2020版高考生物一轮复习 课堂互动探究案3 胚胎工程（含解析）

课堂互动探究案3 胚胎工程考点突破素养达成体内受精与早期胚胎发育(国考5年未考)(地方卷：2017江苏卷；2015山东、天津、安徽、重庆、江苏卷；2014江苏卷；2013天津卷)【师说考问】考问1精子和卵子的发生的比较项目精子的发生卵子的发生场所睾丸的曲细精管卵巢时间从初情期开始从胚胎出现性别分化后变形需变形不需变形分裂均等分裂不均等分裂过程结果形成4个精子形成1个卵子和3个极体考问2请据体外受精过程的流程图回答下列问题(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)采集精子的方法主要有假阴道法、手握法和电刺激法。获能的方法有培养法和化学诱导法。(3)体外采集小鼠的卵子常用超数排卵处理法。【题组跟进】高考题组研考向生殖细胞和早期胚胎的形成1经典高考哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程，只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成。下面为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图(N表示染色体组)。据图分析，下列叙述错误的是()A次级卵母细胞形成的过程需要激素调节B细胞只有在精子的作用下才能形成成熟卵子C、和细胞分裂后期染色体数目相同D培育转基因动物应选择细胞作为受体细胞解析：据图可知，初级卵母细胞在形成次级卵母细胞的过程中需要促性腺激素处理，A正确；细胞为次级卵母细胞，减数第二次分裂是在输卵管中伴随着受精作用完后的，B正确；、和分别为初级卵母细胞，次级卵母细胞和受精卵，它们在细胞分裂后期的染色体组数依次为：2N、2N、4N，染色体数不同，C错误；动物细胞的受精卵全能性高，因此培育转基因动物常用受精卵作为受体细胞，D正确。故选C。答案：C题后拓展 受精过程中的“三大反应”与防止多精入卵受精的“两道屏障”(1)顶体反应：精子膜和顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程即为顶体反应。顶体反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子结合必不可少的前提条件。(2)透明带反应：精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，称做透明带反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。(3)卵细胞膜封闭作用：精子入卵后，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，称为卵细胞膜封闭作用，这是防止多精入卵参与受精的第二道屏障。 胚胎工程的综合应用22015重庆卷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。解析：(1)由于胚胎需要在母体内正常生长发育，所以应选择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1/21/21/21/8。(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。胚胎培养所需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。基因重组发生在减数分裂过程中，控制不同性状的基因重新组合，由于供体公牛是纯合子，不会发生基因重组，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。答案：(1)生长发育(或胚胎发育)隐性AC1/8(2)获能或增强活力供能性别、高产奶和适应生长的基因(3)胚胎分割特别提醒(1)动物排出卵子的成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等；有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等，但它们都要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂的中期时，才具有与精子受精的能力。(2)受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体；受精完成的标志是雌、雄原核融合成合子，受精卵是个体发育的开始。(3)受精卵遗传物质的来源：核遗传物质来自精子的细胞核与卵细胞的细胞核(即精卵各提供)，而细胞质的遗传物质几乎全部来自于卵细胞。模拟题组预趋势图析配子的发生12019江苏盐城月考下列有关哺乳动物精子、卵子的发生及受精作用的叙述，正确的是()A顶体反应是防止多精入卵的一道屏障B卵子形成的过程需在卵巢和输卵管内完成C采集到的精子和卵子相遇即可发生受精作用D卵子发生时，M和M过程是不连续的，但细胞质均等分配解析：透明带反应是防止多精入卵的一道屏障，A错误；卵子形成的过程需在卵巢和输卵管内完成，B正确；采集到的精子获能后与成熟的卵子相遇方可发生受精作用，C错误；卵子发生时，M和M过程是不连续的，细胞质不均等分配，D错误。答案：B2经典模拟下图表示卵子的发生过程。与此相关的叙述中，不合理的是()A图中A是第一极体，B是合子，E是指受精，阶段C是指胎儿期，阶段D是指初情期后B当观察到第二极体时，表明卵子已经完成了受精C能发生染色体着丝点分裂的阶段是D阶段存在的变异方式有基因突变、基因重组和染色体变异解析：图中为有丝分裂，可增加卵原细胞的数量，卵原细胞进一步演变为初级卵母细胞；为减数第一次分裂，只有在受精后，次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂，因此E是受精，B是合子；卵泡的形成是在胎儿期，减数分裂是从初情期后开始的，因此阶段C为胎儿期，阶段D为初情期后。当观察到两个极体时，表明卵子已完成了受精作用。着丝点分裂可发生在有丝分裂中，也可发生在减数第二次分裂中，因此均能发生着丝点分裂。有丝分裂中的变异类型只有基因突变、染色体变异，没有基因重组。答案：D体内受精及早期胚胎发育过程分析32019江苏调研梅花鹿属于单胎动物，季节性发情，育种工作者希望通过胚胎工程技术对优良品种进行扩大繁殖。下列有关叙述正确的是()A给供体母鹿注射促性腺激素可使其一次排出多个卵子B培养早期胚胎的培养液中含有维生素、激素等多种能源物质C当受体数量有限时，可采用胚胎分割技术以获得更多的后代D梅花鹿的胚胎形成后一直处于游离状态，为胚胎收集提供可能解析：给供体母鹿注射促性腺激素可使其一次排出多个卵子，A正确；维生素、激素都不是能源物质，B错误；梅花鹿属于单胎动物，因此当受体数量有限时无法通过胚胎分割技术以获得更多的后代，C错误；梅花鹿的胚胎形成后，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，这为胚胎的收集提供了可能，D错误。