第34讲　胚胎工程与生态工程（含生物技术的安全性和伦理问题）

[最新考纲]　1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础（Ⅰ）。2.胚胎干细胞的移植（Ⅰ）。3.胚胎工程的应用（Ⅱ）。4.转基因生物的安全性（Ⅰ）。

5.生物武器对人类的威胁（Ⅰ）。6.生物技术中的伦理问题（Ⅰ）。7.简述生态工程的原理（Ⅱ）。8.生态工程的实例（Ⅰ）。

考点一　体内受精和早期胚胎发育（5年4考）

1.精子和卵子的发生

2.受精

（1）精子获能：刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。

（2）卵子的准备：卵子要在输卵管内进一步成熟，到减Ⅱ中期（时期），才具备与精子受精的能力。

（3）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。

3.早期胚胎发育过程

1.（教材P63讨论题解答）（1）一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？

提示　正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。

（2）排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？

提示　是指卵子从卵泡中排出。

（3）刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？

提示　刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成减数第一次分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。

2.（P64旁栏思考题解答）进行体外受精时，将卵母细胞取出后，是否应当将它置于与输卵管中相似的环境，让它进一步成熟？

提示　是的。从卵巢上取出的卵母细胞还没有成熟，尚未完成减数第一次分裂。应在体外人工模拟输卵管环境进行培养，才能使其成熟，即达到受精前的成熟阶段。

（海南高考）请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题：

（1）精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体，顶体内含有的　　　　能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。

（2）某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于　　　　卵母细胞阶段。当该细胞发育至减数第二次分裂　　　　期时，才具备受精能力。若在卵细胞膜和透明带之间看到两个极体，则表明　　　　已完成。

（3）动物的早期胚胎移植到同种且　　　　与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫作胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎，常用　　　　激素对供体进行处理，其目的是获得更多的　　　　，经人工授精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞的细胞膜　　　　　　　　　　　　。

（4）若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到桑椹胚或囊胚阶段的早期胚胎进行　　　　处理，再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置于　　　　条件下。

答案　（1）顶体酶　（2）初级　中　受精　（3）生理状态　促性腺　卵母细胞　对物质的吸收具有选择性　（4）胚胎分割　冷冻（或液氮）

1.受精过程中的“三大反应”与防止多精入卵受精的“两道屏障”

（1）顶体反应：精子的质膜和顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程即为顶体反应。顶体反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子结合必不可少的条件。

（2）透明带反应：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，称做透明带反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。

（3）卵细胞膜反应：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，称为卵细胞膜反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。

