2024届高考生物一轮复习第10单元第39课胚胎工程生物技术的安全性与伦理问题学案

这是一份2024届高考生物一轮复习第10单元第39课胚胎工程生物技术的安全性与伦理问题学案，共29页。学案主要包含了教材细节命题，易错提醒，技法总结，命题动态等内容，欢迎下载使用。
第39课　胚胎工程　生物技术的安全性与伦理问题
►学业质量水平要求◄
1．对比自然胚胎发育和胚胎工程的操作过程，说出胚胎工程的原理及应用。(生命观念、科学思维)
2．关注生物技术的安全性与伦理问题。(社会责任)
►答案见P517
考点一　胚胎工程的理论基础

1．胚胎工程概念的理解

2．受精
(1)概念：精子和卵子结合形成合子(受精卵)的过程。
(2)场所：自然条件下，哺乳动物的输卵管内。
(3)过程

3．胚胎早期发育


1．胚胎工程的操作对象只能是早期胚胎。 (×)
2．受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。 (√)
3．透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精子入卵的两道屏障。 (√)
4．卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量增多，细胞体积增大。 (×)
【教材细节命题】
1．(选择性必修3 P56相关信息改编)使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。
2．(选择性必修3 P58相关信息改编)在实际胚胎工程操作中，常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志，为什么观察不到3个极体？多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体，也就观察不到3个极体。

1．受精前的两个准备阶段
(1)精子获能：精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才获得受精能力的生理现象。
(2)卵子的准备：不同动物排出的卵子成熟程度不同，有些为初级卵母细胞，有些为次级卵母细胞，但都必须在输卵管中发育到MⅡ期，才具备与精子受精的能力。
2．受精的具体过程
过程
主要变化
获能后的精子接触卵细胞膜
在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带发生透明带反应，这是防止多精入卵的第一道屏障
精子入卵
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，这是防止多精入卵的第二道屏障
形成原核
精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂，随后形成新的核膜，最后形成雄原核；精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体后，形成雌原核
融合
雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此接触，核膜消失，形成一个含两个染色体组的合子(受精卵)

1．下图表示精子入卵后，发生(或引起的)一系列变化形成受精卵的过程，下列叙述错误的是(　　)

A．图中X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数分裂Ⅱ
B．经图中Y过程只形成了雌原核
C．精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合
D．精子入卵后，精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶
B　解析：X表示卵细胞膜反应，是防止多精入卵的第二道屏障，Y表示减数分裂Ⅱ，在受精过程中卵子完成减数分裂Ⅱ，A正确；经图中Y过程，除形成雌原核外，还形成第二极体，B错误；精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合，C正确；精子入卵后，尾部留在外面并在溶酶体的作用下自溶，D正确。
2．下图为某哺乳动物受精作用及胚胎发育过程示意图，据图分析，下列相关叙述错误的是(　　)

A．①过程发生在雌性动物的输卵管中
B．②过程通过有丝分裂进行
C．a时期细胞开始出现分化
D．b时期胚胎可发生孵化过程
D　解析：精子和卵细胞的结合过程发生在雌性动物的输卵管中，A正确；②过程是受精卵的卵裂，通过有丝分裂进行，B正确；a时期为囊胚期，此时细胞开始出现分化，C正确；b时期为原肠胚时期，胚胎的孵化过程发生在囊胚期，D错误。
【易错提醒】受精作用和早期胚胎发育认识的六个误区
(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)精子获能是指精子获得受精能力，而不是获得能量。
(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。
(4)误认为子宫是受精卵唯一的发育场所。受精卵形成后即在输卵管内开始进行有丝分裂，输卵管为受精卵发育的最初场所。
(5)误认为胚胎发育过程中胚胎体积一直在增大。卵裂时期胚胎总体积基本不变，每个细胞的体积在减小。
(6)误认为胚胎发育过程中有机物总量在增加。早期胚胎发育消耗卵细胞提供的营养物质，有机物总量减少，但有机物种类增加。
3．(2021·湖北卷)子宫内膜异位症患者常伴有不孕症状，患者腹腔液中含有较高浓度的白细胞介素(IL)。为探明腹腔液中存在的IL对生殖活动的影响，科研人员利用三种重组人白细胞介素IL-1β、IL-5、IL-6，将获能处理后的精子与成熟的卵母细胞在培养液中混合培养，培养适宜时间后，观察受精情况，得到如下实验结果。以下说法错误的是(　　)

