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2.3.2胚胎工程技术及其应用 同步课时作业
一、单项选择题
1.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
2.下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是( )
A.用胃蛋白酶处理内细胞团使其分散，以获得胚胎干细胞
B.囊胚的内细胞团和滋养层细胞含有的核基因不同
C.采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的
D.胚胎体外培养所需培养液不需要添加天然成分
3.通过试管动物技术可以实现良种动物的快速繁殖。下列相关叙述错误的是( )
A.采集的卵母细胞和精子要分别在体外进行成熟培养和获能处理
B.体外受精时需要人工操作阻止多精入卵
C.胚胎移植时供、受体的生理状态要相同
D.可通过胚胎分割技术提高胚胎的利用率
4.下列关于胚胎工程的相关叙述，正确的是( )
A.体外受精前一定要对精子进行获能处理
B.使用肝素溶液促进优良供体母牛超数排卵
C.胚胎移植前需检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚时期进行移植
D.胚胎移植前可取少量内细胞团细胞进行性别鉴定和遗传病筛选
5.为了降低对国外奶牛种质的过度依赖，提高优良母牛的扩繁速度成为关键，而试管牛技术产业化则可以有效解决这一难题。如图是试管奶牛的生产流程示意图，下列有关叙述正确的是( )
A.可将新鲜或解冻的精液离心后对精子进行获能处理
B.对受体母牛进行同期发情处理以防发生免疫排斥
C.对受体母牛注射促性腺激素促进其超数排卵
D.进行②前，可对早期胚胎进行胚胎分割，此技术属于有性生殖
6.胚胎工程理论的发展和技术的应用提高了良种奶牛的繁育速度，保证了我国高品质牛奶的充足供应。如图表示繁殖良种奶牛以及获取胚胎干细胞的流程，下列说法错误的是( )
A.应选择具有健康的体质和正常的繁殖能力良种母牛作供体
B.进行①胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一
C.可从早期囊胚（b）中的内细胞团细胞获得胚胎干细胞（e）
D.进行②的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
7.下图是利用体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图，有关叙述正确的是( )
A.该过程用到动物细胞培养、动物细胞核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等技术
B.过程②常使用显微操作去核法对受精卵进行处理
C.形成重组细胞时已经完成了细胞分裂进程
D.激活并培养重组胚胎时可以用物理法或化学法，如用Ca2+、聚乙二醇等
8.卵母细胞成熟包括“细胞核成熟”和“细胞质成熟”两个方面。研究人员利用基因敲除技术敲除小鼠的Btg4基因，发现Btg4敲除的卵母细胞虽能正常成熟和受精，但形成的早期胚胎却全部阻滞在1到2细胞阶段，造成雌性不育。胚胎停止发育原因是卵母细胞中的mRNA不能被及时降解。下列说法错误的是( )
A.卵细胞形成过程中减数分裂是不连续的，MⅡ期卵母细胞具备受精能力
B.该实验的目的是探究Btg4基因在卵母细胞和早期胚胎中的作用
C.卵母细胞中mRNA的及时降解是启动早期胚胎基因组激活的前提条件
D.Btg4基因与卵母细胞中mRNA降解有关，可促使卵母细胞的细胞核成熟
9.如图表示利用黑、白小鼠培养合体幼鼠的流程，下列相关说法错误的是( )
A.所获得的嵌合体幼鼠仍是二倍体 B.可以用荧光标记技术追踪细胞的分化去向
C.孵化是指胚胎从滋养层细胞中伸展出来 D.胚胎细胞的分化方向受到整个个体的调控
10.Leigh氏综合症是一种攻击神经系统的严重神经障碍，其致病基因位于线粒体DNA中。一位母亲约有的线粒体携带有这种致病基因，她的前两个孩子因为患有Leigh氏综合症而夭亡，她的第三个孩子因为接受另一名女性捐赠的健康基因而成为全球首个拥有“三个父母”的男婴。该“三亲婴儿”的孕育过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A.卵母细胞捐献者携带的红绿色盲基因能遗传给“三亲婴儿”
B.Leigh氏综合症的遗传不遵循孟德尔的遗传规律
