3.2 体外受精和早期胚胎培养
1．精子获能的常用化学物质可能是下列哪一种( )
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：精子体外获能的方法有培养法和化学诱导法两种。化学诱导法即将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，使用化学药物诱导精子获能。
答案：C
2．哺乳动物体外受精的过程是( )
①采卵②收集精子 ③卵母细胞的人工培养 ④精子获能处理⑤精子和成熟卵子在受精液中共同培养 ⑥精子用CaCl2处理⑦卵母细胞用一定浓度的肝素溶液处理 ⑧体外受精⑨受精卵培养
解析：无论是采集的卵子还是精子，在受精以前必须经过处理，在受精溶液中培养成具有受精能力的成熟生殖细胞，然后才能进行体外受精。
答案：B
3．爱德华兹以他在体外受精技术领域做出的开创性贡献而获得2010年诺贝尔生理学或医学奖。关于体外受精技术叙述正确的是( )
A．获取的精子经获能后才能进行体外受精
1
B．采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液中才能形成受精卵
C．精子和卵细胞受精形成受精卵后即可移入母体子宫
D．精子与卵子相遇后，会发生顶体反应，防止多精入卵
解析：B错误，卵子必须处于减数第二次分裂中期才能进行受精，采集的卵母细胞都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精；C错误，成熟的卵细胞与收集来的精子相遇形成受精卵，需培养到一定阶段才可移植；D错误，防止多精入卵主要通过透明带反应和卵黄膜封闭作用两道屏障。
答案：A
4．下图表示通过体外受精培育试管牛的过程，下列叙述错误的是( )
A．获取的精子经获能后才能进行体外受精
B．②过程只与细胞膜的流动性有关
C．③过程的细胞增殖方式一定是有丝分裂
D．④过程属于胚胎移植过程
解析：获取的精子必须要经过获能后才能进行体外受精，A正确。②表示受精作用，精子释放顶体酶后，穿越放射冠和透明带，精子入卵后，形成雌雄原核，最后雌雄原核融合形成合子，因此受精过程不仅仅与细胞膜的流动性有关，B错误。③表示受精卵的卵裂，其方式为有丝分裂，C正确。④表示将发育成的早期胚胎移植入母体，D正确。
答案：B
5．控制哺乳动物的性别对于畜牧生产有着十分重要的意义。目前，分离精子技术是有效的性别控制方法。例如：牛的含X染色体的精子的DNA含量比含Y染色体的精子的DNA含量高出4%左右，利用这一差异人们借助特殊仪器将它们分离开来，再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛(如下图所示)。
根据以上信息回答下列相关问题。
(1)试管动物技术通常是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下________和受精，并通过培养发育成早期胚胎后，再经胚胎移植产生后代的技术。
(2)图中①中采集精子时，常采用________法，获得的精子经________________________方法处理后才能进行受精过程。
(3)图中过程③通常采用________技术。在这个过程中________的精子与卵子相遇时，
2
首先发生________反应释放出有关的酶直接溶解卵丘细胞之间的物质。防止多精入卵的生理反应有_____________
_____________________________________________________。
解析：试管动物的产生过程是通过人工操作获取精子和卵子，并使它们在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育成早期胚胎后，经胚胎移植而产生后代，试管动物可以有选择性地获得所需性别，需对早期胚胎进行检测。
答案：(1)成熟(2)假阴道化学药物(一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液)诱导(3)体外受精获能 顶体 透明带反应和卵细胞膜反应
A级基础巩固
1．可以与获能精子进行体外受精的卵母细胞需要培养到什么时期( )
A．MⅠ B．MⅡ
C．桑葚胚期 D．囊胚期
解析：卵母细胞要培养到MⅡ中期时就可以受精了，因为MⅡ中期卵母细胞细胞核、细胞质已成熟，而MⅠ期卵母细胞细胞核、细胞质尚未成熟，其细胞质不能支持胚胎的全程发育。
答案：B
2．发展试管动物技术具有重要意义，下列关于这方面叙述错误的是( )
A．试管动物技术可解决动物生育率低的问题
B．试管动物技术可以更多、更有效地利用动物卵母细胞
C．试管动物技术可以通过普通家畜繁育良种家畜
D．试管动物技术不能实现家畜的快速繁殖
解析：试管动物技术能够将优良品种的雌雄生殖细胞体外受精并发育成一个个小胚胎，然后将这些小胚胎移植到普通个体子宫内“借腹怀胎”
，从而实现家畜的快速繁殖，也能够解决动物生育率低的问题。
答案：D
3．关于试管动物技术的概念叙述正确的是( )
