2024版高考生物一輪總復習第10單元生物技術與工程第39課胚胎工程生物技術的安全性與倫理問題教師用書

第39課胚胎工程生物技術的安全性與倫理問題?學業(yè)質量水平要求?1．對比自然胚胎發(fā)育和胚胎工程的操作過程，說出胚胎工程的原理及應用。(生命觀念、科學思維)2．關注生物技術的安全性與倫理問題。(社會責任)?答案見P517考點一胚胎工程的理論基礎1．胚胎工程概念的理解2．受精(1)概念：精子和卵子結合形成合子(受精卵)的過程。(2)場所：自然條件下，哺乳動物的輸卵管內。(3)過程3．胚胎早期發(fā)育1．胚胎工程的操作對象只能是早期胚胎。 (×)2．受精卵形成后即在輸卵管內進行有絲分裂，開始發(fā)育。 (√)3．透明帶反應和卵細胞膜反應是防止多精子入卵的兩道屏障。 (√)4．卵裂階段細胞中有機物、DNA的含量增多，細胞體積增大。 (×)【教材細節(jié)命題】1．(選擇性必修3P56相關信息改編)使精子獲能的方法有直接利用雌性動物的生殖道使精子獲能；將精子培養(yǎng)在人工配制的獲能液中使其獲能等。2．(選擇性必修3P58相關信息改編)在實際胚胎工程操作中，常以觀察到兩個極體或者雌、雄原核作為受精的標志，為什么觀察不到3個極體？多數(shù)哺乳動物的第一極體不進行減數(shù)分裂Ⅱ，因而不會形成兩個第二極體，也就觀察不到3個極體。1．受精前的兩個準備階段(1)精子獲能：精子必須在雌性動物的生殖道發(fā)生相應的生理變化后，才獲得受精能力的生理現(xiàn)象。(2)卵子的準備：不同動物排出的卵子成熟程度不同，有些為初級卵母細胞，有些為次級卵母細胞，但都必須在輸卵管中發(fā)育到MⅡ期，才具備與精子受精的能力。2．受精的具體過程過程主要變化獲能后的精子接觸卵細胞膜在精子觸及卵細胞膜的瞬間，卵細胞膜外的透明帶發(fā)生透明帶反應，這是防止多精入卵的第一道屏障精子入卵卵細胞膜會立即發(fā)生一種生理反應，拒絕其他精子再進入卵內，這是防止多精入卵的第二道屏障形成原核精子入卵后，尾部脫離，原有的核膜破裂，隨后形成新的核膜，最后形成雄原核；精子入卵后被激活的卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，排出第二極體后，形成雌原核融合雄、雌原核充分發(fā)育后，相向移動，彼此接觸，核膜消失，形成一個含兩個染色體組的合子(受精卵)1．下圖表示精子入卵后，發(fā)生(或引起的)一系列變化形成受精卵的過程，下列敘述錯誤的是()A．圖中X指卵細胞膜反應，Y指卵子的減數(shù)分裂ⅡB．經圖中Y過程只形成了雌原核C．精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合D．精子入卵后，精子的尾部留在外面，并在溶酶體的作用下自溶B解析：X表示卵細胞膜反應，是防止多精入卵的第二道屏障，Y表示減數(shù)分裂Ⅱ，在受精過程中卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，A正確；經圖中Y過程，除形成雌原核外，還形成第二極體，B錯誤；精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合，C正確；精子入卵后，尾部留在外面并在溶酶體的作用下自溶，D正確。2．下圖為某哺乳動物受精作用及胚胎發(fā)育過程示意圖，據圖分析，下列相關敘述錯誤的是()A．①過程發(fā)生在雌性動物的輸卵管中B．②過程通過有絲分裂進行C．a時期細胞開始出現(xiàn)分化D．b時期胚胎可發(fā)生孵化過程D解析：精子和卵細胞的結合過程發(fā)生在雌性動物的輸卵管中，A正確；②過程是受精卵的卵裂，通過有絲分裂進行，B正確；a時期為囊胚期，此時細胞開始出現(xiàn)分化，C正確；b時期為原腸胚時期，胚胎的孵化過程發(fā)生在囊胚期，D錯誤?！疽族e提醒】受精作用和早期胚胎發(fā)育認識的六個誤區(qū)(1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必須獲能后才具備受精能力。(2)精子獲能是指精子獲得受精能力，而不是獲得能量。(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原來的核，而是在原來細胞核的基礎上形成的新核，原核膜已破裂。(4)誤認為子宮是受精卵唯一的發(fā)育場所。受精卵形成后即在輸卵管內開始進行有絲分裂，輸卵管為受精卵發(fā)育的最初場所。(5)誤認為胚胎發(fā)育過程中胚胎體積一直在增大。卵裂時期胚胎總體積基本不變，每個細胞的體積在減小。(6)誤認為胚胎發(fā)育過程中有機物總量在增加。早期胚胎發(fā)育消耗卵細胞提供的營養(yǎng)物質，有機物總量減少，但有機物種類增加。3．(2021·湖北卷)子宮內膜異位癥患者常伴有不孕癥狀，患者腹腔液中含有較高濃度的白細胞介素(IL)。