A．实验过程中，可给雌性小鼠注射一定量的促性腺激素，以获得多枚卵母细胞
B．培养后取培养液用显微镜观察，若观察到卵细胞膜和透明带的间隙中有两个极体，则卵细胞已完成受精
C．从图中可知，IL能抑制小鼠受精，且随浓度的升高，IL-1β、IL-5、IL-6的抑制作用均不断增强
D．若要研究IL对小鼠早期胚胎发育的影响，可利用上述培养液，继续观察统计不同发育时期胚胎的发育情况
C　解析：实验过程中，需要从雌性小鼠体内获得多枚卵母细胞，一般可采取的方法是给雌性小鼠注射一定量的促性腺激素，从输卵管中冲出多枚卵母细胞，A正确；受精完成的标志是观察到卵细胞膜和透明带的间隙中有两个极体，B正确；从图中可以看出，IL-1β对小鼠的受精作用具有抑制作用，但并不是随浓度的升高，抑制作用增强，如IL-1β浓度为0.5 ng·mL-1时抑制作用比IL-1β浓度为0.05 ng·mL-1时要弱，C错误；若要研究IL对小鼠早期胚胎发育的影响，则需要利用题中培养液，继续观察统计不同发育时期胚胎的发育情况，D正确。
考点二　胚胎工程技术及其应用

1．体外受精
(1)过程

(2)意义：①提高动物繁殖能力；②为胚胎移植提供可用的胚胎。
2．胚胎移植
(1)概念：指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
(2)过程(以牛的胚胎移植为例)

(3)优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
3．胚胎分割
(1)材料：应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。
(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繁殖(或克隆)。
(3)操作要求：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。
(4)用途①促进优良动物繁殖 ②为遗传学研究提供遗传性状相同的个体③胚胎移植前的性别鉴定、遗传病筛查

1．采集的卵母细胞需在体外培养使其分裂为卵细胞才能与获能的精子受精。
(×)
2．胚胎移植的供体和受体必须是同一种群。 (×)
3．通过体外受精后获得的早期胚胎需要立即移入母体子宫进行妊娠，以保证成活率。 (×)
4．为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应，应注射免疫抑制剂。 (×)
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．对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割。 (×)
【教材细节命题】
1．(选择性必修3 P62相关信息改编)超数排卵是应用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
2．(选择性必修3 P61～62图2-23和思考·讨论)(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移。
(2)供体母牛和受体母牛的选择标准是供体是遗传性状优良、生产能力强的个体，受体是有健康的体质和正常繁殖能力的个体，且二者必须是同一物种。

1．自然受精、人工授精和体外受精的比较
项目
自然受精
人工授精
体外受精
不
同
点
过程
不同
雌雄动物交配完成
用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内，完成受精　
人工获取精子、卵子，在体外培养液中完成受精过程
场所不同
雌性动物输卵管中
雌性动物输卵管中
体外培养液中
相同点
①精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程；
②都是有性生殖
2．胚胎移植的生理学基础

3．胚胎移植中的三个注意点
两次激
素使用
第一次：用激素对供、受体进行同期发情处理；
第二次：用促性腺激素处理，使供体超数排卵
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
繁殖方式
胚胎由受精卵发育而来，属于有性生殖；胚胎由核移植或胚胎分割形成，属于无性生殖
4．胚胎分割动物与体细胞核移植动物的比较
项目
胚胎分割动物
体细胞核移植动物
相同点
都属于无性生殖或克隆，最终技术是胚胎移植
不
同
点
胚胎的来源
雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎
通过核移植技术获得的重构胚
遗传
物质
胚胎分割动物具有相同的遗传物质
克隆动物的核遗传物质主要由供体细胞的细胞核提供
起点
经过受精作用或其他方式形成的一个细胞
经过核移植形成的一个细胞

考向1| 体外受精过程及相关技术的分析
1．下列关于试管动物技术的叙述，错误的是(　　)
A．通过人工操作使卵子与精子在体外条件下成熟和受精
B．运用该技术繁育后代的过程属于有性生殖
C．可实现优良品种的快速、大量繁殖
D．试管动物技术培育动物过程全部在体外进行
D　解析：试管动物技术是指通过人工操作使精子和卵子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后再经移植产生后代的技术，A正确。试管动物技术仍然属于通过有性生殖繁育后代的技术，因为操作过程中仍然有两性生殖细胞的结合过程，只不过是通过人工体外操作，获得胚胎，然后再移植到生物体内发育成新个体，B正确。早期胚胎经移植后的过程在体内进行，D错误。
【技法总结】移植胚胎的来源及生殖方式
(1)核移植早期胚胎培养无性繁殖
(2)体外受精早期胚胎培养有性生殖
(3)体内受精→收集胚胎→胚胎移植→有性生殖
(4)基因工程→转入目的基因的受精卵早期胚 胎培养 胚胎移植→转基因动物→有性生殖
考向2| 胚胎工程技术及应用
2．下图表示牛胚胎移植的流程，其中①～④表示相应的操作过程。相关叙述错误的是(　　)

