新高考生物一轮复习精品讲义第29讲 胚胎工程（含解析）

这是一份新高考生物一轮复习精品讲义第29讲 胚胎工程（含解析），共15页。试卷主要包含了体内受精和早期胚胎发育，体外受精和早期胚胎培养，胚胎工程的应用及前景，胚胎分割，胚胎分割干细胞等内容，欢迎下载使用。
[高中生物一轮复习教学讲义  选修3]第29讲 胚胎工程考点一 体内受精和早期胚胎发育1．精子与卵子的发生项目精子的发生卵子的发生场所睾丸曲细精管卵巢时间从初情期开始从胚胎出现性别分化后变形需变形不需变形分裂均等分裂不均等分裂结果形成4个精子形成1个卵子和3个极体2．受精：精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。包括受精前的准备阶段和受精阶段。(1)场所：雌性的输卵管内。(2)过程：①准备阶段：精子获能：正常情况下在雌性动物的生殖道内完成。卵子的准备：卵子在输卵管内进一步成熟，达到MⅡ中期时才具备与精子受精的能力。②哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，原核形成和融合。获能后的精子与卵子相遇时，首先发生顶体反应使顶体内的酶释放出来。在精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，这个反应称做透明带反应，它是防止多个精子进入透明带，引起多精子入卵受精的第一道屏障。精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，这种生理反应称做卵细胞膜反应。这是防止多精人卵受精的第二道屏障。受精标志和受精完成的标志：受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。3．早期胚胎发育1．场所：雌性动物的输卵管。2．过程和特点
考点二 体外受精和早期胚胎培养1．体外受精用化学诱导法，即将精子放在一定浓度的肝素或钙离载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能。2．胚胎的早期培养(1)培养的目的：检测受精状况和受精卵的发育能力。(2)培养液成分：两盐(无机盐、有机盐)、两素(维生素、激素)、两酸(氨基酸、核苷酸)及血清等物质。(3)胚胎去向：向受体内移植或冷冻保存。考点三 胚胎工程的应用及前景1．胚胎移植：将雌性动物体内的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。(1)地位：胚胎工程其他技术的最后一道工序。(2)实质：生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。这样胚胎本身的遗传物质并不发生改变，保持原有的优良性状。
(3)生理学基础 生理学基础作用移入排卵后供、受体生殖器官的生理变化相同为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境收集早期胚胎处于游离状态为胚胎的收集提供了可能存活受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应为胚胎在受体内的存活提供了可能遗传性供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受任何影响为移植后胚胎的继续发育提供了保障(4)基本程序巧记胚胎工程操作的“4个两” ①精子的两种获能处理方法：培养法和化学诱导法。考点四 胚胎分割1．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。胚胎分割所需要的主要仪器设备为实体显微镜和显微操作仪。(1)理论基础：早期胚胎细胞的全能性。(2)材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。(3)实质：通过无性繁殖或克隆增加后代数量。(4)要求：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。
考点五 胚胎分割干细胞1．哺乳动物的胚胎干细胞（embryonic stem cel）简称ES或EK细胞，(1)形态方面：体积小、细胞核大、核仁明显。(2)功能方面：具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。(3)体外培养：可以增殖而不发生分化。可以冷冻保存，也可以进行遗传改造。2．胚胎干细胞的培养流程3．应用前景(1)治疗人类的某些顽症。(2)培育人造组织器官，用于器官移植。(3)用于研究体外细胞分化。