為探明腹腔液中存在的IL對生殖活動的影響，科研人員利用三種重組人白細胞介素IL-1β、IL-5、IL-6，將獲能處理后的精子與成熟的卵母細胞在培養(yǎng)液中混合培養(yǎng)，培養(yǎng)適宜時間后，觀察受精情況，得到如下實驗結果。以下說法錯誤的是()A．實驗過程中，可給雌性小鼠注射一定量的促性腺激素，以獲得多枚卵母細胞B．培養(yǎng)后取培養(yǎng)液用顯微鏡觀察，若觀察到卵細胞膜和透明帶的間隙中有兩個極體，則卵細胞已完成受精C．從圖中可知，IL能抑制小鼠受精，且隨濃度的升高，IL-1β、IL-5、IL-6的抑制作用均不斷增強D．若要研究IL對小鼠早期胚胎發(fā)育的影響，可利用上述培養(yǎng)液，繼續(xù)觀察統(tǒng)計不同發(fā)育時期胚胎的發(fā)育情況C解析：實驗過程中，需要從雌性小鼠體內獲得多枚卵母細胞，一般可采取的方法是給雌性小鼠注射一定量的促性腺激素，從輸卵管中沖出多枚卵母細胞，A正確；受精完成的標志是觀察到卵細胞膜和透明帶的間隙中有兩個極體，B正確；從圖中可以看出，IL-1β對小鼠的受精作用具有抑制作用，但并不是隨濃度的升高，抑制作用增強，如IL-1β濃度為0.5ng·mL-1時抑制作用比IL-1β濃度為0.05ng·mL-1時要弱，C錯誤；若要研究IL對小鼠早期胚胎發(fā)育的影響，則需要利用題中培養(yǎng)液，繼續(xù)觀察統(tǒng)計不同發(fā)育時期胚胎的發(fā)育情況，D正確?？键c二胚胎工程技術及其應用1．體外受精(1)過程(2)意義：①提高動物繁殖能力；②為胚胎移植提供可用的胚胎。2．胚胎移植(1)概念：指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動物體內，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術。(2)過程(以牛的胚胎移植為例)(3)優(yōu)勢：充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。3．胚胎分割(1)材料：應選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚。(2)實質：胚胎分割可增加動物后代的數(shù)量，其實質是動物的無性繁殖(或克隆)。(3)操作要求：對囊胚階段的胚胎進行分割時，要注意將內細胞團均等分割。(4)用途①1．采集的卵母細胞需在體外培養(yǎng)使其分裂為卵細胞才能與獲能的精子受精。 (×)2．胚胎移植的供體和受體必須是同一種群。 (×)3．通過體外受精后獲得的早期胚胎需要立即移入母體子宮進行妊娠，以保證成活率。 (×)4．為避免代孕綿羊對植入胚胎產生排斥反應，應注射免疫抑制劑。 (×)5．利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎。 (√)6．對囊胚進行分割時，要將滋養(yǎng)層細胞均等分割。 (×)【教材細節(jié)命題】1．(選擇性必修3P62相關信息改編)超數(shù)排卵是應用外源促性腺激素，誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。2．(選擇性必修3P61～62圖2-23和思考·討論)(1)胚胎移植的實質是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉移。(2)供體母牛和受體母牛的選擇標準是供體是遺傳性狀優(yōu)良、生產能力強的個體，受體是有健康的體質和正常繁殖能力的個體，且二者必須是同一物種。1．自然受精、人工授精和體外受精的比較項目自然受精人工授精體外受精不同點過程不同雌雄動物交配完成用人工的方法將公畜的精液注入母畜生殖道內，完成受精人工獲取精子、卵子，在體外培養(yǎng)液中完成受精過程場所不同雌性動物輸卵管中雌性動物輸卵管中體外培養(yǎng)液中相同點①精子獲能、卵子成熟后方能完成受精過程；②都是有性生殖2．胚胎移植的生理學基礎3．胚胎移植中的三個注意點兩次激素使用第一次：用激素對供、受體進行同期發(fā)情處理；第二次：用促性腺激素處理，使供體超數(shù)排卵兩次檢查第一次：對收集的胚胎進行檢查；第二次：對受體母畜是否妊娠進行檢查繁殖方式胚胎由受精卵發(fā)育而來，屬于有性生殖；胚胎由核移植或胚胎分割形成，屬于無性生殖4．胚胎分割動物與體細胞核移植動物的比較項目胚胎分割動物體細胞核移植動物相同點都屬于無性生殖或克隆，最終技術是胚胎移植不同點胚胎的來源雌性動物的早期胚胎或體外受精及其他方式得到的胚胎通過核移植技術獲得的重構胚遺傳物質胚胎分割動物具有相同的遺傳物質克隆動物的核遺傳物質主要由供體細胞的細胞核提供起點經過受精作用或其他方式形成的一個細胞經過核移植形成的一個細胞考向1|體外受精過程及相關技術的分析1．下列關于試管動物技術的敘述，錯誤的是()A．通過人工操作使卵子與精子在體外條件下成熟和受精B．