高考生物专题复习第36讲　胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题

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第36讲　胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题
[考试内容及活动要求]　1.简述动物胚胎发育的基本过程。2.简述胚胎工程的基本技术。3.关注转基因生物的安全性问题。4.举例说出生物武器对人类的威胁。5.讨论生物技术中的伦理问题。
考点一　体内受精和早期胚胎发育

1．精子和卵子的发生
项目
精子的发生
卵子的发生
场所
睾丸的曲细精管
卵巢(MⅠ)、输卵管(MⅡ)
时间
从初情期开始，直到生殖机能衰退
①卵泡的形成和在卵巢内的储备：出生前；②排卵：初情期后
过程


过程
特点
①MⅠ和MⅡ是连续的，需变形；②两次分裂细胞质都是均等分配
①MⅠ和MⅡ是不连续的，不需要变形；②只有MⅡ中的第一极体分裂为第二极体时细胞质均等分配，其余细胞质都是不均等分配
结果
形成4个精子
形成1个卵子和3个极体
相
同
点
①原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂；
②原始生殖细胞产生成熟生殖细胞为减数分裂；减数分裂过程中染色体复制一次，细胞分裂两次，子细胞中染色体数目减半
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，当达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

↓

↓

↓


1．有关精、卵细胞的发生及受精的判断
(1)精子和卵子的发生都是从初情期开始的(　×　)
(2)卵子形成过程中，减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的(　×　)
(3)排卵是指卵泡从卵巢中排出(　×　)
(4)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(　√　)
(5)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(　√　)
(6)透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障(　√　)
2．有关早期胚胎发育的判断
(1)卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大(　×　)
(2)卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加(　×　)
(3)在胚胎发育过程中，细胞的分化出现在桑椹胚期(　×　)
(4)内细胞团将来发育成胎膜和胎盘(　×　)

如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段，据图分析：

(1)A、B、C的名称分别是什么？
提示　桑椹胚、囊胚、原肠胚。
(2)图中的4和7两个空腔是同一个结构吗？
提示　不是，分别是囊胚腔和原肠腔。
(3)细胞分化开始出现于哪个时期？1部分的细胞将来形成什么结构？
提示　细胞分化开始出现于B(囊胚)时期，1部分的细胞将来形成胎膜和胎盘。
(4)早期胚胎的发育过程中，卵裂时细胞的体积和所有的细胞体积之和有何变化？
提示　卵裂过程中，细胞只分裂而不生长，所以每个细胞的体积越来越小，但总体积并不增加或略有缩小。

命题点一　精、卵细胞的发生与受精过程分析
1．下列关于精子形成过程的叙述，错误的是(　　)
A．细胞核变为精子头的主要部分
B．高尔基体发育为头部的顶体
C．中心体演变成精子的尾
D．线粒体退化消失
答案　D
解析　细胞核和线粒体都是精子结构中重要的部分。其中细胞核是遗传物质储存和复制的场所，也是参与精卵结合和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分解营养物质、产生运动能量的场所，精子的线粒体在精子形成过程中，集中于尾的基部形成线粒体鞘，是精子维持生存和提供运动能量的“动力工厂”。
2．如图表示高等动物卵子的发生过程，请据图回答下列有关问题：

(1)图中A是__________，B是__________，E是__________，阶段C是指个体发育的__________________期。
(2)精子开始形成的时期是____________，精子形成过程不同于卵子形成过程的最主要特征是______________，该过程保留的主要结构是____________和__________________________。
(3)当观察到两个极体时，表明_____________________________________________________。
(4)能发生染色体的着丝点分裂的阶段是____________(填序号)。
(5)阶段C发生的场所是____________。
答案　(1)第一极体　合子　精子　胎儿　(2)初情期　需要变形　细胞核　线粒体　(3)卵子已经完成了受精　(4)①④　(5)卵巢
解析　(1)图中①为卵原细胞增殖(有丝分裂)并演变为初级卵母细胞的过程；③④为减数分裂，只有在受精时，次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂，因此E是精子，B是合子；阶段C为卵泡的形成，发生在胎儿期。(2)精子开始形成的时期是初情期，精原细胞经过减数分裂产生精子细胞，精子细胞需要经过变形过程才能形成精子(卵子形成不需要变形)，精子细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体则会保留下来。(3)当观察到两个极体时，表明卵子已经完成了受精。(4)染色体的着丝点分裂可发生在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期，即图中的①④。(5)阶段C(卵泡的形成)发生在卵巢内。
命题点二　早期胚胎发育过程的分析
3．(2018·云南师大附中调研)下图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是(　　)

