2021版新高考选考生物一轮复习通用版学案：第36讲　胚胎工程、生物技术的安全性与伦理问题

第36讲　胚胎工程、生物技术的安全性与伦理问题


考点1　胚胎工程

1．精子和卵子的发生比较
项目
精子的发生
卵子的发生
场所
睾丸的曲细精管
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.体内受精
(1)精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道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，到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。
(3)受精过程

3．早期胚胎发育

4．体外受精

5．早期胚胎培养

6．胚胎移植、胚胎分割与胚胎干细胞培养
(1)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

↓

↓

↓
—方法：手术法和非手术法
↓
—检查受体母牛是否妊娠
③意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。
(2)胚胎分割

(3)胚胎干细胞(ES或EK细胞)


1．(选修3 P63“讨论”)(1)一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？
(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？
(3)刚排出的卵子是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？
答案：(1)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。
(3)刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成了减数第一次分裂，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．(选修3 P64“旁栏思考题”)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？
答案：是。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。应在体外人工模拟的输卵管环境中进行培养，才能使其成熟，即达到受精前的成熟阶段。
3．(选修3 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？
答案：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，其他细胞为滋养层细胞，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，含内细胞团少的部分发育受阻或发育不良，甚至出现不能发育等问题。

1．(2018·高考江苏卷)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
解析：选A。常通过注射促性腺激素的方法对良种母牛进行超数排卵处理，A项正确；体外培养发育到桑葚胚或囊胚期的胚胎可进行胚胎移植，B项错误；一般情况下，代孕牛不会对外来移植胚胎产生免疫排斥反应，不需要免疫抑制剂，C项错误；利用胚胎分割技术，同卵双胎较同卵多胎成功率高，D项错误。
2．(2019·高考江苏卷)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。下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________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
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中，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—抗体杂交技术从分子水平进行检测。
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

1．受精过程中的“三大反应”和防止多精入卵受精的“两道屏障”

2．胚胎发育过程

3．胚胎移植的三个关键环节
(1)移植的胚胎必须在原肠胚之前，但不能直接移植受精卵。
(2)
(3)胚胎移植的供体和受体必须是同种生物，同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。
4．干细胞的分类及特点


1．下列关于胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是(　　)
A．在动物的饲料中添加一定量的促性腺激素能促使超数排卵
B．滋养层细胞发育成胎儿的胎膜和胎盘等结构发生在囊胚期
C．若在囊胚期进行胚胎分割，内细胞团需均等分割，滋养层则不必
D．从动物体内获取的精子能直接与卵细胞结合完成受精过程
解析：选C。促性腺激素的化学本质是蛋白质，食用后会被消化水解，因此在动物饲料中添加促性腺激素不会促使超数排卵，A错误；滋养层细胞发育成胎儿的胎膜和胎盘等结构发生在原肠胚以后，B错误；从动物体内获取的精子需经获能处理后，才能与卵细胞结合完成受精过程，D错误。
2．下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，错误的是(　　)
A．精子在获能液中于37 ℃、5%CO2条件下培养的目的是使精子获能
B．小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用
C．分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异
D．注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育
解析：选C。精子在获能液中培养的目的是使精子获能，其培养条件应符合动物细胞培养的要求，A正确；小鼠在特定光控周期条件下饲养的目的是通过特定的光周期调控其性激素的分泌，注射促性腺激素的目的是使其超数排卵，B正确；虽然分割的胚胎具有相同的遗传物质，但环境也会对胚胎的发育产生影响，导致发育的个体出现形态学差异，C错误；胚胎干细胞具有发育的全能性，注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育，D正确。
3．(不定项)(2020·江苏盐城模拟)下图表示利用二倍体小鼠所做的实验，分析合理的是(　　)

A．过程①需要运用早期胚胎培养技术
B．图中囊胚的细胞基因型都相同
C．代孕母鼠需进行同期发情处理
D．嵌合体幼鼠是四倍体
解析：选AC。过程①为动物细胞培养(早期胚胎培养)，A正确；图中囊胚的细胞基因来自两种小鼠，故有些细胞的基因型不相同，B错误；胚胎移植技术中，进行该操作前需要对受体雌鼠进行同期发情处理，C正确；嵌合体幼鼠染色体并未加倍，故是二倍体，D错误。
4．(不定项)下图为培育转基因山羊生产人β­酪蛋白的流程图，下列叙述正确的是(　　)