C.该男婴孕育的过程中使用了核移植、体外受精、动物细胞培养和胚胎移植等技术
D.“三亲婴儿”同时拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因
11.“三亲试管婴儿”为第四代试管婴儿，又叫卵浆置换技术。高龄产妇的胞浆已经老化，不利于胚胎的发育，选择高龄产妇自身活性较强的卵子的细胞核，借助年轻女性卵子的胞浆，将细胞核注入胞浆中，组合成新的卵子，就可以大幅度地提升受精卵质量，形成胚胎后移植到母体子宫。下列说法错误的是( )
A.该技术能大幅度改善卵子质量、解决卵子老化和精子质量不佳等问题
B.该技术能极大地提高高龄患者的试管婴儿成功率
C.年轻女性的卵子需要去掉细胞核，也就是去掉纺锤体—染色体复合物
D.“三亲试管婴儿”会导致伦理道德方面的质疑和争议
12.据报道，世界上仅剩下两头雌性白犀牛，实验室只留有冷冻的白犀牛的精子。若通过胚胎工程技术尝试拯救该物种，下列叙述错误的是( )
A.冷冻保存的精子需经获能处理才可用于体外受精
B.可通过胚胎分割技术增加备孕胚胎数量，提高其出生率
C.这样繁育出来的种群与野生种群相比，其野外生存能力可能较低
D.用雌性白犀牛体细胞克隆出多头白犀牛后，就可以让它们自行繁衍
13.动物的体内受精和胚胎发育研究为胚胎工程提供了理论基础。下列动物受精和胚胎早期发育的研究成果与胚胎工程操作的对应叙述中，有错误的是( )
选项 体内受精和胚胎早期发育研究成果 胚胎工程操作
A 精子在生殖道发生生理变化，获得受精能力 精子在获能液中使其获能
B 卵子到减数分裂Ⅱ中期才能受精 卵母细胞在体外培养成熟
C 哺乳动物的受精在输卵管内完成 获能精子和成熟卵子在无菌水中完成受精
D 部分胚胎进入子宫时已发育到桑葚胚或囊胚阶段 受精卵体外培养到桑葚胚或囊胚阶段植入子宫
A.A B.B C.C D.D
二、非选择题
14.我国科学家利用体细胞诱导产生诱导多能干细胞（iPS细胞），并将其注入无法发育到成体阶段的四倍体囊胚中，最终获得克隆鼠X。经鉴定证实克隆鼠X确实从iPS细胞发育而来，并可繁殖后代。实验流程见下图，回答下列问题：
（1）若需对移植前的胚胎进行性别鉴定，最好取囊胚中的____________细胞进行染色体分析。为了提高成功率，代孕母鼠需进行激素处理，使其____________。
（2）若要利用图中的三只鼠（黑鼠作为体细胞核供体，灰鼠作为卵母细胞供体）通过核移植技术得到克隆鼠Y。不考虑环境因素的影响，克隆鼠X和克隆鼠Y的性状____________（填“完全相同”或“不完全相同”），理由是____________。
（3）与植物体细胞杂交相比，诱导二倍体囊胚融合形成四倍体囊胚的特有方法是____________，推测四倍体囊胚在iPS细胞发育过程中所起的作用是____________。
15.和牛是世界公认的高档肉牛品种，其体型较小，肉质鲜嫩，营养丰富。我国科研人员利用胚胎移植技术，按如图所示流程操作，成功地批量培育了和牛这一优良品种。请回答下列问题：
（1）用____________激素处理，可使供体母牛超数排卵，过程①中产生的精子需要进行____________处理后才具有与卵细胞受精的能力。
（2）上述批量培育和牛的过程中用到的工程技术有____________、____________和胚胎移植等。
（3）移植的胚胎处于____________期，移入的甲胚胎能在代孕雌牛子宫中存活的生理基础是____________；为培育子代雌性小牛，胚胎移植前须进行性别鉴定，宜取图中[____________]____________细胞进行DNA分析。
（4）胚胎移植的实质是____________。
（5）为提高胚胎利用效率，尽快获得数量较多的子代和牛，图中甲环节是对牛胚胎所做的处理，使用的技术称为____________，最终目的是____________；这一过程中，要特别注意将内细胞团____________分割，其原因是____________。
答案以及解析
1.答案：C
解析：A、体外受精时，采集到的成熟精子经获能处理后才具有受精能力，A正确；B、动物排出的可能是初级卵母细胞也可能是次级卵母细胞，都要在输卵管内进一步成熟，达到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力，B正确；C、聚乙二醇常用于细胞融合，而不是体外受精过程，C错误；D、卵细胞膜反应是指精子外膜和卵黄膜融合，精子入卵后，卵黄膜会拒绝其他精子再进入卵内的过程，这是防止多精入卵的第二道屏障，D正确。故选C。
2.答案：C
