高考生物 热点题型和提分秘籍 专题39 胚胎工程(含解析)

专题39 胚胎工程

【高频考点解读】

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)。

【热点题型】

题型一体内受精和早期胚胎发育

例1、下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，下列相关描述正确的是( )

A．图中3是透明带，7是原肠腔

B．发育的先后顺序是甲→丙→乙

C．1部位细胞将来发育成胎儿的各种组织

D．甲、乙、丙时期的细胞都具有发育的全能性

【提分秘籍】

1.早期胚胎发育

(1)过程：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚

(2)图示：

【举一反三】

下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是( )

A．绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性

B．卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大

C．囊胚的滋养层细胞具有发育全能性

D．原肠胚发育分化形成内外两个胚层

【热点题型】

题型二胚胎移植和胚胎分割

例2、近年来发展起来的胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机，如图为经体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程。下列说法正确的是( )

A．体外受精所需的成熟卵细胞可以从母体卵巢中直接获取，但在受精前要对精子进行获能处理

B．进行胚胎分割时，应选择发育到原肠胚时期的胚胎进行操作

C．胚胎分割的方法只能用分割针在显微镜下将胚胎均等分割成若干份

D．移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎几乎不发生排斥反应

【提分秘籍】

1．胚胎移植

(1)胚胎移植的实质

早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移，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)胚胎移植成功的保障(生理学基础)

第一，供、受体生殖器官的生理变化是相同的。

第二，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。

第三，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。

第四，供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。

2．胚胎分割

(1)理论基础：细胞的全能性。

(2)材料选择：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。

(3)囊胚期分割要求：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。

(4)意义：加快繁殖速度，是动物无性繁殖或克隆的方法之一，其他克隆方法还有核移植。

【误区警示】

1．胚胎移植的供体和受体必须是同种生物。

2．同期发情处理用的是雌性激素，超数排卵处理用促性腺激素。

3．试管动物的性别和性状由父本、母本决定，而克隆动物的性别和性状与核供体相同。

【方法规律】

(1)用促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排卵，在此之前也用激素对供体和受体牛进行同期发情处理，是为了使它们生理条件达到同步，使供体的胚胎移入受体母牛后有相同或相似的生存条件。

(2)胚胎移植中的冲卵指的是将早期胚胎冲洗出来，而卵子的采集是从输卵管中冲取卵子。

【举一反三】

胚胎移植的基本程序如下图(以牛胚胎移植为例)，请据图回答：

(1)对供体母牛、供体公牛的要求是________。

(2)同期发情处理的方法是________，冲卵中的“卵”是指____________________________。

(3)哺乳动物受精过程有下列中的________机制阻止多精子入卵受精(多选)。

A．精子获能具有差异性

B．精子穿越卵子透明带触及卵黄膜，导致透明带反应

C．精子触发卵黄膜表面微绒毛的抱合反应

D．精子入卵后，触发卵黄膜封闭作用

(4)受精有关过程有：①第一次卵裂开始，②释放第二极体，③顶体反应，④穿越透明带，⑤雌、雄原核的形成，⑥核膜消失，雌、雄原核融合。其正确的顺序为________(填序号)，受精的标志是

__________________________。

(5)若供体母牛具有许多优良性状，可利用体细胞克隆技术加速遗传改良进程，请回答下列有关问题：

①目前核移植技术中普遍使用的去核方法是

_________________________________________

_________________________________________。

②用于核移植的供体细胞一般选用________代以内的细胞，原因是

__________________________________。

【解析】(1)胚胎移植的供体公、母牛必须是具优良遗传性状的同种牛。

(2)胚胎移植首先要对供、受体母牛进行选择，并用激素进行同期发情处理，一般注射促性腺激素。配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来。

(3)透明带反应是防止多个精子进入透明带引起多精子受精的第一道屏障；卵黄膜的封闭作用是防止多精子入卵受精的第二道屏障。

【热点题型】

题型三胚胎干细胞及其应用

例3、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________，在进行体外受精前要对精子进行________处理。