A．过程①所用的人β­酪蛋白基因可从人cDNA文库中获得
B．过程②可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植
C．过程③可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体
D．过程④人β­酪蛋白基因在细胞质内进行转录、翻译
解析：选AC。由图可知，①过程表示基因表达载体的构建，目的基因的获得方法很多，从人cDNA文库中获取就是其中之一，A正确；过程②表示胚胎移植，山羊的胚胎移植应在囊胚期以前，B错误；胚胎分割可以得到多个遗传性状相同的个体，在③过程中可以应用，C正确；真核生物的转录过程发生在细胞核中，翻译过程发生在细胞质中，D错误。
5．(2020·广西桂林十八中高三月考)小鼠是常用的实验动物，其受精卵在交配24小时后进行第一次分裂，3天后发育成桑椹胚，并进入子宫。下图为转基因鼠培育过程流程图。据图回答下列相关问题：

(1)给供体母鼠注射促性腺激素，目的是使其________________。在供体母鼠交配后的次日清晨，将其水死并从________处收集受精卵，置于含________________的混合气体的培养箱中培养。
(2)受精卵在培养箱中培养几小时后，可以在卵细胞膜和透明带的间隙观察到________。将DNA溶液注入受精卵的________原核中，注射后的受精卵经过鉴定为活的受精卵，应马上进行移植，或放入________中保存。
(3)受精卵移植的前一天晚上，受体母鼠需要与输精管结扎的公鼠交配，使母鼠呈假孕的生理状态，这样做的目的是_________________________________。
(4)由于科学家对基因的结构、基因间的相互作用以及基因的调控机制了解有限，再加上目的基因是异种生物基因，同时由于____________________，因此在转基因小鼠中，有时候会出现一些科学家意想不到的后果。
解析：(1)对供体母鼠注射促性腺激素，可以促进其超数排卵；交配后可以从供体母鼠输卵管中获得受精卵，再置于含95% 空气加5% CO2的混合气体的培养箱中培养。
(2)受精卵在培养箱中培养几小时后，可以在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体；将DNA溶液注入受精卵的雄原核中，注射后的受精卵经过鉴定为活的受精卵，应马上进行移植，或放入－196 ℃液氮中保存。(3)受体母鼠需要与输精管结扎的公鼠交配，使母鼠呈假孕的生理状态，目的是为供体的受精卵移入受体提供相同的生理环境。(4)由于目的基因插入小鼠基因组的部位是随机的，故在转基因小鼠中，有时候会出现一些科学家意想不到的后果。
答案：(1)超数排卵　输卵管　95% 空气加5% CO2
(2)两个极体　雄　－196 ℃液氮　(3)为供体的受精卵移入受体提供相同的生理环境　(4)目的基因插入小鼠基因组的部位是随机的
6．下图是科学家通过不同方法培育优良种牛的过程，其中①～⑤表示操作过程。请回答下列问题：

(1)图中①过程涉及的精子需进行______处理；防止多精入卵的两道屏障为________。
(2)对图中良种母牛注射促性腺激素的目的是________________。
(3)图中②过程所用的方法是____________。外源基因插入牛受精卵中的DNA上后，有的受精卵能发育成转基因牛，而有的会死亡，请分析外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵死亡的最可能原因：__________________________________。
(4)图中b、c分别代表囊胚的___________________________________________。
(5)图中④过程表示__________________________________________________，由一个囊胚经④过程得到的B、C牛性别相同的概率为________。
解析：(1)题图中①过程指的是获能的精子与成熟卵细胞结合成合子，完成受精作用的过程。防止多精入卵的两道屏障为透明带反应和卵细胞膜反应。(2)为了使良种奶牛产生多个卵细胞，需用促性腺激素处理。(3)基因工程将目的基因导入受体细胞的DNA的过程中，如果破坏生命活动必需的某些基因，受体细胞将会死亡，不能发育成转基因生物。(5)由一个囊胚得到两个个体，该过程要涉及胚胎分割和胚胎移植技术，且得到的两个个体性别相同。
答案：(1)获能　透明带反应、卵细胞膜反应
(2)促使其超数排卵
(3)显微注射法　外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵内生命活动必需的某些基因不能表达(合理即可)
(4)囊胚腔、内细胞团
(5)胚胎分割和胚胎移植　100%
7．(2020·广东中山一中模拟)科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(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，流程如下。请回答下列问题：

