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高中生物高考第34讲 胚胎工程及生物技术的安全性与伦理问题
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这是一份高中生物高考第34讲 胚胎工程及生物技术的安全性与伦理问题，共24页。
第34讲 胚胎工程及生物技术的安全性与伦理问题
内容比较——知考向
核心素养——提考能
内容要求
1.简述动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础
2.举例说出日常生活中的转基因产品及影响
3.举例说明生物武器对人类的威胁
4.活动：搜集文献资料，就“转基因食品是否安全”展开辩论
5.活动：搜集“转基因食品是否安全”及关于设计试管婴儿的资料
6.活动：搜集历史上使用生物武器的资料，并分析其严重危害
生命观念
理解胚胎发育过程及各时期的特点，简述克隆人、试管婴儿等生物技术的利与弊
科学思维
建立胚胎移植和试管动物的基本操作流程模型；说出对转基因产品的疑虑和想法
科学探究
结合高产奶牛的胚胎移植，分析胚胎移植的生理学基础和基本程序
社会责任
辩证看待转基因生物的安全性；形成坚持禁止生物武器，维护世界和平的态度
与旧教
材对比
删：①精子的发生与卵子的发生；②卵母细胞的采集和培养；③精子的采集和获能；④胚胎的早期培养；⑤基因身份证的讨论；⑥胚胎干细胞。
改：①受精阶段内容简化；②胚胎移植的基本程序内容精减；③关注生物技术的伦理问题改为“关注生殖性克隆人”。
淡化：胚胎移植的生理基础改为“思考·讨论”。
考点一 胚胎工程
1.胚胎工程概念的理解
2.受精和早期胚胎发育的过程
提醒 ①使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。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 精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量；排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。
③不同动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等；有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等。但它们都要在输卵管内进一步成熟.当达到减数分裂Ⅱ的中期时，才具备与精子受精的能力。
④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。
⑤卵子减数分裂Ⅱ是在精子和卵子结合的过程中完成的。
3.体外受精的具体步骤
(1)卵母细胞的采集和培养
①对小型实验动物：超数排卵处理法。
②对大家畜或大型动物：活体采卵法、从屠宰母畜的卵巢中采集。
③采集的卵母细胞需培养成熟后才能与获能的精子受精。
(2)精子的采集和获能
精子的采集和获能的不同：①过程本质不相同。精子的采集是指人为地使动物的精子从体内射出并收集，精子的获能是将收集后的精子进行人工处理，使其获得受精能力。
②操作方法不同。采集的方法可以是机械的，但获能必须在人工配制的获能液或化学药物中进行。
(3)受精
获能的精子和成熟的卵子可以在获能液或专用的受精溶液中完成受精；受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入或着床。
提醒 ①体外受精技术并非胚胎自始至终都在体外发育，而是胚胎发育的初期在培养皿和试管中，胚胎发育的绝大多数时间均在母体中。
②体外受精技术涉及的生殖方式为有性生殖。
4.胚胎移植
(1)概念：胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
(2)实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
(3)意义：
①充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
②大大促进我国畜牧业的发展
③推动胚胎工程其他技术的研究和应用
(4)过程
提醒 ①体外受精、体内受精形成的胚胎进行胚胎移植属于有性生殖，动物体细胞核移植形成的胚胎进行胚胎移植属于无性生殖，即判断胚胎移植为何种生殖方式时，关键是看胚胎通过何种方式获得。
②胚胎的培养：在发育培养液中培养。
哺乳动物胚胎的培养液成分比较复杂，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。
③胚胎的保存：放入－196 ℃液氮中保存。
④胚胎移植有两种方法： 手术法，引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。非手术法，将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。
⑤胚胎移植的地位
是胚胎工程的最终技术环节。在胚胎工程中通过任何一项技术，如转基因、核移植或体外受精等技术获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。
5.胚胎分割 无性繁殖或克隆的方法之一
(1)概念
胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
(2)胚胎分割的基础
①理论基础：细胞的全能性。
②物质基础：每个细胞的细胞核内都具有相同的遗传物质。
(3)主要仪器设备
体视显微镜和显微操作仪。
(4)选择胚胎的时期
应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。
提醒 ①将内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
②同一胚胎经分割、移植形成的后代具有相同的遗传物质，该过程中没有减数分裂的过程、有性生殖细胞的形成、有性生殖细胞的结合，属于无性生殖或克隆。
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。
(1)雄性动物刚刚排出的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力(√)
(2)卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体(√)
(3)在胚胎移植中，对供体母畜要进行超数排卵处理，对供、受体要进行同期发情处理(√)
(4)胚胎移植技术中对供体和受体母畜都要进行相同激素处理(×)
(5)胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚(×)
(6)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎(√)
(7)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割(×)
(8)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割(×)
1.卵裂期胚胎发育过程中物质和体积有何变化？
选择性必修3 P58“内文信息”拓展
提示
项目
变化
细胞数量
增加
每个细胞体积
减小
DNA总量
增多
每个细胞的DNA总量
不变
有机物总量
减少
说明：早期胚胎发育消耗卵细胞提供的营养物质，有机物总量减少，但有机物种类增多。
2.精母细胞在变成精子的过程中，很多结构会消失，而细胞核与线粒体都保留了下来，请尝试用你所了解的哺乳动物受精的相关知识来解释这一现象。
选择性必修3 P59“练习与应用”
提示 细胞核和线粒体都是精子结构中的重要组成部分。其中，细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，参与精卵结合，是后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心；而线粒体则是精子进行有氧呼吸产生能量的主要场所，精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘，可以为精子的运动提供能量，使其能够到达卵子处完成受精。
3.将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗？如果不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理？
选择性必修3 P62“思考·讨论”
提示 不能。胚胎移植成功需要的条件：①在同一物种的雌性供体和受体之间进行。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、受体进行同期发情处理。
4.在进行体外受精操作之前，还要对获得的卵母细胞和精子进行怎样的处理？
选择性必修3 P64“练习与应用”
提示 需将卵母细胞培养至减数分裂Ⅱ中期，对精子进行获能处理。
考向1 围绕受精作用和早期胚胎发育，考查生命观念