2.胚胎发育过程

3.胚胎工程中的一些场所及时期

（1）精子发生场所——睾丸曲细精管；卵子的发生场所——卵巢；受精场所——输卵管；发育场所——输卵管和子宫。

（2）精子发生时间及特点——初情期后，两次分裂连续进行；卵子发生时间及特点——胚胎期性别分化以后和初情期以后，两次分裂不连续进行。

（3）胚胎发育过程中开始分化的阶段是囊胚期，可以进行胚胎移植或分割的阶段为桑椹胚和囊胚阶段。

（4）卵子和精子能够受精的前提条件

①成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。

②动物排出的卵子并未成熟且成熟程度因动物种类而异，但只有达到减数第二次分裂中期时才具备与精子受精的能力。　　　

考点二　体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用（5年2考）

1.体外受精与早期胚胎培养

（1）体外受精

（2）早期胚胎培养

①培养液成分：无机盐、有机盐（两盐）；维生素、激素（两素）；氨基酸、核苷酸（两酸），另外还有水、血清等。

②胚胎去向：向受体移植或冷冻保存。

2.胚胎移植

（1）地位：胚胎工程其他技术的最后一道工序。

（2）主要过程：

（3）意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。

3.胚胎分割

（1）材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。

（2）实质：胚胎分割可增加动物后代，其实质是动物的无性繁殖或克隆。

（3）注意：对囊胚分割时，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。

4.胚胎干细胞（ES或EK细胞）

（1）来源：早期胚胎或原始性腺。

（2）特点：形态上，体积小、细胞核大、核仁明显；功能上，具有发育的全能性；体外培养条件下可以增殖而不分化。

（3）培养过程

1.供体牛和受体牛的选择标准是什么？

提示　供体是遗传性能和生产性能优秀的个体，受体是健康、有繁殖能力的个体。

2.排卵和冲卵有什么区别？

提示　排卵是指卵子从卵泡中排出，冲卵是把供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来。

3.（教材P79旁栏思考题）对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割？

提示　内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。

（2015·重庆理综，8）某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。

（1）拟进行如下杂交：

♂A（具高产奶基因的纯种）×♀B（具适宜本地生长基因的纯种）―→C

选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常　　　　　　　　。若C中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明高产奶是　　　　性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合是　　　　　　　　，后代中出现这种母牛的概率是　　　　（假设两对基因分别位于两对常染色体上）。

（2）用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。

精子要具有受精能力，需对其进行　　　　处理；卵子的成熟在过程　　　　中完成。在过程④的培养基中含有葡萄糖，其作用是　　　　。为筛选出具有优良性状的母牛，过程⑤前应鉴定胚胎的　　　　　　　　　　　　。子代母牛的优良性状与过程　　　　的基因重组有关。

（3）为了提高已有胚胎的利用率，可采用　　　　技术。

答案　（1）生长发育（或胚胎发育）　隐性　♂A×♀C　1/8　（2）获能（或增强活力）　③　供能　性别、高产奶和适应生长的基因　①②　（3）胚胎分割

1.胚胎移植与胚胎分割中的相关问题

（1）胚胎移植是胚胎工程中的最后一道“工序”，移植的胚胎必须在原肠胚之前，但不能直接移植受精卵。

（2）移植胚胎的来源及生殖方式：①核移植后进行早期胚胎培养，其为无性生殖；②体外受精后进行早期胚胎培养，其为有性生殖；③体内受精→冲卵→胚胎移植，其为有性生殖。

（3）两次处理：①用激素对供体（雌性个体）和受体进行同期发情处理；②用促性腺激素对供体（雌性个体）进行超数排卵处理。

（4）两次检查：①收集胚胎检查；②移植后是否妊娠检查。

（5）胚胎移植成功的两个条件：同种动物之间、供受体生理状态要相同。

（6）冲卵含义：冲出早期胚胎，不是冲出卵子。

（7）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。

（8）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、有性生殖细胞的形成、有性生殖细胞的结合，属于无性繁殖或克隆。

（9）胚胎分割应选取桑椹胚或囊胚时期的胚胎。

2.干细胞的种类及特点

3.胚胎移植的生理学基础

（1）发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，供、受体生殖器官的生理变化相同，为胚胎提供相同的生理环境。

（2）早期胚胎没有与母体子宫建立组织联系，为胚胎收集提供了可能。

（3）受体对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，为胚胎的存活提供了可能。

（4）胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其遗传特性不受影响。

4.胚胎移植的实质和优势、时间

（1）胚胎移植的实质：是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性状能保持其原来的优良特性。

（2）胚胎移植的优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，从而大大缩短了供体本身的繁殖周期，大大推动了畜牧业的发展。

（3）胚胎移植时间：不同动物胚胎移植的时间不同，牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段，小鼠、家兔在桑椹胚前，人胚胎可在8～16个细胞阶段移植。几乎所有动物都不能培养到原肠胚阶段移植，因为此时细胞分化程度较高，移植成功率很低。

