2026《金版教程》高考复习方案生物创新多选版-小单元2 第36讲 胚胎工程

第36讲胚胎工程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．(2023·广东，3)科学家采用体外受精技术获得紫羚羊胚胎，并将其移植到长角羚羊体内，使后者成功妊娠并产仔，该工作有助于恢复濒危紫羚羊的种群数量。此过程不涉及的操作是()A．超数排卵 B．精子获能处理C．细胞核移植 D．胚胎培养答案：C解析：试管动物的培育过程主要包括：①精子的采集与体外获能处理，卵子采集(注：为获得更多卵子可进行超数排卵处理)与成熟培养；②卵子与精子的体外受精；③胚胎的早期培养；④待胚胎生长到一定阶段后，进行胚胎移植。综上，C符合题意。2．(2024·北京，11)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：据图可知，食蟹猴胚胎干细胞经体外诱导可以形成类囊胚，说明其胚胎干细胞具有分化潜能，A正确；培养基中需要添加细胞生长必需的营养物质，包括糖类，B正确；类囊胚是胚胎干细胞经诱导形成的，没有用到核移植技术，C错误；如果要研究类囊胚的后续发育，可将该类囊胚移植到雌性动物的子宫中进行后续发育，D正确。考点一胚胎工程的理论基础1．胚胎工程概念2．受精(1)概念：精子与卵子结合形成eq\x(\s\up1(05))合子(即受精卵)的过程。(2)场所：哺乳动物的受精在eq\x(\s\up1(06))输卵管内完成。(3)过程(4)防止多精入卵的机制防止多精入卵的第一道屏障：精子的细胞膜与卵细胞膜融合，卵细胞膜外的eq\x(\s\up1(12))透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的eq\x(\s\up1(13))精子进入透明带。防止多精入卵的第二道屏障：精子入卵后，eq\x(\s\up1(14))卵细胞膜也会立即发生生理反应，拒绝其他eq\x(\s\up1(15))精子再进入卵内。[特别提醒](1)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。(2)动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞；有的可能是初级卵母细胞。但它们都要在输卵管内进一步成熟，当达到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。(3)卵子减数分裂Ⅱ是在精子和卵子结合的过程中完成的；卵子的减数分裂Ⅱ、受精作用和受精卵的早期细胞分裂都是在雌性动物的输卵管中完成的。3．胚胎早期发育[例1]体外受精技术实际上是在体外条件下，对自然受精条件进行的模拟操作。右图表示人体内一个精子受精的部分过程，有关分析错误的是()A．排出的精子经“精子获能”过程才可与发育至减数分裂Ⅱ的卵子完成受精B．①②过程卵子会通过透明带生理反应和卵细胞膜生理反应拒绝其他精子再进入卵内C．精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核D．受精卵形成后即进行有丝分裂，在输卵管内完成胚胎发育的过程答案：D解析：受精作用、受精卵发育的早期是在输卵管中完成的，然后进入子宫，在子宫内完成后续的胚胎发育过程，D错误。[例2]高等哺乳动物受精后不久，受精卵开始进行细胞分裂。经32细胞期、囊胚、原肠胚和组织器官的分化，最后发育成一个完整的幼体。如图是胚胎发育过程中某阶段示意图，有关叙述不正确的是()A．此时期之后的时期(原肠胚期)，发生孵化过程B．进行胚胎分割时，应选择该时期的内细胞团进行均等分割C．①②依次为滋养层、内细胞团D．高等哺乳动物细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束答案：A解析：囊胚进一步扩大，透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫作孵化，囊胚孵化后，将发育成原肠胚，A错误；进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行操作，选择囊胚期进行胚胎分割时，应对内细胞团进行均等分割，B正确；根据题图分析可知，①②依次为滋养层、内细胞团，C正确；细胞分化贯穿于整个生命历程，在胚胎时期达到最大限度，高等哺乳动物的细胞分化开始于胚胎发育中的囊胚期，终止于生命结束，D正确。