1．随着生物科学技术的发展，动物的生殖方式变得越来越多样化。如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是健康的黄牛，请据图回答下列问题：(1)应用1中获得的良种小牛，遗传物质来源于________个体，性别为________。(2)在应用2、3、4中，若要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其________，得到的卵母细胞需要发育至________________时期才能受精。(3)应用3可解决良种动物快速大量繁殖的问题；对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将________________均等分割，否则将影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，如需做性别鉴定，还需从____________细胞取样做DNA分析。(4)应用4中细胞进行定向诱导，可分化形成各种组织和器官。在胚胎干细胞培养过程中除需要适宜的温度、无菌、无毒等环境条件以外，营养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、核苷酸，还要加入________；向培养液中通入95%空气和5%二氧化碳，空气中的氧气参与细胞的代谢，二氧化碳可以维持培养基的________。[答案](1)供体1和供体2　雌性　(2)获能　减数第二次分裂中期(或答MⅡ中期)　(3)内细胞团　滋养层  (4)动物血清(或血浆)　pH[解析](1)应用1属于核移植技术，供体1主要提供细胞核，供体2主要提供细胞质(有细胞质基因)，所以小牛的遗传物质来自于供体1和供体2，且性别由供核的良种荷斯坦高产奶牛(雌)决定。(2)精子和卵子在体外受精前必须做好相应准备才能成功结合。(3)对胚胎进行性别鉴定取滋养层细胞做DNA分析即可。(4)动物细胞培养需要无菌、无毒、营养、气体等条件。2．日本明治大学和京都府立大学的科学家团队通过转基因技术，开发出一种在猪体内生长的可为人类提供移植器官的方法。研究人员首先从胰腺病患者身上提取诱导性多能干细胞(iPSC)，然后将干细胞注入猪胚胎中。这种胚胎经过基因改造，不具备长出胰腺的能力，因而在猪身上腾出了一个空间，可供人体器官在猪胚胎内生长。在母猪分娩之前，研究人员将子宫移走，带到无病原体房间将猪仔取出，并用无菌人造牛奶饲养1个月，之后这些猪仔就可以进行器官移植了。请回答下列问题：
(1)诱导性多能干细胞(iPSC)具有与胚胎干细胞类似的功能，可以发育成人体的各种组织和器官。人体内有许多的多能干细胞，如乳腺中的多能干细胞、胰腺中的多能干细胞及骨髓、外周血、脐带血中的造血干细胞等，最容易获取的多能干细胞是________。多能干细胞的获得，不使用胚胎细胞或卵细胞，也不诱导发育成个体，因此，不会像生殖性克隆那样引发________问题。(2)该类用于器官移植的猪的培养过程中，必须要经历________、早期胚胎培养和________。之所以能培养出长有人体器官的猪，可见猪与人的________反应较小；将从该猪身上摘下的胰腺移植到患者体内，________(填“一定有”“一定没有”或“几乎没有”)免疫排斥现象。(3)这种猪的后代是否也会产生人体器官？________。(4)为了多获得这种基因改造过的胚胎，可以采用________的方法，当处理对象为囊胚时操作要点是______________________________________________。[答案](1)造血干细胞　伦理学(2)体外受精　胚胎移植　免疫排斥　几乎没有(3)否(或不会)(4)胚胎分割　将内细胞团均等分割[解析](1)人体内的干细胞有全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞；多能干细胞的子细胞可以分化成多种细胞，全能干细胞具有全能性。人体内最容易获得的干细胞是造血干细胞，可以直接从血液中分离。多能干细胞的获得和使用，不会像生殖性克隆那样引发伦理学问题。(2)胚胎工程包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等过程。曾经有科学家发现猪与人的免疫排斥反应较小，曾希望“以猪心换人心”；该技术培养出的器官完全是患者自己的细胞分化形成的，移植后几乎不发生免疫排斥反应。(3)新的胚胎是个组合体，只有胰腺是人体细胞组成的，故它的有性生殖后代是不含人的基因的，该性状不能遗传给后代。(4)胚胎分割可以增加同种胚胎的数量，若切割的是囊胚，则要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。3．2016年4月，世界首例经过线粒体移植技术的“三亲婴儿”哈桑在墨西哥出生。下图是培育“三亲婴儿”的示意图，请回答下列问题：(1)“三亲婴儿”共有三位生物学意义上的父母，即所谓的“________爸________妈”(填“一”或“二”)；由于女性自然周期产生的卵子太少，捐献者在取卵前通常需要注射________激素，促使一次有更多的卵泡发育。(2)引入的线粒体基因相当于对婴儿原来的基因进行了修饰，这一过程类似于________技术。