A．过程①是注射相关激素，使供、受体同期发情
B．过程②是注射促性腺激素，达到超数排卵
C．过程③主要涉及人工授精和从卵巢中收集胚胎
D．过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎
C　解析：过程③主要涉及体内受精和从输卵管中收集胚胎，C错误。
3．“公鼠怀孕”是科研工作者利用一项成熟的生物技术进行的一场动物实验。实验的具体步骤如下：首先，研究人员通过手术将阉割的近交系雄性大鼠和近交系雌性大鼠连接起来，形成了一对异性连接共生体。第二，8周后研究人员对雄性共生体进行子宫移植。第三，待恢复后，将囊胚期胚胎移植到雄性共生体的移植子宫和雌性共生体的原生子宫中。最后，胚胎在雄性共生体的移植子宫内发育成熟后剖腹取出。“公鼠怀孕”实验的成功说明移植胚胎在染色体性别为雄性的联体雄性共生体大鼠的移植子宫里，具有发育成熟的可能性。回答下列有关问题：
(1)研究人员选择近交雄性大鼠和近交雌性大鼠来构建异性连接共生体的好处是_____________________________________________________________________
________________________。将雄性大鼠进行阉割的目的是___________________________________________________________________。
(2)胚胎移植前需要对异性连接共生体注射________激素，使其具备接受外来胚胎的生理状态。用于进行移植的胚胎可以从受孕初期的雌性大鼠体内分离，也可以通过______________技术在体外获得。
(3)雄激素不敏感综合征是一种性连锁遗传病，是引起男性假两性畸形的病因之一，在染色体核型为46、XY的人中发病。该病的主要特点是患者血浆雄激素浓度正常，但靶组织对雄激素缺乏反应或反应不全，结果导致患者男性特征部分或完全丧失，病人呈现女性外观。从激素作用过程来看导致该病的原因可能是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
解析：(1)近交异性大鼠亲缘关系近，免疫排斥反应小，因此择近交雄性大鼠和近交雌性大鼠来构建异性连接共生体。将雄性大鼠进行阉割的目的是避免雄激素对实验的干扰。(2)胚胎移植前，需要对异性连接共生体进行同期发情处理，也就是注射孕激素或雌激素，使其具备接受外来胚胎的生理状态，便于移植。用于进行移植的胚胎可以从受孕初期的雌性大鼠体内分离，也可以通过体外受精技术在体外获得。(3)该病的主要特点是患者血浆中雄激素浓度正常，但靶组织对雄激素缺乏反应或反应不全，说明可能是靶细胞中雄激素受体不足或缺乏导致的。
答案：(1)近交异性大鼠亲缘关系近，免疫排斥反应小　避免雄激素对实验的干扰　(2)孕(或雌)　体外受精　(3)靶细胞中雄激素受体不足或缺乏
考点三　生物技术的安全性和伦理问题

1．转基因成果
(1)基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域是对微生物的基因改造。
(2)转基因动物方面，科学家将生长激素基因、促生长激素释放激素基因等转入动物体内，培育了一批生长迅速、营养品质优良的转基因家禽、家畜；转基因植物方面，目前已经培育出了大批具有抗虫、抗病、抗除草剂和耐储藏等新性状的作物。
(3)种植转基因植物面积较大的国家有美国、巴西、阿根廷、加拿大等；种植的转基因作物中大豆和玉米最多，其次是棉花和油菜。
2．转基因产品的安全性
(1)引发对转基因产品安全性争论的原因
①基因工程对原本是自然造就的生命形式进行了改造，使之具有了全新特征。
②人们所生活的国家或社会，政治制度、意识形态、宗教信仰、经济发展水平、历史背景、传统文化和伦理道德观念等的差异，决定了人们具有不同的价值观取向。
(2)理性看待转基因技术
①以完备的相关科学知识为基础，即清晰地了解转基因技术的原理和操作规程。
②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。
③要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。
3．关注生殖性克隆人
(1)生殖性克隆：指通过克隆技术产生独立生存的新个体。
(2)治疗性克隆：指利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病的目的。
(3)我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。
4．禁止生物武器
(1)种类：致病菌类、病毒类、生化毒剂类等。
(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。

1．目前，种植的转基因植物中以水稻和小麦最多，其次是转基因棉花和油菜。
(×)
2．转基因作为一项技术本身是中性的。 (√)
3．治疗性克隆是指利用克隆技术获得胚胎，并将胚胎孕育成为个体的克隆性技术。 (×)
4．对于设计试管婴儿技术，中国政府坚持“四不”原则。 (×)
【教材细节命题】
1．(选择性必修3 P101正文)对微生物的基因改造是基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域，这是因为微生物具有生理结构和遗传物质简单、生长繁殖快、对环境因素敏感和容易进行遗传物质操作等优点。
2．(选择性必修3 P102相关信息)在转基因研究工作中，我国科学家将来自玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，其原因是由于α-淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防止转基因花粉的传播。

1．治疗性克隆和生殖性克隆比较
比较
治疗性克隆
生殖性克隆
不
同
点
概念
利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病的目的
通过克隆技术产生独立生存的新个体
目的
治疗人类疾病
繁殖新个体
操作水平
细胞或组织水平
个体水平
相同点
都属于无性生殖，产生新个体或新组织，遗传信息相同
2．比较试管婴儿和设计试管婴儿
(1)试管婴儿和设计试管婴儿的过程如图所示