答案：A42019河北高三冲刺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100mL血液中含有3.84.8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)要实现超数排卵，应在崂山奶山羊A发情周期的某一阶段用_处理，然后在恰当时期采集卵子。通过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，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SRYPCR方法，选择出现阴性反应的_(性别)胚胎进行移植。解析：(1)促性腺激素可促进性腺的发育，在崂山奶山羊A发情周期的某一阶段用促性腺激素处理，可实现让其超数排卵。通过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。答案：(1)促性腺激素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)滋养层雌性体外受精、胚胎移植、胚胎分割与胚胎干细胞(国考5年未考)(地方卷：2017江苏卷；2016江苏卷；2015山东、天津、重庆、江苏卷；2014福建、江苏卷；2013山东、江苏、福建卷)【师说考问】考问1分析试管婴儿与克隆人的培育过程，回答下列问题.试管婴儿的培育过程：.克隆人的培育过程：(1)试管婴儿技术与克隆技术在技术环节上的主要差异是前者需经过体外受精，后者需用到细胞核移植技术。(2)试管婴儿技术属于有性生殖，克隆技术属于无性生殖。(3)在的图示中，是试管婴儿的培育过程，是设计试管婴儿培育的过程。后者比前者多了胚胎移植前的遗传学诊断过程。考问2胚胎干细胞(ES或EK细胞)(1)来源：是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的。(2)特点(3)应用考问3克隆动物、试管动物与转基因动物遗传特性比较项目克隆动物试管动物转基因动物概念用核移植的方法获得的动物用体外受精的方法获得的动物由被转入了目的基因的受精卵发育成的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特别提醒(1)试管动物生殖实质是正常的有性生殖，只不过受精、早期胚胎发育在体外进行。(2)克隆动物生殖的实质是无性生殖，依赖动物细胞核(高度分化的体细胞的细胞核)具有全能性；特有的操作程序是核移植。【题组跟进】高考题组研考向干细胞研究及应用12015山东卷治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下：(1)过程采用的是细胞工程中的_技术，过程采用的是胚胎工程中的_技术。(2)体细胞进行体外培养时，所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的作用是维持培养液(基)的_。(3)如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用_和_两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有_基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。(4)胚胎干细胞可以来自于囊胚中的_。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体_(填“A”或“B”)，则不会发生免疫排斥反应。解析：(1)由流程图知，个体A提供去核卵母细胞，个体B提供体细胞核，二者通过得到重组细胞，重组细胞经得到囊胚，故是核移植，是早期胚胎培养。(2)动物细胞培养时，要通入含有5%CO2的空气，CO2的作用是维持培养液的pH。(3)构建基因表达载体时，要用同种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶连接。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、复制原点、标记基因等，标记基因的作用是便于基因表达载体的检测和筛选。(4)胚胎干细胞从早期胚胎或者原始性腺中分离出来的一类细胞，具有发育的全能性。囊胚中的内细胞团细胞为胚胎干细胞。图中获得的组织器官，其细胞的细胞核来自个体B，其性状与B相同。答案：(1)核移植早期胚胎培养(2)pH(3)限制酶DNA连接酶标记(4)内细胞团B题后归纳干细胞类型及培养过程(1)类型类别来源或举例特点全能干细胞桑椹胚或囊胚及以前能发育成完整个体多能干细胞(胚胎干细胞)内细胞团细胞、原始性腺细胞分离能分化出动物体内的任何组织专能干细胞(成体干细胞)骨髓干细胞、皮肤生发层细胞能分化出特定的组织(2)培养关键：需要一种能促进胚胎干细胞的生长，但抑制其分化的一种培养体系，这种体系就是在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中。(3)培养过程 胚胎工程及其应用22016江苏卷，11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、胚胎分离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营养液D步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同解析：步骤甲、乙分别指体外受精、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，与早期胚胎培养液在成分上有区别，D错误。答案：B32015天津卷，62015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。据图分析，下列叙述错误的是()A该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代B捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿C三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核D三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术解析：“三亲婴儿”的线粒体基因来自捐献者，A项正确；红绿色盲基因位于X染色体上，捐献者只将细胞质基因遗传给该婴儿，B项正确；“三亲婴儿”的染色体来自母亲卵母细胞的细胞核与父亲精子的细胞核，C项错误；体外受精获得受精卵，先在体外培养到桑椹胚或囊胚，再进行胚胎移植，D项正确。