1.(2020·江苏卷，23改编)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子
B.细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同
C.用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞
D.胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养
答案 D
解析 限制获得更多早期胚胎的最大的问题是没有足够的卵母细胞，所以应该通过注射促性腺激素促进雌鼠超数排卵，A错误；细胞a和细胞b是由同一个受精卵分裂分化形成的，所以两细胞的核基因应该是相同的，由于基因的选择性表达，囊胚期细胞b已经分化形成了滋养层细胞，所以全能性降低，B错误；用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理组织一段时间，消化了细胞间的蛋白质，从而获得分散的胚胎干细胞，C错误；动物细胞培养所需气体主要有氧气和二氧化碳，一般将动物细胞置于含95%空气加5%二氧化碳的混合气体的培养箱中进行培养，D正确。
2.(2021·河北正定中学联考)下图表示精子入卵后，发生(或引起)的一系列变化形成受精卵的过程，下列叙述错误的是( )
A.图中X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数分裂Ⅱ
B.经图中Y过程只形成了雌原核
C.精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合
D.精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶
答案 B
解析 透明带反应形成第一道屏障，卵细胞膜反应形成第二道屏障；精子入卵后，精子的尾部脱落，并且原有的核膜破裂，随后，精子形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子核还大的核，叫作雄原核；与此同时，精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核。故Y过程既形成了雌原核，又形成了第二极体。
考向2 围绕胚胎工程技术及其应用，考查科学思维能力
3.(2020·山东等级考，14)经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚，通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是( )
A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子
B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理
C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植
D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得
答案 C
解析 为获得更多卵子，需要用促性腺激素对雌性个体进行超数排卵处理，A正确；刚排出的精子不能与卵子受精，必须进行获能处理后才具备受精能力，B正确；胚胎移植前要检查胚胎质量，牛、羊等一般要培养到桑葚胚或囊胚阶段才进行移植，小鼠等可在更早的阶段移植，C错误；可通过转基因等技术获得遗传改造的小鼠胚胎干细胞，D正确。
4.(2020·江苏七市调研)据报道，我国科学家成功将小鼠的颗粒细胞(卵泡中卵母细胞周围的细胞)转化为GV期卵母细胞，进而恢复减数分裂并顺利培育出健康后代(如下图)。下列有关叙述错误的是( )
A.过程①的实质是基因的选择性表达
B.X细胞应处于减数分裂Ⅱ中期
C.过程③中受精的实质是雌、雄原核融合
D.过程③选择原肠胚进行胚胎移植
答案 D
解析 过程①是将小鼠的颗粒细胞经诱导成为多能干细胞，其实质是定向诱导分化，本质是基因的选择性表达，A正确；体外受精时，X细胞需培养到减数分裂Ⅱ中期才具备受精的能力，B正确；③为体外受精后培养到一定时期再胚胎移植的过程，受精的实质是雌、雄原核的融合，C正确；进行胚胎移植的时期一般是桑葚胚或囊胚，也可以是更早的时期，但一般不能是原肠胚，D错误。
考点二 生物技术的安全性与伦理问题
1.转基因产品的安全性
提醒 转基因生物的优缺点
(1)优点：①提高粮食产量；②减少农药使用，从而减轻环境污染；③节约生产成本，降低粮食售价；④增加食物营养，提高附加价值；⑤增加食物种类，提升食物品质；⑥促进生产效率，带动相关产业发展。
(2)缺点：①可能产生新病毒和新的过敏原；②可能产生抗除草剂的杂草；③可能使疾病的传播跨越物种障碍；④可能会损害农作物的生物多样性；⑤可能干扰生态系统的稳定性。
2.关注生殖性克隆人
(1)生殖性克隆人面临的伦理问题
①生殖性克隆人“有违人类尊严”。
②生殖性克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人，严重违反了人类伦理道德。
③克隆技术尚不成熟，面临构建重构胚成功率低，胚胎移植到母体子宫后着床率低、流产率高、胎儿畸形率高和出生后死亡率高等问题。
(2)我国禁止生殖性克隆人
①中国政府积极支持制定《禁止生殖性克隆人国际公约》，坚决反对克隆人，不允许进行任何生殖性克隆人实验。
②我国政府一再重申四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。
③我国政府主张对治疗性克隆进行有效监控和严格审查。
(3)重要过程
(4)治疗性克隆和生殖性克隆的比较
3.试管婴儿与设计试管婴儿的异同点
(1)不同点
①所用技术手段：设计试管婴儿在胚胎移植前需进行遗传学诊断(如诊断血型、诊断性别、诊断HLA的类型等)，试管婴儿不需进行遗传学诊断。
如下图，设计试管婴儿比试管婴儿多了d过程：
②应用：试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。
(2)相同点
都是体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植，都是有性生殖。
4.生物武器
(1)种类：
①致病菌类：例如，炭疽杆菌、霍乱弧菌等。
②病毒类：天花病毒，某些动物的痘病毒、通过基因工程改造的流感病毒等。
③生化毒剂类：肉毒杆菌毒素等。
(2)特点：致病能力强，攻击范围广。
(3)散布途径：可以直接或者通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布，经由呼吸道、消化道和皮肤等侵入人、畜体内，造成大规模伤亡，也能大量损害植物。
(1)转基因作物被动物食用后，目的基因就会转入动物体细胞中(×)
(2)种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的基因多样性(√)
(3)转入油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中(√)
(4)如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不会存在安全性问题(×)
(5)中国政府禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆(√)
(6)中国反对生物武器，但中国在特殊情况下可以生产生物武器(×)
考向 结合生物技术的安全性和伦理问题，考查社会责任
1.(2021·河北正定中学高二月考)转基因食品存在“是否安全”的争议，有人认为转基因食品是有害的。比如抗“草甘膦(除草剂)”转基因农作物的种植，使喷洒除草剂的人患癌症。请用已学知识判断以下说法正确的是( )
A.自古就有“吃啥补啥”的说法，所以吃了转基因食品，则其中的基因会整合到人的基因组中
B.严格管理好目的基因和控制好目的基因的表达部位，则转基因食品的安全性可以得到保障
C.若食用转基因大米，就一定会对人的健康造成危害
D.抗除草剂植物生产的食品会导致人患癌症
答案 B
2.(2021·江苏无锡江阴四校期中)下列说法，正确的是( )
A.克隆人在理论上是可行的
B.在医学上，通过遗传病基因检测后，进行胎儿性别的选择也是违法的
C.治疗性克隆和生殖性克隆是一回事
D.用于器官移植时，可以克隆人
答案 A
解析 医学上对遗传病基因检测后选择胎儿性别，目的是优生，B错误；生殖性克隆的目的是产生人类个体，任何情况下都是禁止的，C错误；治疗性克隆的目的是产生特定细胞和组织用于治疗疾病，D错误。
3.(2020·山东枣庄高三二模)下列关于生物武器的说法，错误的是( )
A.生物武器包括致病菌类、病毒类、生化毒剂类等
B.利用炭疽杆菌制成的生物武器，具有传染性强、死亡率高的特点
C.中美两国发布联合声明，重申在一般情况下不发展、不生产、不储存生物武器
D.彻底销毁生物武器是世界上大多数国家的共识
答案 C
解析 1998年6月，中美两国发布联合声明，重申在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