A．图中①过程表示胚胎发育，②过程表示胚后发育
B．受精卵卵裂处于囊胚形成的过程中，每个细胞的体积不断增大
C．兔子、雄鹰和眼镜蛇在个体发育过程中会出现羊膜
D．原肠胚期是进行胚胎移植的最好时期
答案　C
解析　由受精卵发育为幼体的过程是胚胎发育，由幼体发育为成体的过程是胚后发育，A项错误；卵裂形成的囊胚总体积基本不变，而每个细胞的体积减小，B项错误；兔子、雄鹰和眼镜蛇分别是哺乳类、鸟类和爬行类动物，都是真正的陆生脊椎动物，羊膜和羊水能保证其胚胎发育所需的水环境，还具有防震和保护作用，C项正确；原肠胚期已发生了细胞的分化，最好在早期胚胎时进行移植，如牛、羊一般在桑椹胚或囊胚阶段移植，而其他生物要在更早阶段进行，D项错误。
4．下列关于蛙胚胎发育过程的叙述，正确的是(　　)
A．通过细胞分裂不断增加细胞数量，并在一定时期发生细胞分化
B．胚胎发育过程中细胞不断分裂，但不发生凋亡
C．随着细胞分裂次数的增加，蛙胚的有机物总量不断增加
D．发育过程中蛙胚从环境中获得的氧气和营养物质逐渐增加
答案　A
解析　在蛙的胚胎发育过程中，通过细胞分裂增加细胞数量，在囊胚期细胞开始分化，A项正确；胚胎发育过程中，既有细胞的分裂和分化，也有细胞的衰老和凋亡，B错误；在蛙胚胎发育的过程中，由于细胞呼吸的消耗，有机物的总量不断减少，C错误；蛙胚胎发育过程中需要从环境中获得氧气，但利用的营养物质是受精卵自身含有的，D错误。
考点二　胚胎工程的基本技术

1．体外受精
(1) 卵母细胞的采集和培养
(2) 精子的采集和获能
(3)受精：获能的精子和培养成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。
2．胚胎的早期培养
(1)目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。
(2)培养液成分巧记
(3)胚胎处理：向受体移植或冷冻保存。
归纳总结　早期胚胎培养液与动物细胞培养液成分的比较
项目
早期胚胎培养液
动物细胞培养液
盐类
无机盐、有机盐
无机盐、微量元素
营养物质
氨基酸、核苷酸
糖、氨基酸
调节物质
维生素、激素
促生长因子
特有成分
血清
血清、血浆

3．胚胎移植
(1)地位：胚胎工程其他技术的最后一道工序。
(2)过程

(3)意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
4．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的数量，其实质是动物的无性生殖即克隆。
(3)分割要求：对囊胚分割时，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。
深化拓展　(1)胚胎移植的生理学基础
①胚胎能够移入受体的生理基础：哺乳动物排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。
②胚胎收集的生理基础：早期胚胎形成后，在一定时间内未与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态。
③胚胎在受体内能够存活的生理基础：受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
④供体胚胎正常发育的生理基础：供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，且供体胚胎的遗传特性不受任何影响。
(2)试管动物与克隆动物的比较
比较项目
试管动物
克隆动物
技术基础
体外受精、胚胎移植
核移植技术、细胞培养、胚胎(分割)移植
实例
试管牛
多利羊
过程


生殖方式
有性生殖
无性生殖
遗传物质
遗传物质来自两个个体
遗传物质大部分来自供核生物体
意义
充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期
加速家畜遗传改良进程、挽救濒危物种等

5.胚胎干细胞
(1)胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。
(2)特点
(3)应用

1．有关胚胎移植与胚胎分割技术的判断
(1)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(　√　)
(2)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(　×　)
(3)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(　×　)
(4)胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低(　√　)
(5)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎(　√　)
(6)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割(　×　)
(7)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割(　×　)
2．有关胚胎干细胞的判断
(1)胚胎干细胞在体外培养条件下具有增殖而不发生分化的特点(　√　)
(2)胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点(　×　)
(3)胚胎干细胞在分化诱导因子的作用下可以向不同类型的组织细胞分化(　√　)

