高考生物总复习 第10单元 现代生物科技专题 第38讲 胚胎工程.docx

1、高考生物总复习 第10单元 现代生物科技专题 第38讲 胚胎工程第38讲 胚胎工程 考纲要求1.从受精卵谈起加试(a)。2.胚胎工程加试(a)。考点一胚胎发育与体外胚胎培养1胚胎发育(1)受精作用概念：成熟的精卵融合成为受精卵的过程。过程：包括精卵识别、精子附着于卵膜、精卵质膜融合等几个过程。同种动物精卵结合的原因之一：同种动物精子、卵细胞表面有特异性相互识别的蛋白。(2)胚胎发育动物的胚胎发育：指受精卵发育成幼体的过程。胚胎发育过程受精卵(起点)卵裂卵裂球囊胚原肠胚：有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔(3)受精和胚胎开始发育的场所是输卵管或子宫角。2胚胎工程的概念(1)含义：在胚胎发育过程

2、中进行的胚胎操作技术。(2)技术：主要包括体外受精，胚胎体外培养、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。(3)研究对象：主要限定于高等脊椎动物，特别是哺乳动物。3体外受精和胚胎体外培养(1)精子的采集及获能：从附睾中取出成熟的精子，放入培养液中培养，使其达到获能状态。(2)卵细胞的采集：最常用的方法是卵巢经超数排卵处理后，用穿刺针吸取卵泡液(连同卵母细胞)取出，然后在体外进行人工培养，促进其成熟。(3)受精：获能的精子和成熟后的卵细胞在体外合适的环境下共同培养一段时间，便可受精。(4)受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入或着床，通常移植的最适宜时期是发育到8细胞以上的胚胎。(5)胚

3、胎体外培养早期胚胎在人工创造的环境中的发育。胚胎不同发育期需要不同成分的培养液，尚无从受精卵到新生儿的全体外胚胎培养技术。思考诊断1填写早期胚胎发育的过程示意图，并分析2下图表示体外受精过程的一个流程图，据图思考下列问题：(1)体外受精的过程主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能及受精等几个步骤。(2)体外采集小鼠的卵子常用超数排卵处理法。3完善体外受精和胚胎体外培养题型一受精作用和胚胎发育1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

4、层答案A解析同种动物的精卵细胞的表面有特异性相互识别的蛋白，这是同种动物的精卵能结合的原因之一；受精卵不断进行细胞分裂即卵裂，卵裂产生的细胞团称卵裂球，随着卵裂的进行，卵裂球体积不变或减小，细胞逐渐变小；滋养层细胞不具有发育的全能性，即不能分化出成体动物的所有组织和器官；囊胚发育分化形成内外两个胚层。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过程只与细胞膜的流动性有关C过程的细胞增殖方式是有丝分裂D过程属于胚胎移植过程答案B解析在进行体外受精时，获取的精子需获能后才能进行体外受精；图中的过程是受精作用，该过程涉及精卵细胞的识别、细胞膜的融合(

5、与膜的流动性有关)、核的融合等；过程是卵裂过程，该过程的细胞增殖方式是有丝分裂；过程是将早期胚胎移入受体子宫的过程，属于胚胎移植过程。题型二胚胎的培养和技术3下列有关克隆牛与试管牛的说法中，最合理的是()A二者都是无性生殖的产物B二者都运用了动物细胞培养、胚胎移植等技术C二者都证明了动物的体细胞具有全能性D二者的性状与母本性状基本相同答案B解析克隆牛是将体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中，构成重组细胞，然后将重组细胞培养成早期胚胎，再将早期胚胎移植到代孕母牛体内得到的；试管牛是通过体外受精方式得到受精卵，然后将受精卵在体外培养成早期胚胎，再将早期胚胎移植到代孕母牛体内得到的。由此可见，二者都是