運用該技術繁育后代的過程屬于有性生殖C．可實現(xiàn)優(yōu)良品種的快速、大量繁殖D．試管動物技術培育動物過程全部在體外進行D解析：試管動物技術是指通過人工操作使精子和卵子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后再經移植產生后代的技術，A正確。試管動物技術仍然屬于通過有性生殖繁育后代的技術，因為操作過程中仍然有兩性生殖細胞的結合過程，只不過是通過人工體外操作，獲得胚胎，然后再移植到生物體內發(fā)育成新個體，B正確。早期胚胎經移植后的過程在體內進行，D錯誤?！炯挤偨Y】移植胚胎的來源及生殖方式(1)核移植早期胚胎培養(yǎng)無性繁殖(2)體外受精早期胚胎培養(yǎng)有性生殖(3)體內受精→收集胚胎→胚胎移植→有性生殖(4)基因工程→轉入目的基因的受精卵早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植→轉基因動物→考向2|胚胎工程技術及應用2．下圖表示牛胚胎移植的流程，其中①～④表示相應的操作過程。相關敘述錯誤的是()A．過程①是注射相關激素，使供、受體同期發(fā)情B．過程②是注射促性腺激素，達到超數(shù)排卵C．過程③主要涉及人工授精和從卵巢中收集胚胎D．過程④的主要目的是選擇適合移植的胚胎C解析：過程③主要涉及體內受精和從輸卵管中收集胚胎，C錯誤。3．“公鼠懷孕”是科研工作者利用一項成熟的生物技術進行的一場動物實驗。實驗的具體步驟如下：首先，研究人員通過手術將閹割的近交系雄性大鼠和近交系雌性大鼠連接起來，形成了一對異性連接共生體。第二，8周后研究人員對雄性共生體進行子宮移植。第三，待恢復后，將囊胚期胚胎移植到雄性共生體的移植子宮和雌性共生體的原生子宮中。最后，胚胎在雄性共生體的移植子宮內發(fā)育成熟后剖腹取出?！肮髴言小睂嶒灥某晒φf明移植胚胎在染色體性別為雄性的聯(lián)體雄性共生體大鼠的移植子宮里，具有發(fā)育成熟的可能性。回答下列有關問題：(1)研究人員選擇近交雄性大鼠和近交雌性大鼠來構建異性連接共生體的好處是_____________________________________________________________________________________________。將雄性大鼠進行閹割的目的是___________________________________________________________________。(2)胚胎移植前需要對異性連接共生體注射________激素，使其具備接受外來胚胎的生理狀態(tài)。用于進行移植的胚胎可以從受孕初期的雌性大鼠體內分離，也可以通過______________技術在體外獲得。(3)雄激素不敏感綜合征是一種性連鎖遺傳病，是引起男性假兩性畸形的病因之一，在染色體核型為46、XY的人中發(fā)病。該病的主要特點是患者血漿雄激素濃度正常，但靶組織對雄激素缺乏反應或反應不全，結果導致患者男性特征部分或完全喪失，病人呈現(xiàn)女性外觀。從激素作用過程來看導致該病的原因可能是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)近交異性大鼠親緣關系近，免疫排斥反應小，因此擇近交雄性大鼠和近交雌性大鼠來構建異性連接共生體。將雄性大鼠進行閹割的目的是避免雄激素對實驗的干擾。(2)胚胎移植前，需要對異性連接共生體進行同期發(fā)情處理，也就是注射孕激素或雌激素，使其具備接受外來胚胎的生理狀態(tài)，便于移植。用于進行移植的胚胎可以從受孕初期的雌性大鼠體內分離，也可以通過體外受精技術在體外獲得。(3)該病的主要特點是患者血漿中雄激素濃度正常，但靶組織對雄激素缺乏反應或反應不全，說明可能是靶細胞中雄激素受體不足或缺乏導致的。答案：(1)近交異性大鼠親緣關系近，免疫排斥反應小避免雄激素對實驗的干擾(2)孕(或雌)體外受精(3)靶細胞中雄激素受體不足或缺乏考點三生物技術的安全性和倫理問題1．轉基因成果(1)基因工程中研究最早、最廣泛和取得實際應用成果最多的領域是對微生物的基因改造。(2)轉基因動物方面，科學家將生長激素基因、促生長激素釋放激素基因等轉入動物體內，培育了一批生長迅速、營養(yǎng)品質優(yōu)良的轉基因家禽、家畜；轉基因植物方面，目前已經培育出了大批具有抗蟲、抗病、抗除草劑和耐儲藏等新性狀的作物。(3)種植轉基因植物面積較大的國家有美國、巴西、阿根廷、加拿大等；種植的轉基因作物中大豆和玉米最多，其次是棉花和油菜。2．轉基因產品的安全性(1)引發(fā)對轉基因產品安全性爭論的原因①基因工程對原本是自然造就的生命形式進行了改造，使之具有了全新特征。②人們所生活的國家或社會，政治制度、意識形態(tài)、宗教信仰、經濟發(fā)展水平、歷史背景、傳統(tǒng)文化和倫理道德觀念等的差異，決定了人們具有不同的價值觀取向。