据图分析胚胎移植的操作流程

(1)图中供体牛和受体牛分别是哪些？选择标准是什么？
提示　供体牛是良种公、母牛；受体牛是一般受体奶牛和一般受体肉牛。
选择标准：供体是遗传性能和生产性能优良的个体，受体是健康、有繁殖能力的个体。
(2)对供体牛和受体牛要进行怎样的处理？
提示　对供体母牛进行超数排卵处理；对供、受体母牛进行同期发情处理。
(3)用于移植的早期胚胎应是发育到哪些阶段的胚胎？
提示　桑椹胚或囊胚。
(4)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。

命题点一　体外受精过程和早期胚胎培养原理及过程分析
1．动物细胞培养是动物细胞工程的基础，如图所示，a、b、c表示现代生物工程技术，①、②、③表示其结果，下列说法正确的是(　　)

A．若a是核移植技术，①反映了动物细胞也具有全能性
B．若c是胚胎分割技术，③中个体的基因型和表现型一定相同
C．①②③中作为受体的动物品种是珍稀的或存量少的雌性动物
D．若b是体外受精技术，则②为良种家畜快速大量繁殖提供了可能
答案　D
解析　若a是体细胞核移植技术，则①反映了动物体细胞的细胞核具有全能性，A错误；胚胎分割技术所得个体的基因型完全相同，但表现型不一定完全相同，因为表现型还受环境的影响，B错误；①②③中作为供体的动物品种是珍稀的或存量少的雌性动物，而受体只要健康和具有良好的繁殖能力即可，不需要是珍稀或存量少的雌性动物，C错误；若b是体外受精技术，则②为试管动物，这为良种家畜快速大量繁殖提供了可能，D正确。
2．(2018·齐齐哈尔高三第三次模拟)随着生物技术的发展，现代的试管婴儿技术不仅能解决部分人的生育问题，还能实现优生优育。回答下列问题：
(1)培育试管婴儿时，为了提高受孕率，需培植多个胚胎，因此需要用________处理，促进女性排出更多的卵子。从早期胚胎发育过程分析，从受精卵到原肠胚的过程中依次经历卵裂期→______________________，出现孵化的时期为____________期。
(2)优生的最基本的目的是让每个家庭生出健康的孩子，若一对夫妻，妻子是血友病患者，丈夫正常，为了生育一个健康的孩子，进行胚胎移植前需要进行___________________________，
目前最有效、最准确的方法是SRY—PCR法，操作的基本程序是：从被检测的囊胚中取出几个细胞，提取DNA进行扩增，然后用DNA探针进行检测。在基因工程中________________时也会用到DNA探针。
(3)在试管婴儿技术中用到了胚胎移植技术，而在一些优良家畜繁育过程中常会用到胚胎分割移植技术，该技术在生产实践中的重要意义是_________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)促性腺激素　桑椹胚期→囊胚期　囊胚
(2)性别鉴定　目的基因的检测和鉴定
(3)大大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
解析　(1)培育试管婴儿时，为了提高受孕率，对女性用促性腺激素处理，可促进女性排出更多的卵子。早期胚胎发育过程中，从受精卵到原肠胚依次经历了卵裂期→桑椹胚期→囊胚期，囊胚期透明带破裂，胚胎从中伸展出来，称为孵化。(2)血友病为伴X染色体隐性遗传病，妻子是血友病患者，丈夫正常，则其儿子一定患病，女儿一定正常，为了生育一个健康的孩子，进行胚胎移植前需要进行性别鉴定。囊胚中的滋养层细胞将来发育为胎膜、胎盘，取滋养层细胞进行基因检测不会对早期胚胎造成伤害。在基因工程中目的基因的检测和鉴定会用到被荧光或放射性同位素标记的目的基因单链制成的DNA探针。(3)胚胎分割移植技术提高了胚胎的利用率，让优良雌性供体仅提供胚胎，让普通雌性受体承担孕育胚胎的任务，因此大大缩短了供体本身的繁殖周期，可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，加快繁殖速度。
命题点二　胚胎移植和干细胞技术应用实例分析
3．(2019·河北省高三模考)慢性病人常出现白蛋白值偏低的状况，缺乏白蛋白人就容易出现浮肿。人体的白蛋白正常值在每100 mL血液中含有3.8～4.8克，如果比正常值低很多时就需要注射人血白蛋白，所以临床上对白蛋白需求量很大。下图是利用崂山奶山羊乳腺生物反应器制备药用白蛋白的流程图：