4.(2021·河北冀州一中联考)中国首例设计试管婴儿的父母均为地中海贫血基因的携带者。此前，二人曾育有一女，此女患有重度地中海贫血。为了再生一个健康的孩子，用孩子的脐带血帮助姐姐进行造血干细胞移植，设计了这个婴儿。下列有关说法，不合理的是( )
A.“设计试管婴儿”利用体外受精、胚胎移植、植入前胚胎遗传学诊断技术等
B.“设计试管婴儿”与“试管婴儿”均为有性生殖
C.“设计试管婴儿”与“试管婴儿”都要进行胚胎选择，但两者选择的目的不同
D.设计婴儿性别是“设计试管婴儿”的第一步
答案 D
解析 “设计试管婴儿”是指体外受精形成的胚胎在植入母体孕育前，根据人们的需要，将胚胎的一个细胞取出，进行某些设计，当检测结果符合人们需要时，再把胚胎植入母体孕育，所以“设计试管婴儿”利用了体外受精、胚胎移植、植入前胚胎遗传学诊断技术等，A正确；“设计试管婴儿”与“试管婴儿”均是由受精卵发育形成的，均为有性生殖，B正确；试管婴儿对胚胎检测的目的是质量检查，而设计试管婴儿对胚胎检测的目的是进行遗传学检测，以获得性状符合人们要求的胚胎，所以“设计试管婴儿”与“试管婴儿”都要进行胚胎选择，但两者选择的目的不同，C正确；“设计试管婴儿”不一定非要考虑性别，且设计试管婴儿性别在一定程度上违背了伦理道德，D错误。
重温真题 经典再现
1.(2018·江苏卷)下列关于采用胚胎工程技术实现某良种肉用牛快速繁殖的叙述，正确的是( )
A.采取激素注射等方法对良种母牛作超数排卵处理
B.体外培养发育到原肠胚期的胚胎即可进行移植
C.使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应
D.利用胚胎分割技术，同卵多胎较同卵双胎成功率更高
答案 A
解析 用促性腺激素对良种奶牛进行注射处理，可促使其超数排卵，A正确；进行移植的胚胎是桑葚胚或囊胚，B错误；受体对移植的胚胎几乎不发生免疫排斥反应，因此无需使用免疫抑制剂，C错误；利用胚胎分割技术，同卵双胎较同卵多胎成功率更高，D错误。
2.(2016·江苏卷，11)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分离
B.诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞
C.受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于营养液
D.步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同
答案 B
解析 步骤甲、乙分别指体外受精、胚胎移植，A错误；诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素，只能作用于性腺，B正确；受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自卵细胞，C错误；受精过程使用的培养液是获能溶液或专用的受精溶液，与早期胚胎培养液有区别，D错误。
3.(2019·江苏卷，29)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。如图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：
(1)对1号猪使用 处理，使其超数排卵，收集并选取处在________________________________________________________________________时期的卵母细胞用于核移植。
(2)采集2号猪的组织块，用 处理获得分散的成纤维细胞，放置于37 ℃的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是 。
(3)为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行 。产出的基因编辑猪的性染色体来自于 号猪。
(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达，可采用的方法有 (填序号)。
①DNA测序 ②染色体倍性分析 ③体细胞结构分析 ④抗原—抗体杂交
答案 (1)促性腺激素 减数第二次分裂中期
(2)胰蛋白酶(胶原蛋白酶) 维持培养液的pH
(3)分割 2 (4)①④
解析 (1)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母猪注射促性腺激素，使其超数排卵。用于核移植的卵母细胞通常处于减数第二次分裂的中期。(2)常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织块，使其分散成单个细胞。动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。(3)若要获得更多基因编辑猪，可采用胚胎分割技术对移植前的胚胎进行分割。子代猪的性别取决于核供体亲本，即2号猪。(4)为了判断目的基因是否被导入受体，可采用DNA分子杂交、DNA测序等技术进行检测；判断目的基因导入受体细胞后是否成功表达出相应的蛋白质，通常采用抗原—抗体杂交法从分子水平进行检测。
课后·分层训练
(时间：35分钟)
1.(2021·江苏高三一模改编)下图表示牛的受精作用及早期胚胎发育的部分过程。下列有关叙述正确的是( )
A.图1中各细胞内的DNA分子数目相同
B.图3表明受精作用已经完成
C.同期发情处理能使供体产生更多的图4结构
D.图1到图4的过程发生在输卵管和子宫中
答案 D
解析 图1中精子已完成减数分裂过程，而卵细胞与精子结合时，正处于减数分裂Ⅱ中期，卵细胞DNA分子数目为精子的2倍，因此图1中各细胞内DNA分子数目不相同，A错误；图3中受精卵已经进行了一次卵裂，形成了两个子细胞，B错误；同期发情处理可以使供体和受体具有相同的生理环境，C错误；图4为早期胚胎发育过程中形成的原肠胚，图1到图3的过程发生在输卵管中，图4出现在子宫中。D正确。
2.(2021·山东日照联考)科学家通过将大熊猫的细胞核植入去核的兔子卵细胞中，克隆出一批大熊猫胚胎。下列有关克隆大熊猫胚胎的叙述中，正确的是( )
A.克隆出的早期胚胎，其各细胞的细胞核具有相同的遗传信息
B.兔子卵细胞的细胞质不能激发大熊猫细胞的细胞核表现出全能性
C.在形成早期胚胎的过程中，依次经历了卵裂期、囊胚、桑葚胚、原肠胚等阶段
D.重组卵发育成早期胚胎的过程一直在透明带内进行
答案 A
解析 克隆出的早期胚胎，是由同一个重组细胞经有丝分裂得到的，所以其各细胞的细胞核具有相同的遗传信息，A正确；已经成功克隆出一批大熊猫胚胎，说明兔子卵细胞的细胞质能激发大熊猫细胞的细胞核表现出全能性，B错误；早期胚胎的发育过程中，依次经历了卵裂期、桑葚胚、囊胚、原肠胚等阶段，C错误；胚胎发育的早期有一段时间(囊胚期之前)是在透明带内进行的，囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，D错误。
3.(2021·北京师大附中期中)下图为受精作用及早期胚胎发育示意图，下列叙述不正确的是( )
A.①过程需要依赖细胞表面糖蛋白的识别
B.②过程通过有丝分裂方式增殖
C.③过程细胞的核质比逐渐变小
D.④过程细胞的基因表达发生了差异
答案 C
解析 ①为受精作用，该过程精子和卵细胞依赖细胞表面的糖蛋白识别，体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能，A正确；②为卵裂过程，该过程细胞通过有丝分裂方式增殖，B正确；细胞卵裂过程中，细胞数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，说明单个细胞体积减小，因此细胞核质比[细胞核与细胞质在量(容积)上的比例]增大，C错误；④过程中发生了细胞分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达，D正确。
4.(2021·海南中学期末)下图表示移植卵裂期胚胎和囊胚的流产率与受孕妇女年龄的关系，下列相关叙述正确的是( )
A.体外受精时，需用促性腺激素处理使精子获能
B.卵裂期细胞和囊胚细胞均未分化
C.实验结果表明，卵裂期胚胎移植成功率较高
D.受孕妇女年龄越大，胚胎移植的流产风险越高
答案 D
解析 根据图形分析，自变量是受孕妇女年龄、不同时期的胚胎，因变量是流产率，其中移植卵裂期胚胎流产率高于移植囊胚，胚胎移植成功率低；受孕妇女年龄越大，胚胎移植的流产风险越高，C错误，D正确；体外受精时，需用促性腺激素处理使得妇女超数排卵，A错误；卵裂期细胞和桑葚胚细胞均未分化，具有发育的全能性，囊胚细胞逐渐分化，但内细胞团仍具有发育的全能性，B错误。
5.(2021·山东高三月考)羊奶的脂肪颗粒体积为牛奶的三分之一，更利于人体吸收，其维生素及微量元素含量明显高于牛奶，并且长期饮用羊奶不会引发肥胖。欲利用胚胎工程技术加快高产奶的萨能山羊的繁殖，下列说法正确的是( )
A.为使萨能母羊超数排卵，可在其饲料中添加适量的促性腺激素
B.卵裂期的细胞数量增加，但细胞的体积和细胞内有机物的种类会减少
C.为提高胚胎利用率，可采用胚胎分割、胚胎移植等技术
D.生产上可选用原肠胚细胞进行性别鉴定
答案 C
