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(共66张PPT)
第58讲
1.简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程。
2.简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。
1.胚胎工程概念的理解
早期胚胎细胞
雌性动物
自然受精
早期胚胎发育
2.受精
(1)概念:精子和卵子结合形成 (即受精卵)的过程,包括受精前的 阶段和 阶段。
(2)场所:在自然条件下,哺乳动物的受精在 内完成。
合子
准备
受精
输卵管
获能
(3)过程。
MⅡ期
后来的精子进入
卵细胞膜
雌、雄原核
有丝分
3.胚胎早期发育
各种组织
胎膜和胎盘
裂
4.孵化
(1)概念:囊胚进一步扩大,会导致 破裂,胚胎从其中伸展出来的过程。
(2)意义:如果不能正常孵化,胚胎就 。
透明带
无法继续发育
深挖教材
1.判断正误
(1)(选择性必修3 P56相关信息)精子获能液常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。(　　)
(2)(选择性必修3 P57正文)动物排出的卵子都是次级卵母细胞,需进一步成熟。
(　　)
√
【提示】 动物排出的卵子可能是初级卵母细胞或次级卵母细胞,都需在输卵管中进一步成熟。
×
(3)(选择性必修3 P57正文拓展)先发生透明带反应,后发生卵细胞膜反应,这是防止多精入卵的两道屏障。(　　)
(4)(选择性必修3 P58相关信息)受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体。(　　)
√
√
(5)(选择性必修3 P58正文)卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量增多,细胞体积增大。(　　)
×
【提示】 卵裂阶段胚胎的总体积并不增加,但细胞数目增多,每个细胞中有机物含量减少,DNA的含量基本不变,细胞体积减小。
2.规范表达
(1)(选择性必修3 P57图2-20拓展)在实际胚胎工程操作中,常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志,为什么观察不到3个极体
【提示】 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,因此观察不到3个极体。
(2)(选择性必修3 P57正文拓展)防止多精入卵有两道屏障,这有什么意义
【提示】 有两道屏障防止多精入卵,这可以保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致,从而保证遗传的稳定性。
能力1　围绕胚胎工程的理论基础,考查理解能力及综合分析能力
1.(2024·湖南衡阳模拟)图1为受精作用的过程以及早期胚胎发育示意图,图2表示早期胚胎发育的某个时期。下列叙述错误的是(　　)
[A] 图1中过程②细胞的数量增加,但胚胎的总体积并不增加
[B] 胚胎发育的早期,受精卵的卵裂过程是在透明带内完成的
[C] 图2处于图1中的a时期,细胞⑥将会发育成胎膜和胎盘
[D] 图1中b时期胚胎发生细胞分化,随后发育形成三个胚层
C
【解析】 图1中过程②是受精卵经卵裂发育到桑葚胚的过程,卵裂过程是在透明带内完成的,该过程中细胞数量增加,但胚胎的总体积几乎不变;图2为囊胚,其处于图①中的a时期,细胞⑦为滋养层细胞,将来发育成胎儿的胎膜和胎盘,细胞⑥为内细胞团细胞,将来发育成胚胎的各种组织和器官;b时期胚胎为原肠胚,该时期发生了细胞的分化,随后发育成外、中、内三个胚层。
2.(2024·北京东城二模)雌性小鼠在精子入卵后,被激活的卵子会完成M Ⅱ排出第二极体
(如图),第二极体仅与受精卵分裂形成的2个子细胞之一接触。在甲时期去除第二极体会导致胚胎明显缩小,不能正常存活,这一异常可通过向细胞1中注射第二极体的细胞提取液加以改善。在乙时期后去除第二极体对胚胎发育无显著影响。下列叙述错误的是(　　)
[A] 极体的形成与减数分裂时细胞质不均等分裂有关
[B] MⅡ的过程中不会发生染色体DNA的复制
[C] 胚胎细胞与第二极体间可能进行物质交换与信息交流
[D] 第二极体会被保留成为胚胎的组成部分以发挥重要作用
D
【解析】 初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ的后期由于细胞质不均等分裂导致形成大小不同的两个细胞,大的细胞被称为次级卵母细胞,小的细胞叫第一极体,而次级卵母细胞在减数分裂Ⅱ的后期发生相似的变化,可见极体的形成与减数分裂时细胞质不均等分裂有关;减数分裂的特点是DNA只复制一次(发生在间期),而细胞分裂两次,所以在减数分裂Ⅱ的过程中不会发生染色体DNA的复制;由题意可知,第二极体仅与受精卵分裂形成的2个子细胞之一接触,在甲时期去除第二极体会导致胚胎发育异常,而将第二极体的细胞提取液注入细胞1能改善胚胎发育,说明正常情况下细胞1能获得第二极体中的物质,所以胚胎细胞与第二极体间可能进行物质交换与信息交流;由于在乙时期后去除第二极体,对胚胎发育几乎无影响,故第二极体在乙时期及之前发挥重要作用,另外胚胎细胞由受精卵发育形成,第二极体不参与胚胎的组成。
1.体外受精
(1)过程。
获能
MⅡ
(2)意义。
①提高动物 。
②为胚胎移植提供可用的 。
繁殖能力
胚胎
2.胚胎移植
(1)概念理解。
同种的、生理
状态相同
遗传性状优良、生产
能力强
健康的体质和
正常繁殖能力
[思考] 胚胎移植的实质是什么
【提示】 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
(2)基本程序。
超数排
妊娠
卵处理
(3)意义。
①充分发挥雌性优良个体的 潜力。
②大大缩短了 本身的繁殖周期。
繁殖
供体
3.胚胎分割
(1)概念。
早期胚胎
对象
方法 机械方法
目的 获得
特点 来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质
实质 可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一
(2)仪器设备:体视显微镜和显微操作仪。
同卵双胎或多胎
(3)操作过程。
桑葚胚
囊胚
操作液
分割针
分割刀
体外培养