(2)理性看待轉基因技術①以完備的相關科學知識為基礎，即清晰地了解轉基因技術的原理和操作規(guī)程。②應該看到人們的觀點受到許多復雜的政治、經濟和文化等因素的影響。③要靠確鑿的證據和嚴謹?shù)倪壿嬤M行思考和辯論。3．關注生殖性克隆人(1)生殖性克隆：指通過克隆技術產生獨立生存的新個體。(2)治療性克?。褐咐每寺〖夹g產生特定的細胞、組織和器官，用它們來修復或替代受損的細胞、組織和器官，從而達到治療疾病的目的。(3)我國不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實驗。4．禁止生物武器(1)種類：致病菌類、病毒類、生化毒劑類等。(2)中國政府的態(tài)度：在任何情況下不發(fā)展、不生產、不儲存生物武器，并反對生物武器及其技術和設備的擴散。1．目前，種植的轉基因植物中以水稻和小麥最多，其次是轉基因棉花和油菜。 (×)2．轉基因作為一項技術本身是中性的。 (√)3．治療性克隆是指利用克隆技術獲得胚胎，并將胚胎孕育成為個體的克隆性技術。 (×)4．對于設計試管嬰兒技術，中國政府堅持“四不”原則。 (×)【教材細節(jié)命題】1．(選擇性必修3P101正文)對微生物的基因改造是基因工程中研究最早、最廣泛和取得實際應用成果最多的領域，這是因為微生物具有生理結構和遺傳物質簡單、生長繁殖快、對環(huán)境因素敏感和容易進行遺傳物質操作等優(yōu)點。2．(選擇性必修3P102相關信息)在轉基因研究工作中，我國科學家將來自玉米的α-淀粉酶基因與目的基因一起轉入植物中，其原因是由于α-淀粉酶基因可以阻斷淀粉儲藏使花粉失去活性，因而可以防止轉基因花粉的傳播。1．治療性克隆和生殖性克隆比較比較治療性克隆生殖性克隆不同點概念利用克隆技術產生特定的細胞、組織和器官，用它們來修復或替代受損的細胞、組織和器官，從而達到治療疾病的目的通過克隆技術產生獨立生存的新個體目的治療人類疾病繁殖新個體操作水平細胞或組織水平個體水平相同點都屬于無性生殖，產生新個體或新組織，遺傳信息相同2．比較試管嬰兒和設計試管嬰兒(1)試管嬰兒和設計試管嬰兒的過程如圖所示(2)試管嬰兒和設計試管嬰兒的異同點項目試管嬰兒設計試管嬰兒不同點過程無圖中d過程有圖中d過程技術手段無須進行遺傳學診斷進行遺傳學診斷應用主要解決不孕夫婦的生育問題主要用于白血病、貧血癥等遺傳疾病的預測及治療相同點二者都是體外受精、體外進行早期胚胎培養(yǎng)，再經過胚胎移植；從生殖方式上都為有性生殖考向1|轉基因產品的安全性的判斷1．轉基因技術的研究正以驚人的速度發(fā)展，新的轉基因動、植物不斷出現(xiàn)。下列有關敘述正確的是()A．動物的抗凍基因導入植物后一定都表達B．轉基因技術能實現(xiàn)種間遺傳物質的交換C．轉基因食品對人類都是有益的D．轉基因技術可產生新的物種B解析：動物的抗凍基因導入植物后不一定都能表達，A錯誤；通過轉基因技術可以把一種生物的基因轉入另一種生物細胞中，實現(xiàn)種間遺傳物質的交換，B正確；轉基因食物帶來的安全性問題是人們所關心的，轉基因食品不一定對人類都是有益的，C錯誤；轉基因技術能導入外源基因，所以可產生原物種不具有的新性狀，不能產生新的物種，D錯誤。2．我國頒布了《農業(yè)轉基因生物標識管理辦法》，要求對轉基因生物產品及其加工品加貼標注。其主要目的是()A．警告消費者，不要隨意購買B．維護消費者知情權和選擇權C．鼓勵消費者，可以放心購買D．堅持正確的輿論導向，促進科技發(fā)展B解析：我國頒布了《農業(yè)轉基因生物標識管理辦法》，要求對轉基因生物產品及其加工品加貼標注，其主要目的維護消費者的知情權和選擇權，故選B。考向2|生殖性克隆人及設計試管嬰兒的分析3．嚴重沖擊婚姻、家庭和兩性關系等倫理道德觀念的技術是()A．利用動物克隆技術克隆人B．通過基因治療手段治療人類的遺傳病C．利用現(xiàn)代生物技術有效確認身份和偵破案件D．利用人類基因序列，生產基因工程產品、分析病理、治療疾病A解析：克隆人嚴重違反了人類倫理道德，是克隆技術的濫用；基因治療應用于診斷和預防遺傳病，利用PCR技術可以有效確認身份和偵破案件，利用人類基因序列，能夠生產基因工程產品、分析病理、治療疾病均屬于基因工程的應用。4．關于設計試管嬰兒的問題，下列說法不合乎道德規(guī)范的是()A．利用試管嬰兒提供脊髓造血干細胞，救治病人B．利用設計試管嬰兒技術設計畸形胎兒，以供展覽C．利用試管嬰兒的臍帶血D．設計試管嬰兒，不一定非考慮其性別B解析：利用試管嬰兒提供骨髓造血干細胞，救治病人合乎道德規(guī)范；利用設計試管嬰兒技術設計畸形胎兒，以供展覽不合乎道德規(guī)范；利用試管嬰兒的臍帶血治療白血病等合乎道德規(guī)范；設計試管嬰兒，不一定非考慮其性別合乎道德規(guī)范。【技法總結】區(qū)分三個不同層次的克隆(1)分子克?。阂话阒窪NA克隆，即DNA復制，如PCR技術。(2)細胞克?。菏侵赣梢粋€單一的共同祖先細胞分裂形成一個細胞群體的過程，如動物細胞培養(yǎng)。