药物诱导精子获能B将精子放入一定浓度的肝素溶液中获能培养C将精子放入人工配制的获能液中培养获能D采用电刺激法获能解析：选 C 通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法两种。对于啮齿动物、家兔和猪等动物的精

13、子，一般采用培养法，即将取自附睾的精子，放入人工配制的获能液中，培养一段时间后，精子就可获能。5下列对人工授精的理解，正确的是( )A人工诱导公畜和母畜交配B精子和卵细胞在试管内受精C注射激素后公畜和母畜交配D将采集的精液注入母畜的生殖道中解析：选 D 人工授精技术是指用相应的器械采集公畜的精液，再将其注入正在发情的母畜生殖道中，使母畜受孕的过程。题中 A、C 两项属于自然交配，B 项属于体外受精。6如图是利用高等哺乳动物的生殖细胞进行的体外受精技术培育试管动物的大致流程。- 8 -请回答下列问题：(1)在体外受精前，要对精子进行_处理，从而使精子具有与卵细胞受精的能力。(2)体外培养受精卵时

14、，需给予一定量的 O2和 CO2。受精卵进行细胞呼吸产生 CO2的场所是_，消耗的 O2是用于_的产生。(3)从重组细胞到早期胚胎过程中所利用的胚胎工程技术是_。解析：(1)获得的精子需要进行获能处理后才具有受精能力。(2)细胞进行有氧呼吸产生CO2的场所是线粒体基质；有氧呼吸第三阶段 O2与H反应生成 H2O。(3)将重组细胞培养成早期胚胎需要利用早期胚胎培养技术。答案：(1)获能 (2)线粒体基质 H 2O (3)早期胚胎培养课时跟踪检测 一、选择题1哺乳动物体外受精的过程是( )卵母细胞的采集 精子的采集 卵母细胞的人工培养 精子的获能处理 精子与成熟的卵子在受精溶液中共同培养 用 Ca

15、Cl2溶液处理精子 用一定浓度的肝素溶液处理卵母细胞 体外受精 受精卵培养解析：选 B 体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的获取及获能处理、受精等三个阶段。精子的体外获能可用一定浓度的肝素溶液或钙离子载体处理。CaCl 2溶液可用于基因工程中处理细菌细胞，以利于重组载体的导入。2下列关于体外受精技术(试管婴儿技术)的叙述错误的是( )A哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要的步骤B卵母细胞的采集往往需要进行超数排卵处理C体外受精作用要模拟体内受精所需要的环境条件D体外受精后获得的受精卵需要立即移入母体子宫进行妊娠，以保证成活率- 9 -解析：选 D 哺乳动

16、物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的采集和获能、受精等几个主要的步骤。为了获得更多的受精卵，通常给母体注射促性腺激素，进行超数排卵处理。体外受精获得的受精卵需要在体外培养一段时间才能进行胚胎移植。3下列不属于人工授精与体外受精区别的是( )A人工授精能更有效地发挥公畜的优良特性B体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能C人工授精和体外受精的本质不同D人工授精的精卵结合在母畜体内，而体外受精的这一过程在母畜体外解析：选 C 人工授精是用人工的方法，将公畜的精液注入母畜的生殖道内，使精卵结合；体外受精是将人工获取的精子和卵子在体外完成受精。这两者的本质都是两性生殖细胞的结合，只不过前者是在体内完

17、成的，而后者是在体外完成的。4下列有关试管动物技术的叙述，错误的是( )A将收集到的精子放在一定浓度的肝素溶液中培养是为了诱导精子获能B从输卵管中采集的卵子可直接与获能的精子受精C进行早期胚胎培养时，培养液中除加入一些必要的营养成分外，还应添加激素和血清D一般将胚胎培养至囊胚或原肠胚时，再进行胚胎移植解析：选 D 将收集到的精子放在一定浓度的肝素溶液中培养是为了诱导精子获能，精子获能后才能完成受精作用；从输卵管中冲取的卵子可直接与获能的精子在体外受精；由于动物培养液的成分到目前为止还没完全弄清楚，所以应加入血清等天然成分；胚胎移植应在囊胚阶段或桑椹胚阶段进行。5良种试管牛的繁殖过程是：用激素促