(2)试管婴儿和设计试管婴儿的异同点
项目
试管婴儿
设计试管婴儿
不
同
点
过程
无图中d过程
有图中d过程
技术手段
无须进行遗传学诊断
进行遗传学诊断
应用
主要解决不孕夫妇的生育问题
主要用于白血病、贫血症等遗传疾病的预测及治疗
相同点
二者都是体外受精、体外进行早期胚胎培养，再经过胚胎移植；从生殖方式上都为有性生殖

考向1| 转基因产品的安全性的判断
1．转基因技术的研究正以惊人的速度发展，新的转基因动、植物不断出现。下列有关叙述正确的是(　　)
A．动物的抗冻基因导入植物后一定都表达
B．转基因技术能实现种间遗传物质的交换
C．转基因食品对人类都是有益的
D．转基因技术可产生新的物种
B　解析：动物的抗冻基因导入植物后不一定都能表达，A错误；通过转基因技术可以把一种生物的基因转入另一种生物细胞中，实现种间遗传物质的交换，B正确；转基因食物带来的安全性问题是人们所关心的，转基因食品不一定对人类都是有益的，C错误；转基因技术能导入外源基因，所以可产生原物种不具有的新性状，不能产生新的物种，D错误。
2．我国颁布了《农业转基因生物标识管理办法》，要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注。其主要目的是(　　)
A．警告消费者，不要随意购买
B．维护消费者知情权和选择权
C．鼓励消费者，可以放心购买
D．坚持正确的舆论导向，促进科技发展
B　解析：我国颁布了《农业转基因生物标识管理办法》，要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注，其主要目的维护消费者的知情权和选择权，故选B。
考向2| 生殖性克隆人及设计试管婴儿的分析
3．严重冲击婚姻、家庭和两性关系等伦理道德观念的技术是(　　)
A．利用动物克隆技术克隆人
B．通过基因治疗手段治疗人类的遗传病
C．利用现代生物技术有效确认身份和侦破案件
D．利用人类基因序列，生产基因工程产品、分析病理、治疗疾病
A　解析：克隆人严重违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用；基因治疗应用于诊断和预防遗传病，利用PCR技术可以有效确认身份和侦破案件，利用人类基因序列，能够生产基因工程产品、分析病理、治疗疾病均属于基因工程的应用。
4．关于设计试管婴儿的问题，下列说法不合乎道德规范的是(　　)
A．利用试管婴儿提供脊髓造血干细胞，救治病人
B．利用设计试管婴儿技术设计畸形胎儿，以供展览
C．利用试管婴儿的脐带血
D．设计试管婴儿，不一定非考虑其性别
B　解析：利用试管婴儿提供骨髓造血干细胞，救治病人合乎道德规范；利用设计试管婴儿技术设计畸形胎儿，以供展览不合乎道德规范；利用试管婴儿的脐带血治疗白血病等合乎道德规范；设计试管婴儿，不一定非考虑其性别合乎道德规范。
【技法总结】区分三个不同层次的克隆
(1)分子克隆：一般指DNA克隆，即DNA复制，如PCR技术。
(2)细胞克隆：是指由一个单一的共同祖先细胞分裂形成一个细胞群体的过程，如动物细胞培养。
(3)在个体水平：克隆是指形成基因型完全相同的两个或更多的个体的过程，如扦插、嫁接等。
考向3| 禁止生物武器
5．下列关于生物武器的叙述，错误的是(　　)
A．自然界本来存在的、具有大规模杀伤性的武器
B．是致病微生物、毒素和其他生物性物质的总称
C．可以直接或通过食物、生活必需品等散布
D．一旦使用，将对军队和平民造成大规模杀伤
A　解析：生物武器是致病微生物、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌等的总称，不一定是自然界本来存在的，A错误，B正确；生物武器可以直接或者间接通过食物、生活必需品等散布，C正确；生物武器一旦使用，将对军队和平民造成大规模的杀伤后果，D正确。
6．接种过疫苗的人，在遇到同样的生物战剂(用于战争的病原微生物或毒素)时，仍然要再次接种疫苗，原因是(　　)
A．这些人已丧失免疫力
B．这些人体内没形成记忆细胞
C．原来的接种不成功
D．这些病原微生物突变快，变异性强
D　解析：接种过疫苗的人，通过体液免疫就会产生相应的记忆细胞，但是这种记忆细胞只能识别这一种抗原，当这些抗原发生变异后，原先的记忆细胞将不能识别，因此需要再次接种，D正确。

【命题动态】常结合生产或生活实例考查胚胎工程中胚胎移植与胚胎分割的工程操作及应用价值。更多情况下创设真实情境与基因工程、细胞工程综合在一起设置命题。难度中档，呈现形式一般为选择题。

1．(2022·江苏卷)下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述，正确的是(　　)
A．通常采用培养法或化学诱导法使精子获得能量后进行体外受精
B．哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养不需要额外提供营养物质
C．克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等过程
D．将小鼠桑葚胚分割成2等份获得同卵双胎的过程属于有性生殖
[思维培养]