解析 促性腺激素的本质是多肽，如果饲喂会被消化道中的消化酶分解，所以不能饲喂，A错误；卵裂期细胞内有机物的含量减少，但是种类会增加，B错误；目前，二分胚胎的分割和移植效率最高，这成为提高家畜胚胎利用率的手段之一，C正确；性别鉴定是在囊胚期利用滋养层细胞进行的，D错误。
6.(2021·江苏海安高中联考)红安格斯牛因肉质鲜美营养全面被称为“贵族牛”，某示范养殖基地利用本地黄牛作为受体牛“借腹生子”，同期移植接种了150枚的纯种红安格斯牛胚胎。下列相关叙述错误的是( )
A.红安格斯牛的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎
B.对本地黄牛要采取超数排卵技术
C.“借腹生子”可以充分发挥红安格斯牛的繁殖潜力
D.本地黄牛作为受体牛应具有健康的体质和正常繁殖能力
答案 B
解析 在胚胎移植中红安格斯牛应作为供体，供体的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎，所以为了获得较多的优良胚胎可以对供体进行超数排卵处理；繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由受体取代，所以应选择有健康的体质和正常繁殖能力的受体；胚胎移植大大缩短了供体本身的繁殖周期，所以胚胎移植可充分发挥雌性优良动物个体的繁殖能力。
7.(2021·河南林州一中联考)小鼠的体色由位于常染色体上的一对等位基因控制，下图表示利用正常二倍体小鼠所做的实验，下列有关叙述正确的是( )
A.代孕母鼠需要用性激素进行超数排卵处理
B.图中囊胚细胞的基因型有两种或者三种
C.该实验最终得到的嵌合体幼鼠是四倍体
D.过程①得到的囊胚可放入－196 ℃液氮中保存
答案 D
解析 代孕母鼠需用孕激素进行同期发情处理，不需要进行超数排卵处理，A错误；题图中囊胚是由白鼠和黑鼠的胚胎合并形成的，其中的细胞的基因型有些与白鼠的基因型相同，有些与黑鼠的基因型相同，因此该胚胎中的细胞的基因型有两种，B错误；该实验最终得到的嵌合体幼鼠是二倍体，C错误；过程①得到的囊胚可以直接向受体移植或放入－196 ℃液氮中保存，D正确。
8.(2021·济南一中期中)下列关于转基因植物的叙述，正确的是( )
A.转基因植物有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的生存
B.转基因抗虫植物不会导致昆虫群体抗性基因频率增加
C.动物的生长激素基因转入植物后不能表达
D.若转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题
答案 A
解析 转基因生物可能拥有特定的某些更适应环境，更具有竞争力的性状，则其可能威胁到生态系统中其他生物的生存，A正确；由于植物与害虫间是相互选择的，转基因抗虫植物可使昆虫群体抗性基因频率增加，B错误；由于不同生物共用一套遗传密码，所以动物生长激素基因转入植物后也能表达，C错误；转基因植物是否存在安全性问题，要通过验证才能确定，D错误。
9.(2021·山东聊城调研)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 和结合，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)图中过程①是采集精子，获得的精子经 后才能受精。
(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，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。防止多精人卵的生理反应有________________________________________________________________________。
(4)为了确保得到所需性别的试管牛，往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定，请举出一种对早期胚胎进行性别鉴定的方法：_________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)成熟 (2)获能处理 (3)体外受精 获能 顶体 透明带反应和卵细胞膜反应 (4)分析胚胎细胞的染色体组成(答案合理即可)
解析 (1)试管动物的产生过程是通过人工操作获取精子和卵子，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。(2)采集后的精子需放到化学药物中才能使之获能，获得受精能力。(3)精子和卵子受精会发生一些重要的生理反应，如顶体反应、透明带反应、卵细胞膜反应，其中后两者是防止多精入卵的主要生理过程。(4)试管动物可以有选择性地获得所需性别的动物，需对早期胚胎进行鉴定。
10.(2021·云南玉溪一中模拟)科研人员把猪卵母细胞进行人为的孤雌激活处理，使其发育成胚胎，将胚胎移植到代孕母猪体内，获得世界上第一批成活的孤雌生殖克隆猪。这种克隆猪不同于核移植获得的克隆猪，现将两种技术进行比较。
(1)图中过程①②③④是获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，那么获得核移植克隆猪的技术流程是 (填序号)。
(2)孤雌生殖克隆猪仍然是二倍体生物，但可能由于缺失 方亲本基因，导致其生长发育中出现多种问题。
(3)卵母细胞能够发育成早期胚胎，得到克隆猪，说明卵母细胞具有 。
(4)体细胞核移植技术中也会用到卵母细胞，需要选择 期的卵母细胞，并用微型吸管吸出 。
(5)早期胚胎移植时，必须移植到同种且 的其他雌性动物子宫中，才可能获得成功。
(6)可以从两种不同的克隆猪中提取mRNA进行研究，通过 方法得到多种cDNA，并通过 技术扩增产物。
答案 (1)⑤⑥③④ (2)父 (3)全能性 (4)减数分裂Ⅱ中 细胞核和第一极体 (5)生理状态相同 (6)反转录 PCR
解析 (1)由图可知，图中过程①②③④是获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，而⑤⑥③④是获得核移植克隆猪的技术流程。(2)孤雌生殖克隆猪仍然是二倍体生物，但缺失父方亲本的基因。(3)卵母细胞能够发育成早期胚胎，得到克隆猪，说明卵母细胞具有全能性。(4)核移植时，需要选择去核卵母细胞作为受体细胞，由于减数分裂Ⅱ中期卵母细胞的细胞核的位置靠近第一极体，用微型吸管可一并吸出细胞核和第一极体。(5)早期胚胎移植时，必须移植到同种、生理状态相同的其他雌性动物子宫中，才可能获得成功。(6)以mRNA为模板合成cDNA的过程称为反转录；获得cDNA后，可通过PCR技术体外扩增。
11.(2021·山西太原调研)“试管婴儿”是通俗名词，在专业文献中称为体外受精及胚胎移植。试管婴儿是指精子和卵子的结合是在试管内进行的，并使受精卵在符合条件的环境内生长、分裂和发育4～6天，形成胚胎(如图所示)，然后将胚胎移植到子宫腔内，使之能在子宫腔内发育，最后出生的一种生育方法，这是对科学技术要求非常高的一种方法。它的成功和发展，不仅给不孕不育夫妇带来了希望，而且对研究人类的生殖生理和胚胎发生学以及优生学等方面的课题有不可估量的积极作用。
(1)图示时期是胚胎发育的 期，若要从图中所示的胚胎中获得胚胎干细胞，应从 获取。
(2)“试管婴儿”是指精子和卵子在试管内进行结合的体外受精技术，受精前精子需要事先经过 处理，卵子要培养到 (时期)。除此之外还用到 (填两种)技术。
(3)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，二者在对人类作用上的区别是①用途不同：______________________________________________________________
___________________________________________________________________________；
②后者胚胎在移植前需进行________________________________________________。
(4)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是___________________________________。
答案 (1)囊胚 内细胞团 (2)获能 减数分裂Ⅱ中期 早期胚胎培养、胚胎移植 (3)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病 遗传学诊断 (4)破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德
解析 (1)图示时期是胚胎发育的囊胚期。囊胚包括滋养层和内细胞团，内细胞团的细胞具有全能性，可从内细胞团细胞中获得胚胎干细胞。(2)“试管婴儿”是指精子和卵子在试管内进行结合的体外受精技术，受精前精子需要事先经过获能处理，卵子要培养到减数分裂Ⅱ中期，除此之外还用到早期胚胎培养、胚胎移植技术。(3)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病。(4)设计婴儿性别破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德，因此现在大多数人反对设计婴儿性别。
