2017-2018年高中生物 第一單元 生物技術(shù)與生物工程 第三章 胚胎工程 第2節(jié) 良種化胚胎工程學(xué)案 中圖版選修3

《2017-2018年高中生物 第一單元 生物技術(shù)與生物工程 第三章 胚胎工程 第2節(jié) 良種化胚胎工程學(xué)案 中圖版選修3》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2017-2018年高中生物 第一單元 生物技術(shù)與生物工程 第三章 胚胎工程 第2節(jié) 良種化胚胎工程學(xué)案 中圖版選修3（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第二節(jié)　良種化胚胎工程 1．比較人工授精和胚胎移植在家畜良種改造中的優(yōu)缺點(diǎn)。(重難點(diǎn)) 2．通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或其他途徑獲取有關(guān)胚胎工程及其應(yīng)用的資料。 　 人 工 授 精 與 胚 胎 移 植 1．人工授精 (1)概念 指用相應(yīng)的器械采集公畜的精液，再將其注入到正在發(fā)情的母畜的生殖道中，使母畜受孕的過(guò)程。 (2)步驟 ①選用具有優(yōu)良性狀的公畜進(jìn)行人工采精。 ②對(duì)獲取的精液樣品進(jìn)行檢查以確定精液的質(zhì)量，高質(zhì)量的精液可以放入液氮罐中凍存(備用和運(yùn)輸)或直接用于授精。 ③將鮮精或凍存復(fù)蘇的精液用人工方法注入正在發(fā)情的母畜生殖道中，使精子和卵細(xì)胞結(jié)合受精。 ④母畜經(jīng)自

2、然妊娠后，生出具有優(yōu)良性狀的幼仔。 (3)意義 ①可以有效地發(fā)揮優(yōu)良公畜的特性，顯著提高配種效率。 ②最大限度地減少種公畜的飼養(yǎng)數(shù)量，節(jié)約飼養(yǎng)成本。 ③優(yōu)良公畜的精液可長(zhǎng)期保存并易于運(yùn)輸。 2．胚胎移植 (1)過(guò)程 ①給良種母畜注射適宜劑量的促性腺激素，使其排出眾多的卵細(xì)胞，稱為超數(shù)排卵。 ②采用人工授精或自然交配的方式，使良種公畜的精子在良種母畜體內(nèi)同眾多的卵細(xì)胞受精，并發(fā)育成早期胚胎。 ③用人工方法取出這些早期胚胎(稱為沖胚)，移植到多個(gè)“代孕媽媽”的子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育，最后分娩出良種個(gè)體。 ④良種母畜經(jīng)一段時(shí)間恢復(fù)后可繼續(xù)進(jìn)行超數(shù)排卵，以提供盡可能多的優(yōu)質(zhì)胚胎供移植使用。

3、 (2)輔助手段 ①胚胎凍存：將早期胚胎置于一定的培養(yǎng)液中，再加入一定量的防凍保護(hù)劑，然后緩慢地降溫，最后放入液氮中保存，這些胚胎解凍后，洗去防凍保護(hù)劑，經(jīng)適當(dāng)培養(yǎng)后就可用于移植了。 ②胚胎分割：將早期胚胎分成 2等份或更多，分別移植到不同的“代孕媽媽”體內(nèi)獲得“人工同卵多胎的技術(shù)”。 ③植入前性別的鑒定：通過(guò)不同的手段對(duì)胚胎性別進(jìn)行鑒定，按限定性別進(jìn)行移植以生產(chǎn)所需性別的幼仔。 探討：人工授精和受精作用的場(chǎng)所一樣嗎？ 提示：一樣，場(chǎng)所都是輸卵管。 探討：你能讓普通黃牛一胎產(chǎn)下奶牛、良種肉牛等多品種小牛嗎？如何才能實(shí)現(xiàn)這種“多子”現(xiàn)象呢？ 提示：能，可以通過(guò)體外授精、早

4、期胚胎的培養(yǎng)、胚胎移植共同結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。 探討：讓一普通黃牛一胎產(chǎn)生多個(gè)品種完全一樣的小牛，可采用哪些技術(shù)？ 提示：胚胎分割、胚胎移植。 1．胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ) (1)哺乳動(dòng)物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時(shí)間內(nèi)，同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的，這為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。 (2)哺乳動(dòng)物的早期胚胎形成后，在一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài)，這為胚胎的收集提供了可能。 (3)受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，這為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。 (4)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