(1)通过②采集的精子不能直接使成熟的卵子受精，常要用化学诱导法对羊的精子进行__________处理，即用一定浓度的______________________处理。
(2)若我们已知白蛋白基因的碱基序列，一般采用__________的方法获取目的基因。要使人的白蛋白基因在奶山羊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)对移植前的胚胎进行性别鉴定时，宜取囊胚期的__________细胞进行鉴定，一般采用SRY—PCR法，选择出现阴性反应的__________(性别)胚胎进行移植。
答案　(1)获能　肝素或钙离子载体A23187溶液　(2)人工合成　乳腺蛋白基因的启动子　终止子　(3)滋养层　雌性
解析　(1)通过②采集的精子用一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液进行化学诱导处理，可使之获能。(2)已知白蛋白基因的碱基序列，可用DNA合成仪通过人工合成的方法获取目的基因。基因表达载体中除目的基因和标记基因外，还需要有乳腺蛋白基因的启动子和终止子，乳腺蛋白基因的启动子可以在启动乳腺蛋白基因转录的同时启动白蛋白基因的转录，终止子可使转录停止。(3)滋养层细胞将来发育为胎膜和胎盘，取囊胚期的滋养层细胞鉴定性别，对胚胎发育影响较小。崂山奶山羊乳腺生物反应器是让目的基因在乳腺细胞中特异性表达，以便从乳汁中提取白蛋白，因此应选择雌性胚胎进行移植。
4．如图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请据图回答下列问题：

(1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至____________期的内细胞团或胎儿的____________中分离得到的一类细胞。
(2)图中分化程度最低的干细胞是____________。在体外培养条件下，培养液中加入____________因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。
(3)在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因____________的结果。
(4)某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的。骨髓移植的实质是将上图中的________细胞移植到患者体内。
(5)若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细胞、白细胞、皮肤细胞、神经细胞中不能作为供体的细胞是成熟的________，其原因是______________________________________。
答案　(1)囊胚　原始性腺细胞　(2)胚胎干细胞　分化诱导　(3)选择性表达　(4)造血干　(5)红细胞　哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核
解析　(1)胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，这个早期胚胎指的是囊胚阶段的内细胞团。(2)图中分化程度最低的干细胞是胚胎干细胞，其全能性最高，在体外培养条件下，在培养液中加入分化诱导因子，则该种干细胞可被诱导分化形成不同类型的组织细胞。(3)细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果。(4)骨髓是人体的造血组织，存在有造血功能的干细胞，骨髓移植的实质是将造血干细胞移植到患者体内。(5)克隆某种哺乳动物需要供体提供细胞核，而哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核，所以不能作为供体。

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)对安全性问题的担忧
①转基因生物与食物安全
a．反对“实质性等同”。
b．担心出现滞后效应。
c．担心出现新的过敏原。
d．担心营养成分改变。
e．侵犯宗教信仰者或素食者的权益。
②转基因生物与生物安全
a．可能扩散到新的生态区域，破坏生态平衡。
b．成为“入侵的外来物种”，威胁其他生物的生存。
c．可能与某些细菌或病毒杂交，重组出有害的病原体。
d．可能通过花粉传播进入杂草，形成“超级杂草”。
③转基因生物与环境安全：转基因生物可能会对生态系统的稳定性和人类生活环境造成破坏。
(3)理性看待转基因技术
①正视转基因技术可能带来的安全性问题，要趋利避害，不能因噎废食。
②制定政策和法规，最大程度地保证转基因技术和产品的安全性。
2．关注生物技术的伦理问题

项目
反　对
支　持
克
隆
人
伦理
方面
违反了人类的伦理道德观念，中国禁止生殖性克隆
中国不反对治疗性克隆
技术
方面
技术不成熟，重构胚胎成功率低，胚胎着床率低、流产率高、畸形率高、出生后死亡率高
可通过胚胎分级、基因诊断、染色体检查等方法解决技术问题
设计试管婴儿
胚胎也是生命，杀死胚胎无异于“谋杀”
提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤
基
因
检
测
技术
方面
很难用在具体医疗中
有一些遗传性疾病可以通过基因检测后在早期采取预防措施
道德
方面
可能引起基因歧视
通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法，解决基因歧视现象

深化拓展　(1)治疗性克隆与生殖性克隆的比较
类型项目
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)试管婴儿和设计试管婴儿的异同点