考点三　生物技术的安全性和伦理问题

1.转基因生物的安全性

（1）转基因生物存在安全性问题的原因

①目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制等都了解得相当有限。

②目的基因往往是异种生物的基因。

③外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。

（2）对转基因生物安全性的争论：在食物安全、生物安全、环境安全三个方面存在激烈的争论。

（3）理性对待转基因技术：趋利避害，不能因噎废食。

2.生物技术中的伦理问题

（1）克隆

①治疗性克隆与生殖性克隆

②中国政府态度：禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。

（2）试管婴儿与设计试管婴儿

试管婴儿与设计试管婴儿都是有性生殖，都要通过①体外受精，并进行②体外早期胚胎培养和③胚胎移植，不同的是设计试管婴儿胚胎移植前需进行“④遗传学诊断”或基因诊断。

3.基因身份证

（1）否定的理由：个人基因资讯的泄露造成基因歧视，势必造成遗传学失业大军、个人婚姻困难和人际关系疏远等。

（2）肯定的理由：一些遗传性疾病在后代中复现率很高，通过基因检测可以及早预防，适时治疗，达到挽救患者生命的目的。

4.生物武器

（1）种类：致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌。

（2）中国政府的态度：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。

（2017·湖南省长沙市模拟）现代生物技术在造福人类的同时，也可能引起一系列的安全和伦理问题，回答以下有关问题。

（1）关于转基因生物的安全性问题的争论主要集中在　　　　安全、　　　　安全和环境安全三个方面。

（2）生物武器包括　　　　、　　　　、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等。

（3）我国对于“克隆人”这一技术总体上来说是禁止　　　　性克隆，但不反对　　　　性克隆。

（4）设计试管婴儿与普通试管婴儿的区别在于前者在植入前需要对胚胎进行　　　　。

（5）对于“基因身份证”，反对者认为：通过基因检测确定和治疗遗传病目前困难重重，而且存在个人基因资讯泄露造成社会生活中出现　　　　的风险，因此没有必要进行基因检测。

解析　（1）转基因生物的安全性问题主要包括食物安全（滞后效应、过敏源、营养成分改变）、生物安全（对生物多样性的影响）、环境安全（对生态系统稳定性的影响）。（2）生物武器包括致病菌、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等。（3）我国对于“克隆人”这一技术总体上来说是禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆。（4）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，因此设计试管婴儿与普通试管婴儿的区别在于前者在植入前需要对胚胎进行遗传学诊断。（5）对于“基因身份证”，反对者认为：通过基因检测确定和治疗遗传病目前困难重重，而且存在个人基因资讯泄露造成社会生活中出现基因歧视的风险，因此没有必要进行基因检测。

答案　（1）食物　生物　（2）致病菌　病毒　（3）生殖　治疗　（4）遗传学诊断　（5）基因歧视

考点四　生态工程

1.生态工程与生态经济

（1）生态工程

①任务：修复和重建已遭到破坏的生态系统；改善传统的生产方式，提高生态系统的生产力。

②目的：遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。

③特点：与传统工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。

（2）生态经济

①原则：“循环经济”。

②特点：使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料。

③目的：实现废弃物的资源化。

④手段：生态工程。

2.生态工程所遵循的五项原理

（1）物质循环再生原理

物质在生态系统中循环往复，逐层分级利用。（如无废弃物农业）

（2）物种多样性原理

物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。

（3）协调与平衡原理

生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。

（4）整体性原理

人类处于社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。

（5）系统学和工程学原理

包括系统的结构决定功能原理和系统整体性原理。

【特别提醒】

单一人工林比天然混交林稳定性低，易爆发虫害——物种多样性原理；草原确定合理载畜量，不能过度放牧——协调与平衡原理；引种考虑适应环境——协调与平衡原理；林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题——整体性原理。

3.设计生态工程的五大原理及实例整合（连一连）

由此可见，除⑤外均涉及整体性原理，除①、⑤外均涉及协调与平衡原理。

1.（教材P108讨论3解答）如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？

提示　对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。

2.（教材P122“讨论题”解答）（1）在“矿区废弃地的生态恢复工程”案例中，恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？

提示　矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，因此代之以适应性强，耐旱的灌木、草和树。

（2）怎样合理地筹划养殖肉牛的数量？

提示　首先要考虑到牧草的产量，以草定畜；从外地调运饲料要考虑饲养成本；更重要的是要考虑到土地对粪肥的承载力，以及对粪肥的加工或利用情况，要保持在承载力范围以内，以免养殖规模过大，粪肥数量巨大而造成新的污染。