(4)意义:①促进优良动物品种的繁殖,产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料。②在胚胎移植前,进行性别鉴定、遗传病筛查等,对于人工控制 、动物繁育健康后代具有重要意义。
动物性别
深挖教材
1.判断正误
(1)(选择性必修3 P60正文)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。(　　)
【提示】 采集的卵母细胞培养至MⅡ期,即可用于受精。
×
(2)(选择性必修3 P62相关信息)超数排卵是指应用外源性激素,诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。(　　)
【提示】 超数排卵是指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。
×
(3)(选择性必修3 P62思考·讨论)使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应。(　　)
×
【提示】 受体母牛对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,所以受体不需要使用免疫抑制剂。
(4)(选择性必修3 P62正文)胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚。(　　)
【提示】 胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。
×
(5)(选择性必修3 P63图2-25)做DNA分析、鉴定性别要取内细胞团处的细胞。(　　)
【提示】 进行胚胎性别鉴定时应取滋养层的细胞。
×
2.规范表达
(1)(选择性必修3 P61图2-23拓展)为什么应对供体和受体母畜进行同期发情处理
【提示】 使它们的生理状态达到同步或一致,这样才能使供体的胚胎移入受体后有相似的生理环境。
(2)(选择性必修3 P61图2-23拓展)在胚胎移植过程中有两次使用激素、两次检查,其目的分别是什么
【提示】 第一次用孕激素对受体、供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。第一次是对收集的胚胎进行质量检查,第二次是对受体母畜是否妊娠进行检查。
(3)(选择性必修3 P61正文)胚胎移植中的胚胎有哪些来源
【提示】 体外受精、转基因技术或细胞核移植技术等方式获得的胚胎都可供胚胎移植。
(4)(选择性必修3 P63图2-25拓展)对囊胚阶段的胚胎进行分割时,为什么要将内细胞团均等分割
【提示】 内细胞团将发育成胎儿的各种组织,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,含内细胞团少的部分发育受阻或发育不良,甚至不能发育等问题。
能力2　围绕胚胎工程的技术及其应用,考查应用能力
3.(2024·甘肃卷,16)甘加藏羊是甘肃高寒牧区的优良品种,是季节性发情动物,每年产羔一次,每胎一羔,繁殖率较低。为促进畜牧业发展,研究人员通过体外受精、胚胎移植等胚胎工程技术提高藏羊的繁殖率,流程如下图。下列叙述错误的是(　　)
[A] 藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵
[B] 藏羊乙的获能精子能与刚采集到的藏羊甲的卵母细胞受精
[C] 受体藏羊丙需和藏羊甲进行同期发情处理
[D] 后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙
B
【解析】促性腺激素能作用于卵巢,藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵;从卵巢中刚采集的卵母细胞需培养成熟(减数第二次分裂中期)后才可与获能的精子进行体外受精;在胚胎移植前要对接受胚胎的受体和供体进行同期发情处理,使受体的生理状况与供体相同,有利于胚胎植入;后代丁是由藏羊甲的卵细胞和藏羊乙的精子结合形成的受精卵发育而来,因此后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙。
4.(2025·内蒙古高考适应性考试)下列有关牛体外受精的叙述错误的是(　　)
[A] 精子需经过获能步骤,才可用于体外受精
[B] 卵母细胞需培养至MⅡ期,与精子结合完成受精
[C] 体外受精需加入聚乙二醇等诱导精卵结合
[D] 精子入卵后卵细胞膜发生生理反应,阻止其他精子进入
C
【解析】 聚乙二醇常用于细胞融合,而不是体外受精过程。
归纳总结
比较自然受精、人工授精和体外受精
项目 自然受精 人工授精 体外受精
不同点 过程
不同 通过雌雄动物交配完成受精 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、卵子成熟后才能完成受精过程;
②都是有性生殖
考向一　从科学思维角度,考查胚胎工程及其应用
1.(2024·北京卷,11)我国科学家体外诱导食蟹猴胚胎干细胞,形成了类似囊胚的结构(类囊胚),为研究灵长类胚胎发育机制提供了实验体系(如图)。相关叙述错误的是
(　　)
[A] 实验证实食蟹猴胚胎干细胞具有分化潜能
[B] 实验过程中使用的培养基含有糖类
[C] 类囊胚的获得利用了核移植技术
[D] 可借助胚胎移植技术研究类囊胚的后续发育
研练真题·感悟高考
C
【解析】 体外诱导食蟹猴胚胎干细胞,形成了类似囊胚的结构(类囊胚),证实了食蟹猴胚胎干细胞具有分化潜能;实验过程中使用的培养基需含有糖类,糖类可为细胞提供能源物质;类囊胚的获得利用了动物细胞培养技术,并没有进行核移植;可借助胚胎移植技术将类囊胚移植到相应的雌性受体中继续胚胎发育,从而可以用来研究类囊胚的后续发育。
2.(2024·湖北卷,5)波尔山羊享有“世界山羊之王”的美誉,具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中常采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊。下列叙述错误的是(　　)
[A] 选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排卵处理
[B] 胚胎移植前可采集滋养层细胞进行遗传学检测
[C] 普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体
[D] 生产中对提供精子的波尔公山羊无需筛选
D