第34讲 胚胎工程及生物技术的安全性与伦理问题
内容比较——知考向
核心素养——提考能
内容要求
1.简述动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础
2.举例说出日常生活中的转基因产品及影响
3.举例说明生物武器对人类的威胁
4.活动：搜集文献资料，就“转基因食品是否安全”展开辩论
5.活动：搜集“转基因食品是否安全”及关于设计试管婴儿的资料
6.活动：搜集历史上使用生物武器的资料，并分析其严重危害
生命观念
理解胚胎发育过程及各时期的特点，简述克隆人、试管婴儿等生物技术的利与弊
科学思维
建立胚胎移植和试管动物的基本操作流程模型；说出对转基因产品的疑虑和想法
科学探究
结合高产奶牛的胚胎移植，分析胚胎移植的生理学基础和基本程序
社会责任
辩证看待转基因生物的安全性；形成坚持禁止生物武器，维护世界和平的态度
与旧教
材对比
删：①精子的发生与卵子的发生；②卵母细胞的采集和培养；③精子的采集和获能；④胚胎的早期培养；⑤基因身份证的讨论；⑥胚胎干细胞。
改：①受精阶段内容简化；②胚胎移植的基本程序内容精减；③关注生物技术的伦理问题改为“关注生殖性克隆人”。
淡化：胚胎移植的生理基础改为“思考·讨论”。
考点一 胚胎工程
1.胚胎工程概念的理解
2.受精和早期胚胎发育的过程
提醒 ①使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。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 精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量；排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。
③不同动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等；有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等。但它们都要在输卵管内进一步成熟.当达到减数分裂Ⅱ的中期时，才具备与精子受精的能力。
④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。
⑤卵子减数分裂Ⅱ是在精子和卵子结合的过程中完成的。
3.体外受精的具体步骤
(1)卵母细胞的采集和培养
①对小型实验动物：超数排卵处理法。
②对大家畜或大型动物：活体采卵法、从屠宰母畜的卵巢中采集。
③采集的卵母细胞需培养成熟后才能与获能的精子受精。
(2)精子的采集和获能
精子的采集和获能的不同：①过程本质不相同。精子的采集是指人为地使动物的精子从体内射出并收集，精子的获能是将收集后的精子进行人工处理，使其获得受精能力。
②操作方法不同。采集的方法可以是机械的，但获能必须在人工配制的获能液或化学药物中进行。
(3)受精
获能的精子和成熟的卵子可以在获能液或专用的受精溶液中完成受精；受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入或着床。
提醒 ①体外受精技术并非胚胎自始至终都在体外发育，而是胚胎发育的初期在培养皿和试管中，胚胎发育的绝大多数时间均在母体中。
②体外受精技术涉及的生殖方式为有性生殖。
4.胚胎移植
(1)概念：胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
(2)实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
(3)意义：
①充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
②大大促进我国畜牧业的发展
③推动胚胎工程其他技术的研究和应用
(4)过程
提醒 ①体外受精、体内受精形成的胚胎进行胚胎移植属于有性生殖，动物体细胞核移植形成的胚胎进行胚胎移植属于无性生殖，即判断胚胎移植为何种生殖方式时，关键是看胚胎通过何种方式获得。
②胚胎的培养：在发育培养液中培养。
哺乳动物胚胎的培养液成分比较复杂，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。
③胚胎的保存：放入－196 ℃液氮中保存。
④胚胎移植有两种方法： 手术法，引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。非手术法，将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。
⑤胚胎移植的地位
是胚胎工程的最终技术环节。在胚胎工程中通过任何一项技术，如转基因、核移植或体外受精等技术获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。
5.胚胎分割 无性繁殖或克隆的方法之一
(1)概念
胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
(2)胚胎分割的基础
①理论基础：细胞的全能性。
②物质基础：每个细胞的细胞核内都具有相同的遗传物质。
(3)主要仪器设备
体视显微镜和显微操作仪。
(4)选择胚胎的时期
应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。
提醒 ①将内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
②同一胚胎经分割、移植形成的后代具有相同的遗传物质，该过程中没有减数分裂的过程、有性生殖细胞的形成、有性生殖细胞的结合，属于无性生殖或克隆。
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。
(1)雄性动物刚刚排出的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力(√)
(2)卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体(√)
(3)在胚胎移植中，对供体母畜要进行超数排卵处理，对供、受体要进行同期发情处理(√)
(4)胚胎移植技术中对供体和受体母畜都要进行相同激素处理(×)
(5)胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚(×)
(6)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎(√)
(7)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割(×)
(8)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割(×)
1.卵裂期胚胎发育过程中物质和体积有何变化？
选择性必修3 P58“内文信息”拓展
提示
项目
变化
细胞数量
增加
每个细胞体积
减小
DNA总量
增多
每个细胞的DNA总量
不变
有机物总量
减少
说明：早期胚胎发育消耗卵细胞提供的营养物质，有机物总量减少，但有机物种类增多。
2.精母细胞在变成精子的过程中，很多结构会消失，而细胞核与线粒体都保留了下来，请尝试用你所了解的哺乳动物受精的相关知识来解释这一现象。
选择性必修3 P59“练习与应用”
提示 细胞核和线粒体都是精子结构中的重要组成部分。其中，细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，参与精卵结合，是后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心；而线粒体则是精子进行有氧呼吸产生能量的主要场所，精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘，可以为精子的运动提供能量，使其能够到达卵子处完成受精。
3.将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗？如果不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理？
选择性必修3 P62“思考·讨论”
提示 不能。胚胎移植成功需要的条件：①在同一物种的雌性供体和受体之间进行。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、受体进行同期发情处理。
4.在进行体外受精操作之前，还要对获得的卵母细胞和精子进行怎样的处理？
选择性必修3 P64“练习与应用”
提示 需将卵母细胞培养至减数分裂Ⅱ中期，对精子进行获能处理。
考向1 围绕受精作用和早期胚胎发育，考查生命观念
1.(2020·江苏卷，23改编)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子
B.细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同