[例3]精子载体法是以精子作为外源基因载体携带外源基因进入卵细胞，形成转基因动物的方法。某科研小组利用精子载体法将人的促卵泡激素(β－FSH)基因导入受精卵中形成转基因牛来生产促卵泡激素。下列有关说法错误的是()A．①过程中需使精子处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态B．②过程的精子需要先在获能液或雌性生殖道中进行获能处理C．③过程的早期胚胎需要发育到桑葚胚或原肠胚才能进行胚胎移植D．④过程的代孕牛需要与卵细胞供体牛用相关激素进行同期发情处理答案：C解析：①过程表示将外源基因导入精子，需使精子处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，A正确；②过程表示受精作用，精子需要获能，可在获能液或雌性生殖道中进行获能处理，B正确；③过程的早期胚胎需要发育到桑葚胚或囊胚才能进行胚胎移植，C错误；过程④表示胚胎移植，进行胚胎移植时，要求受体和供体处于相同的生理状态，所以需用相关激素对代孕牛和供体牛进行同期发情处理，D正确。[例4](多选)斑马鱼和人类基因有着87%的相似性，每条雌鱼每次排卵300枚左右，体外受精后胚胎发育同步性好，胚体透明且发育速度快，是科研上常用的模式脊椎动物之一。下列说法正确的是()A．用胶原蛋白酶处理斑马鱼胚胎的滋养层，可获得大量胚胎干细胞B．利用斑马鱼进行实验获得的结论大多数情况下也适用于人类C．斑马鱼的透明胚胎有利于观察药物对其体内器官发育的影响D．胚胎数量多、体外发育都是斑马鱼作为模式脊椎动物的优点答案：BCD解析：胚胎干细胞是一类全能性细胞，囊胚期的细胞开始出现分化，其中内细胞团具有全能性，而滋养层细胞不具有全能性，故用胶原蛋白酶处理斑马鱼胚胎的滋养层，不能获得大量胚胎干细胞，A错误；结合题意“斑马鱼和人类基因有着87%的相似性”，故利用斑马鱼进行实验获得的结论大多数情况下也适用于人类，B正确；斑马鱼的胚体透明，有利于观察药物对其体内器官发育的影响，C正确；胚胎数量多(便于生物学统计)、体外发育(便于观察和操作)都是斑马鱼作为模式脊椎动物的优点，D正确。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eq\x(\s\up1(05))动物繁殖能力的有效措施。②为eq\x(\s\up1(06))胚胎移植提供可用的胚胎。2．胚胎移植(1)概念胚胎移植是指将通过eq\x(\s\up1(07))体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到eq\x(\s\up1(08))同种的、生理状态eq\x(\s\up1(09))相同的eq\x(\s\up1(10))雌性动物体内，使之继续发育为eq\x(\s\up1(11))新个体的技术。(2)操作过程(以牛的胚胎移植为例)(3)优势充分发挥雌性优良个体的eq\x(\s\up1(16))繁殖潜力。(4)实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。[特别提醒]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．胚胎移植的生理学基础4．胚胎分割(1)概念：采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得eq\x(\s\up1(17))同卵双胎或eq\x(\s\up1(18))多胎的技术。(2)仪器设备：体视显微镜和eq\x(\s\up1(19))显微操作仪。(3)材料：应选择发育良好、形态正常的eq\x(\s\up1(20))桑葚胚或囊胚。(4)实质：胚胎分割可增加动物后代的数量，其实质是动物的无性繁殖(或克隆)。(5)操作要求：对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将eq\x(\s\up1(21))内细胞团均等分割。(6)用途eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①促进优良动物品种的繁殖,②为遗传学研究提供\x(\s\up1(22))遗传性状相同的个体,③胚胎移植前进行\x(\s\up1(23))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))[例1]某科研小组采用“胚胎干细胞介导法”将荧光素基因导入纯种灰色小鼠胚胎干细胞(ES细胞)中并整合到染色体上，然后将转基因的ES细胞注射到纯种黄色小鼠囊胚中培育嵌合体小鼠。