5、體的供體胚胎的遺傳特性，在孕育過(guò)程中不受任何影響。 2．胚胎移植的基本程序 說(shuō)明： (1)對(duì)供體、受體選擇的要求 ①供體：要選擇具有人類所需優(yōu)良遺傳性狀的公畜和母畜。 ②受體：選擇具有正常孕育、生殖后代能力的同種健康母畜。 (2)兩次激素處理 ①用孕激素對(duì)受體母畜和供體母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理。 ②用促性腺激素對(duì)供體母畜進(jìn)行超數(shù)排卵處理。 (3)獲取胚胎供體的方法 ①雌性動(dòng)物體內(nèi)的早期胚胎。 ②通過(guò)體外授精和早期胚胎的培養(yǎng)得到。 ③通過(guò)哺乳動(dòng)物體細(xì)胞核移植及培養(yǎng)得到。 (4)實(shí)質(zhì) 早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。 3．胚胎移植成功與否的兩個(gè)重要條件

6、(1)胚胎移植一般應(yīng)在同種的雌性供體和受體之間進(jìn)行。這里的“同種”是指“同物種”。 (2)進(jìn)行胚胎移植的供、受體生理狀態(tài)要相同 ①供、受體雌性動(dòng)物的發(fā)情時(shí)間一致。 ②移入受體子宮內(nèi)胚胎的位置應(yīng)與其在供體子宮內(nèi)的位置相同或相似。 4．胚胎移植的意義 (1)加速育種工作和品種改良。 (2)節(jié)省大量購(gòu)買種畜的費(fèi)用。 (3)一胎多產(chǎn)。 (4)保存優(yōu)良品種資源和瀕危物種。 (5)可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力 ①大大縮短了供體本身的繁殖周期。 ②增加供體一生繁殖后代的數(shù)量。 5．胚胎分割 (1)胚胎分割的基礎(chǔ)和特點(diǎn) ①理論基礎(chǔ)：細(xì)胞的全能性。 ②物質(zhì)基礎(chǔ)：每個(gè)細(xì)胞核內(nèi)具有

7、相同的遺傳物質(zhì)。 ③特點(diǎn)：每個(gè)后代具有相同的遺傳特性。 (2)胚胎的選擇：發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。 (3)基本操作程序： 良種胚胎多個(gè)胚胎受體良種個(gè)體 1．下列有關(guān)胚胎移植的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．胚胎移植是胚胎工程其他技術(shù)的最后一道工序 B．胚胎移植將早期的胚胎移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動(dòng)物體內(nèi) C．胚胎移植實(shí)際上是孕育胚胎的受體繁殖后代的過(guò)程 D．胚胎工程中通過(guò)任何一項(xiàng)技術(shù)獲得的胚胎，都必須移植給受體才能獲得后代 【解析】　胚胎移植實(shí)際上是生產(chǎn)胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過(guò)程。在胚胎工程中通過(guò)任何一項(xiàng)技術(shù)，如轉(zhuǎn)基因、核移植或體外授

8、精等技術(shù)獲得的胚胎，都必須移植給受體才能獲得后代。因此，胚胎移植又是胚胎工程其他技術(shù)的最后一道工序。 【答案】　C 2．某女性患有輸卵管阻塞和紅綠色盲，其丈夫表現(xiàn)正常，該夫婦借助試管嬰兒技術(shù)，“借腹生子”，一次生殖過(guò)程中生出的兩個(gè)孩子，如圖所示。請(qǐng)分析回答： (1)過(guò)程X若想順利進(jìn)行必須滿足兩個(gè)條件： A來(lái)自父方的精子要進(jìn)行________。 B來(lái)自母方的卵子要______________________________________________。 (2)過(guò)程Y的細(xì)胞分裂方式是________。該過(guò)程早期在________進(jìn)行。(填“體內(nèi)”或“體外”) (3)_____

9、___(生物技術(shù))是甲、乙產(chǎn)生的最后一道工序。一般來(lái)說(shuō)，該技術(shù)操作比較合適的時(shí)期是________。 (4)這兩個(gè)孩子性別是否相同？________(填“是”或“否”)。若借助人工手段獲得這樣兩個(gè)胎兒，需要用到的技術(shù)手段是________。 (5)如果你是醫(yī)生，在設(shè)計(jì)試管嬰兒的時(shí)候你應(yīng)該建議這對(duì)夫婦選擇生下哪種性別的孩子？________；為什么？____________________________________。 (6)代孕母親開始階段要和該女性患者同時(shí)注射某種激素，進(jìn)行這一操作的目的是______________________________________________