解析：一般用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理内细胞团使其分散成单个细胞，胃蛋白酶不具有此功能，A错误；囊胚的内细胞团和滋养层细胞都是由受精卵分裂分化而来的，它们含有的核基因相同，B错误；采用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能性是有限的，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，C正确；胚胎体外培养所需的培养液需要添加血清等天然成分，D错误。
3.答案：B
解析：A、采集的卵母细胞需要在体外进行成熟培养，精子要获能处理，A正确；B、卵细胞可通过透明带反应和卵细胞膜反应阻止多精入卵，体外受精时不需要人工操作阻止多精入卵，B错误；C、对供体和受体同时用激素同期发情处理是为了保证供体和受体具有相同的生理状态，以确保胚胎移植后能正常发育，C正确；D、来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此利用胚胎分割技术可以获得两个或多个基因型相同的胚胎，可通过胚胎分割技术提高胚胎的利用率，D正确。故选B。
4.答案：A
解析：A、精子需进行获能处理后才具有受精能力，A正确；B、肝素是促进精子获能的有效成分，不能促进优良供体母牛超数排卵，超数排卵应使用促性腺激素，B错误；C、胚胎移植前需检查胚胎质量并在囊胚或桑葚胚时期进行移植，C错误；D、进行性别鉴定和遗传病筛选等应选取胚胎的滋养层细胞，不能取内细胞团，以免影响胚胎的正常发育，D错误。故选A。
5.答案：A
解析：A、体外受精前，要对精子进行获能处理，体外获能的方法有培养法和化学诱导法，A正确；B、受体母牛进行同期发情处理，使供、受体生殖器官的生理变化是相同的，B错误；C、对供体母牛注射促性腺激素促进其超数排卵，C错误；D、胚胎分割，此技术属于无性生殖，D错误。故选A。
6.答案：A
解析：A、选择遗传特性和生产性能优秀的母牛作供体，有健康的体质和正常繁殖能力的受体，A错误；B、进行①胚胎分割属于无性生殖，胚胎分割时，一般采用发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，对囊胚期的胚胎进行分割时，要特别注意将内细胞团均等分割，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无性繁殖（或克隆）的方法之一，B正确；C、胚胎干细胞主要来源于早期受精卵发育过程中的内细胞团细胞，故可从早期囊胚（b）中的内细胞团细胞获得胚胎干细胞，C正确；D、②表示为胚胎移植，胚胎移植能够充分发挥雌性优良个体的繁殖能力，大大缩短供体本身的繁殖周期，增加供体后代繁殖的数量，D正确。故选A。
7.答案：A
解析：A、该过程用到动物细胞培养、动物细胞核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等技术，A正确；B、过程②常使用显微操作去核法对卵母细胞进行处理，B错误；C、形成重组细胞时还未完成细胞分裂进程，需进一步分裂分化成重组胚胎，C错误；D、激活并培养重组胚胎时可以用物理法或化学法，如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等，聚乙二醇是用于细胞融合，D错误。故选A。
8.答案：D
解析：A、卵细胞形成过程中减数分裂是不连续的，MⅡ期卵母细胞具备受精能力，通常将次级卵母细胞培养到MⅡ中期，A正确；B、题意显示，本实验利用基因敲除技术敲除小鼠的Btg4基因后观察其早期胚胎发育情况和育性，故该实验的目的是探究Btg4基因在卵母细胞和早期胚胎中的作用，B正确；C、题意显示“胚胎停止发育原因是卵母细胞中的mRNA不能被及时降解，显然，卵母细胞中mRNA的及时降解是启动早期胚胎基因组激活的前提条件，C正确；D、Btg4基因敲除后卵母细胞能正常成熟和受精，说明该基因与细胞核成熟无关，而形成的早期胚胎却全部阻滞在1到2细胞阶段，推测可能是Btg4基因能促使细胞质成熟，D错误。故选D。
9.答案：C
解析：A、8细胞胚合并为16细胞胚，并没有进行细胞融合，故所获得的嵌合体幼鼠仍是二倍体，A正确；B、可以用荧光标记技术追踪细胞的分化去向，B正确；C、孵化是指囊胚从滋养层细胞中伸展出来，C错误；D、胚胎细胞的分化方向受到整个个体基因的调控，D正确。故选C。
10.答案：A