下列叙述不正确的是()A．荧光素基因可用于检测子代小鼠体内由灰色小鼠胚胎发育的部分B．将含有荧光素基因的重组DNA分子导入纯种灰色小鼠胚胎干细胞的方法是显微注射法C．注入ES细胞的囊胚移植前需对受体母鼠进行同期发情处理D．割取黄色小鼠囊胚的滋养层细胞做DNA分析即可检测嵌合体子代鼠的性别答案：D解析：荧光素基因导入灰色小鼠胚胎干细胞，荧光素基因会表达荧光蛋白，将来检测子代小鼠有荧光蛋白的即为灰色小鼠胚胎发育而来的，据此推测荧光素基因在该实验操作中可用于检测灰色小鼠胚胎发育的部分，A正确；注入ES细胞的囊胚移植前需对受体母鼠进行同期发情处理，C正确；嵌合体小鼠中既有纯种灰色小鼠胚胎干细胞，也有纯种黄色小鼠细胞，只割取黄色小鼠囊胚的滋养层细胞做DNA分析不能检测出嵌合体子代鼠的性别，D错误。[例2](多选)在干旱的戈壁和沙漠地区，单峰骆驼凭借巨大的体型、强悍的环境忍受力，成为了名副其实的沙漠之舟，单峰骆驼在野外几乎灭绝。近些年，在我国干燥、缺水的戈壁无人区，科学家又发现了小规模野化单峰骆驼群。科学家欲通过胚胎工程的方法拯救野化单峰骆驼。下列叙述正确的是()A．使用促性腺激素对野化单峰雌骆驼A处理以进行超数排卵B．为提高体外受精成功率，从野化单峰骆驼B中新采集的精子应直接用于体外受精C．通过同期发情处理代孕受体雌性C，可以提升受孕成功率D．为提高胚胎的利用率，可对囊胚或桑葚胚进行无限次分割答案：AC解析：从野化单峰骆驼B中获得的精子需获能处理才具备与培养成熟的卵子受精的能力，B错误；在进行操作前，需要对代孕母体C进行同期发情处理，以保证受体与供体的生理变化是相同的，进而提升受孕成功率，C正确；采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，内细胞团分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，D错误。[例3](2023·天津，7)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。下列叙述正确的是()A．经胚胎移植产生的后代，其遗传特性与受体均保持一致B．①过程需获得MⅡ期的去核卵母细胞C．②能大幅改良动物性状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：D解析：胚胎移植的受体只提供胚胎发育的场所，经胚胎移植产生的后代的遗传特性与受体无关，A错误；①过程为试管动物的培育过程，是将卵细胞与精子从体内取出并在体外受精、培养，再将发育而成的早期胚胎移植到母体子宫内，完成生殖的过程，在体外受精过程中，采集到的卵母细胞需要培养到MⅡ期，但无需去核，卵母细胞去核属于②克隆动物操作程序，B错误；②过程为克隆动物的培育过程，属于无性生殖，保持亲本性状，所以不能大幅改良动物性状，C错误；③过程获得的动物可通过②克隆技术实现扩大化生产，而试管动物和克隆动物均可通过③转基因技术进行外源基因的导入，实现性状改良，D正确。[例4](2024·湖北，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、生产能力强的健康波尔母山羊作为供体，进行超数排卵处理，A正确；滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，胚胎移植前，可采集部分滋养层细胞进行遗传学检测，B正确；胚胎移植的受体需要满足的条件是与供体同种且生理状态相同，而山羊和绵羊是不同的物种，因此普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体，C正确；生产中需选择品质良好的波尔公山羊提供精子，D错误。跨章节知识联系课时作业题号123456789101112难度★★★★★★★★★★★★★★★★★对点受精受精及早期胚胎发育胚胎移植早期胚胎发育过程早期胚胎发育胚胎分割、胚胎移植胚胎工程综合胚胎工程、动物细胞培养胚胎工程、减数分裂胚胎工程、动物克隆胚胎工程、基因工程综合胚胎移植、体细胞核移植1．卵胞浆内单精子显微注射技术是用显微操作技术将精子注射到卵母细胞胞浆内，使卵子受精，在体外培养形成早期胚胎，再放回母体子宫内发育着床。