（2017·湖南长郡中学）在缤彩纷呈的生物世界，微生物似乎显得过于微小与沉寂。然而，它们在生态工程中有着重要的作用，如处理生活污水。请回答下列问题：

（1）生活污水流经某生活污水净化处理系统中的“厌氧沉淀池”“曝气池”和“兼氧池”后得到初步净化，在这个过程中，微生物通过　　　　呼吸将污水中的有机物分解。

（2）生态工程中所遵循的基本原理有　　　　、　　　　、协调与平衡原理、整体性原理、系统学与工程学原理等。

（3）一般来说，生态工程的主要任务是对已破坏的　　　　进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善并提高生态系统的生产力，追求　　　　、经济、社会效益的统一。

（4）很多微生物只能分解某一种有机物，如果想培育出能分解生活污水中多种有机物的“超级微生物”，理论上可以采用　　　　技术对现有微生物进行改造，该技术的核心是　　　　。如果在个体水平上检测改造的微生物是否符合要求，可采用的检测方法是_________________________________________。

解析　（1）厌氧沉淀池中的微生物通过无氧呼吸将污水中有机物分解，曝气池中的微生物通过有氧呼吸将污水中有机物分解，兼氧池中的微生物通过有氧呼吸和无氧呼吸将污水中有机物分解。（2）生态工程中所遵循的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学与工程学原理等。（3）一般来说，生态工程的主要任务是对已破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善并提高生态系统的生产力，追求生态（或自然生态）、经济、社会效益的统一。（4）很多微生物只能分解某一种有机物，如果想培育出能分解生活污水中多种有机物的“超级微生物”，理论上可以采用基因工程技术对现有微生物进行改造，该技术的核心是基因表达载体的构建。如果在个体水平上检测改造的微生物是否符合要求，可采用的检测方法是用含不同种有机物的培养基分别培养改造后的微生物，观察其分解能力。

答案　（1）无氧和有氧（或细胞）

（2）物质循环再生原理　物种多样性原理

（3）生态环境　生态（或自然生态）

（4）基因工程（或基因拼接、转基因）　基因表达载体的构建　用不同种有机物分别培养改造后的微生物，观察其分解能力

1.对生态工程的理解

涉及的学科知识包括生态学和系统学；运用到的技术手段或方法有系统设计、调控和技术组装；最终目的是促进人类社会和自然环境的和谐发展。

2.生态工程的主要任务

是对已被破坏的生态环境（或受损的生态系统）进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。

3.生态工程与传统工程的比较

易错·防范清零

[易错清零]

易错点1　误认为精子“获能”就是获得能量并认为排卵就是排出卵泡

点拨　关注受精过程的2个易混点

（1）精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。

（2）排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。

易错点2　对卵裂阶段物质含量和体积大小的变化模糊不清

点拨　（1）卵裂阶段的细胞分裂方式为有丝分裂；（2）受透明带制约，从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有减小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小；（3）伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中DNA含量保持相对稳定；（4）该过程中有机物总量减少，因为细胞一直进行呼吸作用消耗有机物但不从外界吸收营养物质。

易错点3　误认为胚胎移植的胚胎只能来自“体外受精”

点拨　判断用于移植的胚胎来源及生殖方式

易错点4　混淆“传统经济”与“生态经济”

点拨　界定“传统经济”与“生态经济”

（1）传统经济是大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式，不注重生态环境的保护，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。

（2）生态经济实现了“原料→产品→原料→产品”的生产体系，是实现了废弃物资源化的循环经济。具有少消耗、多效益、可持续的特点。

易错点5　混淆克隆动物、试管动物与转基因动物

点拨　三类动物的比较如下

 [纠错小练]

1.（2017·河南濮阳三模，38）下面是繁育良种奶牛的示意图，据图回答下列问题：

（1）对供体母牛用　　　　处理可获得更多的卵母细胞，经人工授精后可得到早期胚胎。在胚胎移植前，若对胚胎进行性别鉴定，可以在分子水平上对早期胚胎进行性别鉴定，也可以在细胞水平上通过对　　　　的分析进行性别鉴定。体外培养受精卵时，培养液中提供CO2的目的是______________________________________________。若要对囊胚阶段的胚胎进行分割，其操作过程中需要注意的问题是_____________________。