(1)从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为________，培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为________。
(2)图中2细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，该过程称为________，也可从灰鼠体内取出卵子，通过________________后进行早期胚胎培养获得。
(3)图中重组囊胚通过________技术移入白鼠子宫内继续发育，此技术对代孕受体的要求是_____________。在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是____________________，若想进一步提高胚胎的利用率，可采用________技术。
(4)小鼠胚胎干细胞(ES细胞)可由囊胚的________分离培养获得，iPS与ES细胞同样具有发育全能性，有望在对人类iPS细胞进行定向诱导分化后用于疾病的细胞治疗。
解析：(1)从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为原代培养，分瓶后的培养称为传代培养。培养的细胞在铺满培养皿底时由于相互接触而停止分裂，这种现象称为细胞的接触抑制。(2)用人工方法从灰鼠输卵管内获得2细胞胚胎，该过程称为冲卵；从灰鼠体内取出卵子，通过体外受精(或核移植)后经早期胚胎培养也可获得早期胚胎。(3)重组囊胚可通过胚胎移植技术移入白鼠子宫内继续发育。胚胎移植时要求代孕受体是同种、生理状态相同的其他雌性动物。在畜牧生产中采用胚胎移植技术可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，在短时间内得到大量优良后代。采用胚胎分割技术可进一步提高胚胎的利用率。(4)小鼠胚胎干细胞(ES细胞)可从早期胚胎或原始性腺中获得，囊胚的内细胞团细胞属于胚胎干细胞。
答案：(1)原代培养　(细胞的)接触抑制　(2)冲卵　体外受精(或核移植)　(3)胚胎移植　同种、生理状态相同的其他雌性动物　可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力　胚胎分割　(4)内细胞团细胞
考点2　生物技术的安全性和伦理问题

1．转基因生物的安全性

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
项目
治疗性克隆
生殖性克隆
区别
目的
从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗
用于生育，获得人的复制品
水平
细胞水平
个体水平
联系
都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息不变
②中国政府态度：禁止生殖性克隆人，不反对治疗性克隆。
(2)试管婴儿与设计试管婴儿


3．基因身份证
(1)否定的理由：个人基因信息的泄露造成基因歧视，势必造成遗传性失业大军、个人婚姻困难和人际关系疏远等严重后果。
(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．混淆克隆动物、试管动物与转基因动物
项目
克隆动物
试管动物
转基因动物
概念
用核移植的方法获得的动物
用体外受精的方法获得的动物
由被转入了目的基因的受精卵发育成的动物
技术
核移植
体外受精
DNA重组技术
生殖方式
无性繁殖
有性生殖
有性生殖或保持原生殖方式
遗传特性
主要与供核个体相同
具备双亲的遗传性状
具备原受精卵及被转入的目的基因两方的遗传特异性
相同点
三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术，且移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎
2.生物工程技术应用组合
(1)转基因植物培育：基因工程＋植物组织培养。
(2)转基因动物培育：基因工程＋动物细胞培养＋胚胎移植。
(3)克隆动物培育：核移植＋动物细胞培养＋胚胎移植。
(4)植物体细胞杂交：酶工程＋体细胞融合＋植物组织培养。
(5)试管婴儿培育：体外受精＋动物细胞培养＋胚胎移植。

