高考生物一轮复习讲练 第10单元 第35讲　胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题 (含解析)

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第35讲　胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题
[考纲要求]　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)。

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．判断关于精、卵细胞的发生及受精说法的正误
(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)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(　√　)
(4)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．判断关于早期胚胎发育说法的正误
(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(　×　)

易错警示　(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。

考向一　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．观察家畜卵子的发生和成熟示意图，思考并回答下面的问题：

(1)图中①②③表示的细胞名称依次是______________________________。假设该动物体细胞内有染色体2N条，则①②③④四种细胞内的染色体数目依次是____________________。
(2)在精子与卵子结合过程中完成的分裂是________(填“a”“b”或“c”)。图中的p、q表示的结构依次是____________________________________。
(3)a、b、c过程依次发生在个体发育的什么时期？____________________________。精子的发生与之不同的是整个过程都在____________后完成。
(4)卵子的发生与成熟过程进行到图中④时，即可进行受精，判断卵子是否受精的标志是_____
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞　2N、2N、N、N　(2)c　透明带、卵细胞膜　(3)胎儿期、排卵前后、受精时　初情期　(4)在卵细胞膜和透明带间隙是否可以观察到两个极体
解析　动物的胚胎在性别分化以后，雌性胎儿卵巢内的卵原细胞通过有丝分裂的方式不断增加数量，并演变为初级卵母细胞，这些初级卵母细胞被卵泡细胞包围形成卵泡。减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的。在透明带与卵细胞膜间隙观察到两个极体时，说明卵子已经受精，这是判断卵子是否受精的重要标志。
考向二　早期胚胎发育过程的分析

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部分的细胞将来发育成什么结构？
提示　细胞分化开始出现于B(囊胚)时期，1部分的细胞将来发育成胎膜和胎盘。
(4)在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，总体积不增加或略有缩小。

3．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．回答下列有关人体发育的几个问题：
(1)受精卵的有丝分裂，称为________，所产生的子细胞构成的实心胚称________，实心胚进入子宫腔后，内部出现含有液体的囊腔叫________，此时的胚胎称________。
(2)囊胚表面是单层扁平细胞，称__________________，将来发育成____________________；在腔的一端有一团细胞，称________，将来发育成____________________。
(3)成熟的生殖细胞包括________和________，均为仅有________条染色体的单倍体细胞，其中________条是性染色体。
答案　(1)卵裂　桑椹胚　囊胚腔　囊胚　(2)滋养层细胞　胎儿的胎膜和胎盘　内细胞团　胎儿的各种组织　(3)精子　卵细胞　23　1
解析　桑椹胚为实心的胚体，细胞具有全能性。囊胚内部出现囊胚腔，沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的一层细胞为滋养层，将来发育成胎儿的胎膜和胎盘。聚集在胚胎一端、个体较大的细胞为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。精子和卵细胞内染色体数目减半，仅为23条，其中有1条为性染色体。

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。
3．胚胎工程的应用及前景
(1)胚胎移植
①地位：胚胎工程其他技术的最后一道工序。
②胚胎移植的生理学基础
a．胚胎能够移入受体的生理基础：哺乳动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。
b．胚胎收集的生理基础：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。
c．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。
d．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。
③过程

④意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
(2)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。
4．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)培养过程

(4)应用

1．判断关于胚胎移植与胚胎分割技术说法的正误
(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，只将滋养层细胞均等分割即可(　×　)
2．判断关于胚胎干细胞说法的正误
(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(　√　)
易错警示　(1)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。
(2)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。
(3)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。

考向一　体外受精过程和早期胚胎培养过程分析

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.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，不需要是珍稀的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。
6．如图是通过体外受精培育小鼠的过程图，请据图回答下列问题：