【解析】 选择遗传性状优良的健康波尔母山羊作为供体,进行超数排卵处理;胚胎移植前,采集部分滋养层细胞进行遗传学检测;作为受体的杜泊母绵羊只需具备健康的体质和正常繁殖能力即可,但山羊和绵羊是不同的物种,具有生殖隔离,通常不能将山羊的胚胎移植到绵羊子宫发育,即普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体;生产中需选择品质良好的波尔公山羊提供精子。
3.(2022·江苏卷,4)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
C
【解析】 精子获能是获得受精的能力,不是获得能量;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、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;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;胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法。
考向二　从科学探究角度,考查胚胎工程的理论基础
4.(2024·湖北卷,10)研究者探究不同浓度的雌激素甲对牛的卵母细胞和受精卵在体外发育的影响,实验结果如下表所示。根据实验数据,下列叙述错误的是(　　)
A
[A] 实验结果说明甲抑制卵裂过程
[B] 甲浓度过高抑制第一极体的排出
[C] 添加1 μg/mL的甲可提高受精后胚胎发育能力
[D] 本实验中,以第一极体的排出作为卵母细胞成熟的判断标准
甲的浓度/(μg/mL) 卵母细胞/个 第一极体排出/个 成熟率/% 卵裂数/个 卵裂率/%
0 106 70 66.0 28 40.0
1 120 79 65.8 46 58.2
10 113 53 46.9 15 28.3
100 112 48 42.8 5 10.4
【解析】 由表可知,甲低浓度时促进卵裂,高浓度时抑制卵裂;对照组
(0 μg/mL)第一极体排出个数为70个,甲浓度过高(>10 μg/mL,第一极体排出个数<70)抑制第一极体的排出;添加1 μg/mL的甲,卵裂数增大,即该条件可提高受精后胚胎发育能力;卵母细胞成熟的判断标准是第一极体的排出。
(时间:30分钟　满分:36分)
基础强化练
选择题:1～6题,每题2分。
1.(胚胎移植与胚胎分割|2025·邯郸期中)水牛养殖是中国重要的农业产业之一。与传统繁殖方法相比,家畜胚胎工程技术可以挖掘动物的繁殖潜力,提升家畜种质资源质量。下列叙述正确的是(　　)
[A] 培养动物细胞时,培养基中除加入细胞所需各种营养物质,还需加入琼脂
[B] 胚胎分割技术可以增加同卵多胎的数量,同时也提高了移植胚胎的成活率
[C] 收集胚胎在早期胚胎和子宫建立联系之前完成,这样可提高胚胎的成活率
[D] 常采用注射性激素的方法对良种母牛作超数排卵处理
C
【解析】 培养动物细胞一般使用液体培养基,不需要加入琼脂;胚胎分割技术可以增加同卵多胎的数量,但分割次数越多,分割后的胚胎成活率越小;收集胚胎的工作必须在早期胚胎和子宫建立联系之前完成;对良种母牛作超数排卵处理时应注射外源促性腺激素。
2.(胚胎工程的理论基础|2025·陕晋青宁高考适应性考试)我国科学家利用体细胞核移植技术成功克隆了濒临灭绝的某地方牛种。下列叙述错误的是(　　)
[A] 从该牛种耳上取的体细胞培养时需在合成培养基中加入血清
[B] 从牛卵巢中采集的卵母细胞需要在体外培养至MⅡ期
[C] 代孕母牛为重构胚发育提供空间和营养,不会影响犊牛的遗传物质
[D] 胚胎移植前需要对供体牛与受体牛进行同期发情处理
D
【解析】 培养动物细胞时,需要在合成培养基中加入血清等一些天然成分;从牛卵巢中采集的卵母细胞需要在体外培养至MⅡ期;代孕母牛为重构胚发育提供空间和营养,不会影响犊牛的遗传物质;在该体细胞核移植技术中,供体牛为提供体细胞的地方牛种,胚胎移植前不需要对其作同期发情处理。
3.(胚胎工程的应用|2024·南昌模拟)“国宝”大熊猫是世界生物多样性保护的旗舰物种。若通过细胞核移植技术获得早期胚胎培育克隆大熊猫或通过胚胎工程技术获得试管大熊猫,下列对这两种途径的相关分析,正确的是(　　)
[A] 两种途径培育过程中都需要用到细胞核移植技术
[B] 两种途经产生的后代遗传特性与受体保持一致
[C] 两种培育途径都要考虑受体的生理状态
[D] 两种培育途径都有利于提高大熊猫的遗传多样性
C
【解析】 试管大熊猫培育过程中存在体外受精,不需要用到细胞核移植技术;受体只起到妊娠和育仔作用,不为后代提供遗传物质;两种培育途径都存在胚胎移植,要求受体处于能接受外来胚胎的状态;细胞核移植技术属于无性繁殖,不利于提高大熊猫的遗传多样性。
4.(胚胎工程的应用|2024·南通模拟)如图是小鼠孤雌单倍体胚胎干细胞的获得过程,相关叙述错误的是(　　)
[A] 卵母细胞通常在受精后才能完成减数分裂,因此不能直接用卵母细胞培养
[B] 过程①中,精子需要在ATP培养液中获能
[C] 过程②中,经历了有丝分裂和分化,不同阶段表达的基因存在差异
[D] “早期胚胎”最可能是囊胚,其中的内细胞团细胞具有发育全能性
B
【解析】卵母细胞只有在受精后才能完成减数分裂,所以需要用精子刺激卵母细胞,然后移除雄原核再进行培养;过程①中,精子需要用获能液(使精子获得受精的能力,而不是获得能量)培养,不是用ATP培养液培养;过程②是早期胚胎发育,此过程经历了有丝分裂和分化,分化的实质是基因的选择性表达,因此不同阶段表达的基因存在差异;据题图可知,
“早期胚胎”最可能是囊胚,囊胚的内细胞团细胞将
来发育成胎儿的各种组织,具有发育的全能性。
5.(胚胎工程的应用|2024·德州三模)单峰骆驼在野外几乎灭绝,科学家欲通过胚胎工程的方法拯救野化单峰骆驼,进行了如图所示研究。请据图分析,下列说法正确的是(　　)
[A] 为使甲野化单峰骆驼超数排卵,可在其饲料中添加适量的促性腺激素
[B] 为提高胚胎利用率,可采用体外受精等无性繁殖技术
[C] 卵裂期,胚胎的总体积不增加,但有机物总量增加
[D] 若①表示体外受精,可根据卵子的极体数量变化判断受精情况
D
【解析】 为使甲野化单峰骆驼超数排卵,可注射促性腺激素,促性腺激素为蛋白质类激素,添加在其饲料中易被蛋白酶消化分解;为提高胚胎利用率,可采用胚胎分割等无性繁殖技术实现,体外受精属于有性生殖;卵裂期,胚胎的总体积不增加,但由于细胞呼吸对有机物的消耗,因而有机物总量减少;若①表示体外受精,卵子受精后会排出第二极体,此时常在细胞膜与透明带之间观察到两个极体。