①过程区别：设计试管婴儿比试管婴儿多出的过程是上图中的d。
②所用技术手段不同：设计试管婴儿胚胎移植前需要进行遗传学诊断，而试管婴儿无需进行遗传学诊断。
③应用不同：试管婴儿主要解决不孕夫妇的生育问题，而设计试管婴儿主要用于白血病、贫血症的治疗。
④相同点：两者都是体外受精，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。
3．禁止生物武器
(1)生物武器的种类(连线)

(2)我国政府观点：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。

(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)转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加(　×　)
(5)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(　×　)
(6)中国政府禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆(　√　)
(7)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(　×　)

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，我国科学家只是将三倍体的转基因鱼投入自然生态系统。
(1)转基因鱼培育成功的物质基础是什么？
提示　遗传物质都是DNA。
(2)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。
提示　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。
(3)多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的，科学家成功培育出三倍体“湘云鲫”，说出其培育过程。
提示　转基因的二倍体个体经染色体加倍成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。
(4)试从保障生态安全性问题分析只投放三倍体鱼的原因。
提示　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、竞争，引起生态危机。

命题点　生物技术的安全性和伦理问题的分析
1．克隆羊多利的问世，在全世界引发了一场大讨论，其中关于治疗性克隆的问题也成为人们关注的焦点。如图所示为人类治疗性克隆的大概过程，请据图回答下列问题：

(1)过程A表示____________，是目前实现体细胞克隆的关键技术，该技术的主要操作是应用患者的体细胞作为核供体，由①________________提供细胞质，进行人工重组。
(2)经过程B得到的结构中，④是未分化的细胞，因而这些细胞被认为是胚胎干细胞。在体外培养条件下，胚胎干细胞具有增殖能力并保持____________状态。
(3)治疗性克隆的结果说明高度分化的体细胞核具有______________。相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果各种各样，如有的是神经细胞，有的是血细胞，有的是肌肉细胞，究其本质原因是____________________的结果。
(4)对于治疗性克隆仍然存在许多争论，有一男子患有白血病，后经医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复，你认为这种做法符合伦理道德吗？____________。为什么？______________________________________________________________________________。
答案　(1)细胞核移植　卵子(或次级卵母细胞)　(2)未分化　(3)全能性　基因选择性表达　(4)符合　因为脐带血不是来自于胚胎，其中的造血干细胞属于成体干细胞(其他合理答案亦可)
解析　(1)从图中可以看出，A是细胞核移植的过程，该技术主要是应用患者的体细胞核与去核的卵母细胞进行人工重组。(2)胚胎干细胞在体外培养的条件下，具有增殖能力并能保持未分化状态。(3)在现有的条件下，动物细胞的全能性不能得到表达，但是动物细胞核的全能性可以表达出来；在分化成各种细胞的过程中，基因进行了选择性表达。(4)我们不支持生殖性克隆，但支持治疗性克隆，治疗性克隆符合伦理道德，特别是用脐带血进行治疗(并非胚胎)更符合伦理道德(其他合理解释亦可)。
2．回答有关试管婴儿的问题：

(1)试管婴儿技术在生物学上所依据的原理是______________，该图示时期是胚胎发育的________期。
(2)人的受精卵通过卵裂，逐渐形成大量形态、功能不同的细胞、组织，并进而形成器官和系统，从细胞水平看，卵裂的分裂方式是________________。
(3)“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__________期。除此之外还用到___________(填两种)技术。
(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________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)受精作用　囊胚　(2)有丝分裂　(3)获能　减数第二次分裂中　早期胚胎培养技术、胚胎移植　(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的疾病；后者胚胎在移植前需进行遗传学诊断　(5)破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德
解析　受精前，精子需要进行获能处理，卵子需要培养到减数第二次分裂中期才能受精。受精之后，受精卵进行有丝分裂，使细胞数目增多。观察题图可知，该图中有囊胚腔，是典型的囊胚期图。试管婴儿技术主要用于解决不孕不育问题，而设计试管婴儿主要可以治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病等。大多数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，如设计婴儿性别等导致性别比例失调，违反了伦理道德。
矫正易错　强记长句

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。
3．受精的标志≠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；而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。
4．胚胎移植过程中两次使用激素：第一次常用孕激素对受、供体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素处理供体使其超数排卵。
5．胚胎移植过程中有两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母畜是否妊娠进行检查。
6．转基因生物具有危害≠阻止技术的发展：应用正确的态度对待转基因技术，不能因为可能的危害而阻止技术的发展。