答案：C42015安徽卷科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如图。(1)由过程获得的A为_。(2)在核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的核，目的是_。受体应选用_期卵母细胞。(3)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生_，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。(4)采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为_。解析：(1)根据题意可知，要将人凝血因子IX基因导入绵羊胎儿成纤维细胞，必须构建基因表达载体，所以由过程获得的A为基因表达载体。(2)在核移植之前，保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞，必须先去掉受体卵母细胞的核。受体应选用减数第二次分裂中(M中)期卵母细胞。(3)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。(4)采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养。答案：(1)含目的基因的表达载体(2)保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞M(3)免疫排斥反应(4)整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养模拟题组预趋势体外受精过程分析1经典模拟如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(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。答案：B22019安阳模拟根据哺乳动物体外受精的过程，回答以下问题。(1)体外受精的过程主要包括_、_及受精等几个步骤。(2)采集精子的方法主要有_、_和_。获能的方法有_和_。(3)体外采集小鼠的卵子常用_。A超数排卵处理法B活体采卵法C从早期胚胎中采集D从屠宰后母鼠卵巢中采集(4)怎样用一个流程图表示体外受精过程？解析：(1)哺乳动物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几个步骤。(2)精子采集的方法有假阴道法、手握法、电刺激法。获能的方法有培养法和化学诱导法。(3)对于实验小动物，卵子的采集常采用超数排卵处理法，对大家畜或大型动物，常采用活体采卵法或从已屠宰母畜的卵巢中采集的方法。答案：(1)卵母细胞的采集和培养精子的采集和获能(2)假阴道法手握法电刺激法培养法化学诱导法(3)A(4)如图所示早期胚胎培养和胚胎移植的条件和过程分析3经典模拟牛胚胎移植试验的主要流程如下，下列相关叙述正确的是()供体超数排卵配种胚胎收集_胚胎移植子代小牛。A过程需要注射有关激素，目的是获得更多的卵母细胞并完成减数分裂B过程是以哺乳动物早期胚胎与子宫建立了组织上的联系为前提C过程是“对胚胎进行质量检查”，可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚D过程成功率的高低主要决定于供、受体生理状况是否一致解析：卵细胞形成中的减数第二次分裂是在受精作用过程中完成的，A错误；过程是以哺乳动物早期胚胎处于游离状态为前提，B错误；过程是“对胚胎进行质量检查”，可移植的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚，C错误；过程成功率的高低主要决定于供、受体生理状况是否一致，D正确。答案：D4下列关于胚胎移植的叙述，正确的是()A胚胎移植的优势是可以充分发挥雄性优良个体的繁殖潜力B胚胎移植过程中冲卵的操作是选择特定装置将卵子冲出来C胚胎移植过程中受体母畜必须经过免疫学检验以防止排斥外来胚胎D转基因、核移植、体外受精等技术获得的胚胎都必须移植给受体才能获得后代解析：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；胚胎移植过程中冲卵的操作是选择特定装置将早期胚胎冲出来；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。答案：D胚胎分割和胚胎干细胞的应用及过程分析5经典模拟下列关于胚胎分割的叙述，正确的是()A可以将胚胎任意分割成多块B胚胎分割是一种有性生殖C胚胎分割后，移植获得的后代基因型完全相同D胚胎分割是在动物体内进行的解析：胚胎分割可以看做无性生殖，它所形成的后代基因型完全相同，遗传性状极为相似。胚胎分割是在动物体外进行的操作，要将内细胞团细胞均等分割，且不能无限分割。答案：C62019广东汕头模拟如图表示转基因牛的培育过程，请据图分析回答下列问题。(1)过程为_。(2)体外培养胚胎干细胞时，通常要加入_等一些天然成分，除了要保证被培养细胞处于无菌、无毒及氧气充足的环境中，还需要保证细胞生活所需适宜的_和_。(3)过程是将细胞注入图中囊胚的_位置，母牛A和B需要用激素进行处理使其_。(4)为获得较多基因型相同的犊牛，常采用_的方法。过程是_，实际上是_的过程。解析：(1)过程为用被酶切割的载体和目的基因构建基因表达载体。(2)动物细胞培养液的成分包括糖、氨基酸、无机盐、微量元素和动物血清、血浆等。动物细胞培养的条件：无菌、无毒的环境；营养物质(合成培养基)；温度和pH(36.50.5 ，7.27.4)；气体环境(氧气和二氧化碳)等。(3)从图中分析，含有目的基因的胚胎干细胞应注入囊胚的内细胞团，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。供体母牛和受体母牛需要进行同期发情处理。(4)为获得较多基因型相同的胚胎可采用胚胎分割的方法。胚胎移植实际上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。答案：(1)构建基因表达载体(2)血清、血浆温度pH(3)内细胞团同期发情(4)胚胎分割胚胎移植早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移课堂总结网络建构网络建构答题必备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：受精卵卵裂桑椹胚囊胚原肠胚组织器官分化幼体。3体外受精过程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。10