C.用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞
D.胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养
答案 D
解析 限制获得更多早期胚胎的最大的问题是没有足够的卵母细胞，所以应该通过注射促性腺激素促进雌鼠超数排卵，A错误；细胞a和细胞b是由同一个受精卵分裂分化形成的，所以两细胞的核基因应该是相同的，由于基因的选择性表达，囊胚期细胞b已经分化形成了滋养层细胞，所以全能性降低，B错误；用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理组织一段时间，消化了细胞间的蛋白质，从而获得分散的胚胎干细胞，C错误；动物细胞培养所需气体主要有氧气和二氧化碳，一般将动物细胞置于含95%空气加5%二氧化碳的混合气体的培养箱中进行培养，D正确。
2.(2021·河北正定中学联考)下图表示精子入卵后，发生(或引起)的一系列变化形成受精卵的过程，下列叙述错误的是( )
A.图中X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数分裂Ⅱ
B.经图中Y过程只形成了雌原核
C.精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合
D.精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶
答案 B
解析 透明带反应形成第一道屏障，卵细胞膜反应形成第二道屏障；精子入卵后，精子的尾部脱落，并且原有的核膜破裂，随后，精子形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子核还大的核，叫作雄原核；与此同时，精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核。故Y过程既形成了雌原核，又形成了第二极体。
考向2 围绕胚胎工程技术及其应用，考查科学思维能力
3.(2020·山东等级考，14)经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚，通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是( )
A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子
B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理
C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植
D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得
答案 C
解析 为获得更多卵子，需要用促性腺激素对雌性个体进行超数排卵处理，A正确；刚排出的精子不能与卵子受精，必须进行获能处理后才具备受精能力，B正确；胚胎移植前要检查胚胎质量，牛、羊等一般要培养到桑葚胚或囊胚阶段才进行移植，小鼠等可在更早的阶段移植，C错误；可通过转基因等技术获得遗传改造的小鼠胚胎干细胞，D正确。
4.(2020·江苏七市调研)据报道，我国科学家成功将小鼠的颗粒细胞(卵泡中卵母细胞周围的细胞)转化为GV期卵母细胞，进而恢复减数分裂并顺利培育出健康后代(如下图)。下列有关叙述错误的是( )
A.过程①的实质是基因的选择性表达
B.X细胞应处于减数分裂Ⅱ中期
C.过程③中受精的实质是雌、雄原核融合
D.过程③选择原肠胚进行胚胎移植
答案 D
解析 过程①是将小鼠的颗粒细胞经诱导成为多能干细胞，其实质是定向诱导分化，本质是基因的选择性表达，A正确；体外受精时，X细胞需培养到减数分裂Ⅱ中期才具备受精的能力，B正确；③为体外受精后培养到一定时期再胚胎移植的过程，受精的实质是雌、雄原核的融合，C正确；进行胚胎移植的时期一般是桑葚胚或囊胚，也可以是更早的时期，但一般不能是原肠胚，D错误。
考点二 生物技术的安全性与伦理问题
1.转基因产品的安全性
提醒 转基因生物的优缺点
(1)优点：①提高粮食产量；②减少农药使用，从而减轻环境污染；③节约生产成本，降低粮食售价；④增加食物营养，提高附加价值；⑤增加食物种类，提升食物品质；⑥促进生产效率，带动相关产业发展。
(2)缺点：①可能产生新病毒和新的过敏原；②可能产生抗除草剂的杂草；③可能使疾病的传播跨越物种障碍；④可能会损害农作物的生物多样性；⑤可能干扰生态系统的稳定性。
2.关注生殖性克隆人
(1)生殖性克隆人面临的伦理问题
①生殖性克隆人“有违人类尊严”。
②生殖性克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人，严重违反了人类伦理道德。
③克隆技术尚不成熟，面临构建重构胚成功率低，胚胎移植到母体子宫后着床率低、流产率高、胎儿畸形率高和出生后死亡率高等问题。
(2)我国禁止生殖性克隆人
①中国政府积极支持制定《禁止生殖性克隆人国际公约》，坚决反对克隆人，不允许进行任何生殖性克隆人实验。
②我国政府一再重申四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。
③我国政府主张对治疗性克隆进行有效监控和严格审查。
(3)重要过程
(4)治疗性克隆和生殖性克隆的比较
3.试管婴儿与设计试管婴儿的异同点
(1)不同点
①所用技术手段：设计试管婴儿在胚胎移植前需进行遗传学诊断(如诊断血型、诊断性别、诊断HLA的类型等)，试管婴儿不需进行遗传学诊断。
如下图，设计试管婴儿比试管婴儿多了d过程：
②应用：试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。
(2)相同点
都是体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植，都是有性生殖。
4.生物武器
(1)种类：
①致病菌类：例如，炭疽杆菌、霍乱弧菌等。
②病毒类：天花病毒，某些动物的痘病毒、通过基因工程改造的流感病毒等。
③生化毒剂类：肉毒杆菌毒素等。
(2)特点：致病能力强，攻击范围广。
(3)散布途径：可以直接或者通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布，经由呼吸道、消化道和皮肤等侵入人、畜体内，造成大规模伤亡，也能大量损害植物。
(1)转基因作物被动物食用后，目的基因就会转入动物体细胞中(×)
(2)种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的基因多样性(√)
(3)转入油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中(√)
(4)如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不会存在安全性问题(×)
(5)中国政府禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆(√)
(6)中国反对生物武器，但中国在特殊情况下可以生产生物武器(×)
考向 结合生物技术的安全性和伦理问题，考查社会责任
1.(2021·河北正定中学高二月考)转基因食品存在“是否安全”的争议，有人认为转基因食品是有害的。比如抗“草甘膦(除草剂)”转基因农作物的种植，使喷洒除草剂的人患癌症。请用已学知识判断以下说法正确的是( )
A.自古就有“吃啥补啥”的说法，所以吃了转基因食品，则其中的基因会整合到人的基因组中
B.严格管理好目的基因和控制好目的基因的表达部位，则转基因食品的安全性可以得到保障
C.若食用转基因大米，就一定会对人的健康造成危害
D.抗除草剂植物生产的食品会导致人患癌症
答案 B
2.(2021·江苏无锡江阴四校期中)下列说法，正确的是( )
A.克隆人在理论上是可行的
B.在医学上，通过遗传病基因检测后，进行胎儿性别的选择也是违法的
C.治疗性克隆和生殖性克隆是一回事
D.用于器官移植时，可以克隆人
答案 A
解析 医学上对遗传病基因检测后选择胎儿性别，目的是优生，B错误；生殖性克隆的目的是产生人类个体，任何情况下都是禁止的，C错误；治疗性克隆的目的是产生特定细胞和组织用于治疗疾病，D错误。
3.(2020·山东枣庄高三二模)下列关于生物武器的说法，错误的是( )
A.生物武器包括致病菌类、病毒类、生化毒剂类等
B.利用炭疽杆菌制成的生物武器，具有传染性强、死亡率高的特点
C.中美两国发布联合声明，重申在一般情况下不发展、不生产、不储存生物武器
D.彻底销毁生物武器是世界上大多数国家的共识
答案 C
解析 1998年6月，中美两国发布联合声明，重申在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
4.(2021·河北冀州一中联考)中国首例设计试管婴儿的父母均为地中海贫血基因的携带者。此前，二人曾育有一女，此女患有重度地中海贫血。为了再生一个健康的孩子，用孩子的脐带血帮助姐姐进行造血干细胞移植，设计了这个婴儿。下列有关说法，不合理的是( )