C　解析：精子获能是获得受精的能力，不是获得能量，A错误；哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养所需营养物质与体内基本相同，例如需要有糖类、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆等天然成分，B错误；克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等过程，C正确；胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法，D错误。
2．(2022·全国甲卷改编)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题：
(1)在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是________________________________________。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到__________________时才具备与精子受精的能力。
(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含的营养成分有______________(答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。
(3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是_____________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
解析：(1)刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精，故在体外受精前要对精子进行获能处理。卵母细胞需要培养到减数分裂Ⅱ中期才能具备与精子受精的能力。(2)进行早期胚胎培养的培养液中，除了无机盐、激素、血清外，还含有维生素、氨基酸、核苷酸等。(3)要利用保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料，获得具有该公羊优良性状的后代，主要操作步骤是先对受体母羊进行同期发情处理，再将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，最终筛选具有优良性状的后代。
答案：(1)刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精　减数分裂Ⅱ中期　(2)维生素、氨基酸、核苷酸　(3)对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，然后对受体母羊进行是否妊娠的检查，最终筛选具有优良性状的后代

1．(科学实验和探究情境)精子载体法是以精子作为外源基因载体携带外源基因进入卵细胞，下图表示用该方法制备转基因鼠的基本流程。下列叙述正确的是(　　)

A．①过程需将成熟的精子放入ATP溶液中进行获能处理
B．②采用体外受精技术，受精卵中的遗传物质来自父母双方
C．②③过程所用培养液的成分相同且都加入动物血清
D．上述过程中，需要对代孕母鼠用相关激素进行同期发情处理
D　解析：①过程需将成熟的精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能，A错误；②采用体外受精技术，受精卵中的遗传物质来自父母双方和外源基因，B错误；②为体外受精过程，③为早期胚胎培养过程，前者在获能溶液或专用的受精溶液中进行，后者在发育培养基中进行，这两个过程所用培养液的成分不完全相同，C错误；胚胎移植时，需对供体和受体使用激素进行同期发情处理，以保证胚胎移植入相同的生理环境，D正确。
2．(生命科学史情境)犬卵母细胞体外成熟和早期胚胎培养一直是犬科动物繁殖领域的世界级技术难题。我国的科研人员通过研究发现，无机盐离子的特殊配比可促进犬早期胚胎的基因组激活，而添加新鲜的维生素、组织液提取物等物质则可帮助犬早期胚胎维持正常的形态和细胞分化。下列有关胚胎工程的叙述，错误的是(　　)
A．为获得多个犬卵母细胞，可对雌犬注射一定量的促性腺激素使其超数排卵
B．早期胚胎的体外培养液中还应该加入有机物和血清等成分并需控制好温度
C．早期胚胎包括桑葚胚、囊胚和原肠胚等，原肠胚期开始出现细胞分化形成原肠腔
D．该发现揭示了营养物质的配比有时比浓度更重要，促生长因子作用很大
C　解析：一定量的促性腺激素能促进超数排卵，得到多个犬卵母细胞，A正确；早期胚胎的体外培养液中还应该加入有机物和血清等成分，另外需要控制温度、气体条件，保持无毒、无菌环境，B正确；早期胚胎包括桑葚胚、囊胚和原肠胚等，但细胞分化开始于囊胚，C错误；无机盐离子的特殊配比可促进犬早期胚胎的基因组激活，说明营养物质的配比有时比浓度更重要，促生长因子作用很大，D正确。
课时质量评价(三十九)
(建议用时：40分钟)
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1．(2023·浙江嘉兴开学考)常见的辅助生殖技术有两种：一种叫作人工授精，即通过人工的方法，把精液或者精子送到雌性的生殖道，达到增加怀孕概率的目的；第二种辅助生殖技术就是所谓的试管动物，主要涉及体外受精、胚胎体外培养和胚胎移植等技术。下列叙述正确的是(　　)
A．人工授精前必须对精子进行获能处理
B．胚胎移植是辅助生殖技术的必备技术
C．人工授精和试管动物技术都要注意受体的生殖周期
D．人工授精和试管动物技术都能发挥优良公、母畜的繁殖潜力
C　解析：人工授精，即通过人工的方法，把精液或者精子送到雌性的生殖道，故精子可以在雌性的生殖道内进行获能，不需要人工获能处理，A错误；如果用人工授精的方式进行辅助生殖技术，就不需要胚胎移植，B错误；受体的生殖周期将影响人工授精和试管动物技术的成功率，C正确；试管动物技术可以发挥优良公、母畜的繁殖潜力，但是人工授精技术不行，D错误。
2．(2023·广东汕头一模)生猪育种的过程可采用体外受精技术、孤雌生殖(卵不经过受精发育成个体)和孤雄生殖(见下表③)等多种辅助生殖技术。某科研团队为研究不同辅助生殖技术下猪胚胎存活率存在差异的原因，追踪了猪早期胚胎发育过程中染色质的空间构象变化(见下表)。下列相关叙述错误的是(　　)
操作
对象
辅助生
殖技术
4细胞
胚胎期
桑葚胚
胚胎存
活率
MⅡ
期
卵
母
细
胞
①体外受精技术
染色质空间构象较快建立
高
②孤雌生殖
染色质特殊区域解体
解体区域部分重建较慢
低
③去核后体外受精
解体区域部分重建更慢
低
A．体外受精需对卵母细胞和精子分别进行成熟培养和获能处理
B．与②③不同，①必须将早期胚胎移植给受体才能获得后代
C．母源来源的染色质比父源来源的染色质更容易实现结构的重建
D．染色质结构重建的速率可能在胚胎成功发育中起关键作用
B　解析：体外受精时采集的卵母细胞应培养到减数分裂Ⅱ中期，精子应经过获能处理，这样两者才能受精形成受精卵，A正确；胚胎工程任何一项技术获得的胚胎，都必须通过胚胎移植给受体才能获得后代，因此①②③都需要将早期胚胎移植给受体才能获得后代，B错误；据表格可知，在桑葚胚时，孤雌胚胎和孤雄胚胎的染色质特殊区域都能进行部分重建，但去核后体外受精(孤雄生殖)重建速率更慢，说明母源来源的染色质比父源来源的染色质更容易实现结构的重建，C正确；据表可知，无论是体外受精技术，还是孤雌生殖和孤雄生殖，胚胎发育过程中都需要染色质空间构象重建，说明染色质结构重建的速率可能在胚胎成功发育中起关键作用，D正确。
3．(2022·福建漳州一模)动物细胞培养是动物细胞工程的基础，下图中a、b、c表示现代工程技术，①②③分别对应其结果，下列叙述错误的是(　　)