(1)①所用的方法是用______________处理，从________中采集卵子。
(2)②是____________过程，因此小鼠的生殖方式是________生殖，其常见的可遗传变异类型有____________________________________________________________。
(3)③过程是________________，其培养液成分有_________________________________。
(4)④过程是________，移植的胚胎处在____________________(时期)。
答案　(1)促性腺激素　输卵管　(2)受精作用　有性　基因突变、基因重组和染色体变异　
(3)早期胚胎培养　无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等　(4)胚胎移植　卵裂期或桑椹胚期
解析　采集小鼠的卵母细胞常用促性腺激素处理，使其超数排卵，从输卵管中冲取卵子，然后可直接与获能的精子在体外受精。试管鼠属于有性生殖，在有性生殖过程中可发生基因重组、基因突变和染色体变异。受精卵经早期胚胎培养至一定阶段才可向受体移植。
考向二　胚胎移植、胚胎分割和干细胞技术应用实例分析

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。

7．(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。

8．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。在哺乳动物早期胚胎发育过程中，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得到的小鼠畸胎瘤里面全是软骨、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)。
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　显微注射技术　(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
9．(2020·云南玉溪调研)如图为经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程，请回答下列问题：

(1)A细胞是______________，为了获得更多的A细胞，对供体母牛用______________处理。
(2)在进行体外受精前要对精子进行____________处理；受精后，体外培养受精卵时，提供CO2的目的是______________________。
(3)进行胚胎分割时，应选择发育到__________________时期的胚胎进行操作。
(4)②指的是________________。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意________________。
(5)胚胎移植时，引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口，这种方法称为________。另一种方法是将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎，这种方法称为___________。
(6)胚胎移植后，要对受体母牛进行______________________的检查。
答案　(1)(次级)卵母细胞　促性腺激素　(2)获能　维持培养液的pH　(3)桑椹胚或囊胚　
(4)囊胚腔　要将内细胞团均等分割　(5)手术法　非手术法　(6)是否妊娠
解析　(1)图中A细胞与精子结合形成受精卵，故A是卵母细胞。使用促性腺激素对供体母牛进行超数排卵处理，可以获得更多的卵母细胞。(2)在进行体外受精前利用培养法或化学诱导法对精子进行获能处理。动物细胞培养中，CO2可以维持培养液的pH。(3)进行胚胎分割时，应选择发育到桑椹胚或囊胚期的胚胎进行操作。(4)①是内细胞团，②是囊胚腔。为了避免影响胚胎的恢复和进一步发育，对囊胚期的胚胎进行分割时，应将内细胞团均等分割。
(5)胚胎移植时，一般有手术法和非手术法，手术法需引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。非手术法是将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。(6)胚胎移植后，为了判断胚胎能否在受体子宫中存活，要对受体母牛进行是否妊娠的检查。


1．转基因产品的安全性
(1)人们的价值观取向不同，对转基因技术就会产生不同的见解，特别是在转基因食品的安全性等方面发生激烈的争论。
(2)理性看待转基因技术需要建立在完备的科学知识基础之上，既清晰地了解转基因技术的原理和操作规程，还应该看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响，最重要的是，要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。
(3)我国针对转基因技术，颁布和实施了一系列法规和政策，既维护了消费者对转基因产品的知情权和选择权，又最大程度地保证了转基因技术和已经上市的转基因产品的安全性。
2．关注生物技术的伦理问题
项目
反　对
支　持
设计试管婴儿
(1)把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；
(2)早期的生命也有活下去的权利，抛弃或杀死多余的胚胎，无异于“谋杀”；
(3)有人会滥用设计试管婴儿技术，而设计婴儿性别
(1)设计试管婴儿是为了救人，是救治患者的最好、最快捷的方法之一；
(2)提供骨髓中造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤；
(3)脐带血是试管婴儿的“身外之物”
基因检测
技术方面
目前人类对基因结构及基因间的相互作用尚缺乏足够的认识，通过基因检测达到预防疾病的目的是困难的；基因检测结果会给受检者带来巨大的心理压力
通过基因检测可以对遗传性疾病及早采取预防措施，适时进行治疗，达到挽救患者生命的目的
道德方面
基因资讯的泄露造成基因歧视，如个人婚姻困难、人际关系疏远，更明显的是造成一支遗传性失业大军
对于基因歧视现象，可以通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法得以解决

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)中国反对生物武器，但中国在特殊情况下可以生产生物武器(　×　)

考向　生物技术的安全性和伦理问题的分析

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，然后二倍体个体与四倍体转基因个体杂交形成三倍体个体。
(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。

