生物选择性必修3一 胚胎工程的理论基础精品习题

《第2章  细胞工程》

第3节  胚胎工程

一  胚胎工程的理论基础

必会知识 考点梳理拓展延伸易错警示

必会知识一  胚胎工程与精子和卵子的发生

1．胚胎工程：是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。

(1)操作对象：生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞(细胞水平)。

(2)所需技术：体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。

(3)特点：经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。

(4)理论基础：哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。

(5)实质：在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。

2．精子的发生

(1)场所：睾丸的曲细精管。

(2)时期：从初情期开始，到生殖机能衰退。

(3)过程

3．卵子的发生

(1)场所：雌性动物的卵巢、输卵管。

(2)时期：动物的胚胎在性别分化以后(胎儿期和初情期后)。

(3)过程

第1阶段：胎儿期(卵巢)

第2阶段：排卵前后(卵巢或输卵管)

第3阶段：精子和卵子结合的过程中(输卵管)

当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精，这是判断卵子是否受精的重要标志。

必会知识二  受精

1．概念：受精是精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。包括受精前的准备阶段和受精阶段。

2．场所：在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。

3．过程：受精前的准备阶段和受精阶段

①准备阶段1—精子获能：刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为“精子获能”。现已有使精子在体外获能的方法，实现了各种哺乳动物精子在体外条件下的获能。

②准备阶段2—卵子的准备：卵子在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。

③受精阶段：精子穿越卵细胞膜外的一些结构→精子接触卵细胞膜→精子入卵→雌、雄原核形成→雌、雄原核融合，形成合子。

必会知识三  胚胎早期发育

1．胚胎发育的场所：输卵管和子宫。

2．胚胎早期发育的过程

胚胎发育的起点是受精卵，受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。即胚胎发育的最初场所是输卵管，以后逐步向子宫移动，最后在子宫内着床，直至发育成为成熟的胎儿。根据胚胎形态的变化，可将早期发育的胚胎分为以下几个阶段。

3．各阶段的特点

(1)卵裂期：细胞分裂方式为有丝分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加。

(2)桑葚胚：当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。这一阶段前的每个细胞都未分化，均为全能干细胞。

(3)囊胚：胚胎进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的腔——囊胚腔，这个时期的胚胎叫作囊胚。囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫作孵化。

①内细胞团：聚集在胚胎一端的细胞形成内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。

②滋养层细胞：沿透明带内壁扩展和排列的细胞，称为滋养层细胞，它们将来发育成胎膜和胎盘。

(4)原肠胚：囊胚孵化后，将发育形成原肠胚。原肠胚表面的细胞层为外胚层，向内迁移的细胞形成内胚层。随着发育的进行，一部分细胞还会在内、外两个胚层之间形成中胚层。这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。

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必备技能一  精子和卵子的发生

[例1](2022秋·河南洛阳·高三孟津县第一高级中学校考阶段练习)男性进入青春期后，位于精巢内的精原细胞才开始进行减数分裂产生精细胞，而女性在性别分化以后，位于卵巢内的卵原细胞就开始进行减数分裂，但不能完成减数分裂，进入排卵期后，从卵巢内排出的卵子还需要在输卵管内继续发育成熟，当成熟的卵子与精子在输卵管内结合后，减数分裂再次启动并完成减数分裂。下列关于人体产生配子的叙述，正确的是(    )

A．男性的精子在精巢内成熟，女性的卵子在卵巢内成熟

B．在精子的形成过程中，每一个四分体内的2条染色体大小均相同

C．每一个初级精母细胞完成减数分裂I，可形成2个次级精母细胞

D．每一个初级卵母细胞完成减数分裂I，可形成2个次级卵母细胞

[答案]C．[解析]A、从题干信息可知，女性的卵子在输卵管内成熟，A错误；B、男性的X和Y染色体大小不同，在精子的形成过程中，由X和Y染色体形成的四分体内的2条染色体大小不同，B错误；C、每一个初级精母细胞完成减数分裂Ⅰ，可形成2个次级精母细胞，C正确；D、每一个初级卵母细胞完成减数分裂Ⅰ，可形成1个次级卵母细胞和1个第一极体，D错误。故选C。

必备技能二  受精作用

[例2](2022春·福建漳州·高二漳州三中校考期末)下列有关受精作用的叙述，不正确的是(    )