1．下列有关生物技术安全性和伦理问题的叙述，不合理的是　(　　)
A．反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择婴儿性别
B．种植抗虫棉可减少农药的使用量，对环境不存在任何安全性问题
C．我国不发展、不生产、不储存生物武器，并反对其扩散
D．生物技术虽然推动了社会的发展，但应科学控制、合理使用
答案：B
2．(2020·江苏南京、盐城模拟)生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列相关叙述错误的是(　　)
A．应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质
B．中国政府的态度是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆
C．设计试管婴儿必须经过严格审批
D．用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来制备生物武器形成杀伤力
解析：选D。禁止用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来制备生物武器。
3．(不定项)下列关于生物技术的安全性和伦理问题的分析，合理的观点是(　　)
A．用大肠杆菌作为转基因受体菌株时必须用37 ℃下就会死亡的菌株
B．转基因生物进入自然界后不会与野生物种杂交而威胁其他生物的生存
C．转基因作物大规模商品化可能对作物的遗传多样性构成威胁
D．转基因微生物携带的抗生素抗性基因可能使人体内的细菌获得抗药性
解析：选ACD。用大肠杆菌作为转基因受体菌株，可能对人体造成威胁，故必须用37 ℃下就会死亡的菌株，A正确；转基因生物进入自然界后可能会与野生物种杂交而威胁其他生物生存，B错误；转基因作物大规模商品化，竞争力强，可能威胁生态系统中其他生物的生存，对农作物的遗传多样性构成威胁，C正确；转基因微生物携带的抗生素抗性基因可能转移到人体内的细菌细胞中，而使人体内的细菌获得抗药性，D正确。
4．下列是人们利用基因编辑技术的一些事例：
事例1　这几年生物科学领域发展异常迅速的技术有基因编辑技术——CRISPR。CRISPR的最大优势在于其前所未有的精准度，它能够敲除基因组中的任何基因，而在基因组的特定位置插入基因，可为农作物导入优良性状。
事例2　2018年11月26日，来自中国深圳的科学家贺建奎在第二届人类基因组编辑国际峰会召开前一天宣布，一对名为露露和娜娜的基因编辑婴儿于11月在中国健康诞生。这对双胞胎的一个基因经过修改，使他们出生后即能天然抵抗艾滋病。这是世界首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿。
事例3　镉在人体内富集可引起慢性中毒，导致“痛痛病”，我国科学家袁隆平及其研究团队，通过敲除水稻细胞中的吸镉基因，成功培育出几乎不含镉的水稻新品种。
据此回答下列问题：
(1)CRISPR的实现需要使用___________酶敲除(切割)基因，使用__________酶连接特定位置插入的基因。
(2)基因编辑婴儿的产生需要将编辑的基因导入____________细胞，通过__________，然后再通过______________________技术移入受体子宫。
(3)经过敲除吸镉基因的编辑基因一般通过________导入水稻细胞中以得到水稻新品种。
(4)基因编辑婴儿和克隆人一样引发了伦理问题，请简述中国政府对克隆人的态度：
________________________________________________________(答出2点即可)。
解析：(1)CRISPR的实现需要使用限制性核酸内切酶敲除(切割)基因，使用DNA连接酶连接特定位置插入的基因。(2)基因编辑婴儿的产生需要将编辑的基因导入受精卵细胞中，通过早期胚胎培养技术，然后再通过胚胎移植技术移入受体子宫。(3)水稻为单子叶植物，经过敲除吸镉基因的编辑基因，一般通过基因枪法导入水稻细胞中以得到水稻新品种。(4)中国政府对克隆人的态度是禁止生殖性克隆人。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的实验。但是，中国不反对治疗性克隆。
答案：(1)限制性核酸内切(或限制)　DNA连接　(2)受精卵　早期胚胎培养　胚胎移植　(3)基因枪法　(4)禁止生殖性克隆人；不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验；不反对治疗性克隆
5．阅读以下材料，回答下列问题：
材料　自1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来，转基因鱼的研究取得很大进步。如转入外源生长激素(GH)基因的鱼生长速度快，饵料转化率高，但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，需研究转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散问题。最近，我国科学家只将三倍体的转基因鱼投入自然系统。
(1)转基因鱼培育成功的物质基础是______________________。
(2)已知人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质，若将人的GH基因转移到鱼体内，则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是________个。
(3)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以致其生长速度快于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。其可能的原因是________________。
(4)鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，试分析引起生态安全性问题的原因是___________________________________。
(5)多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的，培育成功的三倍体“湘云鲫”，其形成过程是_______________________________________________________________________。
试从保障生态安全性问题分析只投放三倍体鱼的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)转基因技术就是通过基因拼接，把目的基因拼接到载体上，实质上是DNA之间的连接。(2)GH是含有191个氨基酸的蛋白质，由于蛋白质、控制蛋白质合成的mRNA上的碱基数目及控制蛋白质合成的DNA上的碱基数目这三者的比例为1∶3∶6，所以转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是1 146个。(3)该转基因鱼转入的是生长激素基因，生长激素能促进生长，主要是促进蛋白质的合成和骨的生长。(4)转基因鱼由于具有易于逃逸、扩散的特点，当这种鱼扩散到其他环境中时，与其他种类的鱼杂交，被转入的基因就有可能转移到其他的鱼体内，造成基因污染；同时，由于该种转基因鱼具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争时，优势明显，所以可能引起生态危机。(5)三倍体鱼由于不能产生正常的生殖细胞，无法繁殖后代，因此不会造成生态危机。
答案：(1)遗传物质都是DNA　(2)1 146　(3)转基因鱼体内合成了大量生长激素，生长激素能促进蛋白质合成
(4)转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼带有转基因，具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争加剧，引起生态危机　(5)转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体，然后二倍体与四倍体杂交形成三倍体
三倍体鱼不能繁殖，可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交、过度竞争，引起生态危机

