第53讲胚胎工程

第53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。考情分析1.胚胎工程的理论基础2024·湖北卷，102.胚胎工程及其应用2024·贵州卷，13；2024·甘肃卷，16；2024·湖北卷，5；2023·江苏卷，17；2023·广东卷，3；2023·浙江1月选考，2；2022·江苏卷，4；2022·全国甲卷，38考点一胚胎工程的理论基础1.胚胎工程2.受精①精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量；排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。②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进行的。③卵子减数分裂Ⅱ是在精子和卵子结合的过程中完成的。④受精过程体现的细胞膜的功能：信息交流功能；体现的细胞膜的结构特点：一定的流动性。⑤受精卵中的遗传物质不是一半来自精子一半来自卵细胞，染色体是一半来自精子一半来自卵细胞。3.胚胎早期发育(1)过程(2)卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律考向围绕胚胎工程的理论，考查生命观念1.(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解析对精子进行获能处理包括培养法和化学诱导法，但精子获能是指获得受精“能力”而不是获取能量，A错误；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，例如需要无机盐、激素、氨基酸、核苷酸、维生素等，还需加入血清等天然成分，B错误；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，C正确；将小鼠桑葚胚分割成2等份获得同卵双胎的过程可以看作动物无性繁殖或克隆，D错误。2.(2025·八省联考内蒙古卷，7)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；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MⅡ期时，才具备与精子受精的能力，B正确；聚乙二醇常用于细胞融合，而不是用于体外受精过程，C错误。考点二胚胎工程技术及其应用1.体外受精(1)过程(2)意义：体外受精技术是提高动物繁殖能力的有效措施，还可以为胚胎移植提供可用的胚胎。2.胚胎移植(1)概念理解(2)过程(以牛胚胎移植为例)两次激素使用第一次：常用孕激素对供、受体进行同期发情处理；第二次：用外源促性腺激素处理使供体超数排卵两次检查第一次：对收集的胚胎进行检查；第二次：对受体母畜是否妊娠进行检查移植时间不同牛、羊一般要培养到桑葚胚或囊胚阶段移植；小鼠、家兔可在更早的阶段移植；几乎所有动物都不能培养到原肠胚阶段才移植繁殖方式胚胎由受精卵形成，属于有性生殖；胚胎由核移植或胚胎分割形成，属于无性生殖(3)生理学基础3.胚胎分割提醒胚胎移植前进行性别鉴定的方法：取滋养层细胞做DNA分析。考向1结合体外受精过程，考查科学思维1.(2023·广东卷，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解析由题干信息可知，该过程通过体外受精获得胚胎，再通过胚胎移植，使长角羚羊成功妊娠并产仔，因此需要进行超数排卵、精子获能处理，并对获得的受精卵进行胚胎培养；由于该过程为有性生殖，因此不涉及细胞核移植，C符合题意。2.(2024·九省联考甘肃卷，16)胚胎工程技术的迅速发展实现了优良家畜品种的大量繁殖，能显著提高畜产品质量改善人民生活，还可以解决濒危动物繁育的问题。下列有关哺乳动物胚胎工程的叙述，正确的是()A.刚采集到的卵母细胞即可与获能处理后的精子在体外受精B.在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体，标志着卵子受精C.卵裂在透明带内进行，此时胚胎细胞数量和总体积不断增加D.为了获得大量同卵多胚，可对囊胚或桑葚胚进行无限次分割答案B解析刚采集到的卵母细胞需培养到MⅡ期才能与获能处理后的精子在体外受精，A错误；判断卵子是否受精的重要标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以看到两个极体(或雌、雄原核)，B正确；受精卵在卵裂期，细胞数量增加但胚胎总体积并不增加，C错误；采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，D错误。考向2结合胚胎移植和胚胎分割，考查科学思维3.(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，A正确；胚胎移植前，采集部分滋养层细胞进行遗传学检测，B正确；虽然作为受体的母山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，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，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。4.(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，A正确；从卵巢中刚采集的卵母细胞需培养成熟(MⅡ期)后才可与获能的精子进行体外受精，B错误；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，使受体的生理状况相同，因此受体藏羊丙需和藏羊甲进行同期发情处理，C正确；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，D正确。1.(2024·贵州卷，13)生物学实验中合理选择材料和研究方法是顺利完成实验的前提条件。下列叙述错误的是()A.稀释涂布平板法既可分离菌株又可用于计数B.进行胚胎分割时通常是在原肠胚期进行分割C.获取马铃薯脱毒苗常选取茎尖进行组织培养D.使用不同的限制酶也能产生相同的黏性末端答案B解析稀释涂布平板法除可以用于分离微生物外也常用来统计样品中活菌的数目，A正确；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，B错误；植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒，可以作为脱毒苗的培养材料，C正确；某些限制酶虽然识别位点不同，但切出的DNA片段可能具有相同的黏性末端，因此使用不同的限制酶也能产生相同的黏性末端，D正确。