A．受精过程结束的标志是雌、雄原核融合形成受精卵

B．自然条件下，哺乳动物的受精是在输卵管内完成的

C．精子入卵后有核膜破裂和再生的现象

D．当精子触及透明带的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带

[答案]D．[解析]A、雌、雄原核融合形成受精卵标志着受精过程结束，A正确；B、卵细胞形成过程，减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，场所在卵巢，减数第二次分裂是在受精过程中完成的，场所在输卵管中，B正确；C、精子入卵后有核膜破裂和再生的现象，C正确；D、透明带反应是指当精子越过放射冠，进入透明带并接触卵细胞膜的瞬间，卵子发出指令，产生阻止后续的精子进入透明带的生理反应，D错误。故选D。

[例3](2022春·黑龙江牡丹江·高二牡丹江市第二高级中学校考期末)如图表示精子入卵后，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指卵母的减数第二次分裂

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，最后被分解吸收

[答案]B．[解析]A、据图分析，受精过程为：顶体反应→穿越放射冠→穿越透明带(透明带反应)→X卵细胞膜反应(卵黄膜封闭作用)→Y卵子完成减数第二次分裂并释放第二极体→雌雄原核的形成、核膜消失，雌、雄原核融合形成合子→第一次卵裂开始，A正确；B、根据以上分析可知，经图中Y过程形成了雌原核并释放了第二极体，B错误；C、精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合，C正确；D、尾部留在外面并在溶酶体的作用下自溶，最后被分解吸收，D正确。故选B。

必备技能三  早期胚胎发育过程及特点

[例4](2022春·黑龙江双鸭山·高二校联考期末)下列关于卵裂过程的叙述，正确的是(　　)

A．孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育

B．胚胎发育过程中细胞不断分裂，但细胞的结构功能不变

C．随着细胞分裂次数的增加，胚胎的有机物总量不断增加

D．随着细胞分裂次数的增加，胚胎的有机物种类不会增加

[答案]A．[解析]A、孵化是指透明带破裂，胚胎从其中伸展出来的过程，孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育，A正确；B、在胚胎发育过程中，随着细胞不断分裂，有的细胞开始出现分化，分化的细胞的结构和功能会发生变化，B错误；C、在卵裂过程中，胚胎发育所需要的营养物质主要来自于受精卵，随着细胞分裂次数的增加，有机物逐渐被消耗，因此胚胎的有机物总量会逐渐减少，C错误；D、随着细胞分裂次数的增加，细胞在代谢过程中将大分子的有机物分解，所以胚胎的有机物种类会增加，D错误。故选A。

[例5](2022春·重庆·高二校联考期末)关于早期胚胎发育，正确的是(    )

A．孵化前，细胞平均体积在不断减少，胚胎所含的有机物总量不断降低

B．受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的，孵化后进入囊胚期阶段

C．不同动物的胚胎移植的最佳时期均是桑椹胚及之前

D．进行胚胎分隔时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，因为此时细胞还未分化

[答案]A．[解析]A、孵化前，细胞进行分裂使细胞平均体积在不断减少，胚胎所含的有机物总量不断降低，A正确；B、受精卵发育为囊胚的过程是在透明带内完成的，囊胚后期孵化后进入原肠胚阶段，B错误；C、不同动物的胚胎移植的最佳时期不同，大部分动物的最佳时期是桑葚胚及之前，C错误；D、进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，囊胚时细胞已经发生分化，D错误。故选A。

必备技能四  体内受精和早期胚胎发育的综合

[例6](2022春·福建厦门·高二福建省厦门集美中学校考阶段练习)哺乳动物在自然条件下受精和早期胚胎的发育规律是胚胎工程重要的理论基础。下列相关叙述错误的是(    )

A．精子获能后，才具有与处于MⅡ期的卵母细胞受精的能力

B．精子入卵后，透明带会迅速发生生理反应，阻止其他精子入卵

C．受精卵早期在透明带内进行有丝分裂，进-步发育形成桑葚胚．

D．桑葚胚进一步发育形成囊胚，从二者中均可以获取胚胎干细胞

[答案]B．[解析]A、刚排出的精子不能立即与卵子结合，必须在雌性动物的生殖道内获能后，才具有与处于MⅡ期的卵母细胞受精的能力，A正确；B、精子入卵后，卵细胞膜会发生一种称作卵细胞膜反应的生理反应，从而防止其它精子进入卵细胞，B错误；C、早期胚胎发育的过程是受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚，即受精卵早期在透明带内进行有丝分裂，进一步发育形成桑葚胚，C正确；D、胚胎干细胞是一类具有发育的全能性的细胞，可从桑葚胚或囊胚中分离获取，D正确。故选B。