[易误警示]
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]　(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　受精的标志≠受精完成的标志
[点拨]　受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。
易错点3　滋养层≠饲养层
[点拨]　(1)滋养层：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层最终发育成胎膜和胎盘。
(2)饲养层：饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。
易错点4　人工授精≠体外受精
[点拨]　人工授精是用人工的方法将公畜的精子注入母畜生殖道内，使精卵细胞结合；体外受精是将人工获取的精子和卵母细胞在体外完成受精。这两者的本质都是两性生殖细胞的结合，只不过前者是在体内完成的，后者是在体外完成的。
[纠错体验]
1．下列关于哺乳动物胚胎工程的叙述，错误的是(　　)
A．胚胎分割时，最好选择桑椹胚或原肠胚
B．胚胎干细胞具有发育的全能性，可从早期胚胎中分离获取
C．胚胎移植时，受体母畜的生理状态必须与供体母畜相同
D．培育试管动物时，受精过程及早期胚胎发育过程在体外进行
解析：选A。胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
2．下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是(　　)
A．卵裂期细胞的体积随分裂次数增加而不断增大
B．囊胚的滋养层细胞可发育成生物体的任何组织器官
C．动物胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的
D．培育试管婴儿涉及体内受精、早期胚胎培养和胚胎移植等
解析：选C。卵裂期细胞的体积随分裂次数增加而不断减小；囊胚的滋养层细胞可发育成胎盘和胎膜；动物胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的，因此孵化前的早期胚胎处于游离状态；培育试管婴儿涉及体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等。
3．下图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是(　　)

A．胚胎移植可以定向改造动物的遗传性状，③需移植到发情的母牛子宫内发育
B．A细胞不一定是受精卵细胞
C．①②两个胚胎具有不同的遗传物质
D．图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段
解析：选B。胚胎移植不能定向改造动物的遗传性状；①和②两个胚胎是由同一受精卵发育而来的，其遗传物质相同；在胚胎分割移植时，需用早期胚胎，胚胎未发育到原肠胚阶段；A细胞也可以是核移植的重组细胞。
4．下图是胚胎干细胞分离途径示意图。下列说法正确的是(　　)

A．图中A所示细胞将来能够发育成胎膜和胎盘
B．胚胎干细胞的体积和细胞核都较小
C．胚胎干细胞可以增殖而不发生分化
D．利用胚胎干细胞培育的人造器官正在大规模应用
解析：选C。题图中A是内细胞团细胞，将来能够发育成除胎膜和胎盘外的其他组织和器官。胚胎干细胞的体积较小，细胞核较大，在体外培养情况下，可以只增殖而不发生分化。利用胚胎干细胞可以诱导形成器官，但目前并没有大规模应用。

1．下列有关胚胎工程及其应用的叙述，错误的是(　　)
A．体外受精和胚胎发育的研究为胚胎工程提供了理论基础
B．胚胎移植技术可在畜牧业生产中加速育种进程
C．桑椹胚、囊胚是进行胚胎分割的最佳时期
D．促进动物超数排卵的激素主要是垂体产生的促性腺激素
解析：选A。哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的研究为胚胎工程提供了理论基础，A错误；胚胎移植技术可在畜牧业生产中加速育种进程，B正确；胚胎分割时，应选择形态正常、发育良好的早期胚胎(桑椹胚或囊胚)，C正确；促进动物超数排卵的激素主要是垂体产生的促性腺激素，D正确。
2．供体的胚胎移植到受体后，游离的胚胎在发育过程中形成胎盘与受体相连，并通过胎盘与受体的血液发生物质交换。以下说法正确的是(　　)
A．受体为供体胚胎发育提供条件
B．受体与胚胎血型应相同，否则会发生免疫排斥反应
C．受体与胚胎血液混融在一起
D．游离的胚胎心肺功能都能正常运转
解析：选A。受体对移植的胚胎不会发生免疫排斥反应；受体与胚胎血液不发生混融；游离的胚胎没有心肺器官。
3．牛胚胎移植的基本程序如下图所示，下列说法错误的是(　　)