(2)进行胚胎分割时，应选择发育到________时期的胚胎进行操作。

(3)②指的是________。

(4)通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同遗传性状的根本原因是

______________________________。

(5)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意_______。

(6)受体母牛必须和供体牛属于________。移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是

________。

【解析】本题考查胚胎工程的应用。将获能精子与处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞融合即可得到受精卵，受精卵经过体外培养形成早期胚胎，为了快速繁育优良品种，可以采用胚胎分割的技术手段，即选择发育良好形态正常的桑椹胚或囊胚进行分割，分割后产生的个体因为所含的遗传物质相同，所以性状表现很相似。在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，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。大量的研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。

【答案】(1)(次级)卵母细胞获能

(2)桑椹胚或囊胚

(3)囊胚腔

(4)具有相同的遗传物质

(5)胚胎分割要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

(6)同一物种受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应

【提分秘籍】

1．概念：哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类具有发育的全能性的细胞。

2．分离途径

3．应用

ES细胞的分离和培养成功是胚胎工程中的重大成就之一，在基础生物学、畜牧学和医学上都具有十分重要的应用价值。

(1)ES细胞可用于治疗人类的某些顽症：利用ES细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。

(2)用于器官移植：通过ES细胞体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。

(3)ES细胞是在体外条件下研究细胞分化的理想材料，为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。

(4)ES细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。

【误区警示】

(1)干细胞可分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞，胚胎干细胞是全能干细胞。

(2)ES细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态；在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸、丁酰环腺苷酸等化学物质时，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。

【举一反三】

下图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所做的一系列研究，过程Ⅰ是将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响的因素。过程Ⅱ是将目的基因导入胚胎干细胞的过程。下列有关叙述不正确的是( )

A．过程Ⅰ的研究利用了胚胎干细胞具有全能性的特点

B．过程Ⅰ中，囊胚的后一个阶段形成了内、中、外三个胚层及两个囊胚腔

C．过程Ⅱ中可用显微注射法将目的基因导入胚胎干细胞

D．过程Ⅱ中需要用到的工具有限制酶、DNA连接酶和运载体

【高考风向标】

1．（2014·江苏卷）杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，被称为“钻石级”肉用绵羊。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示，相关叙述正确的是( )

A．为了获得更多的卵母细胞，需用雌激素对雌性杜泊羊进行处理

B．从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精

C．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

D．为了进一步扩大繁殖规模，可通过胚胎分割技术获得同卵双胎

【答案】D 【解析】胚胎工程中用促性腺激素来促使雌性个体超数排卵，A项错误。从卵巢中采集的卵母细胞为初级卵母细胞，需要培养至减数第二次分裂中期才能与获能的精子进行受精，B项错误。胚胎学原理中母体对外来胚胎没有排斥作用，故不需要注射免疫抑制剂，C项错误。胚胎分割产生的胚胎遗传物质来源相同，分割产生的多个胚胎能用于扩大繁殖规模，如用胚胎分割技术获得同卵双胎，D 项正确。

2．（2014·山东卷）【生物——现代生物科技专题】

人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白，可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。流程如下：

(1)htPA基因与载体用________切割后，通过DNA连接酶连接，以构建重组表达载体。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA，可采用____________技术。

(2)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其________。采集的精子需要经过________，才具备受精能力。

(3)将重组表达载体导入受精卵常用的方法是________。为了获得母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行________。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，这体现了早期胚胎细胞的________。

(4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到__________，说明目的基因成功表达。

3．（2014·福建卷）[生物——现代生物科技专题）Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图：

(1)步骤①中，在核移植前应去除卵母细胞的________。

(2)步骤②中，重组胚胎培养到________期时，可从其内细胞团分离出ES细胞。

(3)步骤③中，需要构建含有Rag2基因的表达载体。可以根据Rag2基因的__________设计引物，利用PCR技术扩增Rag2基因片段。用HindⅢ和PstⅠ限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体，所选择的表达载体上应具有______________酶的酶切位点。

(4)为检测Rag2基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞的________，用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。