(3)去除细胞核时普遍使用________去核法。从受精卵到“三亲婴儿”的出生还需要________和________等技术。(4)“三亲婴儿”的培育技术能避免母亲的________遗传病基因传递给后代，但其染色体仍有________________(填比例)来自母亲提供的细胞核。[答案](1)一　二　促性腺(2)基因工程(或转基因)(3)显微操作　早期胚胎培养　胚胎移植(4)线粒体(或细胞质)　1/2(或50%)[解析](1)“三亲婴儿”涉及的是父母的细胞核中的遗传物质和第三方捐赠卵子线粒体中的遗传物质，因此是“一爸二妈”，即“一父两母”。对女性注射促性腺激素可促进超数排卵。(2)引入第二位“母亲”的线粒体基因相当于对婴儿原来的基因进行了修饰，所以这一过程将造出“转基因婴儿”，这一过程类似于基因工程技术。(3)去除细胞核时普遍使用显微操作去核法；从受精卵到“三亲婴儿”的出生还需要早期胚胎培养技术和胚胎移植技术。(4)重组细胞的细胞质来自健康捐献者，能避免母亲的细胞质遗传病基因传递给后代；重组细胞的细胞核中的染色体1/2来自父亲，1/2来自母亲。4．1978年7月25日，全球首位试管婴儿在英国诞生。试管婴儿最初由英国产科医生帕特里克·斯特普托和生理学家罗伯特·爱德华兹合作研究成功，该技术引起了世界科学界的轰动。罗伯特·爱德华兹因此获得了2010年诺贝尔生理学或医学奖。随着“二孩”政策放开，众多“高龄妇女”跃跃欲试，试管婴儿技术为其愿望的实现提供了可能。请回答：(1)试管婴儿技术被称为人类生殖技术的一大创举，为治疗____________开辟了新的途径。人们对于用设计试管婴儿的方法(提供骨髓)救助患白血病的孩子，基本上持认同的态度，但反对用于设计________________。(2)并不是所有的不孕夫妇都适宜做试管婴儿，如40岁以上的女性，由于卵巢的产卵能力低，对药物不敏感，且移植胚胎的流产率高，胚胎畸形率高，不适宜做试管婴儿。针对以上情况，医生在胚胎移植前，应加强对移植胚胎的 ________，移植时，可向女性子宫移植________胚胎。(3)培育试管婴儿涉及的生物技术有__________________________________________________________________________________(回答出两项即可)。
(4)高龄妇女生育染色体异常疾病患儿的风险明显高于正常育龄的妇女。人类21三体综合征的成因是在生殖细胞形成的过程中，第21号染色体没有分离。若女患者与正常人结婚后可以生育，其子女患该病的概率为________。正常夫妇可通过________等产前诊断手段(回答出两项即可)，确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病，以降低生育出有缺陷孩子的风险。[答案](1)不孕不育症　婴儿性别(2)检查　多个(或2～3个)(3)体外受精技术、动物细胞培养技术、胚胎移植技术(回答出两项即可)(4)1/2　羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查以及基因诊断(回答出两项即可)[解析](1)试管婴儿技术被称为人类生殖技术的一大创举，为治疗不孕不育症开辟了新的途径。设计试管婴儿反对用于设计婴儿性别，以防止人类的性别比例失调。(2)高龄妇女卵巢的产卵能力退化，对药物的敏感性降低，从而使试管婴儿的成功率降低。对胚胎进行遗传学诊断以及增加移植的胚胎数，可提高试管婴儿的成功率。(3)试管婴儿是胚胎工程的具体应用，体现了体外受精技术、动物细胞培养技术以及胚胎移植技术等的应用。(4)女患者的21号染色体为3条，减数分裂时不能均分，形成的卵细胞中第21号染色体有的为一条有的为两条，其概率各为二分之一，所以一半卵细胞正常，一半卵细胞异常。与正常男性结婚发病率应该是1/2。产前诊断是在胎儿出生前，医生用专门的检测手段，如羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查以及基因诊断等手段，确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病。5．现有成年个体甲、乙和丙3只羊，其中甲母羊具有产奶量高等优良性状，但其患有细胞质遗传病——肌阵挛性癫痫且不育，乙母羊表现正常，丙为公羊，为获得健康且能大量分泌含有人的干扰素的羊乳汁乳腺生物发生器，现进行如图所示的操作。请回答下列问题：(1)由操作①________技术获得的重组细胞在体外培养后和丙羊的精子通过②________技术形成受精卵，受精卵早期培养的发育状况与乙羊有关，原因在于____________________________。为获得更多的卵母细胞，通常给供体乙羊注射________。(2)为了培育出可分泌含有人的干扰素的羊乳汁的乳腺生物发生器，构建基因表达载体时，需要把人的干扰素基因插入乳腺蛋白基因的启动子________(填“前面”或“后面”)，原因是_____________________________________________。(3)在胚胎移植之前，该胚胎需发育到________(填时期)，然后筛选出________性胚胎移植到乙羊子宫。[答案](1)核移植　体外受精　受精卵早期所需的营养物质由乙羊的去核卵母细胞提供　促性腺激素(2)后面　启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，目的基因插入启动子后面，才可能表达(3)桑椹胚或囊胚　雌