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1．(2022春·江苏扬州·高二统考期中)下列有关精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述错误的是(    )

A．受精过程开始的标志是精子进入次级卵母细胞

B．防止多精入卵的两道屏障是顶体反应和卵细胞质膜反应

C．精子的发生是依附在支持细胞上进行的

D．精子细胞质膜与卵子细胞质膜的融合依靠了细胞质膜的结构特点

[答案]B．[解析]A、受精作用是精子和次级卵母细胞的结合，受精过程开始的标志是精子进入次级卵母细胞，标志着受精作用完成的标志是两原核融合形成合子、A正确；B、防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应，B错误；C、在靠近基底膜一侧，支持细胞形成了特殊的膜性结构使细胞彼此之间相互连接，消除细胞间隙(闭塞性紧密连接)，构成了血睾屏障的存在，保证了精子的发生，C正确；D、精子细胞质膜与卵子细胞质膜的融合依靠了细胞质膜的结构特点——具有一定的流动性，D正确。故选B。

2．(2022春·广东潮州·高二饶平县第二中学校考期中)哺乳动物在自然条件下受精和早期胚胎的发育规律是胚胎工程重要的理论基础。下列相关叙述错误的是(　　)

A．精子获能后，才具有与卵母细胞受精的能力

B．精子入卵后，透明带会迅速发生生理反应，阻止其他精子入卵

C．受精卵早期在透明带内进行卵裂，进一步发育形成桑葚胚

D．囊胚期的内细胞团将发育成胎儿的各种组织

[答案]B．[解析]A、刚排出的精子不能立即与卵子结合，必须在雌性动物的生殖道内获能后，才具有与处于MⅡ期的卵母细胞受精的能力，A正确；B、精子入卵后，卵细胞膜会发生一种称作卵细胞膜反应的生理反应，从而防止其它精子进入卵细胞，B错误；C、早期胚胎发育的过程是受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚，即受精卵早期在透明带内进行有丝分裂，进一步发育形成桑葚胚，C正确；D、胚胎干细胞是一类具有发育的全能性的细胞，可从桑葚胚或囊胚中分离获取，D正确。故选B。

3．(2022春·江苏苏州·高二统考期中)以下列有关高等哺乳动物受精过程的叙述，正确的是(    )

A．获能的精子穿越透明带的同时释放顶体酶水解卵细胞膜

B．顶体反应和卵细胞膜反应是阻止多精入卵的两道屏障

C．在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体，说明卵子受精

D．精子入卵后立即与卵细胞核发生融合并马上开始有丝分裂

[答案]C．[解析]A、在受精作用过程中，获能的精子头部的顶体首先释放顶体酶，发生顶体反应，然后精子穿越放射冠和透明带，A错误；B、透明带反应和卵细胞膜反应是阻止多精入卵的两道屏障，B错误；C、受精作用完成的标志：在卵黄膜和透明带之间的间隙可以观察到两个极体，C正确；D、精子入卵后，核膜破裂形成雄原核，再与雌原核结合，D错误。故选C。

4．(2022春·江苏苏州·高二统考期中)下列有关早期胚胎发育的叙述，错误的是(    )

A．卵裂期每个细胞的核质比逐渐增大，胚胎中DNA总量逐渐增加

B．孵化是指透明带破裂，桑葚胚从透明带中伸展出来

C．滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘并可用于性别鉴定

D．在胚胎移植中，选择桑葚胚或囊胚期的胚胎进行移植较易成功

[答案]B．[解析]A、卵裂期的早期胚胎的总体积并没有增加，但是细胞数目在增加，该过程中每个细胞的核质比逐渐增大，同时胚胎中DNA总量逐渐增加，A正确；B、孵化是指透明带破裂，囊胚从透明带中伸展出来的过程，B错误；C、囊胚分为内细胞团和滋养层，其中滋养层将来发育为胎膜和胎盘，可用于性别鉴定，而内细胞团将会发育成完整的胚胎，C 正确；D、在胚胎移植中，选择桑葚胚或囊胚期的胚胎进行移植较易成功，因为此时的胚胎处于游离状态，同时此时的胚胎全能性较高， D正确。故选B。