4．（2014·江苏卷）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】蛙受精卵经过细胞分裂形成早期胚胎，在早期胚胎发育过程中从囊胚期就开始出现分化，A项正确。胚胎发育过程中细胞不断分裂，但是到一定时期部分细胞就不再分裂而分化为有特定形态、结构及功能的细胞，行使功能一段时间后就会衰老和凋亡，B项错误。在胚胎发育的早期，有机物在不断分解为细胞分裂供能，所以有机物总量减少，C项错误。蛙胚胎发育过程中始终由卵黄提供营养，D项错误。

5．（2013·福建卷）克隆猪成功率较低，与早期胚胎细胞的异常凋亡有关。Bcl－2基因是细胞凋亡抑制基因，用PCR技术可以检测该基因转录水平，进而了解该基因与不同胚胎时期细胞凋亡的关系。克隆猪的培育及该基因转录水平检测流程如图所示。

请回答：

(1)图中重组细胞的细胞核来自______细胞，早期胚胎移入受体子宫后继续发育，经桑椹胚、囊胚

和________胚最终发育为克隆猪。

(2)在PCR过程中可检测出cDNA中Bcl－2 cDNA的分子数，进而计算总mRNA中Bcl－2 mRNA的分子数，从而反映出Bcl－2基因的转录水平。

①图中X表示________过程。

②从基因组数据库中查询Bcl－2 mRNA的核苷酸序列，以便根据这一序列设计合成________用于PCR扩增，PCR过程第一轮循环的模板是______________。

录合成的Bcl－2 cDNA。

6.（2013·新课标全国卷Ⅰ） [生物——选修3：现代生物科技专题]

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)资料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用__________法。构建基因表达载体常用的工具酶是____________和____________。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。

(3)胚胎移植是将早期胚胎移植到同种且生理状态相同的雌性动物体内，该雌性个体称为受体，而提供胚胎的个体称为供体。

7.（2013·山东卷）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)，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：

(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，暂不移入的胚胎可使用________方法保存。

(4)小鼠胚胎干细胞(ES)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__________后用于疾病的细胞治疗。

【随堂巩固】

1．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．卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成

D．卵子受精完成的标志是在卵黄膜和透明带之间观察到两个极体

2．下图表示通过体外受精培育牛的过程，下列叙述错误的是( )

A．获取的精子经获能后才能进行体外受精

B．②过程只与细胞膜的流动性有关

C．③过程的细胞增殖方式是有丝分裂

D．④过程属于胚胎移植过程

3．下列关于试管动物技术的叙述，正确的是( )

A．运用该技术繁育后代的过程属于无性生殖类型

B．运用该技术繁育后代的过程属于有性生殖类型

C．试管动物技术是利用体细胞繁育后代的技术

D．试管动物技术培育动物过程全部在体外进行

解析：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。

答案：B

4．如图为某哺乳动物生殖过程示意图(b为卵细胞)。下列相关叙述中不正确的是( )

A．动物个体①②的产生分别属于有性生殖和无性生殖

B．动物个体②的产生表明，高度分化的动物细胞核也具有发育成完整个体的潜在能力

C．按照动物个体②的产生方式，后代的性别比例仍为，但这对于动物的进化则是不利的D．图中a、b、c三种细胞的产生方式，仅c为有丝分裂

5.生殖方式的变化是生物进化的重要内容。下面有关叙述不正确的是( )

A．有性生殖的出现，增加了生物的变异，加快了进化速度

B．双受精有利于种子贮存营养，这是被子植物占优势的原因之一

C．脊椎动物的胚胎发育中都有羊膜，说明其生殖过程没有脱离水环境的限制

D．胎生动物的卵细胞比卵生动物的小，胚胎发育的营养主要来自母体

解析：羊膜是自爬行类动物开始出现的，羊膜的出现使爬行类、鸟类、哺乳类动物增强了对陆地环境的适应能力。双受精形成的子叶或胚乳贮存营养物质。胎生动物胚胎发育的营养物质主要来自母体。

答案：C

6.