A.“设计试管婴儿”利用体外受精、胚胎移植、植入前胚胎遗传学诊断技术等
B.“设计试管婴儿”与“试管婴儿”均为有性生殖
C.“设计试管婴儿”与“试管婴儿”都要进行胚胎选择，但两者选择的目的不同
D.设计婴儿性别是“设计试管婴儿”的第一步
答案 D
解析 “设计试管婴儿”是指体外受精形成的胚胎在植入母体孕育前，根据人们的需要，将胚胎的一个细胞取出，进行某些设计，当检测结果符合人们需要时，再把胚胎植入母体孕育，所以“设计试管婴儿”利用了体外受精、胚胎移植、植入前胚胎遗传学诊断技术等，A正确；“设计试管婴儿”与“试管婴儿”均是由受精卵发育形成的，均为有性生殖，B正确；试管婴儿对胚胎检测的目的是质量检查，而设计试管婴儿对胚胎检测的目的是进行遗传学检测，以获得性状符合人们要求的胚胎，所以“设计试管婴儿”与“试管婴儿”都要进行胚胎选择，但两者选择的目的不同，C正确；“设计试管婴儿”不一定非要考虑性别，且设计试管婴儿性别在一定程度上违背了伦理道德，D错误。
重温真题 经典再现
1.(2018·江苏卷)下列关于采用胚胎工程技术实现某良种肉用牛快速繁殖的叙述，正确的是( )
A.采取激素注射等方法对良种母牛作超数排卵处理
B.体外培养发育到原肠胚期的胚胎即可进行移植
C.使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应
D.利用胚胎分割技术，同卵多胎较同卵双胎成功率更高
答案 A
解析 用促性腺激素对良种奶牛进行注射处理，可促使其超数排卵，A正确；进行移植的胚胎是桑葚胚或囊胚，B错误；受体对移植的胚胎几乎不发生免疫排斥反应，因此无需使用免疫抑制剂，C错误；利用胚胎分割技术，同卵双胎较同卵多胎成功率更高，D错误。
2.(2016·江苏卷，11)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分离
B.诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞
C.受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于营养液
D.步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同
答案 B
解析 步骤甲、乙分别指体外受精、胚胎移植，A错误；诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素，只能作用于性腺，B正确；受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自卵细胞，C错误；受精过程使用的培养液是获能溶液或专用的受精溶液，与早期胚胎培养液有区别，D错误。
3.(2019·江苏卷，29)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。如图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：
(1)对1号猪使用 处理，使其超数排卵，收集并选取处在________________________________________________________________________时期的卵母细胞用于核移植。
(2)采集2号猪的组织块，用 处理获得分散的成纤维细胞，放置于37 ℃的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是 。
(3)为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行 。产出的基因编辑猪的性染色体来自于 号猪。
(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达，可采用的方法有 (填序号)。
①DNA测序 ②染色体倍性分析 ③体细胞结构分析 ④抗原—抗体杂交
答案 (1)促性腺激素 减数第二次分裂中期
(2)胰蛋白酶(胶原蛋白酶) 维持培养液的pH
(3)分割 2 (4)①④
解析 (1)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母猪注射促性腺激素，使其超数排卵。用于核移植的卵母细胞通常处于减数第二次分裂的中期。(2)常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织块，使其分散成单个细胞。动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。(3)若要获得更多基因编辑猪，可采用胚胎分割技术对移植前的胚胎进行分割。子代猪的性别取决于核供体亲本，即2号猪。(4)为了判断目的基因是否被导入受体，可采用DNA分子杂交、DNA测序等技术进行检测；判断目的基因导入受体细胞后是否成功表达出相应的蛋白质，通常采用抗原—抗体杂交法从分子水平进行检测。
课后·分层训练
(时间：35分钟)
1.(2021·江苏高三一模改编)下图表示牛的受精作用及早期胚胎发育的部分过程。下列有关叙述正确的是( )
A.图1中各细胞内的DNA分子数目相同
B.图3表明受精作用已经完成
C.同期发情处理能使供体产生更多的图4结构
D.图1到图4的过程发生在输卵管和子宫中
答案 D
解析 图1中精子已完成减数分裂过程，而卵细胞与精子结合时，正处于减数分裂Ⅱ中期，卵细胞DNA分子数目为精子的2倍，因此图1中各细胞内DNA分子数目不相同，A错误；图3中受精卵已经进行了一次卵裂，形成了两个子细胞，B错误；同期发情处理可以使供体和受体具有相同的生理环境，C错误；图4为早期胚胎发育过程中形成的原肠胚，图1到图3的过程发生在输卵管中，图4出现在子宫中。D正确。
2.(2021·山东日照联考)科学家通过将大熊猫的细胞核植入去核的兔子卵细胞中，克隆出一批大熊猫胚胎。下列有关克隆大熊猫胚胎的叙述中，正确的是( )
A.克隆出的早期胚胎，其各细胞的细胞核具有相同的遗传信息
B.兔子卵细胞的细胞质不能激发大熊猫细胞的细胞核表现出全能性
C.在形成早期胚胎的过程中，依次经历了卵裂期、囊胚、桑葚胚、原肠胚等阶段
D.重组卵发育成早期胚胎的过程一直在透明带内进行
答案 A
解析 克隆出的早期胚胎，是由同一个重组细胞经有丝分裂得到的，所以其各细胞的细胞核具有相同的遗传信息，A正确；已经成功克隆出一批大熊猫胚胎，说明兔子卵细胞的细胞质能激发大熊猫细胞的细胞核表现出全能性，B错误；早期胚胎的发育过程中，依次经历了卵裂期、桑葚胚、囊胚、原肠胚等阶段，C错误；胚胎发育的早期有一段时间(囊胚期之前)是在透明带内进行的，囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，D错误。
3.(2021·北京师大附中期中)下图为受精作用及早期胚胎发育示意图，下列叙述不正确的是( )
A.①过程需要依赖细胞表面糖蛋白的识别
B.②过程通过有丝分裂方式增殖
C.③过程细胞的核质比逐渐变小
D.④过程细胞的基因表达发生了差异
答案 C
解析 ①为受精作用，该过程精子和卵细胞依赖细胞表面的糖蛋白识别，体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能，A正确；②为卵裂过程，该过程细胞通过有丝分裂方式增殖，B正确；细胞卵裂过程中，细胞数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，说明单个细胞体积减小，因此细胞核质比[细胞核与细胞质在量(容积)上的比例]增大，C错误；④过程中发生了细胞分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达，D正确。
4.(2021·海南中学期末)下图表示移植卵裂期胚胎和囊胚的流产率与受孕妇女年龄的关系，下列相关叙述正确的是( )
A.体外受精时，需用促性腺激素处理使精子获能
B.卵裂期细胞和囊胚细胞均未分化
C.实验结果表明，卵裂期胚胎移植成功率较高
D.受孕妇女年龄越大，胚胎移植的流产风险越高
答案 D
解析 根据图形分析，自变量是受孕妇女年龄、不同时期的胚胎，因变量是流产率，其中移植卵裂期胚胎流产率高于移植囊胚，胚胎移植成功率低；受孕妇女年龄越大，胚胎移植的流产风险越高，C错误，D正确；体外受精时，需用促性腺激素处理使得妇女超数排卵，A错误；卵裂期细胞和桑葚胚细胞均未分化，具有发育的全能性，囊胚细胞逐渐分化，但内细胞团仍具有发育的全能性，B错误。
5.(2021·山东高三月考)羊奶的脂肪颗粒体积为牛奶的三分之一，更利于人体吸收，其维生素及微量元素含量明显高于牛奶，并且长期饮用羊奶不会引发肥胖。欲利用胚胎工程技术加快高产奶的萨能山羊的繁殖，下列说法正确的是( )
A.为使萨能母羊超数排卵，可在其饲料中添加适量的促性腺激素
B.卵裂期的细胞数量增加，但细胞的体积和细胞内有机物的种类会减少
C.为提高胚胎利用率，可采用胚胎分割、胚胎移植等技术
D.生产上可选用原肠胚细胞进行性别鉴定
答案 C
解析 促性腺激素的本质是多肽，如果饲喂会被消化道中的消化酶分解，所以不能饲喂，A错误；卵裂期细胞内有机物的含量减少，但是种类会增加，B错误；目前，二分胚胎的分割和移植效率最高，这成为提高家畜胚胎利用率的手段之一，C正确；性别鉴定是在囊胚期利用滋养层细胞进行的，D错误。