下列有关说法错误的是()A．穿刺可能会对卵母细胞造成损伤，应加强随访B．受精完成的标志是雌雄原核融合C．该技术主要解决了一些异常精子不能穿越透明带的问题D．用于移植的胚胎宜选用原肠胚期的胚胎答案：D解析：通过显微注射技术将精子注射到卵母细胞胞浆内，使卵子受精，可能会对卵母细胞造成损伤，使其不能继续进行分裂，因此应加强随访，A正确；体内受精时精子需要穿越透明带，精子的细胞膜才能与卵细胞的细胞膜融合，该技术可将精子注射到卵母细胞胞浆内，使卵子受精，因此主要解决了一些异常精子不能穿越透明带的问题，C正确；用于移植的胚胎宜选用桑葚胚或囊胚期的胚胎，D错误。2．下图表示牛的受精作用及早期胚胎发育的部分过程。下列有关叙述不正确的是()A．图1中各细胞内的核DNA分子数目不同B．图2表明已经受精C．同期发情处理能使供体产生更多的图3结构D．胚胎发育到图4后期，透明带会破裂，胚胎会从其中伸展出来答案：C解析：图1中精子已完成减数分裂过程，而卵细胞与精子结合时，正处于减数分裂Ⅱ时期，卵细胞核DNA分子数目为精子的2倍，因此图1中各细胞内核DNA分子数目不同，A正确；图2中透明带出现2个极体，表明已经受精，B正确；同期发情处理可以使供体和受体具有相同的生理环境，C错误；囊胚进一步扩大，透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫作孵化，D正确。3．《本草纲目》曾提到“羊乳甘温无毒、润心肺、补肺肾气”。中医一直把羊奶看作对肺和气管特别有益的食物。羊奶的脂肪颗粒体积为牛奶的三分之一，更利于人体吸收，并且羊奶中的维生素及微量元素明显高于牛奶。如图表示研究人员利用胚胎工程培育产奶量高的优质奶羊的过程，下列相关说法正确的是()A．通过图中①～⑤过程培育的奶羊和克隆羊的原理相同B．不同生物进行⑤过程的时间可能不同，最迟可以选择原肠胚时期C．移植前进行胚胎性别鉴定，选择雄性进行移植D．⑤过程的成功与供体和受体的生理状态的一致性密切相关答案：D解析：通过图中①～⑤过程培育的奶羊和克隆羊的原理不相同，图示过程存在有性生殖，而克隆羊的培育属于无性生殖，A错误；不同生物进行⑤胚胎移植过程的时间可能不同，但都不能晚于囊胚期，B错误；由于只有雌性个体能产奶，因此移植前进行性别鉴定，应该选择雌性胚胎进行移植，C错误；⑤胚胎移植的成功与供体和受体的生理状态的一致性密切相关，因为只有供体和受体具有一致的生理环境才能保证胚胎的成活率，D正确。4．下图为受精作用及早期胚胎发育示意图，下列叙述错误的是()A．①过程需依赖细胞表面糖蛋白识别B．②过程通过有丝分裂方式增殖C．③过程细胞的核质比逐渐变小D．④过程细胞的基因表达发生了差异答案：C解析：①为受精过程，该过程需要依赖细胞表面糖蛋白识别，A正确；细胞卵裂过程中，单个细胞体积减小，但核物质(DNA)不变，因此核质比增大，C错误；④过程中发生细胞分化，而细胞分化的实质是基因的选择性表达，D正确。5．受精卵是新生命的发育起点。下列关于受精卵的形成和发育的叙述正确的是()A．精子和卵细胞结合形成受精卵的过程发生了基因重组B．随着受精卵的发育，其子代细胞的全能性会逐渐下降C．胚胎分割最早可从受精卵时开始，此时分割效果最好D．桑葚胚、囊胚阶段发育所需营养物质主要靠母体供应答案：B解析：精子和卵细胞结合形成受精卵未发生基因重组，基因重组可发生在减数分裂Ⅰ的前期和后期，A错误；随着受精卵的发育，细胞的分化程度变大，子代细胞的全能性逐渐下降，B正确；胚胎分割需要胚胎有一定数量的细胞，受精卵不能进行胚胎分割，C错误；桑葚胚、囊胚阶段胚胎的胎盘未分化形成，还不能通过脐带从母体获取营养物质，发育所需营养物质主要由胚胎自身提供，D错误。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．图中小牛的性别可以为雌性或雄性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)中的滋养层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答案：C解析：由于不知道受精形成的早期囊胚c的性别，因此不能确定图中小牛的性别，故图中小牛的性别可能为雄性或雌性，A正确；胚胎干细胞可来源于早期胚胎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错误；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潜力，D正确。