（2）对受体母牛要进行同期发情处理是为了                                 

____________________________________，图示流程中冲卵的“卵”是指

　　　　。实际生产中常利用体细胞克隆保持供体母牛的许多优良性状，操作中用于核移植的体细胞一般选用　　　　代以内的细胞，其原因是__________________。

解析　（1）对供体母牛用促性腺激素处理可使其超数排卵，以获得更多的卵母细胞。若在细胞水平上对胚胎进行性别鉴定，可通过对性染色体分析加以鉴别。体外培养受精卵时，培养液中提供CO2用于维持培养液的pH。若要对囊胚阶段的胚胎进行分割，需要注意将内细胞团均等分割。（2）对受体母牛要进行同期发情处理是为了给供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境。题图过程中的冲卵实际上是获得早期胚胎。实际生产中常利用体细胞克隆保持供体母牛的许多优良性状，操作中用于核移植的体细胞一般选用10代以内的细胞，其原因是10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。

答案　（1）促性腺激素　性染色体　维持培养液的pH　将内细胞团均等分割

（2）使供体、受体的生理变化相同　早期胚胎　10　10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型

2.（2018·陕西宝鸡检测）“试管婴儿”技术是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取出，在试管中完成受精，并在试管中培养受精卵使其发育到桑椹胚或囊胚阶段，再将胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。它不仅使一部分不能生育的男女重新获得了生育的机会，也为人类的优生开辟了新的途径。据此回答：

（1）“试管婴儿”技术在生物学上所依据的原理是（　　）

A.有性生殖　　B.组织培养　　C.克隆技术　　D.基因工程

（2）“试管婴儿”的形成用到了下列哪些技术？　　　　（填序号）。

①体外培养　②人工授精　③胚胎移植　④核移植

（3）要得到“同卵双胞胎”，采用的技术是　　　　，此类双胞胎的性别是否相同？　　　　。

（4）“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，二者在对人类的作用上的区别是____________________________________。

（5）现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是____________________。

解析　（1）“试管婴儿”技术实际是体外受精，即经过精卵结合，所以是有性生殖。（2）“试管婴儿”的培育过程为：

（3）要提高胚胎利用率可以进行胚胎分割，如将一个受精卵的早期胚胎一分为二，再移植到母体子宫内发育，可形成两个婴儿，即同卵双胞胎，两者性别完全相同。（4）“试管婴儿”技术主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，而“设计试管婴儿”技术则被用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病。（5）有些人认为那些配型不合适的胚胎被丢弃或杀死及滥用“设计试管婴儿”技术（如设计婴儿性别等）会引起性别比倒失调，违反了伦理道德。

答案　（1）A　（2）①②③　（3）胚胎分割和胚胎移植　相同　（4）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等的疾病，胚胎在移植前需进行遗传学诊断　（5）此做法破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德

课堂小结

随堂·真题&预测

1.（2015·山东理综，36）治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下：

（1）过程①采用的是细胞工程中的　　　　技术，过程②采用的是胚胎工程中的　　　　技术。

（2）体细胞进行体外培养时，所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的作用是维持培养液（基）的　　　　。

（3）如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体（重组载体）时必须使用　　　　　　和　　　　　　两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有　　　　　　基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。

答案　（1）（体细胞）核移植　（早期）胚胎培养

（2）pH（或酸碱度）

（3）限制性（核酸）内切酶（或限制酶）　DNA连接酶（两空可颠倒）　标记

2.（2019·高考预测）科学家培育转乳糖分解酶转基因奶牛的过程如图所示。请回答下列问题：

（1）对胚胎成纤维细胞进行培养前，需要对动物组织块进行处理，处理所用的酶是　　　　，处理的目的是　　　　　　　　　　　　。

（2）在原代培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为　　　　。此时需要将贴壁的细胞再处理，分瓶继续培养，这样的培养过程叫　　　　。