A．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，再经过移植产生后代的技术
B．通过人工操作使卵子和精子在体内成熟，在体外受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经过移植产生后代的技术
C．通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并将受精卵移植产生后代的技术
D．通过人工操作使卵子和精子在体内成熟，在体外受精，并将受精卵移植产生后代的
3
技术
解析：试管动物技术是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，再经过移植产生后代的技术。
答案：A
4．试管婴儿、试管苗和克隆羊这三者可以说是现代生物科技的杰出成果，下列对其生物学原理及技术的叙述，正确的是( )
A．都属于无性生殖
B．都属于细胞工程的技术范畴
C．都不会发生基因重组
D．都体现了分化的细胞具有全能性
解析
：试管婴儿的原理为有性生殖，其精子和卵细胞经减数分裂形成过程中都会发生基 ；试管苗是植物组织培养的结果，体因重组，但该过程需要动物细胞培养和胚胎移植等技术
现了植物细胞的全能性；克隆羊利用了核移植技术，体现了动物细胞细胞核的全能性。
答案：B
5．下列关于卵细胞采集的叙述不正确的是( )
A．有些动物在采集时要用促性腺激素处理
B．从输卵管中取出的卵子，可直接与获能的精子在体外受精
C．对有些动物可以直接从活体卵巢中吸取卵母细胞
D．采集的卵母细胞，也可直接与获能的精子在体外受精
解析：从卵巢中采集的卵母细胞，都要在体外人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。
答案：D
B级能力训练
6．如图是“试管牛”工厂化生产的技术流程图，据图完成下列问题。
(1)根据______(填标号)判断，此种繁殖方式是________生殖，其意义在于_________________________________________________
4
______________________________________________________。
(2)①过程通常每个卵巢平均可采集________枚可用的卵细胞，最终可能产下________头犊牛。
(3)②过程通常采用________法。
(4)④过程一般要经历哪几个时期？_____________________________________________________________________________。
解析：精子和卵子在体外培养条件下受精形成受精卵，并发育成胚胎，属于有性生殖。目前，从屠宰场废弃的卵巢中，每个卵巢平均可采集10枚可用的卵母细胞，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1～2头犊牛。对于牛、羊等家畜的精子常采用化学法使其获能。体外胚胎大约培养到囊胚期左右移植到母体。
提高经济效益(2)101～2(3)化学(4)答案：(1)③有性快速大量繁殖良种牛，
受精卵、卵裂期、桑葚胚期、囊胚期
7．人的血清蛋白在临床上需求量很大，通常从血液中提取。由于艾滋病等人类感染性疾病造成的威胁与日俱增，使人们对血液制品心存疑虑。
生物技术的发展和应用使利用动物 请据图生产人的血清蛋白成为可能，下图是上海某研究所培育生产出血清蛋白奶牛的流程。
回答。
(1)雌性奶牛胚胎细胞是( )
A．雌性奶牛产生的卵细胞
B．雌性奶牛体内的受精卵
C．能发育成雌性奶牛的受精卵
D．从奶牛胚胎上取出的细胞，这个奶牛胚胎将发育成雌性奶牛
5
(2)此操作流程涉及的现代生物技术有动物细胞培养、__________、________、________和________。
(3)将人的血清蛋白基因导入奶牛胚胎受体细胞时，常用的方法是____________________；选择早期胚胎细胞作为外源基因受体的原因是______________________________________________________
______________________________________________________。
(4)重组细胞1的特点是_______________________________________________________________________________________。
(5)重组细胞2的特点是________________________________________________________________________________________。
(6)早期胚胎培养在发育培养液中，培养液的成分比较复杂，除了一些无机盐和有机盐类外，还需添加___________________等物质。
(7)小牛1、2、3的性别是________性，性状________(填“相同”或“不同”)。