6、通过动物细胞培养获得早期胚胎，且运用了胚胎移植技术。克隆牛是无性生殖的产物，而试管牛是有性生殖的产物；克隆牛证明的是动物体细胞的细胞核具有全能性，而试管牛可证明受精卵(细胞)具有全能性；克隆牛的性状与供核的“母本”的性状基本相同，而试管牛的性状由双亲决定。4自然情况下，牛的生育率很低，通过现代科技手段，可以实现良种牛的快速繁殖。请按照提示，回答下列问题：(1)使一头良种雄性黄牛，在一年内繁殖数百头后代，最简便的方法是_。(2)现有一头良种雌性黄牛，采用胚胎移植的方法，可使这头良种牛一年生下数十头自己的后代。其操作过程中需要用激素对该良种母牛(供体)和代孕母牛(受体)进行_处理，还要用激素处理使

7、供体母牛_。胚胎收集的过程也叫作_。(3)采用试管动物技术还可以使普通雌性黄牛产下奶牛、良种肉牛等不同品种小牛。该技术中首先要做的是体外受精和_。体外受精主要包括_、_、_等几个主要步骤。答案(1)人工授精(2)同期发情超数排卵冲卵(3)早期胚胎培养卵母细胞的采集和培养精子的采集和获能(精子的获取)受精解析(1)通过人工授精的方法，可以在短时间内大量繁殖优良品种。(2)胚胎移植进行前，首先要对供体母牛和代孕母牛进行同期发情处理，同时还要用激素处理供体母牛，使其超数排卵；人工收集发育到桑椹胚或囊胚阶段的胚胎进行移植。(3)试管动物技术包括体外受精和早期胚胎培养，体外受精又包括精子的采集和获能、卵

8、母细胞的采集和培养、受精三个阶段。前挂后连克隆动物、试管动物与转基因动物的比较项目克隆动物试管动物转基因动物技术核移植体外受精DNA重组技术生殖方式无性繁殖有性生殖有性生殖或保持原生殖方式遗传特性主要与供核个体相同具备双亲的遗传性状具备原受精卵及被转入的目的基因两方的遗传特异性相同点三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术，且移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎考点二胚胎移植、胚胎分割及胚胎干细胞1胚胎移植(1)概念：指将经济价值较高、遗传性状优良的母畜，经过激素处理，使其超数排卵后受精，然后将发育的早期胚胎分别移植到同期发情的代孕母的子宫内，通过代孕母妊娠产仔的技术。(2)供体：指提供胚胎的

9、动物。(3)受体(代孕母)：接受胚胎的动物。(4)过程：供体母畜早期胚胎同期发情排卵、但未经配种的受体的相应部位后代。(5)意义：胚胎工程中获得后代的唯一方法。2胚胎分割(1)概念：借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕母子宫中发育，产生同卵多仔后代的技术。(2)基本过程：良种母牛取出,早期胚胎分割的胚胎或细胞受体后代。(3)意义：可成倍增加胚胎数量，是一种快速繁殖良种畜的方法。3胚胎干细胞(1)来源：囊胚内细胞团。(2)培养：一般用胚胎成纤维细胞作饲养层培养胚胎干细胞，这样可以促进干细胞生长的同时抑制干细胞的分化。(3)获取：把胚胎干细胞放到有饲养层的培养液中培养，直到内细胞团

10、突出饲养层外，用酶消化或机械剥离内细胞团，再把它用酶消化成单个细胞，置于新鲜培养液中培养。(4)应用：胚胎干细胞核移植：将胚胎干细胞核移植到去核卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术。用干细胞克隆器官，为器官移植提供器官。思考诊断1胚胎移植分析(1)“供体”与“受体”的确定：提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”；供体为优良品种，作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种。(2)实质：胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变。(3)优势：可以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。

11、(4)胚胎移植过程中两次使用激素，第一次用孕激素对受、供体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素对供体进行处理使其超数排卵。(5)胚胎移植过程产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛，性别取决于公牛提供何种类型的精子，与受体牛没有关系。2胚胎分割分析(1)胚胎分割对囊胚阶段的胚胎进行分割时，必须将内细胞团均等分割：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育成胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养层细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，含内细胞团少的部分发育不良，甚至不能发育等问题。(2)胚胎移植是有性生殖还是无性生殖取决于胚胎是由受精卵形