5．(2022春·浙江绍兴·高二校考期中)关于桑葚胚和囊胚的比较，以下说法不正确的是(　 )

A．桑葚胚的各细胞结构功能基本相同

B．囊胚腔是一个充满液体的腔

C．囊胚期细胞分化是由遗传物质改变引起的

D．囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是由复制水平上的差异引起的，而是由转录水平上的差异引起的

[答案]C．[解析]A、桑葚胚时期细胞还没有发生分化，所以该时期的各细胞结构功能基本相同，A正确；B、随着胚胎发育，胚胎内部逐渐出现了含有液体的囊胚腔，此时的胚即为囊胚，B正确；C、细胞分化的实质是基因的选择性表达，而分化过程中遗传物质未发生改变，C错误；D、囊胚期，细胞分化形成内细胞团和滋养层细胞，细胞分化的实质是基因的选择性表达，包括转录和翻译，因此两种细胞的差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起，D正确。故选C。

6．(2022春·云南昆明·高二统考期中)如图为哺乳动物胚胎的早期发育中的两个时期。下列相关叙述正确的是(    )

A．甲和乙所处的时期都没有发生细胞分化

B．乙中的b将来会发育成胎儿的各种组织

C．乙中的d是滋养层，将来能发育成血管

D．乙的下一个时期是原肠胚期，该时期的胚胎有两个胚层

[答案]B．[解析]A、甲是桑葚胚，乙是囊胚，囊胚发生了细胞分化，A错误；B、b是内细胞团，内细胞团将来会发育成胎儿的各种组织，B正确；C、d是滋养层，将来发育成胎盘和胎膜，不发育成血管，C错误；D、乙是囊胚，囊胚的下一个时期是原肠胚期，该时期的胚胎有三个胚层，D错误。故选B。

7．(2022春·山西·高二山西省定襄县定襄中学校校联考期末)研究者发现早期胚胎发育与肿瘤发生的生物学行为存在相似之处，并且胚胎与肿瘤之间存在着重要的相互作用。下列相关叙述错误的是(    )

A．囊胚若不能正常孵化，胚胎就无法继续发育

B．原肠胚中的滋养层细胞将来发育成胎儿的胎盘和胎膜

C．在显微镜下能观察到桑葚胚时期致密的细胞团

D．早期胚胎的发育历程为受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚

[答案]B．[解析]A、囊胚内部逐渐出现囊胚腔，囊胚的扩大会导致透明带的破裂，胚胎伸展出来，这一过程叫孵化。故囊胚在细胞分化过程中须发生孵化，否则将无法继续发育，A正确；B、囊胚时期的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎盘和胎膜，B错误；C、桑葚胚时期约有32个细胞，此时细胞排列紧密，在显微镜下能观察到桑葚胚时期致密的细胞团，C正确；D、早期胚胎的发育历程为受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚，其中桑葚胚之前的所有细胞都具有全能性，D正确。故选B。

8．(2022春·山西太原·高二太原五中校考阶段练习)胎牛血清(FBS)是天然的培养基，能够在多种动物卵母细胞的成熟过程中提供足够的营养物质，起到非常好的促进效果。下表是后期胚胎培养液(CR2后液)中添加不同浓度FBS对牛核移植胚胎发育的影响情况，下列叙述正确的是

表：血清的不同浓度水平对牛核移植胚胎发育的影响

A．对照组培养液中没有FBS受精卵也可以正常发育

B．添加20%FBS是促进核移植胚胎发育的最适浓度

C．从卵巢采集的卵母细胞需在体外培育成熟

D．添加不同浓度的FBS对卵裂率和囊胚率均有促进作用

[答案]C．[解析]A、对照组囊胚率较低，实验2组囊胚率明显提高，说明没有FBS受精卵不可以正常发育，A错误；B、表中信息显示：添加20%FBS的试验组2，其卵裂率和囊胚率都高于对照组和其它试验组，说明促进核移植胚胎发育的最适浓度范围在为20%FBS左右，但20%FBS不一定是最适浓度，B错误；C、从卵巢采集的卵母细胞不具有受精能力，需在体外培育成熟后，才能与获能的精子受精，C正确；D、表中信息显示：各试验组的卵裂率均高于对照组，说明添加不同浓度的FBS对卵裂率均有促进作用，试验组1、2的囊胚率高于对照组，试验组3的囊胚率低于对照组，说明在一定浓度范围内，随添加的FBS浓度的升高对囊胚率均有促进作用，但超过该浓度范围却起抑制作用，D错误。故选C。