6.(新情境·人源器官培育与胚胎工程|2024·深圳模拟)我国科学家利用动物培育可用于移植的人源器官,如图为相关过程。相关分析正确的是(　　)
[A] 去核卵母细胞需在体外培养到MⅡ期
[B] 可用PEG激活重构胚,并培育至囊胚阶段才能移植
[C] 代孕母猪对外来的早期胚胎会产生免疫排斥
[D] SIX1、SALL1基因的表达有利于猪肾脏的分化与形成
D
【解析】卵母细胞需在体外培养到MⅡ期后进行去核操作;可用物理或化学方法激活重构胚,如可采用电刺激、Ca2+载体、乙醇或蛋白酶合成抑制剂等方法进行激活并培育至桑葚胚或囊胚阶段才能移植;代孕母猪对植入的胚胎几乎不发生免疫排斥反应,因而可以保证移植的成功率,这是胚胎移植的基
础;由题图可知,SIX1、SALL1基因缺陷的胚胎表现出肾脏缺陷,故这两种基因的表达应与猪肾脏细胞的分化有关。
选择题:7～9题,每题4分。
7.(胚胎工程的综合应用|2024·长沙一模)多种方法获得的早期胚胎,均需移植给受体才能获得后代。如图列举了几项技术成果。据此分析,下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 受体是同种的、生理状况相同的雌性动物
[B] 实现①需要借助体外受精技术
[C] 胚胎移植前进行胚胎分割,能提高胚胎利用率和成活率
[D] ③可通过②技术实现扩大化生产,①②可通过③技术实现性状改良
C
能力提升练
【解析】 胚胎移植的受体应该是同种的、生理状况相同的雌性动物;①获得试管动物,需要通过体外受精获得受精卵,并对受精卵筛选、培养以获得早期胚胎;胚胎分割能提高胚胎利用率,但胚胎成活率可能会降低;③是利用转基因技术导入外源优良基因,对动物实现定向改造,为过程①②提供了改良性状的方式,经改良的动物(③)体细胞含有改良基因,可通过核移植技术(②)实现扩大生产。
8.(多选)(新情境·嵌合体与胚胎工程|2024·哈尔滨模拟)在自然界中,嵌合体现象并不罕见。嵌合体是指在同一个体中,由基因型不同的细胞或组织相互接触且维持各自并存的混合状态。若细胞来自不同物种则为异种嵌合体;若细胞来自同一物种则为同种嵌合体。科研人员主要利用iPS细胞与囊胚构建嵌合体,下列叙述错误的是(　 　)
[A] iPS细胞和囊胚的内细胞团细胞都具有发育的全能性
[B] a过程前往往需要超数排卵处理,b过程为胚胎移植
[C] 由受精卵发育到囊胚阶段,DNA、糖类等有机物持续减少
[D] 若小鼠的染色体数目为40条,大鼠的染色体数目为42条,则嵌合体鼠的体细胞染色体数目为82条
CD
【解析】 iPS细胞(诱导多能干细胞,功能与胚胎干细胞类似)和囊胚的内细胞团细胞都具有发育的全能性,因而可以形成嵌合体;为了获得更多的卵母细胞,a过程前往往需要超数排卵处理,b过程为胚胎移植,通常需要对代孕母鼠进行同期发情处理;受精卵卵裂过程中,细胞分裂存在DNA复制,总体DNA的含量是增加的;由题意可知,嵌合体中不同的细胞混合并存,不是细胞相互融合,若小鼠的染色体数目为40条,大鼠的染色体数目为42条,则嵌合体鼠的体细胞染色体数目为40条或42条。
9.(多选)(新考法·遗传病检测与体外受精|2024·盐城模拟)表型正常的夫妇生育了一个患某种单基因遗传病的男孩,检查发现只有妻子携带此遗传病的致病基因。二人想生育一个健康孩子,医生建议通过对机体进行基因分析,筛选出不含该致病基因的卵细胞,并采用试管婴儿技术辅助生育后代,示意图如下。下列叙述错误的是(　 　)
[A] 此夫妇自然生育患该遗传病子女的概率为25%
[B] 体外受精之前筛选卵细胞时,极体1和极体2都可以用于基因分析
[C] 若极体1不含致病基因,则说明卵细胞不含致病基因
[D] 采用试管婴儿技术时卵母细胞需培养到MⅡ期进行去核处理
BCD
【解析】 表型正常的夫妇生育了一个患病男孩,可知该致病基因是隐性,检查发现只有妻子携带此遗传病的致病基因,可知该致病基因位于X染色体上,假设该性状是由A/a基因控制,则夫妇基因型是XAY、XAXa,生育患病孩子XaY的概率是 1/2×1/2=1/4=25%;卵原细胞减数第一次分裂中同源染色体分离,其上等位基因也随之分离,最终产生一个次级卵母细胞和一个第一极体(极体1),二者基因互补,次级卵母细胞完成减数第二次分裂排出第二极体(极体2)是伴随精子入卵完成的,因此只能选择极体1用于基因分析;若极体1不含致病基因,次级卵母细胞含有致病基因,产生的卵细胞也含有致病基因;采用试管婴儿技术需借助体外受精,需要精子与卵子结合,不能对卵母细胞去核处理。
10.(12分)(胚胎工程的理论基础|2024·衡阳联考)基因组印记是通过甲基化实现受精卵中来自双亲的两个等位基因一个表达另一个不表达,基因组印记阻碍了哺乳动物孤雌生殖的实现。某研究团队利用甲基化酶、去甲基化酶和基因编辑技术,改变了小鼠生殖细胞的“基因组印记”,使其“变性”,然后将一个极体注入修饰后的次级卵母细胞(类似受精作用),最终创造出“孤雌生殖”的小鼠,实验过程如图所示。回答下列问题。
(1)在体外培养卵母细胞时,需要定期更换培养液,目的是
　　　　　　　　　　　　　　　　。整个培养过程是在CO2培养箱中进行的,CO2培养箱中的气体环境是　　　　　　　　　　。
清除代谢物,防止
细胞代谢物积累对细胞自身造成危害
95%空气和5%CO2
【解析】 (1)应在无菌、无毒等适宜环境中进行动物细胞培养,因此培养卵母细胞时,需要定期更换培养液,以清除代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。动物细胞培养应在含95%空气和5%CO2混合气体的CO2培养箱中进行。
降低
(2)与野生型小鼠相比,孤雌小鼠的遗传多样性　　 ,野外生存能力下降。所有孤雌小鼠的性别是　 　,原因是
　。
雌性
极体和修饰后的次级卵母细胞中都只有
X染色体,没有Y染色体
【解析】 (2)由题意可知,孤雌小鼠没有经过受精作用,遗传物质全部来自母本(来自极体和修饰后的次级卵母细胞),遗传多样性降低。又由于极体和修饰后的次级卵母细胞中都只有X染色体,没有Y染色体,所以所有的孤雌小鼠都为雌性。
(3)如果囊胚不能正常孵化,则胚胎无法继续发育。囊胚中的内细胞团将来发育成　　　　　　　　　　,滋养层将来发育成胎膜和胎盘。
【解析】 (3)内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。
胎儿的各种组织第58讲　胚胎工程
[课标要求]
1.简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程。