A．供体母牛的主要职能是产生具有优良性状的胚胎
B．图中a指的是超数排卵，可用促性腺激素
C．为了提高牛胚胎的利用率，常采用的方法是胚胎分割移植
D．供体和受体(代孕母牛)要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应
解析：选D。胚胎移植的目的是发挥雌性优良个体的繁殖潜力；胚胎分割是将一个胚胎分成多份，从而提高了优良胚胎的利用率；胚胎移植过程不同于器官移植，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，不需要进行免疫检查。
4．(2020·南京师大附中考前模拟)下列对哺乳动物体内受精、早期胚胎发育过程和胚胎工程的叙述，正确的是(　　)
A．注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育
B．早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清、抗生素和激素等
C．原肠胚时期的细胞具备发育成完整个体的能力，该时期是胚胎移植的最佳时期
D．卵子释放顶体酶溶解放射冠和透明带，卵细胞膜反应是防止多精入卵的屏障之一
解析：选A。内细胞团的细胞具有发育的全能性，注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育，A正确；动物细胞培养的培养液不需要加入激素，B错误；桑椹胚和囊胚期的细胞具备发育成完整个体的能力，该时期是胚胎移植的最佳时期，C错误；精子释放顶体酶溶解放射冠和透明带，卵细胞膜反应是防止多精入卵的屏障之一，D错误。
5．下图是应用生物工程技术，利用牛的乳腺细胞生产人体血清白蛋白的操作流程。下列有关叙述错误的是(　　)

A．细胞①中已含有人体血清白蛋白基因
B．获取细胞②的技术为体细胞核移植
C．胚胎移植前需要取内细胞团做DNA分析，鉴定性别
D．与图示技术相比，试管牛培育过程特有的生物技术是体外受精
解析：选C。细胞①是体细胞，含人体血清白蛋白基因，A正确；获取细胞②的技术是体细胞核移植，B正确；鉴定性别时，应取滋养层细胞做DNA分析，C错误；与图示技术相比，试管牛培育过程特有的生物技术是体外受精，D正确。
6．(不定项)下图是培育试管婴儿的过程。下列相关叙述错误的是(　　)

A．过程①要对精子进行获能处理，卵子要培养到减数第二次分裂的中期
B．过程③可以在任何时期进行
C．图中①②③是设计试管婴儿的培育过程
D．①②④⑤是普通试管婴儿的培育过程
解析：选BCD。过程③要在桑椹胚或者囊胚时期进行，B项错误。①②③是普通试管婴儿的培育过程，①②④⑤是设计试管婴儿的培育过程，C、D项错误。
7．(2020·江西南昌模拟)回答下列胚胎工程的相关问题：
(1)1890年，英国剑桥大学的生物学家将纯种的安哥拉兔的两个4细胞胚胎移入一只纯种的比利时兔的输卵管内，成功地得到两只纯种的安哥拉子兔。这个实验首次证实了_______的可能性。
(2)哺乳动物卵子发生过程中，减数第二次分裂是在________________过程中完成的，哺乳动物卵子和精子在发生上的重要区别是_________________________。
在实施体外受精时，获能的精子与培养成熟的卵子，通常都可以在___________中完成受精作用，在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查___________。
(3)胚胎移植需收集胚胎，收集胚胎时冲卵的生理学基础是______________。胚胎分割时用分割针取样滋养层的用途是__________________________________。
(4)ES细胞是研究细胞分化的理想材料，ES细胞在饲养层细胞上，或在______________的培养液中，能够维持不分化的状态。
解析：(1)将纯种的安哥拉兔的两个4细胞胚胎移入一只纯种的比利时兔的输卵管内，成功地得到了两只纯种的安哥拉子兔。由于安哥拉兔和比利时兔为两个不同的品种，故这个实验可证实同种动物的胚胎在异体动物体内发育的可能性。(2)哺乳动物卵子发生过程中，减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，其结果是产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，准备与精子受精。减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程中完成的，哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内储备，是在出生前(即胎儿时期)完成的，这是卵子和精子在发生上的重要区别。在实施体外受精时，获能的精子与培养成熟的卵子，一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用，在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。(3)哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这就为胚胎的收集提供了可能。胚胎分割后，可取滋养层细胞做DNA分析性别鉴定。(4)ES细胞在饲养层细胞上，或在添加了抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态，而在培养液中加入分化诱导因子，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。
答案：(1)同种动物的胚胎在异体动物体内发育　(2)精子和卵子结合　卵泡的形成和在卵巢内储备，是在出生前完成的　获能溶液或专用的受精溶液　受精状况和受精卵的发育能力　(3)早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系　做DNA分析性别鉴定　(4)添加了抑制因子
8．(2020·河北唐山期末)2018年11月一对基因编辑先天免疫艾滋病的双胞胎婴儿在中国诞生。其基因编辑免疫艾滋病的原理为CCR5基因是HIV入侵机体细胞的主要辅助受体之一，通过基因敲除技术让CCR5基因失效，从而产生对艾滋病的免疫作用。该成果有望让那些感染艾滋病病毒的夫妇有机会生一个能免于感染艾滋病病毒的孩子。请回答下列问题：
(1)CCR5基因在________(填“T细胞”“B细胞”或“T细胞和B细胞”)中能表达。
(2)医学专家首先要卵子捐献者注射_______________________，以获得足够数量的卵子。在体外受精前，需要对精子进行________处理。
(3)基因敲除是把Cas9蛋白和特定的引导序列通过________技术导入还处于单细胞的受精卵里，使CCR5基因失效。
(4)早期胚胎发育的过程大致为受精卵→卵裂期→________→囊胚→原肠胚，囊胚中的________细胞将发育成胎膜和胎盘。
解析：(1)病毒的入侵具有特异性，HIV入侵T细胞，CCR5基因所表达的蛋白是HIV入侵机体细胞的主要辅助受体之一，因此CCR5基因在T细胞中能表达。(2)对雌性个性注射促性腺激素，可以起到超数排卵的作用，以获得足够数量的卵子(卵母细胞)。在体外受精前，需要对精子进行获能处理。(3)基因敲除是把Cas9蛋白和特定的引导序列通过显微注射技术导入还处于单细胞的受精卵里，使CCR5基因失效。(4)早期胚胎发育的过程大致为：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚，囊胚中的滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘。
答案：(1)T细胞　(2)促性腺激素　获能　(3)显微注射
(4)桑椹胚　滋养层
9．(2020·江苏南京金陵中学期末)请据图分析回答下列问题：