(3)在個體水平：克隆是指形成基因型完全相同的兩個或更多的個體的過程，如扦插、嫁接等?？枷?|禁止生物武器5．下列關于生物武器的敘述，錯誤的是()A．自然界本來存在的、具有大規(guī)模殺傷性的武器B．是致病微生物、毒素和其他生物性物質的總稱C．可以直接或通過食物、生活必需品等散布D．一旦使用，將對軍隊和平民造成大規(guī)模殺傷A解析：生物武器是致病微生物、病毒、生化毒劑，以及經過基因重組的致病菌等的總稱，不一定是自然界本來存在的，A錯誤，B正確；生物武器可以直接或者間接通過食物、生活必需品等散布，C正確；生物武器一旦使用，將對軍隊和平民造成大規(guī)模的殺傷后果，D正確。6．接種過疫苗的人，在遇到同樣的生物戰(zhàn)劑(用于戰(zhàn)爭的病原微生物或毒素)時，仍然要再次接種疫苗，原因是()A．這些人已喪失免疫力B．這些人體內沒形成記憶細胞C．原來的接種不成功D．這些病原微生物突變快，變異性強D解析：接種過疫苗的人，通過體液免疫就會產生相應的記憶細胞，但是這種記憶細胞只能識別這一種抗原，當這些抗原發(fā)生變異后，原先的記憶細胞將不能識別，因此需要再次接種，D正確。【命題動態(tài)】常結合生產或生活實例考查胚胎工程中胚胎移植與胚胎分割的工程操作及應用價值。更多情況下創(chuàng)設真實情境與基因工程、細胞工程綜合在一起設置命題。難度中檔，呈現(xiàn)形式一般為選擇題。1．(2022·江蘇卷)下列關于動物細胞工程和胚胎工程的敘述，正確的是()A．通常采用培養(yǎng)法或化學誘導法使精子獲得能量后進行體外受精B．哺乳動物體外受精后的早期胚胎培養(yǎng)不需要額外提供營養(yǎng)物質C．克隆牛技術涉及體細胞核移植、動物細胞培養(yǎng)、胚胎移植等過程D．將小鼠桑葚胚分割成2等份獲得同卵雙胎的過程屬于有性生殖[思維培養(yǎng)]C解析：精子獲能是獲得受精的能力，不是獲得能量，A錯誤；哺乳動物體外受精后的早期胚胎培養(yǎng)所需營養(yǎng)物質與體內基本相同，例如需要有糖類、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等，還需加入血清、血漿等天然成分，B錯誤；克隆牛技術涉及體細胞核移植、動物細胞培養(yǎng)、胚胎移植等過程，C正確；胚胎分割可以看作動物無性繁殖或克隆的方法，D錯誤。2．(2022·全國甲卷改編)某牧場引進一只產肉性能優(yōu)異的良種公羊，為了在短時間內獲得具有該公羊優(yōu)良性狀的大量后代，該牧場利用胚胎工程技術進行了相關操作?；卮鹣铝袉栴}：(1)在體外受精前要對精子進行獲能處理，其原因是________________________________________。利用該公羊的精子進行體外受精需要發(fā)育到一定時期的卵母細胞，因為卵母細胞達到__________________時才具備與精子受精的能力。(2)體外受精獲得的受精卵發(fā)育成囊胚需要在特定的培養(yǎng)液中進行，該培養(yǎng)液的成分除無機鹽、激素、血清外，還含的營養(yǎng)成分有______________(答出3點即可)等。將培養(yǎng)好的良種囊胚保存?zhèn)溆谩?3)請以保存的囊胚和相應數(shù)量的非繁殖期受體母羊為材料進行操作，以獲得具有該公羊優(yōu)良性狀的后代。主要的操作步驟是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)剛排出的精子必須在雌性生殖道內發(fā)生相應生理變化后才能受精，故在體外受精前要對精子進行獲能處理。卵母細胞需要培養(yǎng)到減數(shù)分裂Ⅱ中期才能具備與精子受精的能力。(2)進行早期胚胎培養(yǎng)的培養(yǎng)液中，除了無機鹽、激素、血清外，還含有維生素、氨基酸、核苷酸等。(3)要利用保存的囊胚和相應數(shù)量的非繁殖期受體母羊為材料，獲得具有該公羊優(yōu)良性狀的后代，主要操作步驟是先對受體母羊進行同期發(fā)情處理，再將保存的囊胚進行胚胎移植，對受體母羊進行是否妊娠的檢查，最終篩選具有優(yōu)良性狀的后代。答案：(1)剛排出的精子必須在雌性生殖道內發(fā)生相應生理變化后才能受精減數(shù)分裂Ⅱ中期(2)維生素、氨基酸、核苷酸(3)對受體母羊進行同期發(fā)情處理，將保存的囊胚進行胚胎移植，然后對受體母羊進行是否妊娠的檢查，最終篩選具有優(yōu)良性狀的后代1．(科學實驗和探究情境)精子載體法是以精子作為外源基因載體攜帶外源基因進入卵細胞，下圖表示用該方法制備轉基因鼠的基本流程。下列敘述正確的是()A．①過程需將成熟的精子放入ATP溶液中進行獲能處理B．②采用體外受精技術，受精卵中的遺傳物質來自父母雙方C．②③過程所用培養(yǎng)液的成分相同且都加入動物血清D．