10、_______________。 【答案】　(1)獲能　培養(yǎng)至M Ⅱ 中期　(2)有絲分裂　體外　(3)胚胎移植　桑椹胚或囊胚 　(4)是　胚胎分割　(5)女性　母親色盲父親正常生下女兒必正常生下兒子必為色盲 (6)使供受體生理變化相同，提供胚胎發(fā)育所需的生理環(huán)境 　體 外 授 精 和 胚 胎 培 養(yǎng) 1．原因 在正常繁育中，母畜的生殖潛能沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái)，使良種母畜的卵母細(xì)胞沒(méi)有充分利用。 2．過(guò)程 (1)注射激素，使良種母畜同時(shí)產(chǎn)生更多的卵母細(xì)胞，利用超聲波引導(dǎo)法從母畜體內(nèi)采集這些細(xì)胞，或從屠宰母畜的卵巢中獲取。 (2)在人工模擬環(huán)境下使卵母細(xì)胞成熟獲得受精的能力。

11、 (3)在適合精卵結(jié)合的體外條件下使成熟的卵母細(xì)胞受精。 (4)培養(yǎng)受精卵，使之完成卵裂和早期發(fā)育。 (5)采用胚胎移植的方法繁育優(yōu)質(zhì)的后代。 探討：哺乳動(dòng)物的體外授精包括哪些主要的步驟？ 提示：哺乳動(dòng)物的體外授精主要包括卵母細(xì)胞的采集、精子的獲能和授精等主要步驟。 探討：采集的卵母細(xì)胞，都要體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精，可能的原因有哪些？ 提示：①卵子從輸卵管中沖出也要經(jīng)歷類似精子獲能的過(guò)程。 ②體外人工培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期時(shí)，才算成熟。 探討：從澳大利亞和新西蘭引進(jìn)國(guó)際一流良種無(wú)角道賽特肉用綿羊和布爾肉用山羊，你能否設(shè)計(jì)一種快速繁殖子代個(gè)體，而

12、又大大縮短良種本身繁殖周期的方法？簡(jiǎn)述其具體過(guò)程。 提示：分別取道賽特肉用綿羊和布爾肉用山羊的卵母細(xì)胞和精子，然后做如圖處理： 1．體外授精 (1)含義：指哺乳動(dòng)物的精子和卵細(xì)胞在體外人工控制的環(huán)境中完成受精的過(guò)程。 (2)基本原理：人工模擬體內(nèi)環(huán)境，包括營(yíng)養(yǎng)、溫度、pH等，使卵細(xì)胞成熟，同時(shí)使精子獲能，最終完成受精作用，并有計(jì)劃地保存胚胎等。 (3)操作 ①卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)：卵巢經(jīng)超數(shù)排卵處理后，使用超聲監(jiān)視器確定卵泡的位置，插入穿刺針吸取卵泡液，取出卵母細(xì)胞，在體外進(jìn)行人工培養(yǎng)，促進(jìn)其成熟。 ②精子的采集和獲能：從附睪中取出成熟的精子，放入培養(yǎng)液中培養(yǎng)，使精子達(dá)到

13、獲能狀態(tài)。 ③受精：獲能的精子和成熟后的卵細(xì)胞在體外合適的環(huán)境下共同培養(yǎng)一段時(shí)間，便可受精。 (4)圖示如下： 2．胚胎的早期培養(yǎng) (1)培養(yǎng)液的成分及用途 ①成分 兩“鹽”：無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)鹽； 兩“素”：維生素和激素； 兩“酸”：氨基酸和核苷酸； 另有水、血清等。 ②用途：當(dāng)精子與卵子在體外授精后，應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的階段時(shí)，可將其取出向受體移植，或冷凍保存。 1.以下是制定并研究設(shè)計(jì)的“試管?！惫S化生產(chǎn)技術(shù)流程，其中正確的順序應(yīng)是(　　) ①卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)　②精子的采集和獲能 ③

14、畫出“試管牛”工廠化生產(chǎn)技術(shù)流程圖?、苁芫? ⑤胚胎的早期培養(yǎng) A．①②③④⑤　　　　　 B．①②④⑤③ C．①②④③⑤ D．①②⑤④③ 【解析】　本題考查“試管牛”等體外授精和早期胚胎培養(yǎng)的程序。一般流程是先獲取卵母細(xì)胞和精子并處理，再經(jīng)受精后，進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)，并畫出流程圖。 【答案】　B 2．一對(duì)表現(xiàn)正常的夫婦，其家族中都有遺傳性囊性纖維化病(常染色體隱性遺傳病)患者。醫(yī)生對(duì)他們進(jìn)行了遺傳咨詢后，決定運(yùn)用試管嬰兒的方法實(shí)現(xiàn)他們的優(yōu)生愿望。 (1)醫(yī)生首先為女性注射____________，刺激卵泡成長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)控制性超數(shù)排卵，然后在局部麻醉下從卵巢中吸取________，并在