A．动物细胞培养过程遗传物质可能发生改变
B．若①是克隆牛，则a技术可表示体细胞核移植
C．若②是试管动物，则b技术可表示动物细胞融合
D．若③是乳腺生物反应器，则c技术需要特殊的基因调控元件
C　解析：动物细胞培养过程中，细胞不断分裂，随着分裂次数的增加，可能会发生基因突变等，故动物细胞培养过程遗传物质可能发生改变，A正确；培养克隆动物，先要利用细胞核移植技术培养出重组胚胎，再利用胚胎移植技术将重组胚胎移植到代孕母体，因此，若①是克隆牛，则需要用到体细胞核移植技术，B正确；若②是试管动物，则需要用到体外受精技术，而不需要动物细胞融合，C错误；若③是乳腺生物反应器，则需要通过转基因技术，将目的基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等特殊的基因调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，D正确。
4．下列说法不符合胚胎移植生理学基础的是(　　)
A．供、受体的发情时间要一致，才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致
B．供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似
C．受体子宫与外来胚胎发生排斥反应，是胚胎移植过程需要重点克服的难题
D．胚胎移植产下的个体在质基因控制的性状上与受体母亲无关
C　解析：受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应，因此胚胎移植过程中不需要考虑排斥反应。
5．中国科学院动物研究所进行了大熊猫的异种克隆，他们将大熊猫的体细胞核放入兔子的去核卵母细胞之中，并使其成功发育成囊胚，标志着异种核质相容的问题得到解决，异种克隆大熊猫迈过了第一道“坎”， 然后至关重要的是选择一种合适的“代孕母体”。下图是该研究的理论流程图，相关叙述正确的是(　　)

A．步骤甲和步骤乙中的供体和受体需要同期发情处理
B．重组细胞发育成早期胚胎所需营养主要来源于营养液
C．重构胚培养过程中为了避免杂菌污染，通常需要在培养液中加入抗生素
D．步骤乙表示胚胎移植，移植的早期胚胎应培养至囊胚或原肠胚
C　解析：步骤乙胚胎移植中的供体和受体需要进行同期发情处理，步骤甲中需要对兔子进行超数排卵处理，A错误；重组细胞发育成早期胚胎所需营养主要来源于兔子的去核卵母细胞，B错误；重构胚培养过程中通常需要在培养液中加入抗生素，以避免杂菌污染，C正确；步骤乙表示胚胎移植，移植的早期胚胎应培养至桑葚胚或囊胚，D错误。
6．(2022·江苏高邮一中模拟)胚胎工程中各种胚胎操作技术如下图所示。下列分析正确的是(　　)