上述過程中，需要對代孕母鼠用相關激素進行同期發(fā)情處理D解析：①過程需將成熟的精子放在一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中，用化學藥物誘導精子獲能，A錯誤；②采用體外受精技術，受精卵中的遺傳物質來自父母雙方和外源基因，B錯誤；②為體外受精過程，③為早期胚胎培養(yǎng)過程，前者在獲能溶液或專用的受精溶液中進行，后者在發(fā)育培養(yǎng)基中進行，這兩個過程所用培養(yǎng)液的成分不完全相同，C錯誤；胚胎移植時，需對供體和受體使用激素進行同期發(fā)情處理，以保證胚胎移植入相同的生理環(huán)境，D正確。2．(生命科學史情境)犬卵母細胞體外成熟和早期胚胎培養(yǎng)一直是犬科動物繁殖領域的世界級技術難題。我國的科研人員通過研究發(fā)現(xiàn)，無機鹽離子的特殊配比可促進犬早期胚胎的基因組激活，而添加新鮮的維生素、組織液提取物等物質則可幫助犬早期胚胎維持正常的形態(tài)和細胞分化。下列有關胚胎工程的敘述，錯誤的是()A．為獲得多個犬卵母細胞，可對雌犬注射一定量的促性腺激素使其超數(shù)排卵B．早期胚胎的體外培養(yǎng)液中還應該加入有機物和血清等成分并需控制好溫度C．早期胚胎包括桑葚胚、囊胚和原腸胚等，原腸胚期開始出現(xiàn)細胞分化形成原腸腔D．該發(fā)現(xiàn)揭示了營養(yǎng)物質的配比有時比濃度更重要，促生長因子作用很大C解析：一定量的促性腺激素能促進超數(shù)排卵，得到多個犬卵母細胞，A正確；早期胚胎的體外培養(yǎng)液中還應該加入有機物和血清等成分，另外需要控制溫度、氣體條件，保持無毒、無菌環(huán)境，B正確；早期胚胎包括桑葚胚、囊胚和原腸胚等，但細胞分化開始于囊胚，C錯誤；無機鹽離子的特殊配比可促進犬早期胚胎的基因組激活，說明營養(yǎng)物質的配比有時比濃度更重要，促生長因子作用很大，D正確。課時質量評價(三十九)(建議用時：40分鐘)一、選擇題：每小題給出的四個選項中只有一個符合題目要求。1．(2023·浙江嘉興開學考)常見的輔助生殖技術有兩種：一種叫作人工授精，即通過人工的方法，把精液或者精子送到雌性的生殖道，達到增加懷孕概率的目的；第二種輔助生殖技術就是所謂的試管動物，主要涉及體外受精、胚胎體外培養(yǎng)和胚胎移植等技術。下列敘述正確的是()A．人工授精前必須對精子進行獲能處理B．胚胎移植是輔助生殖技術的必備技術C．人工授精和試管動物技術都要注意受體的生殖周期D．人工授精和試管動物技術都能發(fā)揮優(yōu)良公、母畜的繁殖潛力C解析：人工授精，即通過人工的方法，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內進行獲能，不需要人工獲能處理，A錯誤；如果用人工授精的方式進行輔助生殖技術，就不需要胚胎移植，B錯誤；受體的生殖周期將影響人工授精和試管動物技術的成功率，C正確；試管動物技術可以發(fā)揮優(yōu)良公、母畜的繁殖潛力，但是人工授精技術不行，D錯誤。2．(2023·廣東汕頭一模)生豬育種的過程可采用體外受精技術、孤雌生殖(卵不經過受精發(fā)育成個體)和孤雄生殖(見下表③)等多種輔助生殖技術。某科研團隊為研究不同輔助生殖技術下豬胚胎存活率存在差異的原因，追蹤了豬早期胚胎發(fā)育過程中染色質的空間構象變化(見下表)。下列相關敘述錯誤的是()操作對象輔助生殖技術4細胞胚胎期桑葚胚胚胎存活率MⅡ期卵母細胞①體外受精技術染色質空間構象較快建立高②孤雌生殖染色質特殊區(qū)域解體解體區(qū)域部分重建較慢低③去核后體外受精解體區(qū)域部分重建更慢低A．體外受精需對卵母細胞和精子分別進行成熟培養(yǎng)和獲能處理B．與②③不同，①必須將早期胚胎移植給受體才能獲得后代C．母源來源的染色質比父源來源的染色質更容易實現(xiàn)結構的重建D．染色質結構重建的速率可能在胚胎成功發(fā)育中起關鍵作用B解析：體外受精時采集的卵母細胞應培養(yǎng)到減數(shù)分裂Ⅱ中期，精子應經過獲能處理，這樣兩者才能受精形成受精卵，A正確；胚胎工程任何一項技術獲得的胚胎，都必須通過胚胎移植給受體才能獲得后代，因此①②③都需要將早期胚胎移植給受體才能獲得后代，B錯誤；據表格可知，在桑葚胚時，孤雌胚胎和孤雄胚胎的染色質特殊區(qū)域都能進行部分重建，但去核后體外受精(孤雄生殖)重建速率更慢，說明母源來源的染色質比父源來源的染色質更容易實現(xiàn)結構的重建，C正確；據表可知，無論是體外受精技術，還是孤雌生殖和孤雄生殖，胚胎發(fā)育過程中都需要染色質空間構象重建，說明染色質結構重建的速率可能在胚胎成功發(fā)育中起關鍵作用，D正確。3．(2022·福建漳州一模)動物細胞培養(yǎng)是動物細胞工程的基礎，下圖中a、b、c表示現(xiàn)代工程技術，①②③分別對應其結果，下列敘述錯誤的是()A．動物細胞培養(yǎng)過程遺傳物質可能發(fā)生改變B．若①是克隆牛，則a技術可表示體細胞核移植C．