（3）重组细胞1的构建过程需用到的生物技术是　　　　，重组细胞2的构建所采用的技术是　　　　。

（4）图中所采用的卵母细胞应处于　　　　期；重组胚胎能移植到受体母牛内存活，说明_____________________________________________。

解析　（1）动物细胞培养前需要将动物组织块用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，目的是将组织分散成单个细胞。（2）在原代培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。接触抑制后的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，这种培养叫传代培养。（3）图中的重组细胞1接受了外源基因——乳糖分解酶基因，所用技术为转基因技术。重组细胞2是卵母细胞接受重组细胞1的细胞核形成的，所用技术为体细胞核移植技术。（4）体细胞核移植时，接受细胞核的卵母细胞应处于减数第二次分裂中期。移植的早期胚胎能在受体牛的子宫中成活，说明受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。

答案　（1）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）　将组织分散成单个细胞　（2）接触抑制　传代培养

（3）基因工程（或DNA重组技术）　体细胞核移植技术

（4）减数第二次分裂中（或MⅡ中）　受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应

教师独具

1.（2017·山西八校联考）阅读如下材料：

资料甲：传统哺乳动物的胚胎干细胞是从核移植构建成重组胚胎的过程中获得的。

资料乙：向哺乳动物的体细胞中导入4个多能性相关的基因、2种特殊组蛋白的基因，在添加特殊化合物的培养基中培养，能快速获得诱导性多能干细胞（iPS）。但是，这种方法诱导的多能干细胞必须应用逆转录病毒才能进行基因组整合。

资料丙：应用iPS已经成功培养和分化出心肌、神经、胰腺、骨等多种体细胞和不同的组织，多能干细胞的研究在器官再生、修复和疾病治疗方面极具应用价值。

回答下列问题：

（1）iPS建立的过程需将病毒介导后的细胞种植于　　　　细胞上，并于ES细胞专用培养体系中培养，以维持不分化状态；所用逆转录病毒相当于基因工程中的　　　　，且病毒应对生物体　　　　。

（2）在体外培养条件下，培养液中加入　　　　因子，可诱导iPS向不同类型的组织细胞分化，分化的实质是细胞中基因的　　　　。

（3）用上述两种方法获得的自体干细胞诱导分化形成的相应组织、器官进行移植，与传统器官移植相比，其优点是可避免发生　　　　反应。

解析　（1）iPS建立的过程需将病毒介导后的细胞种植于饲养层细胞上，并于ES细胞专用培养体系中培养，以维持不分化状态；所用逆转录病毒相当于基因工程中的运载体；且病毒应对生物体无害。（2）在体外培养条件下，培养液中加入分化诱导因子，可诱导iPS向不同类型的组织细胞分化；分化的实质是细胞中基因的选择性表达。（3）用自体干细胞诱导分化成的相应组织、器官进行移植，可避免发生免疫排斥反应。

答案　（1）饲养层　运载体　无害　（2）分化诱导　选择性表达　（3）免疫排斥

2.（2017·中原名校质量考评八，38）阅读材料，分析回答有关问题：

Ⅰ.随着我国“全面二胎”政策的实施，一些高龄夫妇借助试管婴儿技术实现了自己的愿望。

（1）体外受精主要包括　　　　、　　　　和受精等几个主要步骤。

（2）受精后形成的受精卵要移入　　　　培养液中继续培养一段时间再移植到母体内，早期胚胎发育到囊胚阶段的某一时刻，会冲破　　　　，称之为“孵化”。

Ⅱ.某地开展以甜高粱种植为核心的生态农业建设，取得了良好的经济效益和环境效益。由于甜高粱植株高大，田间湿度大，为套种食用菌创造了条件。甜高粱叶片不仅含3%～5%的糖，而且蛋白质的含量也很高，是鱼和牛的优良饲料。利用甜高粱茎秆发酵制酒，酒糟喂牛，牛粪为沼气池提供原料，沼气池不仅对牧畜粪便进行无害化处理，沼渣肥田，产生的沼气还可在温室中用于点灯、燃烧，提高了蔬菜的产量。