10．害虫损伤番茄的叶片后，叶片细胞的细胞壁能释放出一种类激素物质，这种物质可以扩散到番茄的其他部位，诱导细胞内蛋白酶抑制剂基因表达，合成蛋白酶抑制剂，导致害虫因不能消化食物而死亡。科学家利用转基因技术把番茄的蛋白酶抑制剂基因转移到玉米中，使玉米获得了与番茄相似的抗虫性状，有效抵御了玉米螟对玉米的危害。
请结合上面的材料回答下列问题：
(1)转移了番茄蛋白酶抑制剂基因的玉米合成番茄蛋白酶抑制剂的具体部位是________，合成的化合物还需要在________________________中加工才具有生物活性。
(2)这种抗玉米螟玉米品种的培育技术属于________技术，这种变异在生物学上称为_______。
(3)在种植了这种转基因玉米的农田中，杂草是否也会出现抗玉米螟性状？原因是什么？
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)抗玉米螟玉米具有显著的生态效应。你认为种植该玉米的农田是否还需要进行防虫管理？理由是什么？
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(5)有人对食用该玉米的安全性表示担忧，你认为这种担忧有无道理？请简要说明理由。
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)核糖体　内质网和高尔基体　(2)转基因　基因重组　(3)(答案不唯一)不会；不同物种之间存在生殖隔离，玉米的花粉不能传递给杂草(或会；蛋白酶抑制剂基因通过玉米的花粉传递给杂草，使杂草获得抗虫基因，从而表现出抗虫性状)　(4)需要；转基因玉米能够抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他玉米害虫　(5)(答案不唯一)有道理：这种玉米的子粒可能含有蛋白酶抑制剂，人食用后可能抑制人体蛋白酶的活性，影响人体健康(或没有道理：人体蛋白酶与玉米螟蛋白酶结构不同，玉米中的蛋白酶抑制剂对人体蛋白酶无影响)
解析　(1)番茄蛋白酶抑制剂的化学本质为蛋白质，其合成部位为核糖体，但还需要在内质网、高尔基体中加工才具有生物活性。(2)由材料可获得信息，抗玉米螟玉米品种的培育运用的是转基因技术，这种技术的原理是基因重组。(3)(5)属于开放性试题，答案不唯一，合理即可。(4)抗玉米螟玉米能抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他害虫，故种植抗玉米螟玉米的农田，仍需要进行防虫管理。
11．(2019·内蒙古赤峰二中第二次月考)“试管婴儿”是通俗名词，在专业文献中称为体外受精及胚胎移植。试管婴儿是指精子和卵子的结合是在试管内进行的，并使受精卵在符合条件的环境内生长、分裂和发育4～6天，形成胚胎(如图所示)，然后将胚胎移植到子宫腔内，使之能在子宫腔内发育，最后出生的一种生育方法，这是科学技术要求非常高的一种方法。它的成功和发展，不仅给不孕不育夫妇带来了希望，而且对研究人类的生殖生理和胚胎发生学以及优生学等方面的课题有不可估量的积极作用。

(1)图示时期是胚胎发育的________期，若要从图中所示的胚胎中获得胚胎干细胞，应从____________获取。
(2)“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_____________(时期)。除此之外还用到________________(填两种)技术。
(3)“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①用途不同：____________________________________________；②后者胚胎在移植前需进行______________________。
(4)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是________________________________。
答案　(1)囊胚　内细胞团　(2)获能　减数第二次分裂中期　早期胚胎培养、胚胎移植　
(3)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　遗传学诊断　(4)破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德
解析　(1)图示时期是胚胎发育的囊胚期。囊胚包括滋养层和内细胞团，内细胞团的细胞具有全能性，可从内细胞团细胞中获得胚胎干细胞。(2)“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获能处理，卵子要培养到减数第二次分裂中期，除此之外还用到早期胚胎培养、胚胎移植技术。(3)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，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。(4)设计婴儿性别破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德，因此现在大多数人反对设计婴儿性别。
归纳总结　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。