12、成的还是由核移植技术形成的重组细胞发育而成的。3用于移植的胚胎来源及生殖方式(1)核移植无性繁殖。(2)体外受精有性生殖。(3)体内受精冲卵移植有性生殖。4滋养层与饲养层的关系(1)滋养层：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层最终发育成胎膜和胎盘。(2)饲养层：饲养层细胞一般为胚胎成纤维细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。题型一胚胎移植、胚胎分割的过程分析1牛胚胎移植的基本程序如下图所示，下列说法错误的是()A供体母牛的主要职能是产生具有优良性状的胚胎B图中a指的是超数排卵，可用促性腺激素C为了提高牛胚胎的利用率，常采用的方法是胚胎分割移植D供体和受

13、体(代孕母牛)要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应答案D解析胚胎移植的目的是发挥雌性优良个体的繁殖潜力；胚胎分割是将一个胚胎分成多份，从而提高了优良胚胎的利用率；受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，不需要进行免疫检查。2(改编题)我国已实现部分“胚胎工程产业化”，如肉牛、奶牛胚胎工程产业化。以下是科学家采用不同方法产业化培育良种牛的过程，ah为操作过程，请回答：(1)培育“试管牛C”技术的操作流程是_(填字母)，d操作的名称是_，h操作的核心是_，受精时受体的卵母细胞处于_期。(2)图中数字标号代表的结构名称是_，_，_。若要获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到_阶段的早

14、期胚胎进行分割处理，在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意_。答案(1)abfg胚胎移植构建重组DNA分子M中(2)滋养层囊胚腔内细胞团桑椹胚或囊胚将内细胞团均等分割解析胚胎工程包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等多种技术。(1)培育“试管牛C”包括体外受精胚胎移植后代(abfg)；d操作是胚胎移植，h操作是基因工程技术，核心是构建重组DNA分子，受精时受体的卵母细胞处于M中期。(2)囊胚的结构包括：内细胞团、滋养层和囊胚腔，胚胎分割时一般采用的是囊胚或桑椹胚，这两个阶段的细胞分化程度相对较低，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和不受损伤。题型二胚胎操作技术的综合

15、及胚胎干细胞3胚胎工程中各种胚胎操作技术如图所示，下列分析正确的是()A图中“小牛”的性别为雄性B胚胎体外培养需利用饲养层来抑制其分化Cd可直接移植给受体Da的滋养层细胞核中遗传物质与e相同答案C解析图中良种公牛和良种母牛通过体外受精得到多个受精卵，这多个受精卵中的遗传物质并不相同，也无法判断性别，故A、D错误；在培养胚胎干细胞时需利用饲养层来抑制分化，故B错误；胚胎体外培养需要培养到桑椹胚或囊胚期进行胚胎移植，而题目中已培养到囊胚期，故可直接移植，C正确。4某研究小组准备对某种动物的胚胎干细胞进行动物细胞培养。下列有关叙述正确的是()A胚胎干细胞在不加饲养层的培养基中培养会出现细胞分化B可从

16、原肠胚中获取胚胎干细胞C胚胎干细胞在原代培养过程中不会出现接触抑制的现象D胚胎干细胞经培养能分裂分化成新个体答案A解析加饲养层的胚胎干细胞不分化，不加饲养层的胚胎干细胞能分化成组织器官；胚胎干细胞来源于早期胚胎(囊胚)，内细胞团为胚胎干细胞，原肠胚已经发生细胞分化；如果不出现接触抑制现象，那么细胞已经发生癌变，因此胚胎干细胞的原代培养也会出现接触抑制现象；胚胎干细胞虽然具有发育全能性，但是凭目前技术还不能由干细胞发育成新个体。做模拟练预测1下图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是()A图中过程表示胚胎发育，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原肠胚

17、的发育是基因选择性表达的结果D原肠胚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是胚胎发育，由幼体发育为成体是胚后发育。卵裂形成的囊胚总体积基本不变，而每个细胞的体积减小。原肠胚的发育是基因选择性表达的结果。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。综上所述，C项正确。2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的遗传性状，需移植到发情的母牛子宫内发育BA细胞不一定是受精卵细胞C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答案B解析胚胎移植不