高等哺乳动物受精后不久，受精卵开始进行细胞分裂。经桑椹胚、囊胚、原肠胚和组织器官的分化，最后发育成一个完整的幼体，完成胚胎发育的全过程。如图为该过程中的某一时期示意图，下列有关叙述错误的是( )

A．图中①②③依次为透明带、滋养层、内细胞团

B．高等哺乳动物的细胞分化开始于图示时期，终止于生命结束

C．胚胎从①中伸展出来的过程叫做孵化

D．进行胚胎分割时，应选择图示时期之后的胚胎进行

7．胚胎分割要将内细胞团均等分割的原因是( )

A．以免影响胚胎的恢复和进一步发育

B．保证遗传物质的平均分配

C．确保胚胎发育后期营养物质的供应

D．防止分割而来的两个体性状差异大

解析：在胚胎分割中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。

答案：A

8．下面对牛的胚胎移植过程中的描述，不正确的是( )

A．对供体和受体使用激素进行同期发情处理

B．使用促性腺激素对供体进行超数排卵处理

C．冲卵是指从供体母牛子宫中冲洗出受精卵

D．通过胚胎检查，发育到囊胚或桑椹胚才可移植

解析：冲卵是收集胚胎的一个环节，是把供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来。

答案：C

9.下列说法中不正确的是( )

A．利用干细胞治疗某些顽疾，是因为干细胞具有再生各种组织、器官的潜能

B．在功能上，胚胎干细胞具有发育的全能性

C．用骨髓移植法治疗白血病的优点之一是不发生排斥反应

D．异体骨髓移植成功后，康复者的血型有可能发生改变

10．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，包括超数排卵、取卵、体外受精、胚胎培养、胚胎移植等相关技术。下列有关叙述，不正确的是( )

A．使用一定的激素才能实现超数排卵

B．采集的卵母细胞经培养后才能完成受精

C．卵母细胞达到减数第二次分裂中期时，才具备受精能力

D．受精卵需要导入抗病毒基因才能正常发育

11．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遗传物质

D．图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段

12．下列关于胚胎工程的叙述，正确的是( )

A．胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割

B．试管牛的培育过程属于克隆技术

C．超数排卵技术要使用一定的激素如性激素、孕激素等

D．胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程

13．下图为哺乳动物胚胎分割和性别鉴定示意图。请据图回答：

(1)胚胎分割时，一般采用发育良好、形态正常的______。对胚胎进行分割时，要特别注意将________均等分割，否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育。来自同一胚胎分割产生的后代具有相同的遗传物质，因此，胚胎分割可以看作动物________的方法之一。

(2)①过程分割出的少量胚体细胞用来做性别鉴定，该技术常采用的方法是

___________________________________。

(3)通常胚胎干细胞可以从________________________(写出两种方法)中分离得到。

(4)早期胚胎中的胚胎干细胞，不仅可以被应用于哺乳动物胚胎性别鉴定，还可被应用于

_____________________等领域。

14．请回答下列有关细胞工程和胚胎工程的问题：

一对健康夫妇生下一男孩，一岁时因脑出血死亡，两年后女方怀孕6个月时，经羊水及脐带血诊断

为男孩且患血友病，遂引产。于是夫妇俩到广州中山医大附属医院做试管婴儿。医生培养7个活体胚胎，抽取每个胚胎1～2个细胞检查后，选2个胚胎移植，最后一个移植成功，生出了一健康女婴，她是我国第三例试管婴儿。

请回答：

(1)试管婴儿技术作为现代生物技术和母亲正常怀孕生产的过程的相同点是

______________________________，不同点在于____________________________。

(2)目前在生产中应用较多的胚胎工程技术是________、________和体外生产胚胎技术。

(3)胚胎移植是否成功，与供体和受体的生理状况有关。大量的研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎______免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。

(4)我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆的研究，而美国国会反对治疗性克隆。请你谈谈反对克隆人的理由：__________。(至少两点)

15．克隆羊“多利”的问世，很快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。下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图作答。