15、顯微鏡下將其移到含特殊培養(yǎng)液的培養(yǎng)皿中，置于37 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。 (2)從男性體內(nèi)采集精子經(jīng)過(guò)________處理，其方法通常采用________和____________。處理后的精子與卵子放在含有____________的同一培養(yǎng)皿中完成____________。 (3)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，檢查____________________，分別對(duì)多個(gè)胚胎的細(xì)胞進(jìn)行基因檢測(cè)，選擇出無(wú)致病基因的胚胎(________個(gè)細(xì)胞階段)植入母親________內(nèi)，避免遺傳病孩子的出生。 【解析】　試管嬰兒技術(shù)是指通過(guò)人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過(guò)培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎

16、后，再經(jīng)移植后產(chǎn)生后代的技術(shù)。具體過(guò)程是：(1)醫(yī)生首先為女性注射促性腺激素，從而促進(jìn)超數(shù)排卵；然后從卵巢中吸取卵母細(xì)胞，并在顯微鏡下將其移到含特殊培養(yǎng)液的培養(yǎng)皿中，置于37 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。(2)再?gòu)哪行泽w內(nèi)采集精子并進(jìn)行獲能處理，使精子獲能的方法 有培養(yǎng)法和化學(xué)誘導(dǎo)法；處理后的精子與卵子放在含有受精培養(yǎng)液(或獲能液)的同一培養(yǎng)皿中完成體外授精。(3)然后將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，檢查受精狀況和發(fā)育能力，待發(fā)育到桑椹胚或囊胚時(shí)，為避免遺傳病孩子的出生，分別對(duì)多個(gè)胚胎的細(xì)胞進(jìn)行基因檢測(cè)，選擇出無(wú)致病基因的胚胎(8～16個(gè)細(xì)胞階段)植入母親子宮內(nèi)。 【答案】　(1)促性腺激素　卵母細(xì)

17、胞 (2)獲能　培養(yǎng)法　化學(xué)誘導(dǎo)法　受精培養(yǎng)液(或獲能液)　體外授精 (3)受精狀況和發(fā)育能力　8～16　子宮 1．下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．從動(dòng)物體內(nèi)獲取的精子不能直接與卵細(xì)胞結(jié)合完成受精過(guò)程 B．體外授精的胚胎必須培養(yǎng)到桑椹胚才可移植到母體內(nèi) C．胚胎移植可移植到其他任一動(dòng)物體內(nèi) D．同卵雙生是由于1個(gè)卵子與2個(gè)精子完成了受精過(guò)程所致 【解析】　從體內(nèi)獲取的精子必須經(jīng)獲能處理后才能與卵細(xì)胞結(jié)合形成受精卵，所以A項(xiàng)正確。對(duì)于不同生物而言，胚胎移植的時(shí)間不同，有些在幾個(gè)細(xì)胞時(shí)期進(jìn)行，有些在桑椹胚期進(jìn)行。同卵雙生是由于1個(gè)受精卵經(jīng)過(guò)細(xì)胞分裂分成兩部分，各部分單獨(dú)發(fā)育成

18、一個(gè)新個(gè)體所致。 【答案】　A 2．關(guān)于早期胚胎培養(yǎng)的說(shuō)法，不正確的是(　　) A．發(fā)育培養(yǎng)液的成分通常含有血清 B．發(fā)育培養(yǎng)液的成分較一般動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液的成分簡(jiǎn)單 C．動(dòng)物種類不同，進(jìn)行胚胎移植的早期胚胎所處階段不同 D．進(jìn)行胚胎移植之前，可將培養(yǎng)到適宜時(shí)期的早期胚胎進(jìn)行保存。 【解析】　進(jìn)行胚胎早期培養(yǎng)的發(fā)育培養(yǎng)液，與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液相似，但成分稍復(fù)雜。 【答案】　B 3．如圖所示，經(jīng)過(guò)胚胎移植，荷斯坦小奶牛具有與供體母牛相似的特性。因此，它對(duì)充分發(fā)揮優(yōu)良母牛的繁殖潛力，推廣利用優(yōu)良雌性配子，加速畜群改良等都有極其重要的實(shí)際生產(chǎn)價(jià)值，在動(dòng)物遺傳學(xué)和繁殖生理學(xué)的研究中也具有重