2.简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。
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(即受精卵)的过程,包括受精前的准备阶段和受精阶段。
(2)场所:在自然条件下,哺乳动物的受精在输卵管内完成。
(3)过程。
3.胚胎早期发育
4.孵化
(1)概念:囊胚进一步扩大,会导致透明带破裂,胚胎从其中伸展出来的过程。
(2)意义:如果不能正常孵化,胚胎就无法继续发育。
1.判断正误
(1)(选择性必修3 P56相关信息)精子获能液常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。(　　)
【答案】 √
(2)(选择性必修3 P57正文)动物排出的卵子都是次级卵母细胞,需进一步成熟。(　　)
【答案】 ×
【提示】 动物排出的卵子可能是初级卵母细胞或次级卵母细胞,都需在输卵管中进一步成熟。
(3)(选择性必修3 P57正文拓展)先发生透明带反应,后发生卵细胞膜反应,这是防止多精入卵的两道屏障。(　　)
【答案】 √
(4)(选择性必修3 P58相关信息)受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体。(　　)
【答案】 √
(5)(选择性必修3 P58正文)卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量增多,细胞体积增大。(　　)
【答案】 ×
【提示】 卵裂阶段胚胎的总体积并不增加,但细胞数目增多,每个细胞中有机物含量减少,DNA的含量基本不变,细胞体积减小。
2.规范表达
(1)(选择性必修3 P57图2-20拓展)在实际胚胎工程操作中,常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志,为什么观察不到3个极体
【提示】 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,因此观察不到3个极体。
(2)(选择性必修3 P57正文拓展)防止多精入卵有两道屏障,这有什么意义
【提示】 有两道屏障防止多精入卵,这可以保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致,从而保证遗传的稳定性。
能力1　围绕胚胎工程的理论基础,考查理解能力及综合分析能力
1.(2024·湖南衡阳模拟)图1为受精作用的过程以及早期胚胎发育示意图,图2表示早期胚胎发育的某个时期。下列叙述错误的是(　　)
[A] 图1中过程②细胞的数量增加,但胚胎的总体积并不增加
[B] 胚胎发育的早期,受精卵的卵裂过程是在透明带内完成的
[C] 图2处于图1中的a时期,细胞⑥将会发育成胎膜和胎盘
[D] 图1中b时期胚胎发生细胞分化,随后发育形成三个胚层
【答案】 C
【解析】 图1中过程②是受精卵经卵裂发育到桑葚胚的过程,卵裂过程是在透明带内完成的,该过程中细胞数量增加,但胚胎的总体积几乎不变;图2为囊胚,其处于图①中的a时期,细胞⑦为滋养层细胞,将来发育成胎儿的胎膜和胎盘,细胞⑥为内细胞团细胞,将来发育成胚胎的各种组织和器官;b时期胚胎为原肠胚,该时期发生了细胞的分化,随后发育成外、中、内三个胚层。
2.(2024·北京东城二模)雌性小鼠在精子入卵后,被激活的卵子会完成M Ⅱ排出第二极体(如图),第二极体仅与受精卵分裂形成的2个子细胞之一接触。在甲时期去除第二极体会导致胚胎明显缩小,不能正常存活,这一异常可通过向细胞1中注射第二极体的细胞提取液加以改善。在乙时期后去除第二极体对胚胎发育无显著影响。下列叙述错误的是(　　)
[A] 极体的形成与减数分裂时细胞质不均等分裂有关
[B] MⅡ的过程中不会发生染色体DNA的复制
[C] 胚胎细胞与第二极体间可能进行物质交换与信息交流
[D] 第二极体会被保留成为胚胎的组成部分以发挥重要作用
【答案】 D
【解析】 初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ的后期由于细胞质不均等分裂导致形成大小不同的两个细胞,大的细胞被称为次级卵母细胞,小的细胞叫第一极体,而次级卵母细胞在减数分裂Ⅱ的后期发生相似的变化,可见极体的形成与减数分裂时细胞质不均等分裂有关;减数分裂的特点是DNA只复制一次(发生在间期),而细胞分裂两次,所以在减数分裂Ⅱ的过程中不会发生染色体DNA的复制;由题意可知,第二极体仅与受精卵分裂形成的2个子细胞之一接触,在甲时期去除第二极体会导致胚胎发育异常,而将第二极体的细胞提取液注入细胞1能改善胚胎发育,说明正常情况下细胞1能获得第二极体中的物质,所以胚胎细胞与第二极体间可能进行物质交换与信息交流;由于在乙时期后去除第二极体,对胚胎发育几乎无影响,故第二极体在乙时期及之前发挥重要作用,另外胚胎细胞由受精卵发育形成,第二极体不参与胚胎的组成。
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)概念理解。
[思考] 胚胎移植的实质是什么
【提示】 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
(2)基本程序。
(3)意义。
①充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
②大大缩短了供体本身的繁殖周期。
3.胚胎分割
(1)概念。
对象 早期胚胎
方法 机械方法
目的 获得同卵双胎或多胎
特点 来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质
实质 可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一
(2)仪器设备:体视显微镜和显微操作仪。
(3)操作过程。
(4)意义:①促进优良动物品种的繁殖,产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料。②在胚胎移植前,进行性别鉴定、遗传病筛查等,对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。
1.判断正误
(1)(选择性必修3 P60正文)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。(　　)