A．从良种公牛体内获得的精子可以直接与获能的卵细胞结合受精
B．早期囊胚a、b、c基因型相同，但发育得到的个体表型不一定相同
C．d可直接移植给受体，得到这2头小牛的途径属于有性生殖
D．胚胎移植时因代孕牛几乎对胚胎无免疫排斥，因此无须使用免疫抑制剂
D　解析：从良种公牛体内获得的精子在体外获能后才可以与培养到MⅡ期的卵母细胞结合受精，A错误；据图可知，三种早期囊胚由不同受精卵发育而来，故a、b、c细胞核中的遗传物质不一定相同，B错误；d是经过胚胎分割形成的两个健康的胚胎，可直接移植给受体，该过程属于无性生殖，C错误；受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，不需要注射免疫抑制剂，D正确。
7．胎牛血清(FBS)是天然的培养基，能够在多种动物卵母细胞的成熟过程中提供足够的营养物质，起到非常好的促进效果。下表是后期胚胎培养液(CR2后液)中添加不同浓度FBS对牛核移植胚胎发育的影响情况，下列叙述正确的是(　　)
组别
培养液
卵裂率/%
囊胚率/%
对照组
CR2后液
59.17±1.34
13.53±2.04
实验组1
10%FBS＋CR2后液
62.14±1.78
13.78±2.77
实验组2
20%FBS＋CR2后液
68.95±4.15
26.09±2.20
实验组3
30%FBS＋CR2后液
62.02±8.64
8.78±3.20
A．若统计每组实验的桑葚胚率，其数值应小于囊胚率
B．添加20%FBS是促进核移植胚胎发育的最适浓度
C．胚胎培养过程要在CO2培养箱中进行
D．添加不同浓度的FBS对卵裂率和囊胚率均有促进作用
C　解析：该实验只研究了添加不同浓度FBS对牛核移植胚胎发育的影响，从表中数据无法得出桑葚胚率小于囊胚率，A错误；由表中数据可知，添加20%FBS的实验组2，其卵裂率和囊胚率都高于对照组和其他实验组，说明添加20%FBS对促进核移植胚胎发育有较好的作用，但不能据此确定该浓度即为最适浓度，应在该浓度两侧缩小浓度范围继续进行实验，B错误；通常将重组细胞置于含95%空气和5%CO2混合气体的CO2培养箱中进行培养，C正确；各实验组的卵裂率均高于对照组，说明添加不同浓度的FBS对卵裂率均有促进作用，实验组1、2的囊胚率高于对照组，实验组3的囊胚率低于对照组，说明在一定浓度范围内，随添加的FBS浓度的升高对囊胚率均有促进作用，但超过该浓度范围却起抑制作用，D错误。
8．2019年1月24日，中科院神经科学研究所的科学家利用体细胞核移植技术、CRISPR/Cas9基因编辑技术，成功构建5只体细胞BMAL1基因敲除的生物节律紊乱的克隆猴，可作为研究生物节律紊乱等人类疾病的动物模型。下列叙述错误的是(　　)

A．给食蟹猴注射性激素进行超数排卵，有利于获取更多的卵子
B．③过程可以用电融合法使成纤维细胞与MⅡ期的次级卵母细胞融合
C．受体子宫对移入的胚胎基本不发生免疫排斥反应，为⑤过程的成功提供了可能
D．在个体水平上鉴定BMAL1基因是否敲除成功的方法是观察食蟹猴是否表现为生物节律紊乱
A　解析：给食蟹猴注射促性腺激素进行超数排卵，可方便研究人员获取更多的卵子，A错误；因为体细胞直接注入进去后细胞质并没有与卵母细胞融合，而是被质膜分割开来，并不能使体细胞核表现出全能性，所以需要用电刺激使其质膜融合，B正确；受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这为⑤胚胎移植后在受体的存活提供了可能，C正确；在个体水平上鉴定BMAL1基因是否敲除成功的方法是观察食蟹猴是否表现为生物节律紊乱，D正确。
9．下图表示利用胚胎工程技术将某细胞培育成优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是(　　)