若②是試管動物，則b技術可表示動物細胞融合D．若③是乳腺生物反應器，則c技術需要特殊的基因調控元件C解析：動物細胞培養(yǎng)過程中，細胞不斷分裂，隨著分裂次數(shù)的增加，可能會發(fā)生基因突變等，故動物細胞培養(yǎng)過程遺傳物質可能發(fā)生改變，A正確；培養(yǎng)克隆動物，先要利用細胞核移植技術培養(yǎng)出重組胚胎，再利用胚胎移植技術將重組胚胎移植到代孕母體，因此，若①是克隆牛，則需要用到體細胞核移植技術，B正確；若②是試管動物，則需要用到體外受精技術，而不需要動物細胞融合，C錯誤；若③是乳腺生物反應器，則需要通過轉基因技術，將目的基因與乳腺中特異表達的基因的啟動子等特殊的基因調控元件重組在一起，通過顯微注射的方法導入哺乳動物的受精卵中，D正確。4．下列說法不符合胚胎移植生理學基礎的是()A．供、受體的發(fā)情時間要一致，才能使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致B．供體胚胎移入受體子宮的位置，應與在供體內的位置相同或相似C．受體子宮與外來胚胎發(fā)生排斥反應，是胚胎移植過程需要重點克服的難題D．胚胎移植產下的個體在質基因控制的性狀上與受體母親無關C解析：受體對移入子宮的外來胚胎不發(fā)生免疫排斥反應，因此胚胎移植過程中不需要考慮排斥反應。5．中國科學院動物研究所進行了大熊貓的異種克隆，他們將大熊貓的體細胞核放入兔子的去核卵母細胞之中，并使其成功發(fā)育成囊胚，標志著異種核質相容的問題得到解決，異種克隆大熊貓邁過了第一道“坎”，然后至關重要的是選擇一種合適的“代孕母體”。下圖是該研究的理論流程圖，相關敘述正確的是()A．步驟甲和步驟乙中的供體和受體需要同期發(fā)情處理B．重組細胞發(fā)育成早期胚胎所需營養(yǎng)主要來源于營養(yǎng)液C．重構胚培養(yǎng)過程中為了避免雜菌污染，通常需要在培養(yǎng)液中加入抗生素D．步驟乙表示胚胎移植，移植的早期胚胎應培養(yǎng)至囊胚或原腸胚C解析：步驟乙胚胎移植中的供體和受體需要進行同期發(fā)情處理，步驟甲中需要對兔子進行超數(shù)排卵處理，A錯誤；重組細胞發(fā)育成早期胚胎所需營養(yǎng)主要來源于兔子的去核卵母細胞，B錯誤；重構胚培養(yǎng)過程中通常需要在培養(yǎng)液中加入抗生素，以避免雜菌污染，C正確；步驟乙表示胚胎移植，移植的早期胚胎應培養(yǎng)至桑葚胚或囊胚，D錯誤。6．(2022·江蘇高郵一中模擬)胚胎工程中各種胚胎操作技術如下圖所示。下列分析正確的是()A．從良種公牛體內獲得的精子可以直接與獲能的卵細胞結合受精B．早期囊胚a、b、c基因型相同，但發(fā)育得到的個體表型不一定相同C．d可直接移植給受體，得到這2頭小牛的途徑屬于有性生殖D．胚胎移植時因代孕牛幾乎對胚胎無免疫排斥，因此無須使用免疫抑制劑D解析：從良種公牛體內獲得的精子在體外獲能后才可以與培養(yǎng)到MⅡ期的卵母細胞結合受精，A錯誤；據圖可知，三種早期囊胚由不同受精卵發(fā)育而來，故a、b、c細胞核中的遺傳物質不一定相同，B錯誤；d是經過胚胎分割形成的兩個健康的胚胎，可直接移植給受體，該過程屬于無性生殖，C錯誤；受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應，不需要注射免疫抑制劑，D正確。7．胎牛血清(FBS)是天然的培養(yǎng)基，能夠在多種動物卵母細胞的成熟過程中提供足夠的營養(yǎng)物質，起到非常好的促進效果。下表是后期胚胎培養(yǎng)液(CR2后液)中添加不同濃度FBS對牛核移植胚胎發(fā)育的影響情況，下列敘述正確的是()組別培養(yǎng)液卵裂率/%囊胚率/%對照組CR2后液59.17±1.3413.53±2.04實驗組110%FBS＋CR2后液62.14±1.7813.78±2.77實驗組220%FBS＋CR2后液68.95±4.1526.09±2.20實驗組330%FBS＋CR2后液62.02±8.648.78±3.20A．若統(tǒng)計每組實驗的桑葚胚率，其數(shù)值應小于囊胚率B．添加20%FBS是促進核移植胚胎發(fā)育的最適濃度C．胚胎培養(yǎng)過程要在CO2培養(yǎng)箱中進行D．添加不同濃度的FBS對卵裂率和囊胚率均有促進作用C解析：該實驗只研究了添加不同濃度FBS對牛核移植胚胎發(fā)育的影響，從表中數(shù)據無法得出桑葚胚率小于囊胚率，A錯誤；由表中數(shù)據可知，添加20%FBS的實驗組2，其卵裂率和囊胚率都高于對照組和其他實驗組，說明添加20%FBS對促進核移植胚胎發(fā)育有較好的作用，但不能據此確定該濃度即為最適濃度，應在該濃度兩側縮小濃度范圍繼續(xù)進行實驗，B錯誤；通常將重組細胞置于含95%空氣和5%CO2混合氣體的CO2培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)，C正確；各實驗組的卵裂率均高于對照組，說明添加不同濃度的FBS對卵裂率均有促進作用，實驗組1、2的囊胚率高于對照組，實驗組3的囊胚率低于對照組，說明在一定濃度范圍內，隨添加的FBS濃度的升高對囊胚率均有促進作用，但超過該濃度范圍卻起抑制作用，D錯誤。