18、能定向改造动物的遗传性状；和两个胚胎是由同一受精卵发育而来的，其遗传物质相同；在胚胎分割移植时，胚胎未发育到原肠胚阶段；A细胞也可以是核移植的重组细胞。3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解析超数排卵用促性腺激素而不是雌激素；从卵巢中采集的卵母细胞需培养至成熟后才能与获能

19、的精子进行体外受精；受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，故不需注射免疫抑制剂；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或多胎。4下图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所做的一系列研究，下列相关叙述不正确的是()A过程用饲养层培养ES细胞时，需要加入动物血清B过程中ES细胞正常发育成图中胎儿，体现了ES细胞的全能性C过程可直接将褐毛基因片段通过显微注射法导入ES细胞中D过程利用免疫缺陷的小鼠目的是使受体不对移植的组织细胞产生免疫反应答案C解析是动物细胞培养技术，需要加入血清，A正确；ES细胞正常发育成图中胎儿，体现了细胞的全能性，B正确；过程将目的基因导入胚胎干细胞前需构

20、建重组DNA分子，再通过显微注射法导入ES细胞中，C错误；免疫缺陷的小鼠不会对移植细胞产生免疫反应，D正确。5胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。(1)从良种母牛的卵巢中采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是_；从良种公牛采集的精子需_后才能进行受精作用。(2)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外，还需要提供_气体以维持_。(3)图中过程A称为_，它在胚胎工程中的意义在于_。(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是_；获得转基因母牛后，如果

21、_即说明目的基因已经表达。答案(1)使卵母细胞成熟(或：使卵母细胞获得受精能力)获能(2)CO2 培养液(基)的pH(3)胚胎移植提高优良母畜的繁殖率(4)显微注射法牛奶中含有人类白细胞介素(或：牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素)解析获取的卵母细胞只有少数成熟，大部分需培养后才发育成熟，具备受精条件。获得的精子也要经过获能处理后才能与卵细胞受精。动物细胞培养需要给予O2和CO2，给予CO2的目的是维持培养液正常的酸碱度。胚胎移植是胚胎工程中的关键环节，也为研究胚胎工程的其他技术提供了保障。将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法，检测目的基因是否表达的方法是检测有无目的基因的表达产物。课时训

22、练一、选择题1下列关于动物克隆和胚胎工程技术的叙述中，正确的是()A克隆“多莉”时获取乳腺细胞，可取其核与卵细胞直接构建重组卵细胞B经培养得到小鼠成纤维细胞，可直接用于细胞克隆时支持生长C经胚胎分割得到多个胚胎，可直接移植到受体代孕产仔D经超数排卵并配种后获取受精卵，可直接移植到受体代孕产仔答案C解析构建核移植的重组细胞时，“核”应与发育至M中期的去核卵母细胞重组；细胞克隆时支持生长的小鼠成纤维细胞是经射线照射，本身失去增殖能力的；取出的受精卵需培育至桑椹胚或囊胚期方可移植。2下列与胚胎干细胞相关的叙述不正确的是()A当受精卵分裂发育成早期胚胎时，内细胞团的细胞为胚胎干细胞B胚胎干细胞是一种未

23、分化细胞，具有发育全能性和二倍体核型C在适当条件下，胚胎干细胞可被诱导分化成多种细胞、组织D培养胚胎干细胞的关键是需要一种培养体系，这种体系必须能促进胚胎干细胞的分化答案D解析培养胚胎干细胞的关键是需要一种培养体系，该体系必须能促进胚胎干细胞的生长，同时还要抑制胚胎干细胞的分化。3印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是()A步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割B诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞C受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于培养液D步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同答案B解析步骤甲、乙分别指体外

24、受精、胚胎移植，A错误；诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素，只能作用于性腺，B正确；受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自卵细胞，C错误；受精过程使用的培养液是获能溶液或专用的受精溶液，与早期胚胎培养液有区别，D错误。4(2015广东，25)如图为培育转基因山羊生产人酪蛋白的流程图。下列叙述正确的是(多选)()A过程所用的人酪蛋白基因可从人cDNA文库中获得B过程可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植C过程可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体D过程人酪蛋白基因在细胞质内进行转录、翻译答案AC解析胚胎移植一般选桑椹胚或囊胚期胚胎进行移植，不能选用原肠胚，B错误；基因的转录发生在细胞核内，D错误。二