A．胚胎移植技术可以定向改变动物的遗传性状，③要移植到发情的母牛子宫内发育
B．A细胞一定是受精卵
C．①②两个胚胎具有相同的遗传物质
D．图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段
C　解析：胚胎移植技术不能定向改变动物的遗传性状，A错误。A细胞可以是受精卵或重组细胞，B错误。①②是由同一个细胞经分割形成的两个胚胎，具有相同的遗传物质，C正确。题图中a过程不包括原肠胚阶段，D错误。
10．关于牛体外受精胚胎的工厂化生产的叙述，正确的是(　　)
A．精子和卵子受精形成受精卵后即可移入母牛子宫内
B．采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液才能形成受精卵
C．成熟卵子与获能的精子相遇形成的受精卵，需培养到一定阶段才可移植
D．体外受精胚胎的工厂化生产即胚胎发育和受精过程只需在体外进行
C　解析：体外受精的原理是人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用。因此卵母细胞必须在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精，受精卵发育到桑葚胚或囊胚阶段才能移植，移入母体后继续发育形成幼体并产出。
二、非选择题
11．北方白犀牛曾经广泛分布于非洲中部等地，但由于猖獗的盗猎和自然栖息地的丧失。它们的数量不断减少。2018年3月，世界上最后一头雄性北方白犀牛去世，该物种仅剩下两头雌性。在此之前，研究人员设法保存了北方白犀牛的精子。结合相关知识回答下列问题。
(1)为了快速繁殖北方白犀牛，可采用________技术手段。具体的步骤：首先对这两头雌性白犀牛注射促性腺激素进行__________处理，以获得更多的卵母细胞。第二步：获得的卵母细胞培养到一定时期后与经过__________的白犀牛的精子在体外的受精液中完成受精，形成受精卵。
(2)将受精卵培养在营养全面、温度适宜、pH和渗透压正常的培养液中，培养过程中需要________________的环境和气体环境；把受精卵一般培养到______________胚，然后移植到__________________相同的雌性动物体内生产后代，这样繁殖的牛就是“试管牛”。
(3)若北方白犀牛的精子没有保存，为了繁衍该白犀牛可采用________________技术手段，具体的操作流程：从雌性白犀牛体内取出体细胞在体外进行培养，再取出卵母细胞在体外培养到MⅡ期通过显微操作去核，将供体细胞注入去核的卵母细胞，通过__________法使两细胞融合，让细胞核进入卵母细胞，形成重构胚，该胚具有发育成__________的能力。将该胚通过胚胎移植技术培养出的牛叫“克隆牛”。
(4)“试管牛”和“克隆牛”的最本质的区别是_____________________。
解析：(1)为快速繁殖动物，可以采用体外受精技术。对两头雄性白犀牛注射促性腺激素进行超数排卵处理；获得的卵母细胞培养到一定时期后，与经过获能处理的白犀牛的精子在体外的受精液中完成受精，形成受精卵。(2)培养动物细胞需要无菌、无毒的环境和气体环境，把受精卵一般培育到桑葚胚或囊胚，然后移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内生产后代，这样繁殖的牛就是“试管牛”。(3)若北方白犀牛的精子没有保存，为了繁衍该白犀牛可采用体细胞核移植技术，通过电刺激使两细胞融合，让细胞核进入卵母细胞，形成重构胚，该胚具有发育成完整胚胎的能力。(4)“试管牛”的培育采用了体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术，属于有性生殖，而“克隆牛”的培养采用了核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等技术，属于无性生殖。因此，两者的本质区别是“试管牛”的培育为有性生殖，“克隆牛”的培育为无性生殖。
答案：(1)体外受精　超数排卵　获能　(2)无菌、无毒　桑葚胚或囊　同种的、生理状态　(3)体细胞核移植　电刺激　完整胚胎　(4)“试管牛”的培育为有性生殖，“克隆牛”的培育为无性生殖
12．女性受孕后的子宫是一场精彩的“斗争”。孕早期母体的一系列不适反应，都是这场斗争的表现。回答下列问题。
(1)进入女性生殖道的精子必须经过________才具备与卵子结合的能力。而排到输卵管的卵子则要进一步成熟，当达到______________时，才具备与精子受精的能力。防止多精入卵受精的第一道屏障是透明带反应，而第二道屏障是___________________________________________________________________。
(2)受精卵经有丝分裂形成早期胚胎，要经历桑葚胚→囊胚→具有三个胚层的____________→早期胚胎。胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的，这一时期称为卵裂期，其特点是__________________________________________
_____________________________________________________________________
__________。由于胚胎细胞近一半的基因是外来的，因此母体会做出自然的排斥反应，而胚胎细胞会分泌人绒毛膜促性腺激素(HCG)，从而抑制母体__________细胞(在特异性免疫中起主要作用的一类细胞)的活动，而阻止排斥反应。
(3)度过孕早期后，胎盘会向母体大脑释放一种激素，强行控制母体去补充胎儿所需要的食物。胚胎发育需要什么营养，母体想吃什么，胎盘则是一个裁判，胎盘是由________________发育而成的。
(4)胚胎着床深浅影响胚胎发育，因此在着床中，母体会形成透明纤维层，从而使胚胎细胞不会植入过深。概括地说，遗传背景近一半与母体不同的胚胎能在母体子宫内存活的生理学基础是_____________________________________________
___________________________________________________________________。
解析：(1)进入女性生殖道的精子必须经过获能，才具备与卵子结合的能力。而卵子需发育到MⅡ期才成熟，具备与精子受精的能力。防止多精入卵受精有两道屏障，第一道屏障是透明带反应，而第二道屏障是卵细胞膜反应(卵黄膜封闭作用)。(2)受精卵经有丝分裂形成早期胚胎，要经历桑葚胚→囊胚→原肠胚→早期胚胎。卵裂期的特点：细胞分裂方式为有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略有缩小。在特异性免疫中起主要作用的一类细胞是淋巴细胞。(3)胎盘是由囊胚的滋养层细胞发育而成的。(4)遗传背景近一半与母体不同的胚胎能在母体子宫内存活的生理学基础是母体对胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
答案：(1)获能　MⅡ期　卵细胞膜反应　(2)原肠胚　细胞分裂方式为有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略有缩小　淋巴　(3)囊胚的滋养层细胞　(4)母体对胚胎基本上不发生免疫排斥反应