8．2019年1月24日，中科院神經科學研究所的科學家利用體細胞核移植技術、CRISPR/Cas9基因編輯技術，成功構建5只體細胞BMAL1基因敲除的生物節(jié)律紊亂的克隆猴，可作為研究生物節(jié)律紊亂等人類疾病的動物模型。下列敘述錯誤的是()A．給食蟹猴注射性激素進行超數(shù)排卵，有利于獲取更多的卵子B．③過程可以用電融合法使成纖維細胞與MⅡ期的次級卵母細胞融合C．受體子宮對移入的胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應，為⑤過程的成功提供了可能D．在個體水平上鑒定BMAL1基因是否敲除成功的方法是觀察食蟹猴是否表現(xiàn)為生物節(jié)律紊亂A解析：給食蟹猴注射促性腺激素進行超數(shù)排卵，可方便研究人員獲取更多的卵子，A錯誤；因為體細胞直接注入進去后細胞質并沒有與卵母細胞融合，而是被質膜分割開來，并不能使體細胞核表現(xiàn)出全能性，所以需要用電刺激使其質膜融合，B正確；受體對移入子宮的外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應，這為⑤胚胎移植后在受體的存活提供了可能，C正確；在個體水平上鑒定BMAL1基因是否敲除成功的方法是觀察食蟹猴是否表現(xiàn)為生物節(jié)律紊亂，D正確。9．下圖表示利用胚胎工程技術將某細胞培育成優(yōu)質奶牛的主要步驟。下列敘述正確的是()A．胚胎移植技術可以定向改變動物的遺傳性狀，③要移植到發(fā)情的母牛子宮內發(fā)育B．A細胞一定是受精卵C．①②兩個胚胎具有相同的遺傳物質D．圖中a過程包括卵裂、囊胚和原腸胚等階段C解析：胚胎移植技術不能定向改變動物的遺傳性狀，A錯誤。A細胞可以是受精卵或重組細胞，B錯誤。①②是由同一個細胞經分割形成的兩個胚胎，具有相同的遺傳物質，C正確。題圖中a過程不包括原腸胚階段，D錯誤。10．關于牛體外受精胚胎的工廠化生產的敘述，正確的是()A．精子和卵子受精形成受精卵后即可移入母牛子宮內B．采集的卵母細胞應立即與精子共同放入培養(yǎng)液才能形成受精卵C．成熟卵子與獲能的精子相遇形成的受精卵，需培養(yǎng)到一定階段才可移植D．體外受精胚胎的工廠化生產即胚胎發(fā)育和受精過程只需在體外進行C解析：體外受精的原理是人工模擬體內環(huán)境，包括營養(yǎng)、溫度、pH等，使初級卵母細胞成熟，同時使精子獲能，最終完成受精作用。因此卵母細胞必須在體外經人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精，受精卵發(fā)育到桑葚胚或囊胚階段才能移植，移入母體后繼續(xù)發(fā)育形成幼體并產出。二、非選擇題11．北方白犀牛曾經廣泛分布于非洲中部等地，但由于猖獗的盜獵和自然棲息地的喪失。它們的數(shù)量不斷減少。2018年3月，世界上最后一頭雄性北方白犀牛去世，該物種僅剩下兩頭雌性。在此之前，研究人員設法保存了北方白犀牛的精子。結合相關知識回答下列問題。(1)為了快速繁殖北方白犀牛，可采用________技術手段。具體的步驟：首先對這兩頭雌性白犀牛注射促性腺激素進行__________處理，以獲得更多的卵母細胞。第二步：獲得的卵母細胞培養(yǎng)到一定時期后與經過__________的白犀牛的精子在體外的受精液中完成受精，形成受精卵。(2)將受精卵培養(yǎng)在營養(yǎng)全面、溫度適宜、pH和滲透壓正常的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)過程中需要________________的環(huán)境和氣體環(huán)境；把受精卵一般培養(yǎng)到______________胚，然后移植到__________________相同的雌性動物體內生產后代，這樣繁殖的牛就是“試管?！薄?3)若北方白犀牛的精子沒有保存，為了繁衍該白犀牛可采用________________技術手段，具體的操作流程：從雌性白犀牛體內取出體細胞在體外進行培養(yǎng)，再取出卵母細胞在體外培養(yǎng)到MⅡ期通過顯微操作去核，將供體細胞注入去核的卵母細胞，通過__________法使兩細胞融合，讓細胞核進入卵母細胞，形成重構胚，該胚具有發(fā)育成__________的能力。將該胚通過胚胎移植技術培養(yǎng)出的牛叫“克隆牛”。(4)“試管牛”和“克隆牛”的最本質的區(qū)別是_____________________。解析：(1)為快速繁殖動物，可以采用體外受精技術。對兩頭