25、、非选择题5(2016温州一模)某研究所为了加快优良种牛的繁殖速度，采用了以下方法，请据图回答： 乙牛() 甲牛()a配种回收胚胎质量检测丙牛丁牛(1)胚胎移植能提高具优良性状动物繁殖率的原因之一是：对甲牛进行a_处理，一次受精就能获得多个受精卵，让_(填“一”或“多”)头丙牛帮助完成丁牛胚胎发育过程，甲牛和乙牛专门提供胚胎。(2)若丁牛是乳汁中含有人干扰素的转基因牛，则上述过程要改变或增加一些环节，如需要将_基因作为目的基因与适当的载体结合并导入受体细胞；为了便于检测目的基因是否导入受体细胞，载体上要有_。(3)若丁牛是乳汁中含有人干扰素的转基因牛，下列叙述中错误的是_。A丁牛的遗传物质只来

26、自甲牛和乙牛B可选受精卵作重组DNA的受体细胞C胚胎移植之前需要对胚胎进行检测和筛选D需用含不同成分的培养液来培养不同时期的早期胚胎(4)若采集丁牛的乳腺细胞，用_处理，可分散为单个的细胞悬浮液，把一个单细胞从群体中分离出来单独培养，使之繁衍成一个新的细胞群体的技术，叫细胞克隆，未经克隆化的细胞系具有_性。(5)下列提高细胞克隆形成率的方法中，不正确的是_。A使用二氧化碳培养箱B选择适宜的培养基，添加血清C培养液中添加胰岛素D滋养层细胞支持生长，抑制分化答案(1)超数排卵多(2)人干扰素标记基因(3)A(4)胰蛋白酶异质(5)D解析(1)用促性腺激素处理甲牛，可促使甲牛超数排卵，与乙牛交配可得

27、到多个受精卵；一头代孕母牛能够孕育的胚胎数量有限，因此需多头丙牛代孕。(2)转基因牛能够产生人干扰素，说明转入了人干扰素基因，即人干扰素基因为目的基因，载体上标记基因表达的产物或控制的性状可作为目的基因是否导入受体细胞的筛选依据，故载体上需有标记基因。(3)丁牛的遗传物质除了来自甲牛和乙牛外，还有转入的外源基因，即人干扰素基因，A项错误；受精卵具有发育的全能性，易发育形成动物个体，B项正确；胚胎移植前需检测和筛选出符合要求的健康胚胎进行移植，C项正确；不同时期的早期胚胎生长发育所需的条件不同，故不同阶段需配制含不同成分的培养液，D项正确。(4)胰蛋白酶可将组织细胞之间的粘连蛋白去除，使细胞彼此

28、分散；未经克隆化的细胞来自不同的祖细胞，性状通常并非完全一致，即具有异质性。(5)二氧化碳有助于维持培养液的pH，A项正确；培养不同的细胞需要不同的培养基，动物血清含有动物细胞生长增殖所需的许多成分，B项正确；胰岛素可促进氨基酸、葡萄糖转运入组织细胞，C项正确；应用滋养细胞支持生长，抑制分化，常用失去增殖能力的小鼠成纤维细胞作滋养细胞，而滋养层细胞则是囊胚的外层细胞，发育成胚胎附属结构或胚外结构，D项错误。6(2016金丽衢十二校联考)人的血清白蛋白临床需求量很大，通常从人血中提取。如果应用一定的生物工程技术将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中，利用牛的乳腺细胞生产人血清白蛋白就成为可能。大致步骤如下：.将人体血清白蛋白基因导入雌性奶牛胚胎细胞，形成重组细胞甲；.取出重组细胞甲的细胞核，注入去核牛卵细胞中，形成重组细胞乙；.电脉冲刺激重组细胞乙，促使其分裂发育，形成早期胚胎；.将早期胚胎移植到母牛的子宫内，最终发育成转基因小牛。请回答下列问题：(1)步骤中，获取的目的基因在体外可通过_技术大量扩增，在导入雌性奶牛胚胎细胞前，需构建重组DNA，该过程需要的工具酶是_。(2)步骤利用的技术是_