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．胚胎发育过程：受精卵→桑椹胚→囊胚→原肠胚→组织器官分化→幼体。
3．体外受精过程
受精→胚胎的早期培养
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。
1．(2017·江苏，14)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
答案　C
解析　在获能液中培养的目的是使精子获能，A正确；在特定光控周期条件下饲养小鼠，并注射促性腺激素能够促进超数排卵，B正确；分割的胚胎细胞虽然有相同的遗传物质，但在发育过程中会受到环境影响，发育成的个体可能有形态学差异，C错误；注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以进行细胞分裂分化，形成相应组织器官，D正确。
2．(2015·江苏，3)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．细胞核移植主要在同种动物、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项错误；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项错误；随着胚胎分割次数的增多，分割胚的发育能力明显降低，获取同卵多胚的数量有限，C项正确；维生素和激素都不能提供能量，D项错误。
3．下列观点支持转基因产品会引发安全性问题的是(　　)
A．生殖隔离使转基因作物与其他植物很难杂交
B．花粉的传播距离有限，不会引起安全性问题
C．植物花粉存活时间有限，不会散失到其他环境，威胁其他生物
D．转基因产品有可能成为“入侵的外来物种”
答案　D
解析　D项是转基因产品可能会引发的安全性问题之一。
4．下列关于转基因生物安全性的叙述中，错误的是(　　)
A．我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度
B．国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害
C．开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提
D．目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上
答案　B
解析　对转基因食品只是要求标注“转基因**”等字样，并没有在转基因食品标签上警示性注明可能的危害，B错误。
5．(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　
(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××＝。(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。胚胎培养过程的培养基中含有葡萄糖，葡萄糖氧化分解提供能量。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。由于供体公牛是隐性纯合子，供体母牛是杂合子，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。
一、选择题
1．下图表示改造哺乳动物遗传特性的三种途径。下列相关叙述错误的是(　　)

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。
2．如图表示胚胎分割的过程，下列有关胚胎分割的说法，正确的是(　　)

A．应选择形态正常、发育良好的囊胚或原肠胚进行分割
B．分割针分割胚胎后，①和②部分的大小应基本相等
C．为了获得更多的胚胎，分割胚胎时产生的份数越多越好
D．对胚胎进行分割后得到的个体性别不同
答案　B
解析　进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，A错误；图中分割针分割胚胎时，要将内细胞团均等分割，①和②部分的大小应基本相等，B正确；胚胎分割份数越多，胚胎的成活率越低，生产上最多的是二等份分割，C错误；由于分割的胚胎来自同一受精卵，所以分割后得到的个体性别相同，D错误。
3．下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述，正确的是(　　)
A．采集到的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用
B．排卵就是排出成熟卵细胞的过程
C．受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体
D．卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成
答案　C
解析　采集到的精子需要进行获能处理后才能与成熟的卵细胞(减数第二次分裂中期)发生受精作用，A错误；排卵是指卵子从卵泡中排出，B错误；受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体，C正确；卵细胞形成时的分裂过程不都在卵巢内完成，其减数第二次分裂在输卵管中完成，D错误。
4．下列关于哺乳动物胚胎发育的说法，正确的是(　　)
A．卵裂期细胞进行了细胞分裂和分化
B．胚胎总体积随分裂次数增加而不断増大
C．沿透明带内壁扩展和排列的个体较大的细胞为滋养层细胞
D．桑椹胚先于囊胚出现
答案　D
解析　卵裂期细胞进行了分裂，但没有分化，A错误；卵裂期，随分裂次数增加，胚胎总体积不变，甚至略微缩小，B错误；沿透明带内壁扩展和排列的个体较小的细胞为滋养层细胞，C错误；桑椹胚先于囊胚出现，D正确。
5．如图是胚胎干细胞分离途径示意图。下列说法错误的是(　　)