19、要作用。 胚胎移植示意圖 (1)你認(rèn)為黃牛生出荷斯坦小奶牛的生殖方式是________________。 (2)在選擇優(yōu)秀種公牛的精子時(shí)，應(yīng)選擇含________染色體的精子才可繁育出良種雌性小奶牛。 (3)優(yōu)秀種公牛精液，要經(jīng)過(guò)______________(生理過(guò)程)才具有受精能力。 (4)為了獲得較多的卵母細(xì)胞，對(duì)供體母牛的處理措施是__________________。 (5)胚胎移植的用途有_____________________________________________ ________________。(舉兩例) 【解析】　黃牛生出荷斯坦小奶牛利用了體外

20、授精技術(shù)，屬于有性生殖。優(yōu)秀種公牛精子中的性染色體有含X的或含Y的，要使繁育出的良種小奶牛為雌性，應(yīng)選擇含X染色體的精子與成熟的卵細(xì)胞體外授精。采集的精子要放入培養(yǎng)液中培養(yǎng)，使精子達(dá)到獲能狀態(tài)，才能夠穿入到卵細(xì)胞內(nèi)部。超數(shù)排卵采用給母牛注射促性腺激素的方式，因?yàn)樵摷に乇举|(zhì)是多肽，口服無(wú)效。胚胎移植可用于快速繁育良種家畜、克隆哺乳動(dòng)物、克服人類的不孕癥等。 【答案】　(1)有性生殖　(2)X　(3)精子獲能　(4)注射促性腺激素　(5)快速繁育良種家畜、克隆哺乳動(dòng)物 4．隨著人們生活水平的提高，乳制品需求量越來(lái)越大，為了擴(kuò)大生產(chǎn)，提高產(chǎn)崽率，要進(jìn)行良種牛的培育。下圖為胚胎移植的基本程序及早期

21、胚胎發(fā)育的過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖回答： (1)用________處理使供、受體母牛同期發(fā)情。 (2)用________處理供體母牛，使其超數(shù)排卵，以獲取更多的卵(母)細(xì)胞。 (3)從A到E中，適宜于牛的胚胎移植的時(shí)期有________。 (4)圖中標(biāo)號(hào)3為外部細(xì)胞，它將來(lái)發(fā)育為____________。 (5)利用____________技術(shù)可以獲得兩個(gè)基因型完全相同的胚胎。 (6)若一次給受體母牛移入多個(gè)胚胎，產(chǎn)生的多個(gè)后代基因型相同嗎？為什么？________________________________________________________________ _____

22、___________________________________________________________ _______________________________________________________________。 【解析】　(1)用孕激素處理可使供、受體母牛同期發(fā)情。 (2)用促性腺激素處理供體母牛，可使其超數(shù)排卵，以獲取更多的卵(母)細(xì)胞。 (3)從A到E中，適宜于牛的胚胎移植的時(shí)期有D(桑椹胚期)、E(囊胚期)。 (4)圖中標(biāo)號(hào)3為外部細(xì)胞，將來(lái)發(fā)育為絨毛膜和胎盤。 (5)利用胚胎分割技術(shù)可以獲得兩個(gè)基因型完全相同的胚胎。 (6)若一次給受

23、體母牛移入多個(gè)胚胎，產(chǎn)生的多個(gè)后代基因型不一定相同；因?yàn)檫@些胚胎可能由不同的受精卵發(fā)育而來(lái)，它們的基因型可能相同，也可能不同。 【答案】　(1)孕激素　(2)促性腺激素　(3)D、E (4)絨毛膜和胎盤　(5)胚胎分割 (6)不一定相同。因?yàn)檫@些胚胎可能由不同的受精卵發(fā)育而來(lái)，它們的基因型可能相同，也可能不同 課堂小結(jié)： 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 核心回扣 1.人工授精技術(shù)是指應(yīng)用相應(yīng)的器械采集公畜的精液，再將其注入到正在發(fā)情的母畜生殖道中，使母畜受孕的過(guò)程。 2.人工授精的主要步驟：人工采精→精液檢查→人工授精→妊娠產(chǎn)幼仔。 3.胚胎移植的大致步驟：超數(shù)排卵→人工授精或自然交配→胚胎移植→分娩。 10