1.受精过程：获能的精子穿过放射冠和透明带→精卵通过细胞表面的糖蛋白相互识别→精子遗传物质进入卵细胞。
2．防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。
3．胚胎发育过程：受精卵→卵裂→桑椹胚→囊胚→原肠胚→组织器官分化→幼体。囊胚开始出现细胞分化，原肠胚出现胚层分化。
4．胚胎移植的基本程序：对供、受体的选择和处理→配种或进行人工授精→对胚胎的收集、检查、培养或保存→胚胎移植→移植后检查。
5．胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良动物的繁殖潜力。
重温高考　演练模拟
1．(2015·重庆，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不同对常染色体上)。
(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　③　供能　性别、高产奶和适应生长的基因　②　(3)胚胎分割
解析　(1)由于胚胎能在母体内正常生长发育，所以选择B作为母本。若子代母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明适宜本地生长是显性性状(设基因为M)，高产奶是隐性性状(设基因为n)。则♂A基因型是mmnn，♀B基因型是MMNN，♀C基因型是MmNn，为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛(M_nn)，可选择♂A和♀C进行杂交，后代出现该种母牛的概率是1/2×1/2×1/2＝1/8。(2)精子经过获能处理才具有受精能力，卵子的成熟发生在受精过程中，即过程③。胚胎培养过程中的培养基中含有葡萄糖，葡萄糖可氧化分解提供能量。具有优良性状的母牛含有高产奶和适应生长的基因，则胚胎移植前应进行鉴定，同时还需鉴定性别。基因重组发生在减数分裂过程中，控制不同性状的基因重新组合，由于供体公牛是纯合子，不会发生基因重组，供体母牛是杂合子，会发生基因重组，则子代母牛的优良性状与供体母牛产卵过程中的基因重组有关。(3)为提高已有胚胎的利用率，可采用胚胎分割技术，增加胚胎的数量。
2．(经典高考题)阅读如下资料：
资料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。
资料乙：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。
资料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。
回答下列问题：
(1)在培育有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是______________________。
(2)资料乙中的技术属于________工程的范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对___________进行改造，或制造一种___________的技术。在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的___________序列发生了改变。
(3)资料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到________种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中，兔甲称为________体，兔乙称为________体。
答案　(1)农杆菌可感染植物，将目的基因转移到受体细胞中　(2)蛋白质　现有蛋白质　新的蛋白质　氨基酸　(3)同　供　受
解析　(1)由于农杆菌可感染植物，且其Ti质粒上的T－DNA可整合到受体细胞染色体DNA上，故培育转基因植物时常用农杆菌转化法。(2)资料乙中的技术对T4溶菌酶完成了改造，这种对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质的技术属于蛋白质工程。(3)资料丙中兔甲和兔乙的作用分别是提供早期胚胎和接受并孕育胚胎，两者在胚胎工程中分别被称为供体和受体。
3．(2018·江门高考模拟) 荷斯坦奶牛是世界上产奶量最高的奶牛品种之一。某良种公司引进纯种荷斯坦奶牛，并用以下途径繁育出荷斯坦良种奶牛群体。请回答以下问题：

(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？________________________________
________________________________________________________________________。
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
解析　(1)对良种荷斯坦奶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。

一、选择题
1．(2019·太原五中质检)下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述，正确的是(　　)
A．乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养
B．细胞核移植在同种动物、同种组织的细胞之间进行
C．采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的
D．培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质
答案　C
解析　癌细胞比成熟动物细胞更易进行离体培养，体外培养的癌细胞对生长因子的需要量显著低于正常细胞，A错误；细胞核移植不一定是在同种动物、同种组织之间进行，如可以将一种生物体细胞的细胞核移植到另一种生物去核的卵母细胞中，B错误；胚胎分割技术中，随着胚胎分割次数的增多，分割胚的发育能力明显降低，该技术获取同卵多胚的数量是有限的，C正确；维生素和激素都不能提供能量，D错误。
2．精子和卵子在发生上的重要区别是(　　)
A．受精前精子有获能反应，而卵子没有
B．卵子的形成和在卵巢中的储备是在胎儿时期完成的，而精子是在初情期之后
C．卵子形成的时间很长，而精子只需要两个月左右
D．卵原细胞的增殖过程是通过有丝分裂，而精原细胞的增殖过程则是通过减数分裂
答案　B
解析　哺乳动物卵泡的形成和在卵巢中的储备是在胎儿时期完成的，而精子的形成是在初情期之后，这是精子和卵子在发生上的重要区别。
3．下图表示改造哺乳动物遗传特性的三种途径。相关叙述错误的是(　　)