A．胚胎干细胞的体积小，细胞核大、核仁明显
B．胚胎干细胞可用于治疗人类的某些顽症
C．图中a所示细胞将发育成胎膜和胎盘
D．利用胚胎干细胞培育的人造器官可以用于器官移植
答案　C
解析　胚胎干细胞的体积小，细胞核大、核仁明显，A正确；胚胎干细胞可用于治疗人类的某些顽症，B正确；图中a为内细胞团细胞，将来发育成胎儿的各种组织，C错误；利用胚胎干细胞培育的人造器官可以用于器官移植，这样可以解决供体不足的问题，D正确。
6．有人认为转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的生存。他的依据是(　　)
A．转入的外源基因有可能与感染转基因生物的某些细菌杂交，形成新的病原体
B．转基因植物的抗除草剂基因，有可能通过花粉传播而进入杂草中，使杂草成为“超级杂草”
C．科学家赋予了转基因生物某些特殊性状，增强了它们在该地区生存条件下的竞争能力
D．转基因植物花粉传播的距离有限，只能在种植区以内繁殖
答案　C
解析　外来物种入侵一般是由于该生物在适宜的环境和缺乏天敌的情况下能够大量繁殖，并且对当地的生物多样性产生了影响。转基因生物往往是改良的品种，因而具有较强的适应能力，很可能使当地生物受到影响。
二、非选择题
7．干扰素是治疗癌症的重要药物，传统方法必须从血液中提取，每升人血液中只能提取0.5 g，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下图的方式生产干扰素。请据图回答下列问题：

(1)若要使获得的转基因牛乳汁中含有人干扰素，构建的基因表达载体必须包括：___________的启动子、人干扰素基因、终止子、标记基因和复制原点等。
(2)通常情况下，对供体和受体母牛选择后，对供体母牛用________________处理可获得更多的卵母细胞，对受体母牛要进行同期发情处理是为了____________________。
(3)为了实现干扰素的批量生产，早期胚胎进行移植之前要进行质量检测，并要求早期胚胎细胞中的性染色体组成为________。通过____________技术获得二分胚①和②，可以在细胞水平上通过对____________的分析进行性别鉴定。
(4)近年来，关于胚胎干细胞的研究越来越多。胚胎干细胞具有发育的全能性，如图所示的细胞A和细胞B分别是____________细胞、____________细胞，可以从这些细胞中获得胚胎干细胞。
答案　(1)牛乳腺蛋白基因　(2)促性腺激素　给供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境　(3)XX　胚胎分割　染色体　(4)内细胞团　原始性腺
解析　(1)若要使获得的转基因牛乳汁中含有人干扰素，基因表达载体的组成必须包括：牛乳腺蛋白基因的启动子、人干扰素基因(或目的基因)、终止子、标记基因和复制原点等。(2)通常情况下，对供体和受体母牛选择后，对供体母牛要用促性腺激素处理，使其超数排卵；同期发情处理的目的是使供、受体具有相同的生理环境，保证胚胎移植入相同的生理环境。用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。(3)只有雌性奶牛才能产奶，因此要求早期胚胎细胞中的性染色体组成为XX。选择发育良好的囊胚或桑椹胚进行移植。通过胚胎分割技术获得二分胚①和②，可以在细胞水平上通过对染色体的分析进行性别鉴定。(4)胚胎干细胞来自早期胚胎(如囊胚的内细胞团)和原始性腺。
8．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，还能用于部分肿瘤疾病、遗传性疾病的治疗等，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母细胞。
(2)从受精卵到原肠胚需依次经历哪些时期？
受精卵→________________________________________________。
(3)一对夫妻，妻子是血友病患者，而丈夫正常。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：从被检测的囊胚中取出几个______________(填“滋养层”或“内细胞团”)细胞，提取DNA进行扩增，用位于Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因)制成的探针进行检测，若未出现杂交带，胚胎性别为________________，而基因工程中___________________也会用到DNA探针。
答案　(1)促性腺激素　(2)桑椹胚期→囊胚期　(3)性别鉴定　滋养层　女性　目的基因的检测和鉴定
9．如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是黄牛。请据图回答下列问题：