18、进甲牛多排卵，然后把卵子在体外与人工采集的乙牛的精子进行受精，在特定培养基中培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处理的丙牛的子宫内，孕育成试管牛。下列相关叙述错误的是( )A精、卵结合前都需进行培养B “促进甲牛多排卵”的激素是孕激素C甲牛、乙牛对试管牛核遗传物质的贡献相同D该技术可应用于加快优良种畜的繁殖解析：选 B 从大型动物采集的卵母细胞，需经体外人工培养成熟后才具备受精能力，精子也需要进行培养使其获能；促进动物多排卵的激素是促性腺激素；试管牛的核遗传物质一半来自甲牛的卵子，一半来自乙牛的精子；该技术可充分发挥母畜的优良特性，可用于加快优良种畜的繁殖。6下图是试管婴儿培育过程的示意图。有关叙

19、述错误的是( )- 10 -A过程中可通过注射促性腺激素增加排卵数量B过程与细胞膜的流动性有关C过程的培养液中应该添加血清D过程要到桑椹胚或囊胚阶段才能进行解析：选 D 过程涉及细胞膜的融合，与细胞膜的流动性有关。过程为胚胎移植，不同动物胚胎移植的时间不同，人的体外受精胚胎可在 816 个细胞阶段移植。7下图示意绵羊的两种生殖过程(c 为乳腺细胞)，相关叙述错误的是( )Aa 细胞获能后才能与 b 细胞融合Bae 细胞中，只有 d 存在同源染色体C个体 1、2 的获得都可能涉及胚胎移植技术D个体 1、2 的形成过程均会发生细胞的分裂、分化、衰老和凋亡解析：选 B a 是精子，b 是卵细胞，精子

20、必须获能后才能与卵细胞融合。生殖细胞 a和 b 中均不含同源染色体，细胞 c、d、e 中都存在同源染色体。个体 1 若是在体外受精形成的，则需要进行胚胎移植；个体 2 是克隆羊，一定需要胚胎移植。个体 1、2 的形成过程都会发生细胞分裂、细胞分化、细胞衰老和细胞凋亡。8(天津高考)2015 年 2 月 3 日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿” 。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。据图分析，下列叙述错误的是( )A该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代B捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿C三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核D三亲婴儿的培育还需

21、要早期胚胎培养和胚胎移植等技术解析：选 C 受精卵的细胞质几乎全部来自捐献者的卵母细胞，故避免了母亲的线粒体遗传病基因遗传给后代。红绿色盲为细胞核基因遗传病，捐献者仅提供了卵母细胞的细胞质，- 11 -故捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿。受精卵的细胞质几乎全部来自捐献者，但细胞核中的染色体一半来自父方，一半来自母方。三亲婴儿的培育是体外受精，所以需要在体外培养至早期胚胎阶段再进行胚胎移植。9下列关于试管动物技术及试管动物的说法，不正确的是( )A试管动物技术可以通过普通家畜繁育良种家畜B试管动物技术可解决动物生育率低的问题C试管动物的发育场所主要在试管内D试管动物具有双亲的遗传特性解

22、析：选 C 试管动物技术可使良种家畜的胚胎在普通家畜体内孕育，解决了良种动物生育率低的问题。试管动物具有双亲的遗传特性，发育场所主要在代孕母体内。10关于牛体外受精胚胎工厂化生产的叙述正确的是( )A目前牛的体外受精技术水平最低B采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液才能形成受精卵C成熟卵子与获能的精子相遇形成的受精卵，需培养到一定阶段才可以移植D体外受精胚胎的工厂化生产中胚胎发育和受精过程都需在体外进行解析：选 C 目前牛的体外受精技术水平最高。胚胎体外培养是应用人工创造的环境，对获取的早期胚胎进行体外培养。由于胚胎不同发育时期生理代谢的需求不同，进行胚胎体外培养时，必须配制一系列含有不同