9．(2022春·新疆喀什·高二莎车县第一中学校考期中)如图表示精卵相遇示意图。仔细读图，回答下列问题：

(1)写出各部分名称：①_____②_____。

(2)精子与卵子相遇，_____内的某些酶类释放出来，可直接溶解_____之间的物质，形成精子穿越_____的通道。精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来精子进入透明带的生理反应，称为_____。

(3)精子入卵后，形成一个新的核即_____。

(4)合子形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。发育到_____时期前，每个细胞都具有全能性；发育到囊胚期，聚集在胚胎一端，个体较大的细胞称为_____。

[答案](1)     透明带     放射冠；

(2)     顶体     卵丘细胞     放射冠     透明带反应

(3)雄原核

(4)     桑椹胚     内细胞团

[解析](1)结合分析可知，图中①为透明带，②为放射冠。

(2)精子与卵子相遇，顶体内的某些酶类释放出来，可直接溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通道。当精子触及卵黄膜的瞬间，会产生阻止后来精子进入透明带的生理反应，称为透明带反应，这是阻止多精入卵的第一道屏障。

(3)精子入卵后，形成一个新的核即雄原核，此后与形成的雌原核发生融合过程。

(4)合子形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。发育到桑椹 胚时期前，每个细胞都具有全能性；发育到囊胚期，聚集在胚胎一端，个体较大的细胞称为内细胞团，这部分将来发育成完整胚胎。

10．(2022秋·全国·高三开学考试)如图是科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导胚胎干细胞(iPS细胞)，继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠的流程。回答下列有关问题：

(1)图中黑鼠体细胞在诱导因子的作用下转化为iPS细胞的过程与植物组织培养中的_______过程类似。该过程结束后，细胞的全能性_______________(填“提高”或“降低”)。

(2)灰鼠体内受精过程中，精子入卵后被激活的卵子完成_______________________，排出______________后形成雌、雄原核。防止多精入卵的两道屏障是_______________________。

(3)将重组囊胚移入白鼠子宫内的技术为______________，克隆鼠X的体色为____________，上述技术流程中可以是雄鼠的是_______________。科学家又利用图中的三只鼠(黑鼠作为体细胞供体)通过核移植技术得到克隆鼠Y，克隆鼠X和克隆鼠Y的性状不完全相同，若不考虑环境因素的影响，造成该现象的原因可能是___________________________________。

[答案](1)     脱分化     提高

(2)     减数第二次分裂     第二极体     透明带反应、卵细胞膜反应

(3)     胚胎移植     黑色     黑鼠     核移植技术需要卵细胞，卵细胞的细胞质基因对性状有一定影响

[解析](1)据图分析，黑鼠体细胞在诱导因子的作用下转化为iPS细胞的过程与植物组织培养中的脱分化过程类似，是组织细胞恢复分裂能力的过程；

iPS细胞与小鼠内细胞团一样，具有全能性，该过程结束后，细胞的全能性提高。

(2)受精过程中，精子入卵后被激活的卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后形成雌、雄原核。防止多精入卵的两道屏障是透明带反应、卵细胞膜反应。

(3)将重组囊胚移入白鼠子宫内的技术为胚胎移植，克隆属于无性繁殖，iPS细胞来自黑鼠，所以克隆鼠X的体色为黑色，上述技术流程中提供胚胎的灰鼠和代孕白鼠都是雌鼠，可以是雄鼠的是体细胞供体黑鼠和克隆鼠X，其颜色都是黑色。

若要利用图中的三只鼠(黑鼠作为体细胞供体)通过核移植技术得到克隆鼠Y，不考虑环境因素的影响，克隆鼠X和克隆鼠Y的性状不是完全相同，因为核移植技术需要卵细胞，卵细胞的细胞质基因对性状有一定影响。