【答案】 ×
【提示】 采集的卵母细胞培养至MⅡ期,即可用于受精。
(2)(选择性必修3 P62相关信息)超数排卵是指应用外源性激素,诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。(　　)
【答案】 ×
【提示】 超数排卵是指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。
(3)(选择性必修3 P62思考·讨论)使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应。(　　)
【答案】 ×
【提示】 受体母牛对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,所以受体不需要使用免疫抑制剂。
(4)(选择性必修3 P62正文)胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚。(　　)
【答案】 ×
【提示】 胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。
(5)(选择性必修3 P63图2-25)做DNA分析、鉴定性别要取内细胞团处的细胞。(　　)
【答案】 ×
【提示】 进行胚胎性别鉴定时应取滋养层的细胞。
2.规范表达
(1)(选择性必修3 P61图2-23拓展)为什么应对供体和受体母畜进行同期发情处理
【提示】 使它们的生理状态达到同步或一致,这样才能使供体的胚胎移入受体后有相似的生理环境。
(2)(选择性必修3 P61图2-23拓展)在胚胎移植过程中有两次使用激素、两次检查,其目的分别是什么
【提示】 第一次用孕激素对受体、供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。第一次是对收集的胚胎进行质量检查,第二次是对受体母畜是否妊娠进行检查。
(3)(选择性必修3 P61正文)胚胎移植中的胚胎有哪些来源
【提示】 体外受精、转基因技术或细胞核移植技术等方式获得的胚胎都可供胚胎移植。
(4)(选择性必修3 P63图2-25拓展)对囊胚阶段的胚胎进行分割时,为什么要将内细胞团均等分割
【提示】 内细胞团将发育成胎儿的各种组织,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,含内细胞团少的部分发育受阻或发育不良,甚至不能发育等问题。
能力2　围绕胚胎工程的技术及其应用,考查应用能力
3.(2024·甘肃卷,16)甘加藏羊是甘肃高寒牧区的优良品种,是季节性发情动物,每年产羔一次,每胎一羔,繁殖率较低。为促进畜牧业发展,研究人员通过体外受精、胚胎移植等胚胎工程技术提高藏羊的繁殖率,流程如下图。下列叙述错误的是(　　)
[A] 藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵
[B] 藏羊乙的获能精子能与刚采集到的藏羊甲的卵母细胞受精
[C] 受体藏羊丙需和藏羊甲进行同期发情处理
[D] 后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙
【答案】 B
【解析】 促性腺激素能作用于卵巢,藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵;从卵巢中刚采集的卵母细胞需培养成熟(减数第二次分裂中期)后才可与获能的精子进行体外受精;在胚胎移植前要对接受胚胎的受体和供体进行同期发情处理,使受体的生理状况与供体相同,有利于胚胎植入;后代丁是由藏羊甲的卵细胞和藏羊乙的精子结合形成的受精卵发育而来,因此后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙。
4.(2025·内蒙古高考适应性考试)下列有关牛体外受精的叙述错误的是(　　)
[A] 精子需经过获能步骤,才可用于体外受精
[B] 卵母细胞需培养至MⅡ期,与精子结合完成受精
[C] 体外受精需加入聚乙二醇等诱导精卵结合
[D] 精子入卵后卵细胞膜发生生理反应,阻止其他精子进入
【答案】 C
【解析】 聚乙二醇常用于细胞融合,而不是体外受精过程。
比较自然受精、人工授精和体外受精
项目 自然受精 人工授精 体外受精
不同点 过程 不同 通过雌雄动物交配完成受精 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、卵子成熟后才能完成受精过程; ②都是有性生殖
考向一　从科学思维角度,考查胚胎工程及其应用
1.(2024·北京卷,11)我国科学家体外诱导食蟹猴胚胎干细胞,形成了类似囊胚的结构(类囊胚),为研究灵长类胚胎发育机制提供了实验体系(如图)。相关叙述错误的是(　　)
[A] 实验证实食蟹猴胚胎干细胞具有分化潜能
[B] 实验过程中使用的培养基含有糖类
[C] 类囊胚的获得利用了核移植技术
[D] 可借助胚胎移植技术研究类囊胚的后续发育
【答案】 C
【解析】 体外诱导食蟹猴胚胎干细胞,形成了类似囊胚的结构(类囊胚),证实了食蟹猴胚胎干细胞具有分化潜能;实验过程中使用的培养基需含有糖类,糖类可为细胞提供能源物质;类囊胚的获得利用了动物细胞培养技术,并没有进行核移植;可借助胚胎移植技术将类囊胚移植到相应的雌性受体中继续胚胎发育,从而可以用来研究类囊胚的后续发育。
2.(2024·湖北卷,5)波尔山羊享有“世界山羊之王”的美誉,具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中常采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊。下列叙述错误的是(　　)
[A] 选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排卵处理
[B] 胚胎移植前可采集滋养层细胞进行遗传学检测
[C] 普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体
[D] 生产中对提供精子的波尔公山羊无需筛选
【答案】 D
【解析】 选择遗传性状优良的健康波尔母山羊作为供体,进行超数排卵处理;胚胎移植前,采集部分滋养层细胞进行遗传学检测;作为受体的杜泊母绵羊只需具备健康的体质和正常繁殖能力即可,但山羊和绵羊是不同的物种,具有生殖隔离,通常不能将山羊的胚胎移植到绵羊子宫发育,即普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体;生产中需选择品质良好的波尔公山羊提供精子。