23、成分的培养液，用以培养不同发育时期的胚胎。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。二、非选择题11如图为纯种荷斯坦小奶牛的繁殖过程，请据图回答下列问题：(1)克隆动物培育过程与图示繁殖过程相比，特有的技术手段是_技术，这两种动物繁殖方式相比，实质性的区别为前者是_，后者是_。(2)对牛的精子进行获能处理使用的方法一般是_。(3)为保证受精作用的顺利完成，需要给体外培养的生殖细胞提供_、_、_、_等合适的环境条件。哺乳动物胚胎的培养液成分一般比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及_等物质。- 12 -(4)受精卵形成之后需进行_，然后再进

24、行胚胎培养。进行胚胎体外培养时，对不同发育阶段的胚胎使用的培养液成分_(填“相同”或“不同”)。解析：(1)克隆动物采用的特有技术是核移植技术，为无性生殖，而题图所示的繁殖过程具有精卵结合形成受精卵的过程，应为有性生殖。(2)对精子进行获能处理的方法包括培养法、化学诱导法，前者适用于啮齿动物、家兔和猪；后者适用于牛、羊等家畜。(3)动物细胞培养一般使用液体培养基，其中加入了糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、动物血清等，同时还要注意培养液的温度、pH、营养液的浓度。(4)受精卵形成后要对受精卵进行检查。一般胚胎发育的不同阶段使用的培养液成分不同。答案：(1)核移植 无性生殖 有性生殖 (

25、2)化学诱导法 (3)温度 pH 溶液浓度 营养成分 动物血清 (4)受精卵检查 不同12下图表示畜牧业生产上培育某种优良种牛的两种方法，请分析回答下列有关问题：(1)方法和方法培育优良种牛的本质区别是_。(2)过程技术为_。(3)过程常用_激素处理，目的是使 B 牛_。(4)自然条件下，A 牛的精子必须在 B 牛的生殖道中经过相应的生理变化后，才能与 B 牛的卵子结合，完成受精作用，这个过程叫_。卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙能够观察到_。(5)如果体外受精后，在精核与卵核融合之前，用微型吸管吸除精核，再用细胞松弛素B 处理(作用类似于用秋水仙素处理植物细胞)，处理后的受精卵可发育

26、成小牛。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是_。解析：(1)方法中试管牛由受精卵发育而来，为有性生殖；方法中克隆牛通过核移植方式培育而来，为无性生殖。(2)图中过程为体细胞核与去核卵母细胞的融合过程，称为动物体细胞核移植技术。(3)过程通常用促性腺激素处理，以达到一次性排出多个卵子的目的，即超数排卵。(4)精子必须在母牛的生殖道内获能才能与卵子结合，卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙能够观察到两个极体。(5)细胞松弛素 B 处理未受精的卵细胞，可使其染色体加倍，处理后的受精卵发育成的个体类似于植物单倍体育种技术，因此优点是后代是纯合体。答案：(1)方法的培育为有性生殖过程，方法的培育为

27、无性生殖过程 (2)动物体细胞核移植技术 (3)促性腺 超数排卵 (4)精子获能 两个极体 (5)后代是纯合体13如图为“试管牛”工厂化生产的技术流程图，据图回答问题：- 13 -(1)根据_(填标号)判断，此种繁殖方式是_生殖，此技术的意义在于_。(2)过程通常每个卵巢平均可采集 10 枚可用的_，最终可能产下 12 头犊牛。(3)过程通常采用_法。卵母细胞既可以从已屠宰的母牛的卵巢中采集，也可以借助工具，直接从活体动物的卵巢中吸取。活体采卵的意义是_。(4)过程一般要经历哪几个时期：_。解析：是卵母细胞的体外培养，是精子的获能处理，是精子与卵细胞在体外完成受精，是早期胚胎培养。良种犊牛是由受精卵发育成的，该过程为有性生殖。体外受精可大量繁殖具有优良性状的牛，发挥了雌性亲本的生殖潜力。从屠宰场废弃的卵巢中，每个卵巢平均可以采集 10 枚左右可用的卵母细胞，经体外培养成熟和受精后约可获得 4 枚可用的胚胎，经过移植给受体母牛，最终可得到 12 头犊牛。答案：(1) 有性 快速大量繁殖良种牛，提高经济效益 (2)卵母细胞 (3)化学诱导 充分发挥了雌性的生殖潜能 (4)受精卵、卵裂期、桑椹胚、囊胚期- 14 -