A．获得动物1的受体细胞通常是受精卵
B．动物2体内各体细胞的基因种类相同
C．获得动物3的重组细胞具有全能性
D．上述动物的获得均需运用胚胎移植
答案　B
解析　动物1为转基因动物，受体细胞通常是受精卵，A正确；动物2由于导入外源基因的受体细胞注入到囊胚的某一部位，将来发育成的动物体各部位并不都含外源基因，B错误；动物3为克隆动物，重组细胞能够发育成一个个体，具有全能性，C正确；胚胎移植是胚胎工程其他技术手段的最后一道“工序”，要把早期胚胎培育成一个个体，必须经过胚胎移植，D正确。
4．下图为哺乳动物胚胎工程的有关操作流程。下列叙述正确的是(　　)

A．①过程运用超数排卵技术可得到多个胚胎
B．③过程可以用胃蛋白酶处理囊胚获得干细胞
C．④过程需要在无菌的二氧化碳培养箱中进行
D．⑤过程可以直接获得各种效应T细胞
答案　C
解析　题图中①过程指早期胚胎的体外培养，②过程指胚胎移植，③过程指胚胎干细胞的获取，④过程指胚胎干细胞的培养，⑤过程指利用胚胎干细胞培育各种组织细胞。运用超数排卵技术只能获得多个卵母细胞，A错误；从早期胚胎(囊胚)中分离内细胞团(胚胎干细胞)一般用胰蛋白酶处理，B错误；动物细胞培养都需要在无菌的二氧化碳培养箱中进行，C正确；利用胚胎干细胞可以培育出多种淋巴细胞，但效应T细胞需经相应抗原的刺激才能获得，D错误。
5．(2018·天津高三一模)从胰岛素依赖型糖尿病患者的骨髓中分离骨髓间充质干细胞(MSC)，诱导分化成胰岛样细胞，再导入该患者体内。放射性免疫分析结果表明诱导的胰岛样细胞团可以正常分泌胰岛素，患者的血糖恢复正常。下列说法正确的是(　　)
A．培养骨髓间充质干细胞的培养液通常需加入血清
B．在体外连续培养时，利用胃蛋白酶将接触抑制的骨髓间充质干细胞分开
C．在功能上，骨髓间充质干细胞具有发育的全能性
D．治疗成功后，康复者的血型有可能发生改变
答案　A
解析　动物细胞培养的培养液中通常要加入动物血清，A正确；在体外连续培养时，应该利用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将接触抑制的骨髓间充质干细胞分开，但是不能用胃蛋白酶，B错误；骨髓间充质干细胞不是万能干细胞，且其全能性受到了细胞质的限制，因此其没有发育的全能性，C错误；由于导入的是胰岛样细胞，与血型无关，治疗成功后，康复者的血型不可能发生改变，D错误。
二、非选择题
6．(2018·濮阳三模)下面是繁育良种奶牛的示意图，据图回答下列问题：

(1)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。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技术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_______________________________________________________________________________。
答案　(1)性染色体　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
解析　(1)若在细胞水平上对胚胎进行性别鉴定，可通过对性染色体进行分析并加以鉴别。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技术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。
7．英国纯血马是世界顶级马术比赛的常用马种，其数量少，生育力低。现代生物工程能有效提高优质马的生育效率。请回答下列问题：
(1)可以用由________分泌的促性腺激素处理适龄纯血母马，使其一次性排出比自然情况下多几倍到几十倍的卵子。采集的卵母细胞人工培养至减数第二次分裂的中期。
(2)为取得同卵双胎或多胎，可以在胚胎发育的_________________期用机械方法将胚胎分割。
(3)随着动物体细胞克隆技术的发展，人们可以将纯血马的__________________移入其他马的______________细胞中，将其激活并发育成____________，植入代孕母马体内。
(4)克隆技术在带来巨大社会效益和经济效益的同时，也对人们的传统观念造成极大冲击。我国政府的态度是禁止________性克隆。
答案　(1)垂体　(2)桑椹胚或囊胚　(3)体细胞的细胞核　去核卵母　早期胚胎　(4)生殖
解析　(1)用垂体分泌的促性腺激素处理适龄纯血母马，可使其超数排卵。(2)为提高胚胎的利用率，可以在胚胎发育的桑椹胚或囊胚期用机械方法将胚胎分割，以取得同卵双胎或多胎。(3)利用克隆技术可以将纯血马的体细胞的细胞核移入其他马的去核卵母细胞中，将其激活并发育成早期胚胎，植入代孕母马体内。(4)在克隆人伦理问题方面，我国政府的态度是禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆。
8．(2018·宣城高三第二次调研)转基因技术的应用大大提高了动植物的品质，下图是绿色荧光蛋白转基因克隆猪培育示意图，据图和材料回答下列问题：