[解析](1)甲羊的乳腺细胞核和乙羊的去核卵母细胞通过核移植技术形成重组细胞，重组细胞在体外培养至MⅡ期，然后和丙羊获能的精子在体外受精形成受精卵。在早期胚胎培养期间，该胚胎的营养物质来自胚胎本身，因此该胚胎中的营养物质来自乙羊去核的卵母细胞。(2)为了培育出可分泌含人的干扰素的羊乳汁的乳腺生物发生器，构建基因表达载体时，需要把人的干扰素基因插入乳腺蛋白基因的启动子后面，因为启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，目的基因插入启动子后面才可能表达。(3)图示操作的目的是获得乳腺生物发生器，故后代必须是雌性，因此胚胎移植前，该胚胎需发育到桑椹胚或囊胚，然后筛选出雌性胚胎进行移植。6．第三代试管婴儿技术(PGD/PGS技术)为大龄夫妇生出健康宝宝提供了保障。PGS是指胚胎植入前进行的遗传筛查，在胚胎植入前对早期胚胎进行染色体数目和结构异常的检测。PGD是指胚胎植入前的基因诊断，主要用于检查胚胎是否携带有遗传缺陷的基因。(1)为了避免某些遗传疾病的产生，有时需要对胚胎的性别进行鉴定。实验证明，鉴定胚胎性别快速、灵敏、准确性高的方法是SRY—PCR法(SRY是位于Y染色体上的性别决定基因，其位置如下图所示)，利用PCR技术扩增SRY基因的过程中，需要________种引物，至少完成________轮循环，才能获得只含目的基因的DNA片段，最后用________探针对扩增产物进行检测，若出现阳性反应，则胚胎为________(填“男孩”或“女孩”)。(2)试管婴儿的培育需经过体外受精，在体外受精前要对精子进行________处理，通常采用的体外获能方法有________两种。(3)判定卵子受精的重要标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到________。(4)利用________(填“PGD”或“PGS”)技术可以筛选出患21三体综合征的试管婴儿。[答案](1)2　3　SRY特异性　男孩(2)获能　培养法和化学诱导法(3)两个极体(4)PGS
[解析](1)SRY—PCR法是利用PCR技术扩增SRY基因，PCR扩增目的基因时两条链都可作为模板，所以此过程需要2种引物，至少完成3轮循环，才能获得只含目的基因的DNA片段，最后用SRY特异性探针对扩增产物进行检测，若出现阳性反应，则说明胚胎中有SRY基因，可判断为男孩。(2)试管婴儿的培育需经过体外受精，在体外受精前要对精子进行获能处理，通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法两种。(3)判定卵子受精的重要标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。(4)PGS是指对早期胚胎进行染色体数目和结构异常的检测，PGD是指胚胎植入前检测胚胎是否携带有遗传缺陷的基因，21三体综合征为染色体异常遗传病，故利用PGS技术可以筛选出患21三体综合征的试管婴儿。7．科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对干扰素基因缺失小鼠进行基因治疗，其技术流程如图1：(1)步骤①中，在核移植前应去除卵母细胞的____________。常用的导入目的基因的方法为____________。(2)将基因导入ES细胞而不是导入到上皮细胞是因为___________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)步骤③中，需要构建含有干扰素基因的________________。已知DNA分子复制过程中，子链延伸的方向是从5′端→3′端，构建前利用PCR技术扩增干扰素基因时，可以从图2中A、B、C、D四种单链DNA片段中选取________作为引物。对干扰素基因片段和质粒进行酶切时，可选用限制酶的组合为________。(4)将步骤③获得的ES细胞在荧光显微镜下观察，选择发________色荧光的细胞进行体外诱导。为检测干扰素基因是否表达，可以采用________________的方法。[答案](1)细胞核　显微注射法(2)ES细胞具有发育的全能性(或经诱导可发育为各种组织、器官或细胞)(3)基因表达载体　B和C　Hind Ⅲ和Pst Ⅰ(或EcoR Ⅰ和Pst Ⅰ)(答出一种即可)(4)绿　抗原—抗体杂交