(1)应用1为获得克隆牛的过程，从供体2的卵巢中吸取的卵母细胞需要在体外培养到MⅡ中期，并通过________________去除卵母细胞中的细胞核。用物理或化学方法，激活重组细胞，使其完成________________，形成重组胚胎。最终克隆动物的遗传物质来自______________。
(2)应用2为获得试管牛的过程，在体外受精前，需要对采集的优良公牛的精子用____________法进行获能处理。胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”，胚胎发育到________________阶段才能移植，胚胎移植的优势是_________________________。胚胎能够存活的生理学基础是_________________________________________________________。
(3)应用3中的细胞C取自牛胎儿的________________________________________________。
(4)应用4为胚胎分割，应________________________，否则会影响胚胎的恢复和进一步发育。获得二分胚①和②的同时，需要取囊胚的滋养层细胞做______________。
答案　(1)显微操作(去核法)　细胞分裂和发育进程　供体1和供体2
(2)化学诱导或培养　桑椹胚或囊胚　充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力　受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
(3)原始性腺
(4)将内细胞团均等分割　DNA分析进行性别鉴定
解析　(1)从活体牛的卵巢中吸取的卵母细胞需要在体外培养到减数第二次分裂中期，核移植时，需要采用显微操作去核法去除卵母细胞中的细胞核；然后用物理或化学方法，激活重组细胞，使其完成细胞分裂和发育进程，形成重组胚胎；应用1中获得的小牛为克隆牛，其细胞核遗传物质来源于供体1，细胞质遗传物质来源于供体2，因此其遗传物质来源于供体1和供体2。
(2)在受精前，需要对精子进行获能处理，对于牛、羊等家畜的精子常采用化学诱导(或培养)法。胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”，胚胎发育至桑椹胚或囊胚阶段才能移植，胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力；受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应，这是胚胎能够在受体内存活的生理基础。
(3)胚胎干细胞来自早期胚胎或原始性腺，由题图可知应用3中细胞C取自牛胎儿的原始性腺。
(4)胚胎分割时应注意将内细胞团均等分割，否则会影响胚胎的恢复和进一步发育；获得二分胚①和②的同时，可取囊胚的滋养层细胞做DNA分析进行性别鉴定。
10．如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。请回答以下问题：

(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)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________。
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)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 (4)囊胚腔、内细胞团　
(5)胚胎分割和胚胎移植　100%
11．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性和伦理问题，回答以下有关问题：
(1)我国对农业转基因生物实行了标识制度，维护了消费者对转基因产品的________权和________权。
(2)生物武器包括__________、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等。
(3)“设计试管婴儿”的胚胎，可在8～16个细胞阶段移植，并在植入前取胚胎的一个细胞进行某些__________。
(4)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。
答案　(1)知情　选择　(2)致病菌　(3)遗传学诊断 (4)基因歧视
解析　(1)我国对农业转基因生物实行了标识制度，维护了消费者对转基因产品的知情权和选择权。
(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)“设计试管婴儿”的胚胎在植入前应进行遗传学诊断。
(4)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。
12．基因剔除动物模型一直以来是开展基因功能研究的重要工具，其原理是通过导入外源分子使动物的某特定基因失活，进而培养出有基因缺陷的动物来研究相应基因的功能。下图是制作某类基因剔除小鼠流程示意图。请据图回答相关问题：

(1)图中①过程常用的技术是______________，②过程是________________。
(2)体外受精时需要对精子进行__________处理，然后与处于__________________期的卵母细胞在专用的受精溶液中完成受精过程。
(3)为更多地获得基因剔除小鼠，可对囊胚阶段的胚胎进行分割移植，此时要对_____________进行均等分割。请说明理由：________________________________。
(4)研究发现人的SPI基因与乳腺癌细胞的异常表达和增殖密切相关。你认为基因剔除技术可以为乳腺癌的治疗提供怎样的新思路：_______________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)显微注射　早期胚胎培养
(2)获能　减数第二次分裂中
(3)内细胞团　内细胞团将来发育成胎儿的组织器官，若不均等分割，会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育
(4)通过基因剔除技术使SPI基因失活，从而阻止乳腺细胞癌变
解析　(1)图中①过程常用显微注射技术，②过程是早期胚胎培养。
(2)精子需要经过获能才能与减数第二次分裂中期的卵母细胞结合形成受精卵。
(3)对囊胚阶段的胚胎进行分割移植时要对内细胞团进行均等分割，因为内细胞团将来发育成胎儿的组织器官，若不均等分割，会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
(4)由于人的SPI基因与乳腺癌细胞的异常表达和增殖密切相关，则可通过基因剔除技术使SPI基因失活，从而阻止乳腺细胞癌变。