(1)图中的胚胎干细胞(ES细胞)可以从________或________中分离获取。
(2)过程Ⅰ是将胚胎干细胞置于经γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞构成的饲养层上，并加入动物血清、抗生素等物质培养，维持细胞不分化的状态。在此过程中，饲养层能提供胚胎干细胞增殖所需的____________，加入抗生素是为了_________________________。该过程对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。
(3)过程Ⅱ是将带有遗传标记的ES细胞注入囊胚的囊胚腔，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素，这项研究利用了胚胎干细胞具有______________的特点。在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是________。
(4)过程Ⅲ是培育转基因小鼠，将获得的目的基因导入胚胎干细胞之前需构建基因表达载体，目的是_______________________________________________________________。
将构建好的表达载体导入胚胎干细胞最常用的方法是____________________。
(5)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。实验时，必须去除小鼠的胸腺，使其存在免疫缺陷，其目的是______________________，该过程研究的意义在于解决__________________________________问题。
(6)该研究中，包含的生物技术有________________________________(至少写出两种)。
解析：(1)胚胎干细胞可以从早期胚胎或原始性腺中分离获取。(2)饲养层细胞可为胚胎干细胞增殖提供所需的营养物质，而加入抗生素可防止杂菌的污染。(3)胚胎干细胞具有发育的全能性。哺乳动物的早期胚胎发育过程为受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚。(4)基因工程中最关键的步骤为构建基因表达载体，目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。将构建好的表达载体导入胚胎干细胞最常用的方法是显微注射法。(5)为解决临床上供体器官不足或器官移植后发生免疫排斥等问题，常用转基因动物作为器官移植的供体。为解决免疫排斥问题，在实验时，必须去除小鼠的胸腺，使其不能形成T细胞，不发生细胞免疫，使移植组织细胞不会被排斥。(6)该研究中，包含的生物技术有动物细胞培养、转基因技术、早期胚胎培养、胚胎移植等。
答案：(1)早期胚胎　原始性腺
(2)营养物质　防止杂菌污染
(3)发育的全能性　原肠胚
(4)使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用　显微注射法
(5)去除胸腺后不能形成T细胞，不发生细胞免疫，使移植组织细胞不会被排斥　临床上供体器官不足或器官移植后发生免疫排斥等
(6)动物细胞培养、转基因技术、早期胚胎培养、胚胎移植(至少答出两项)
10．(2020·河南八市一模)科技人员利用基因工程、胚胎工程等将哺乳动物转变成“批量生产药物的工厂”。下图为利用奶牛生产抗病毒的特效药——干扰素的基本流程。请回答下列问题：