解析：A、红绿色盲基因位于细胞核内X染色体上，卵母细胞捐献者不提供染色体基因，A错误；B、Leigh氏综合症的致病基因位于细胞质内，不遵循孟德尔的遗传规律，B正确；C、由题干可知，该男婴的形成过程中，经过了核移植，体外受精、动物细胞培养、胚胎移植等过程，其遗传物质来自三个个体，C正确；D、该婴儿的细胞核基因一半来自母亲，一半来自父亲，线粒体基因来自卵母细胞捐献者，所以该婴儿同时拥有自己父母及捐赠者的部分基因，D正确。故选A。
11.答案：A
解析：A、结合题干可知，该技术能大幅度改善卵子质量、解决卵子老化的问题，但是没有解决精子不佳的问题，A错误；B、大龄女性容易产生质量不佳的卵子，而重组的卵细胞成活力较强，该技术能极大地提高高龄患者的试管婴儿成功率，B正确；C、年轻女性的卵子需要去掉细胞核，也就是去掉纺锤体—染色体复合物，因为处于减数第二次分裂时期的次级卵母细胞内没有细胞核，C正确；D、该技术孕育的后代，卵子的遗传物质来源于两个女性，会导致伦理道德方面的质疑和争议，D正确。故选A。
12.答案：D
解析：A、冷冻保存的精子已经成熟，不需要再培养，但需要获能处理才可用于体外受精，A正确；B、可通过胚胎分割技术可以将胚胎切割成多个，以获得同卵多胎，提高其出生率，B正确；C、这样繁育出来的种群属于无性繁殖，适应能力较差，与野生种群相比，其野外生存能力可能较低，C正确；D、用雌性白犀牛体细胞克隆出多头白犀牛均为雌性，无法自行繁衍，D错误。故选D。
13.答案：C
解析：A、体外受精时，需要对精子进行获能处理，A正确；B、卵子到减数第二次分裂中期才能进行受精，胚胎工程采集到的卵母细胞是不成熟的，需要体外培养到减数第二次分裂中期，B正确；C、获能精子和成熟卵子培养在无菌水中会吸水涨破，无法完成受精作用，C错误；D、胚胎移植的时期一般是桑葚胚或囊胚阶段，因此受精卵体外培养到桑葚胚或囊胚阶段植入子宫，D正确。故选C。
14.答案：（1）滋养层；同期发情
（2）不完全相同；克隆鼠X的基因全部来源于黑鼠，克隆鼠Y的细胞核基因来源于黑鼠，细胞质基因来源于灰鼠
（3）灭活的病毒诱导；为iPS细胞发育提供营养物质
解析：（1）若需对移植前的胚胎进行性别鉴定，最好取囊胚中的滋养层细胞进行性别鉴定，一方面是因为滋养层细胞与内细胞团细胞含有的遗传信息相同，另一方面是因为对滋养层细胞进行操作，避免了对内细胞团的影响，进而减小对胚胎发育的影响。为了提高成功率，代孕母鼠需进行激素处理，使其与供体同期发情，这样可以提高移入胚胎的存活率。
（2）克隆鼠X和克隆鼠Y的性状不完全相同，因为克隆鼠X和克隆鼠Y的细胞核都来源于黑鼠，但克隆鼠X的细胞质基因来源于黑鼠，克隆鼠Y的细胞质基因来源于灰鼠，因此克隆鼠X和克隆鼠Y的性状表现为不完全相同。
（3）与植物体细胞杂交相比，诱导二倍体囊胚融合形成四倍体囊胚的特有方法是灭活病毒诱导法，四倍体囊胚在iPS细胞发育过程中所起的作用是为iPS细胞发育提供营养物质。
15.答案：（1）促性腺；获能
（2）体外受精；早期胚胎培养
（3）囊胚；受体雌牛子宫对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应；乙滋养层
（4）早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
（5）胚胎分割；产生多个基因型相同的后代；均等；若分割不均匀，将影响分割后的胚胎恢复和发育，如含内细胞团少的部分发育不良或不发育
解析：（1）用促性腺激素处理雌牛后，可使供体母牛一次性排出多个卵细胞，图中①表示精子的采集，采集的精子往往需要经过获能处理后才具有与卵细胞受精的能力。
（2）上述批量培育和牛的过程中用到的工程技术有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。
（3）题图中移植的胚胎处于囊胚期；移入的胚胎能在受体雌牛子宫中存活，其生理基础是代孕雌牛子宫对外来胚胎基本不会发生免疫排斥反应；另外，为培育雌性奶牛，胚胎移植前须进行性别鉴定，应取早期胚胎的乙滋养层细胞进行DNA分析。
（4）胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
（5）为提高胚胎利用效率，尽快获得数量较多的子代和牛，应对胚胎进行胚胎分割处理，此操作的最终目的是获得多个基因型相同的后代。该处理过程需特别注意的是要将内细胞团均等分割，否则将影响分割后胚胎的恢复和发育，比如含内细胞团少的部分发育不良或不发育。

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