（3）上述生物种群之间的相互关系类型是_____________________。

（4）沼气能用于提高温室产量的原因是增加光照强度、　　　　和　　　　。

（5）该生态系统取得良好效益的原因是能量多级利用和物质循环再生，请各举一例： ____________________________________。

答案　Ⅰ.（1）卵母细胞的采集和培养　精子的采集和获能

（2）发育　透明带

Ⅱ.（3）竞争、捕食

（4）适当提高温度　提高CO2浓度

（5）能量多级利用如牛粪生产沼气等，物质循环再生如沼渣肥田等

（时间：30分钟　满分：100分）

1.（2017·福建省厦门模拟）我国基因工程药物的研制和生产发展迅猛，目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品，大致过程如图所示：

（1）哺乳动物的体外受精主要包括：[a]　　　　、[b]　　　　和受精等几个主要步骤，若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能，可给供体注射　　　　，使其排出更多的卵子。

（2）在过程c中需要用到的工具酶有____________________________________，要使人的药用蛋白基因在奶牛乳腺细胞中特异性表达，完整的基因表达载体要包括目的基因、　　　　、标记基因等部分。

（3）d过程常用的方法是　　　　，e过程的名称为　　　　。

（4）若要一次获得多只完全相同的转基因牛，应采用　　　　技术，通常选择　　　　、　　　　的桑椹胚或囊胚。

（5）早期胚胎发育的几个阶段：受精卵→　　　　期→桑椹胚→囊胚→　　　　。

解析　（1）哺乳动物的体外受精主要包括精子的获取、卵母细胞的采集和受精等几个主要步骤，若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能，可给供体注射促性腺激素，使其排出更多的卵子。（2）过程c是构建基因表达载体的过程，该过程首先要用限制酶切割外源DNA分子和运载体，其次要用DNA连接酶将目的基因与运载体连接形成重组DNA分子，完整的基因表达载体要包括目的基因、乳腺蛋白基因的启动子和终止子、标记基因等部分。（3）将目的基因导入受精卵中常用显微注射法，e过程将早期胚胎通过胚胎移植技术移植到受体母牛的子宫内。（4）若要一次获得多只完全相同的转基因牛，应采用胚胎分割技术，通常选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。（5）早期胚胎发育的几个阶段：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚。

答案　（1）精子的获取和获能　卵母细胞的采集和培养　促性腺激素　（2）限制酶、DNA连接酶　启动子、终止子　（3）显微注射法　胚胎移植　（4）胚胎分割　发育良好　形态正常　（5）卵裂　原肠胚

2.（2017·湖南长沙模拟）试管婴儿之父——爱德华兹因体外受精技术获得2010年诺贝尔生理学或医学奖。体外受精技术又称试管婴儿技术，第一代试管婴儿的操作流程如图所示。请分析回答：

（1）将收集的精子放在一定浓度的肝素溶液中进行培养，其目的是__________________________________________。

（2）超数排卵技术的处理措施是对母体注射______________________。

（3）受精过程中防止多精入卵的生理反应包括　　　　反应和　　　　反应。

（4）进行早期胚胎的体外培养时，培养液中除了含有各种有机盐类、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还要添加激素和　　　　。

（5）一般将受精卵培养至　　　　时期进行胚胎移植。

解析　（1）将收集的精子放在一定浓度的肝素溶液中进行培养，其目的是使精子获能。（2）对母体注射促性腺激素可促使其超数排卵。（3）受精过程中防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。（4）进行早期胚胎的体外培养时，培养液中除了含有各种有机盐类、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还要添加激素和动物血清。（5）一般将受精卵培养至桑椹胚或囊胚时期进行胚胎移植。