3.(2022·江苏卷,4)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
【答案】 C
【解析】 精子获能是获得受精的能力,不是获得能量;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、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;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;胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法。
考向二　从科学探究角度,考查胚胎工程的理论基础
4.(2024·湖北卷,10)研究者探究不同浓度的雌激素甲对牛的卵母细胞和受精卵在体外发育的影响,实验结果如下表所示。根据实验数据,下列叙述错误的是(　　)
甲的浓度/ (μg/mL) 卵母细 胞/个 第一极体 排出/个 成熟 率/% 卵裂 数/个 卵裂 率/%
0 106 70 66.0 28 40.0
1 120 79 65.8 46 58.2
10 113 53 46.9 15 28.3
100 112 48 42.8 5 10.4
[A] 实验结果说明甲抑制卵裂过程
[B] 甲浓度过高抑制第一极体的排出
[C] 添加1 μg/mL的甲可提高受精后胚胎发育能力
[D] 本实验中,以第一极体的排出作为卵母细胞成熟的判断标准
【答案】 A
【解析】 由表可知,甲低浓度时促进卵裂,高浓度时抑制卵裂;对照组(0 μg/mL)第一极体排出个数为70个,甲浓度过高(>10 μg/mL,第一极体排出个数<70)抑制第一极体的排出;添加1 μg/mL的甲,卵裂数增大,即该条件可提高受精后胚胎发育能力;卵母细胞成熟的判断标准是第一极体的排出。
(时间:30分钟　满分:36分)
选择题:1～6题,每题2分。
1.(胚胎移植与胚胎分割|2025·邯郸期中)水牛养殖是中国重要的农业产业之一。与传统繁殖方法相比,家畜胚胎工程技术可以挖掘动物的繁殖潜力,提升家畜种质资源质量。下列叙述正确的是(　　)
[A] 培养动物细胞时,培养基中除加入细胞所需各种营养物质,还需加入琼脂
[B] 胚胎分割技术可以增加同卵多胎的数量,同时也提高了移植胚胎的成活率
[C] 收集胚胎在早期胚胎和子宫建立联系之前完成,这样可提高胚胎的成活率
[D] 常采用注射性激素的方法对良种母牛作超数排卵处理
【答案】 C
【解析】 培养动物细胞一般使用液体培养基,不需要加入琼脂;胚胎分割技术可以增加同卵多胎的数量,但分割次数越多,分割后的胚胎成活率越小;收集胚胎的工作必须在早期胚胎和子宫建立联系之前完成;对良种母牛作超数排卵处理时应注射外源促性腺激素。
2.(胚胎工程的理论基础|2025·陕晋青宁高考适应性考试)我国科学家利用体细胞核移植技术成功克隆了濒临灭绝的某地方牛种。下列叙述错误的是(　　)
[A] 从该牛种耳上取的体细胞培养时需在合成培养基中加入血清
[B] 从牛卵巢中采集的卵母细胞需要在体外培养至MⅡ期
[C] 代孕母牛为重构胚发育提供空间和营养,不会影响犊牛的遗传物质
[D] 胚胎移植前需要对供体牛与受体牛进行同期发情处理
【答案】 D
【解析】 培养动物细胞时,需要在合成培养基中加入血清等一些天然成分;从牛卵巢中采集的卵母细胞需要在体外培养至MⅡ期;代孕母牛为重构胚发育提供空间和营养,不会影响犊牛的遗传物质;在该体细胞核移植技术中,供体牛为提供体细胞的地方牛种,胚胎移植前不需要对其作同期发情处理。
3.(胚胎工程的应用|2024·南昌模拟)“国宝”大熊猫是世界生物多样性保护的旗舰物种。若通过细胞核移植技术获得早期胚胎培育克隆大熊猫或通过胚胎工程技术获得试管大熊猫,下列对这两种途径的相关分析,正确的是(　　)
[A] 两种途径培育过程中都需要用到细胞核移植技术
[B] 两种途经产生的后代遗传特性与受体保持一致
[C] 两种培育途径都要考虑受体的生理状态
[D] 两种培育途径都有利于提高大熊猫的遗传多样性
【答案】 C
【解析】 试管大熊猫培育过程中存在体外受精,不需要用到细胞核移植技术;受体只起到妊娠和育仔作用,不为后代提供遗传物质;两种培育途径都存在胚胎移植,要求受体处于能接受外来胚胎的状态;细胞核移植技术属于无性繁殖,不利于提高大熊猫的遗传多样性。
4.(胚胎工程的应用|2024·南通模拟)如图是小鼠孤雌单倍体胚胎干细胞的获得过程,相关叙述错误的是(　　)
[A] 卵母细胞通常在受精后才能完成减数分裂,因此不能直接用卵母细胞培养
[B] 过程①中,精子需要在ATP培养液中获能
[C] 过程②中,经历了有丝分裂和分化,不同阶段表达的基因存在差异
[D] “早期胚胎”最可能是囊胚,其中的内细胞团细胞具有发育全能性
【答案】 B
【解析】 卵母细胞只有在受精后才能完成减数分裂,所以需要用精子刺激卵母细胞,然后移除雄原核再进行培养;过程①中,精子需要用获能液(使精子获得受精的能力,而不是获得能量)培养,不是用ATP培养液培养;过程②是早期胚胎发育,此过程经历了有丝分裂和分化,分化的实质是基因的选择性表达,因此不同阶段表达的基因存在差异;据题图可知,“早期胚胎”最可能是囊胚,囊胚的内细胞团细胞将来发育成胎儿的各种组织,具有发育的全能性。
5.(胚胎工程的应用|2024·德州三模)单峰骆驼在野外几乎灭绝,科学家欲通过胚胎工程的方法拯救野化单峰骆驼,进行了如图所示研究。请据图分析,下列说法正确的是(　　)
[A] 为使甲野化单峰骆驼超数排卵,可在其饲料中添加适量的促性腺激素
[B] 为提高胚胎利用率,可采用体外受精等无性繁殖技术
[C] 卵裂期,胚胎的总体积不增加,但有机物总量增加
[D] 若①表示体外受精,可根据卵子的极体数量变化判断受精情况
【答案】 D
【解析】 为使甲野化单峰骆驼超数排卵,可注射促性腺激素,促性腺激素为蛋白质类激素,添加在其饲料中易被蛋白酶消化分解;为提高胚胎利用率,可采用胚胎分割等无性繁殖技术实现,体外受精属于有性生殖;卵裂期,胚胎的总体积不增加,但由于细胞呼吸对有机物的消耗,因而有机物总量减少;若①表示体外受精,卵子受精后会排出第二极体,此时常在细胞膜与透明带之间观察到两个极体。
6.(新情境·人源器官培育与胚胎工程|2024·深圳模拟)我国科学家利用动物培育可用于移植的人源器官,如图为相关过程。相关分析正确的是(　　)