7．下图表示移植卵裂期胚胎和囊胚的流产率与受孕妇女年龄的关系，下列相关叙述正确的是()A．体外受精时，需用促性腺激素处理使精子获能B．卵裂期细胞和囊胚细胞均未分化C．实验结果表明，卵裂期胚胎移植成功率较高D．受孕妇女年龄越大，胚胎移植的流产风险越高答案：D8．研究人员欲采用“异源囊胚补全法”将人源iPS细胞培育出的肾元祖细胞导入囊胚，然后移植到去除生肾区既存的肾元祖细胞的仔猪体内，培育出100%人源iPS细胞来源的肾单位并实际应用于移植医疗(如下图所示)。下列说法不正确的是()A．培育人源肾元祖细胞需向iPS细胞培养液中加入定向诱导分化剂B．过程②需要将荧光蛋白标记的人源肾元祖细胞植入囊胚的内细胞团C．过程③操作之前需要对代孕母猪进行超数排卵处理D．该技术培育的人源肾脏不必考虑肾移植个体之间的遗传差异答案：CD解析：培育人源肾元祖细胞需向iPS细胞培养液中加入定向诱导分化剂，从而获得肾元祖细胞，A正确；内细胞团将来发育为胎儿的各种组织，过程②需要将荧光蛋白标记的人源肾元祖细胞植入囊胚的内细胞团，从而保证人源肾元祖细胞的正常发育，B正确；过程③操作之前需对代孕母猪进行同期发情处理，但不需要进行超数排卵处理，因为代孕母猪不提供卵母细胞，C错误；该技术培育的人源肾脏依然需要考虑肾移植个体之间的遗传差异，因为该方法获得的肾脏可能引起进行肾移植个体的免疫排斥反应，进行肾移植的个体与iPS细胞的遗传差异越大，引起的免疫排斥反应越强烈，D错误。9．(2021·福建高考改编)一位患有单基因显性遗传病的妇女(其父亲与丈夫表型正常)想生育一个健康的孩子。医生建议对极体进行基因分析，筛选出不含该致病基因的卵细胞，采用试管婴儿技术辅助生育后代，技术流程示意图如下。下列叙述不正确的是()A．可判断该致病基因位于X染色体上B．可选择极体1或极体2用于基因分析C．自然生育患该病子女的概率是25%D．在适当的培养液中精子入卵的时期是③答案：ACD解析：由题意可知，患病妇女为杂合子，该显性致病基因可位于常染色体上，也可以位于X染色体上，A错误；极体1和卵细胞所含基因互补，极体2和卵细胞基因型相同，且卵细胞用于受精，而极体最后退化消失，因此可选择极体1或极体2用于基因分析，B正确；设相关基因为A、a，若致病基因位于X染色体上，则患病妇女基因型为XAXa，丈夫的基因型为XaY，自然生育患该病子女的概率是50%，若致病基因位于常染色体上，则患病妇女基因型为Aa，丈夫的基因型为aa，子代患病概率为50%，C错误；精子入卵后，被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，所以在适当的培养液中精子入卵(次级卵母细胞)的时期是②，D错误。10．体外培养发现绝大多数的克隆胚胎在囊胚阶段出现发育阻滞。Wnt通路抑制剂处理克隆囊胚后，供体的核移植胚胎出生率可大幅提高。下列相关叙述不正确的是()A．胚胎发育早期依次经历囊胚、桑葚胚和原肠胚B．动物克隆需用到动物细胞培养、核移植和胚胎移植等技术C．Wnt信号通路持续异常激活可促进克隆胚胎发育过程D．胚胎发育过程中部分细胞的凋亡是基因选择性表达的结果答案：AC解析：胚胎发育早期依次经历桑葚胚、囊胚和原肠胚，A错误；Wnt通路抑制剂处理克隆囊胚后，供体的核移植胚胎出生率可大幅提高，因此Wnt信号通路持续异常激活可阻碍克隆胚胎发育过程，C错误。11．下图是科学家通过不同方法培育优良种牛的过程，其中①～⑤表示操作过程。请回答下列问题：(1)图中①过程涉及的精子需进行________处理；防止多精入卵的两道屏障为____________________________。(2)对图中良种母牛注射促性腺激素的目的是____________。(3)图中②过程所用的方法是______________。外源基因插入牛受精卵中的DNA上后，有的受精卵能发育成转基因牛，而有的会死亡，请分析外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵死亡的最可能原因：______________________________________________________。(4)图中b、c分别代表囊胚的______________________。(5)图中④过程表示______________________，由一个囊胚经④过程得到的B、C牛性别相同的概率为________。答案：(