答案　（1）精子获能　（2）促性腺激素　（3）透明带　卵细胞膜　（4）动物血清　（5）桑椹胚或囊胚

3.（2017·湖南衡阳调研，38）科学家利用活体卵子及皮肤成纤维细胞，在实验室已成功克隆出了数个人体胚胎，进而可开发出有研究价值的胚胎干细胞。回答下列问题：

（1）胚胎干细胞在形态上表现为体积小，细胞核大，　　　　明显等特点，在功能上具有　　　　。自然状况下的胚胎干细胞是从哺乳动物的　　　　中分离出来的一类细胞。

（2）若将胚胎干细胞用于检测有毒物质是否引起了基因突变，在分子水平上需要采用　　　　技术。

（3）通过胚胎干细胞体外诱导分化，可培育出人造组织器官，解决目前

　　　　和　　　　问题。

答案　（1）核仁　发育的全能性　早期胚胎或原始性腺

（2）DNA分子杂交（基因探针）

（3）临床存在的供体器官不足　器官移植后免疫排斥

4.如图为桑基鱼塘的物质和能量交换模式图，据图回答：

（1）该生态工程属于　　　　生态工程应用的实例，体现了　　　　　　（选答两项）等生态工程的基本原理。

（2）通过现代生物技术可提高传统生态工程的效益，如要通过基因工程培养抗病甘蔗，核心的步骤是　　　　，然后通过　　　　技术将导入了目的基因的甘蔗细胞培养成植株。若要检测目的基因是否表达相应的蛋白质则可以用

　　　　技术进行检测。

（3）为大量繁殖良种猪，首先要对母猪进行　　　　处理，以获得更多的良种猪卵母细胞，与经过　　　　处理的良种猪精子进行体外受精，再将早期胚胎移植到本地母猪体内发育成小猪。

（4）该生态系统的建立既能使人们获得了经济效益，又减少了环境污染，原因是___________________________________________。

答案　（1）农村综合发展型　物质循环再生原理、物种多样性原理、整体性原理等　（2）基因表达载体的构建　植物组织培养　抗原—抗体杂交　（3）超数排卵　获能　（4）提高了能量利用率（废物资源化）

5.（2017·中原名校押题卷）2013年，全球首批全基因组测序的PGD/PGS试管婴儿在长沙诞生。新技术的突破意味着通过设计试管婴儿解决部分不孕不育问题的同时，部分肿瘤疾病、遗传性疾病的家族性遗传也将有望避免。

（1）设计试管婴儿时为了提高受孕率，胚胎移植时多采用多胚胎移植，因此需要用　　　　处理，促进母亲排出更多的卵子，胚胎发育的卵裂期在　　　　（填“透明带”或“放射冠”）内进行，受精卵经72小时体外培养发育成有32个细胞左右的胚胎，叫　　　　，可用于胚胎移植。

（2）目前SRY－PCR法是对胚胎的性别进行鉴定最有效最准确的方法，操作的基本程序是：从被测的囊胚中取出几个　　　　（填“部位”）细胞，提取DNA；然后用位于Y染色体上的性别决定基因（即SRY基因）的一段碱基作　　　　，以　　　　为模板进行PCR扩增；最后与SRY特异性探针出现阳性反应者，胚胎为　　　　性。

（3）治疗性克隆，即可利用人体细胞核移植等技术治疗人类疾病，在去除卵母细胞的细胞核时，可用微型吸管把位于　　　　和　　　　之间的第一极体一并吸出。

解析　（1）给母亲注射促性腺激素可促使其超数排卵。胚胎发育的卵裂期在透明带内进行，受精卵经72小时体外培养发育成有32个细胞左右的胚胎，叫桑椹胚，可用于胚胎移植。（2）目前，对胚胎的性别进行鉴定的最有效最准确的方法是SRY－PCR法，操作的基本程序是：从被测的囊胚中取出几个滋养层细胞，提取DNA；然后用位于Y染色体上的性别决定基因（即SRY基因）的一段碱基作引物，以滋养层细胞的DNA为模板进行PCR扩增；与SRY特异性探针出现阳性反应者，说明其含有Y染色体，为男性。（3）治疗性克隆是指利用人体细胞核移植等技术治疗人类疾病，在去除卵母细胞的细胞核时，可用微型吸管把位于卵细胞膜和透明带之间的第一极体一并吸出。

答案　（1）促性腺激素　透明带　桑椹胚　（2）滋养层　引物　滋养层细胞的DNA　男　（3）卵细胞膜　透明带