(1)过程①需要的工具酶有________________________________________________________。
绿色荧光蛋白基因需要导入到成纤维细胞的__________上才有可能培育出绿色荧光蛋白转基因克隆猪。
(2)猪胎儿成纤维细胞培养过程中，为了防止培养过程中的污染，通常还要在细胞培养液中添加一定量的__________________________。
(3)通过过程⑤将早期胚胎移植到受体母猪体内能存活的原因是____________________。
(4)若是想在短期内获得更多的相同的绿色荧光蛋白转基因克隆猪该如何做？_______________________________________________________________________________。
(5)科学家将反义F3H序列导入到康乃馨中，降低了植株中F3H基因的表达量和酶活性，封锁了花青素合成途径，获得花香物质苯甲酸的释放量大大增加的转基因康乃馨。以上说明目的基因除了编码蛋白质的基因外，还可以是____________________。将目的基因导入植物细胞常用的方法是___________________________________。
答案　(1)限制酶和DNA连接酶　染色体DNA　(2)抗生素　(3)受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应　(4)对早期胚胎进行分割移植　(5)调控作用因子　农杆菌转化法
解析　据图分析，①表示基因表达载体的构建，②表示超数排卵处理，③是核移植过程，④是早期胚胎培养，⑤是胚胎移植过程，最后通过妊娠分娩获得绿色荧光蛋白转基因克隆猪。
(1)过程①表示基因表达载体的构建，需要的工具酶有限制酶和DNA连接酶。绿色荧光蛋白基因需要导入到成纤维细胞的染色体DNA上才有可能培育出绿色荧光蛋白转基因克隆猪。(2)猪胎儿成纤维细胞培养过程中，培养液中通常加入抗生素的目的是防止培养液被污染。(3)早期胚胎移植时，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体母猪体内的存活提供了可能。(4)来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，所以将早期胚胎进行胚胎分割移植可以获得更多相同的绿色荧光蛋白转基因克隆猪。(5)分析题意可知，目的基因除了编码蛋白质的基因外，还可以是调控作用因子。因为导入的对象是植物细胞，而土壤农杆菌易侵染植物细胞，故一般用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞。
9．(2018·衡阳调研)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，解决目前临床上存在的_________________________和________________________问题。
(4)科学家克隆人体胚胎时选用活体卵子，而不用精子，其原因是________________________。
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)供体器官不足　器官移植后存在免疫排斥　(4)卵细胞含有早期胚胎发育所需要的营养物质；卵细胞较大，也较易操作
解析　(1)胚胎干细胞在形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显等特点，在功能上具有发育的全能性。自然状况下的胚胎干细胞是从哺乳动物的早期胚胎或原始性腺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DNA分子杂交(基因探针)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，可以解决目前临床上器官移植存在的两大问题：供体器官不足和器官移植后存在免疫排斥。(4)科学家克隆人体胚胎时选用活体卵子，而不用精子，其原因是卵细胞较大，营养物质丰富，含有早期胚胎发育所需要的营养物质，也较易操作。
10．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。其技术流程如图所示，请回答相关问题：

(1)过程①获得重组胚胎之前需要通过______________技术获得重组细胞。
(2)步骤②中，重组胚胎培养到囊胚期时，可从其________________中分离出ES细胞。步骤③中，需要构建含有干扰素基因的__________________。
(3)将目的基因导入ES细胞常用的方法是___________________________________________。
(4)为检测干扰素基因的表达情况，可采用________________方法。若有杂交带出现，表明目的基因已成功表达。
答案　(1)核移植　(2)内细胞团　表达载体　(3)显微注射技术　(4)抗原—抗体杂交
解析　(1)过程①获得重组胚胎之前需要通过核移植技术获得重组细胞。(2)ES细胞可以从囊胚的内细胞团中分离出来。将目的基因导入受体细胞前，需要构建含有目的基因(干扰素基因)的表达载体。(3)将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射技术。(4)为检测目的基因的表达情况，可采用抗原—抗体杂交技术，若有杂交带出现，表明目的基因已成功表达。