[A] 去核卵母细胞需在体外培养到MⅡ期
[B] 可用PEG激活重构胚,并培育至囊胚阶段才能移植
[C] 代孕母猪对外来的早期胚胎会产生免疫排斥
[D] SIX1、SALL1基因的表达有利于猪肾脏的分化与形成
【答案】 D
【解析】 卵母细胞需在体外培养到MⅡ期后进行去核操作;可用物理或化学方法激活重构胚,如可采用电刺激、Ca2+载体、乙醇或蛋白酶合成抑制剂等方法进行激活并培育至桑葚胚或囊胚阶段才能移植;代孕母猪对植入的胚胎几乎不发生免疫排斥反应,因而可以保证移植的成功率,这是胚胎移植的基础;由题图可知,SIX1、SALL1基因缺陷的胚胎表现出肾脏缺陷,故这两种基因的表达应与猪肾脏细胞的分化有关。
选择题:7～9题,每题4分。
7.(胚胎工程的综合应用|2024·长沙一模)多种方法获得的早期胚胎,均需移植给受体才能获得后代。如图列举了几项技术成果。据此分析,下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 受体是同种的、生理状况相同的雌性动物
[B] 实现①需要借助体外受精技术
[C] 胚胎移植前进行胚胎分割,能提高胚胎利用率和成活率
[D] ③可通过②技术实现扩大化生产,①②可通过③技术实现性状改良
【答案】 C
【解析】 胚胎移植的受体应该是同种的、生理状况相同的雌性动物;①获得试管动物,需要通过体外受精获得受精卵,并对受精卵筛选、培养以获得早期胚胎;胚胎分割能提高胚胎利用率,但胚胎成活率可能会降低;③是利用转基因技术导入外源优良基因,对动物实现定向改造,为过程①②提供了改良性状的方式,经改良的动物(③)体细胞含有改良基因,可通过核移植技术(②)实现扩大生产。
8.(多选)(新情境·嵌合体与胚胎工程|2024·哈尔滨模拟)在自然界中,嵌合体现象并不罕见。嵌合体是指在同一个体中,由基因型不同的细胞或组织相互接触且维持各自并存的混合状态。若细胞来自不同物种则为异种嵌合体;若细胞来自同一物种则为同种嵌合体。科研人员主要利用iPS细胞与囊胚构建嵌合体,下列叙述错误的是(　　)
[A] iPS细胞和囊胚的内细胞团细胞都具有发育的全能性
[B] a过程前往往需要超数排卵处理,b过程为胚胎移植
[C] 由受精卵发育到囊胚阶段,DNA、糖类等有机物持续减少
[D] 若小鼠的染色体数目为40条,大鼠的染色体数目为42条,则嵌合体鼠的体细胞染色体数目为82条
【答案】 CD
【解析】 iPS细胞(诱导多能干细胞,功能与胚胎干细胞类似)和囊胚的内细胞团细胞都具有发育的全能性,因而可以形成嵌合体;为了获得更多的卵母细胞,a过程前往往需要超数排卵处理,b过程为胚胎移植,通常需要对代孕母鼠进行同期发情处理;受精卵卵裂过程中,细胞分裂存在DNA复制,总体DNA的含量是增加的;由题意可知,嵌合体中不同的细胞混合并存,不是细胞相互融合,若小鼠的染色体数目为40条,大鼠的染色体数目为42条,则嵌合体鼠的体细胞染色体数目为40条或42条。
9.(多选)(新考法·遗传病检测与体外受精|2024·盐城模拟)表型正常的夫妇生育了一个患某种单基因遗传病的男孩,检查发现只有妻子携带此遗传病的致病基因。二人想生育一个健康孩子,医生建议通过对机体进行基因分析,筛选出不含该致病基因的卵细胞,并采用试管婴儿技术辅助生育后代,示意图如下。下列叙述错误的是(　　)
[A] 此夫妇自然生育患该遗传病子女的概率为25%
[B] 体外受精之前筛选卵细胞时,极体1和极体2都可以用于基因分析
[C] 若极体1不含致病基因,则说明卵细胞不含致病基因
[D] 采用试管婴儿技术时卵母细胞需培养到MⅡ期进行去核处理
【答案】 BCD
【解析】 表型正常的夫妇生育了一个患病男孩,可知该致病基因是隐性,检查发现只有妻子携带此遗传病的致病基因,可知该致病基因位于X染色体上,假设该性状是由A/a基因控制,则夫妇基因型是XAY、XAXa,生育患病孩子XaY的概率是 1/2×1/2=1/4=25%;卵原细胞减数第一次分裂中同源染色体分离,其上等位基因也随之分离,最终产生一个次级卵母细胞和一个第一极体(极体1),二者基因互补,次级卵母细胞完成减数第二次分裂排出第二极体(极体2)是伴随精子入卵完成的,因此只能选择极体1用于基因分析;若极体1不含致病基因,次级卵母细胞含有致病基因,产生的卵细胞也含有致病基因;采用试管婴儿技术需借助体外受精,需要精子与卵子结合,不能对卵母细胞去核处理。
10.(12分)(胚胎工程的理论基础|2024·衡阳联考)基因组印记是通过甲基化实现受精卵中来自双亲的两个等位基因一个表达另一个不表达,基因组印记阻碍了哺乳动物孤雌生殖的实现。某研究团队利用甲基化酶、去甲基化酶和基因编辑技术,改变了小鼠生殖细胞的“基因组印记”,使其“变性”,然后将一个极体注入修饰后的次级卵母细胞(类似受精作用),最终创造出“孤雌生殖”的小鼠,实验过程如图所示。回答下列问题。
(1)在体外培养卵母细胞时,需要定期更换培养液,目的是　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　。整个培养过程是在CO2培养箱中进行的,CO2培养箱中的气体环境是　　　　　　　　　　。
(2)与野生型小鼠相比,孤雌小鼠的遗传多样性　　　　,野外生存能力下降。所有孤雌小鼠的性别是　　　　,原因是　
　。
(3)如果囊胚不能正常孵化,则胚胎无法继续发育。囊胚中的内细胞团将来发育成　　　
　　　　　,滋养层将来发育成胎膜和胎盘。
【答案】 (每空2分)
(1)清除代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害　95%空气和5%CO2
(2)降低　雌性　极体和修饰后的次级卵母细胞中都只有X染色体,没有Y染色体
(3)胎儿的各种组织　
【解析】 (1)应在无菌、无毒等适宜环境中进行动物细胞培养,因此培养卵母细胞时,需要定期更换培养液,以清除代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。动物细胞培养应在含95%空气和5%CO2混合气体的CO2培养箱中进行。(2)由题意可知,孤雌小鼠没有经过受精作用,遗传物质全部来自母本(来自极体和修饰后的次级卵母细胞),遗传多样性降低。又由于极体和修饰后的次级卵母细胞中都只有X染色体,没有Y染色体,所以所有的孤雌小鼠都为雌性。(3)内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。
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