6.(2021·江苏海安高中联考)红安格斯牛因肉质鲜美营养全面被称为“贵族牛”，某示范养殖基地利用本地黄牛作为受体牛“借腹生子”，同期移植接种了150枚的纯种红安格斯牛胚胎。下列相关叙述错误的是( )
A.红安格斯牛的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎
B.对本地黄牛要采取超数排卵技术
C.“借腹生子”可以充分发挥红安格斯牛的繁殖潜力
D.本地黄牛作为受体牛应具有健康的体质和正常繁殖能力
答案 B
解析 在胚胎移植中红安格斯牛应作为供体，供体的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎，所以为了获得较多的优良胚胎可以对供体进行超数排卵处理；繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由受体取代，所以应选择有健康的体质和正常繁殖能力的受体；胚胎移植大大缩短了供体本身的繁殖周期，所以胚胎移植可充分发挥雌性优良动物个体的繁殖能力。
7.(2021·河南林州一中联考)小鼠的体色由位于常染色体上的一对等位基因控制，下图表示利用正常二倍体小鼠所做的实验，下列有关叙述正确的是( )
A.代孕母鼠需要用性激素进行超数排卵处理
B.图中囊胚细胞的基因型有两种或者三种
C.该实验最终得到的嵌合体幼鼠是四倍体
D.过程①得到的囊胚可放入－196 ℃液氮中保存
答案 D
解析 代孕母鼠需用孕激素进行同期发情处理，不需要进行超数排卵处理，A错误；题图中囊胚是由白鼠和黑鼠的胚胎合并形成的，其中的细胞的基因型有些与白鼠的基因型相同，有些与黑鼠的基因型相同，因此该胚胎中的细胞的基因型有两种，B错误；该实验最终得到的嵌合体幼鼠是二倍体，C错误；过程①得到的囊胚可以直接向受体移植或放入－196 ℃液氮中保存，D正确。
8.(2021·济南一中期中)下列关于转基因植物的叙述，正确的是( )
A.转基因植物有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的生存
B.转基因抗虫植物不会导致昆虫群体抗性基因频率增加
C.动物的生长激素基因转入植物后不能表达
D.若转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题
答案 A
解析 转基因生物可能拥有特定的某些更适应环境，更具有竞争力的性状，则其可能威胁到生态系统中其他生物的生存，A正确；由于植物与害虫间是相互选择的，转基因抗虫植物可使昆虫群体抗性基因频率增加，B错误；由于不同生物共用一套遗传密码，所以动物生长激素基因转入植物后也能表达，C错误；转基因植物是否存在安全性问题，要通过验证才能确定，D错误。
9.(2021·山东聊城调研)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 和结合，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)图中过程①是采集精子，获得的精子经 后才能受精。
(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，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。防止多精人卵的生理反应有________________________________________________________________________。
(4)为了确保得到所需性别的试管牛，往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定，请举出一种对早期胚胎进行性别鉴定的方法：_________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)成熟 (2)获能处理 (3)体外受精 获能 顶体 透明带反应和卵细胞膜反应 (4)分析胚胎细胞的染色体组成(答案合理即可)
解析 (1)试管动物的产生过程是通过人工操作获取精子和卵子，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。(2)采集后的精子需放到化学药物中才能使之获能，获得受精能力。(3)精子和卵子受精会发生一些重要的生理反应，如顶体反应、透明带反应、卵细胞膜反应，其中后两者是防止多精入卵的主要生理过程。(4)试管动物可以有选择性地获得所需性别的动物，需对早期胚胎进行鉴定。
10.(2021·云南玉溪一中模拟)科研人员把猪卵母细胞进行人为的孤雌激活处理，使其发育成胚胎，将胚胎移植到代孕母猪体内，获得世界上第一批成活的孤雌生殖克隆猪。这种克隆猪不同于核移植获得的克隆猪，现将两种技术进行比较。
(1)图中过程①②③④是获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，那么获得核移植克隆猪的技术流程是 (填序号)。
(2)孤雌生殖克隆猪仍然是二倍体生物，但可能由于缺失 方亲本基因，导致其生长发育中出现多种问题。
(3)卵母细胞能够发育成早期胚胎，得到克隆猪，说明卵母细胞具有 。
(4)体细胞核移植技术中也会用到卵母细胞，需要选择 期的卵母细胞，并用微型吸管吸出 。
(5)早期胚胎移植时，必须移植到同种且 的其他雌性动物子宫中，才可能获得成功。
(6)可以从两种不同的克隆猪中提取mRNA进行研究，通过 方法得到多种cDNA，并通过 技术扩增产物。
答案 (1)⑤⑥③④ (2)父 (3)全能性 (4)减数分裂Ⅱ中 细胞核和第一极体 (5)生理状态相同 (6)反转录 PCR
解析 (1)由图可知，图中过程①②③④是获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，而⑤⑥③④是获得核移植克隆猪的技术流程。(2)孤雌生殖克隆猪仍然是二倍体生物，但缺失父方亲本的基因。(3)卵母细胞能够发育成早期胚胎，得到克隆猪，说明卵母细胞具有全能性。(4)核移植时，需要选择去核卵母细胞作为受体细胞，由于减数分裂Ⅱ中期卵母细胞的细胞核的位置靠近第一极体，用微型吸管可一并吸出细胞核和第一极体。(5)早期胚胎移植时，必须移植到同种、生理状态相同的其他雌性动物子宫中，才可能获得成功。(6)以mRNA为模板合成cDNA的过程称为反转录；获得cDNA后，可通过PCR技术体外扩增。
11.(2021·山西太原调研)“试管婴儿”是通俗名词，在专业文献中称为体外受精及胚胎移植。试管婴儿是指精子和卵子的结合是在试管内进行的，并使受精卵在符合条件的环境内生长、分裂和发育4～6天，形成胚胎(如图所示)，然后将胚胎移植到子宫腔内，使之能在子宫腔内发育，最后出生的一种生育方法，这是对科学技术要求非常高的一种方法。它的成功和发展，不仅给不孕不育夫妇带来了希望，而且对研究人类的生殖生理和胚胎发生学以及优生学等方面的课题有不可估量的积极作用。
(1)图示时期是胚胎发育的 期，若要从图中所示的胚胎中获得胚胎干细胞，应从 获取。
(2)“试管婴儿”是指精子和卵子在试管内进行结合的体外受精技术，受精前精子需要事先经过 处理，卵子要培养到 (时期)。除此之外还用到 (填两种)技术。
(3)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，二者在对人类作用上的区别是①用途不同：______________________________________________________________
___________________________________________________________________________；
②后者胚胎在移植前需进行________________________________________________。
(4)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是___________________________________。
答案 (1)囊胚 内细胞团 (2)获能 减数分裂Ⅱ中期 早期胚胎培养、胚胎移植 (3)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病 遗传学诊断 (4)破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德
解析 (1)图示时期是胚胎发育的囊胚期。囊胚包括滋养层和内细胞团，内细胞团的细胞具有全能性，可从内细胞团细胞中获得胚胎干细胞。(2)“试管婴儿”是指精子和卵子在试管内进行结合的体外受精技术，受精前精子需要事先经过获能处理，卵子要培养到减数分裂Ⅱ中期，除此之外还用到早期胚胎培养、胚胎移植技术。(3)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病。(4)设计婴儿性别破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德，因此现在大多数人反对设计婴儿性别。
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