(8)以上实例说明转基因克隆动物可以作为动物乳腺生物反应器，生物医药蛋白。在医药卫生领域，你认为除此之外，转基因克隆动物在治疗人类疾病时还有哪些用途？
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案：(1)D(2)基因工程核移植 胚胎分割 胚胎移植
(3)显微注射法早期胚胎细胞具有全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达 (4)细胞核内的DNA分子中含有血清蛋白基因
(5)细胞核与去核卵母细胞重组，具备发育成胚胎的可能
(6)维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清
(7)雌相同
(8)转基因克隆动物的细胞、组织和器官可以作为异体移植的供体；人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，形成相应的组织、器官后，可用于组织器官的移植
8．分析图示，回答下列问题。
6
(1)蛙卵受精后经过2～3h，就开始进行卵裂，卵裂时细胞分裂方式为________，细胞的数量__________，但胚胎总体积__________。
(2)哺乳动物的体外受精主要包括__________、_____________及__________________等几个主要步骤。图中受精卵B的形成是否需要上述人工操作？__________。为什么？
_______________________
______________________________________________________。
(3)重组细胞A发育成蝌蚪时要经历哪几个阶段？
______________________________________________________。
解析：(1)细胞分裂方式常见的有三种，即无丝分裂、有丝分裂、减数分裂。卵裂的实质是受精卵进行的有丝分裂过程，随着分裂次数的增加，细胞数目增加，但每个细胞质量、体积都在减小，总体积不变或略有减小。(2)哺乳动物体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精等。而蛙的受精卵不需要人工操作，因为两栖类是在水中完成受精作用的。(3)重组细胞A发育成蝌蚪与哺乳动物一样要经历卵裂期、桑葚胚期、囊胚期、原肠胚期、组织器官形成期等。
答案：(1)有丝分裂增加 不增加或略有缩小
(2)卵母细胞的采集和培养精子的采集和获能 受精 不需要因为自然状态下蛙类是在水中完成受精作用的
(3)卵裂期、桑葚胚期、囊胚期、原肠胚期、组织器官形成期
9．如图是畜牧业生产上培育某种优良种牛的两种方法，请分析回答。
(1)方法Ⅰ和方法Ⅱ均用到的主要生物技术有动物细胞培养、早期胚胎培养和____________。
(2)用____________处理使B牛超数排卵，从B牛体内获得的卵母细胞需要培养到__________________(时期)才能与精子结合。
(3)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牛的卵细胞结合，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____________。完成受精作用一段时间后，从B牛输卵管中冲出早期胚胎，这个过程叫____________。
(4)生产上常用______________期的胚胎进行胚胎移植。若希望同时获得多个性状相同的家畜个体，可以使用______________技术。
(5)获得试管牛E和克隆牛F的生殖方式分别是____________、____________。
解析：(1)方法I和方法Ⅱ均用到的主要生物技术有动物细胞培养、早期胚胎培养和胚胎移植。(2)用促性腺激素处理可使B牛超数排卵；从B牛体内获得的卵母细胞不能直接
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与精子结合，需要培养到减数第二次分裂中期才能与精子结合。(3)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。完成受精作用一段时间后，从B牛输卵管中冲出早期胚胎的过程叫冲卵。(4)生产上常用桑葚胚或囊胚期的胚胎进行胚胎移植。来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此要想同时获得多个性状相同的家畜个体，可以使用胚胎分割技术。(5)由以上分析可知，获得试管牛E的生殖方式为有性生殖，获得克隆牛F的生殖方式为无性生殖。
答案：(1)胚胎移植
(2)促性腺激素 减数第二次分裂中期
(3)两个极体冲卵
(4)桑葚胚或囊胚胚胎分割
(5)有性生殖无性生殖
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