(1)由干扰素mRNA形成cDNA的①过程称作________。②过程获得大量干扰素基因的方法有________________________、PCR技术扩增和人工合成。③过程中用到的“工具酶”有________________________________________________________________________。
④过程中采用最多、最为有效的方法为______________________________。
(2)形成受精卵的⑤过程主要包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，_______。在这个过程中，防止多精子入卵受精的屏障有________________________________。
(3)⑥过程中由受精卵形成的“早期胚胎”为________，该胚胎可用于⑦过程，也可放入________中保存。
(4)若转基因牛的体细胞中只携带了一个干扰素基因，常采用________的方法来培育出体细胞中含有两个干扰素基因的纯合个体。
解析：(1)由题图可知，由干扰素mRNA形成cDNA的①过程称作反转录(逆转录)。②过程表示目的基因(干扰素基因)的获取，其方法有从cDNA文库中获取(从基因文库中获取)、利用PCR技术扩增和人工合成。③过程为基因表达载体的构建，用到的“工具酶”有限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA连接酶。④过程是将构建的基因表达载体导入动物细胞，其中采用最多、最为有效的方法为显微注射技术。(2)形成受精卵的⑤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。在这个过程中，防止多精子入卵受精的屏障有透明带反应和卵细胞膜反应。(3)⑦过程为胚胎移植，因此可用于⑦过程的是在⑥过程中由受精卵形成的“早期胚胎”——桑椹胚或囊胚。该胚胎除了用于⑦过程所示的胚胎移植外，也可放入－196 ℃的液氮中保存。(4)若转基因牛的体细胞中只携带了一个干扰素基因，则该转基因牛相当于杂合子，常采用多代杂交并筛选的方法来培育出体细胞中含有两个干扰素基因的纯合个体。
答案：(1)反转录　从cDNA文库中获取(从基因文库中获取)　限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA连接酶　显微注射技术
(2)原核形成和融合　透明带反应和卵细胞膜反应
(3)桑椹胚或囊胚　－196 ℃的液氮
(4)多代杂交并筛选
11．(2020·广东江门一模)荷斯坦奶牛是世界上产奶量最高的奶牛品种之一。某公司引进纯种荷斯坦良种奶牛，并用以下途径繁育出荷斯坦良种奶牛群体。请回答下列问题：

(1)请把上面空格的内容补充完整。①__________激素；②________处理；③________。
(2)该公司为了在短时间内得到更多的良种奶牛，常常在进行③过程之前采用________技术进行操作。若进行操作的是囊胚阶段的胚胎，要注意的是___________________。
(3)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代基因型相同吗？________(填“一定不相同”“可能不相同”或“一定相同”)。为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)为了确保得到雌性的奶牛，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________________________(只需写出名称或简要原理)。
解析：(1)对良种荷斯坦母牛进行超数排卵处理时需使用①促性腺激素。对受体母牛要进行②同期发情处理，以使其生殖器官的生理变化与供体相同。质量检查、培养合格的早期胚胎可以进行③胚胎移植。(2)欲得到更多的良种奶牛，常常在进行③胚胎移植之前采用胚胎分割技术进行操作。对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割。(3)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代的基因型可能不相同，因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来。(4)对移植前的胚胎进行性别鉴定时，可取滋养层细胞，利用DNA分子杂交技术，做DNA分析性别鉴定。
答案：(1)促性腺　同期发情　胚胎移植
(2)胚胎分割　将内细胞团均等分割
(3)可能不相同　因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来
(4)DNA分子杂交技术
12．(2021·预测)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，流程如下图所示。据图回答下列问题：

(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)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。
(3)胚胎干细胞可以来自囊胚中的________。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织、器官。若将图中获得的组织器官移植给个体________(填“A”或“B”)，则不会发生免疫排斥反应。
解析：(1)题图中过程①表示细胞核与去核卵母细胞结合，即核移植技术；过程②表示早期胚胎培养技术。(2)构建基因表达载体时需要限制酶和DNA连接酶两种工具酶；基因表达载体上的标记基因的作用是便于筛选出成功导入基因表达载体的细胞。(3)囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性，属于胚胎干细胞。在图示过程中，个体B提供的是细胞核，分化形成的组织、器官的性状主要是由来自个体B的遗传物质决定的，因此体外培养获得的组织、器官移植给个体B 不会发生免疫排斥反应。
答案：(1)(体细胞)核移植　(早期)胚胎培养　(2)限制性核酸内切酶(或限制酶)　DNA连接酶(两空可颠倒)　标记　(3)内细胞团　B