2.(2024·江苏卷，19改编)从牛卵巢采集卵母细胞进行体外成熟培养，探究高温对卵母细胞成熟的影响，结果如图所示。下列相关叙述正确的有()A.选取发育状态一致的卵母细胞进行培养B.体外培养卵母细胞时通常加入湿热灭菌后的血清C.对采集的卵母细胞传代培养以产生大量卵细胞D.体外培养时高温提高了卵母细胞发育的成熟率答案A解析选取发育状态一致的卵母细胞进行培养，这样可以排除其他因素的干扰，保证实验结果是由温度这个唯一变量引起的，A正确；体外培养卵母细胞时通常加入血清，但是动物血清并不能进行湿热灭菌，否则会使其中部分有效成分失活，B错误；卵母细胞不能进行传代培养，因为卵母细胞是生殖细胞，已高度分化，不具有连续分裂的能力，C错误；由图可知，体外培养时高温降低了卵母细胞发育的成熟率，D错误。3.(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－1)0110100卵母细胞/个106120113112第一极体排出/个70795348成熟率/%66.065.846.942.8卵裂数/个2846155卵裂率/%40.058.228.310.4A.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1μg·mL－1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解析由题表可知，甲低浓度时促进卵裂，高浓度时抑制卵裂，A错误；对照组第一极体排出个数为70个，甲浓度过高(≥10μg·mL－1，第一极体排出个数＜70)抑制第一极体的排出，B正确；添加1μg·mL－1的甲，卵裂数增大，即该条件可提高受精后胚胎发育能力，C正确；由表可知，本实验的成熟率＝第一极体排出(个)/卵母细胞(个)，即本实验中卵母细胞成熟的判断标准是第一极体的排出，D正确。限时练53胚胎工程(时间：25分钟分值：35分)【对点强化】考点一胚胎工程的理论基础1.(2025·江苏盐城调研)下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述，正确的是()A.采集到的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用B.排卵就是排出成熟卵细胞的过程C.卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成D.受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体答案D解析刚采集的精子不能立刻与卵子受精，必须发生相应的生理变化获能后，才能获得受精能力，A错误；排卵时排出的细胞成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞，有的可能是次级卵母细胞，且并非成熟卵细胞，B错误；卵细胞形成时，其减数分裂Ⅱ是在输卵管中完成的，C错误。2.(2025·广东佛山调研)如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过程需要依赖细胞表面糖蛋白的识别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为受精作用，该过程精子和卵细胞依赖细胞表面的糖蛋白的识别，体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能，A正确；②为卵裂过程，该过程细胞通过有丝分裂方式增殖，B正确；细胞卵裂过程中，细胞数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，说明单个细胞体积减小，因此细胞的核质比逐渐增大，C错误；④过程中发生了细胞分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达，D正确。3.(2025·河北邢台一中质检)如图表示某哺乳动物胚胎的早期发育过程，a～c表示相关过程，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示相关时期。下列相关叙述正确的是()A.过程a表示卵裂，该时期细胞数量和体积不断增加B.过程b细胞逐渐分化，Ⅱ时期细胞存在内胚层、中胚层和外胚层C.过程c表示孵化，孵化后胚胎继续发育形成Ⅲ时期的原肠胚D.进行胚胎分割时应使胚胎发育至Ⅲ时期答案C解析过程a表示卵裂，该时期细胞数目不断增加，但胚胎总体积并不增加，细胞体积变小，A错误；过程b细胞逐渐分化，Ⅱ时期表示囊胚期，内胚层、中胚层和外胚层存在于原肠胚时期，B错误；据图可知，Ⅲ时期的胚胎是原肠胚，过程c表示孵化，孵化后胚胎继续发育形成Ⅲ时期的原肠胚，C正确；在进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，D错误。考点二胚胎工程技术及其应用4.(2025·江苏镇江考试)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。下列叙述正确的是()A.采集到的精子需用高浓度的ATP溶液进行获能处理B.在雌性个体饲料中添加促性腺激素有利于超数排卵C.产生的受精卵在卵裂阶段会发生有丝分裂和细胞分化D.分割体外受精得到的胚胎所产生的子代表型完全相同答案C解析采集到的精子需用专门的获能液处理使其获能，常见的有效成分有肝素、Ca2＋载体等，A错误；促性腺激素属于蛋白质类激素，如在饲料中添加的促性腺激素，会因在动物的消化道中被分解而失去促进超数排卵的作用，B错误；产生的受精卵在卵裂阶段会发生有丝分裂进行增殖和细胞分化，例如原肠胚时期的胚胎分化出三个胚层，C正确；对囊胚进行胚胎分割获得的后代个体基因型完全相同，但环境会影响基因的表达，故子代表型可能不完全相同，D错误。5.(2025·江苏徐州质检)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，如图表示用该方法制备转基因鼠的基本流程。下列叙述正确的是()A.①过程需将成熟的精子放入ATP溶液中进行获能处理B.②采用体外受精技术，受精卵中的遗传物质来自父母双方C.②③过程所用培养液的成分相同且都加入动物血清D.题述过程中，需要对代孕母鼠用相关激素进行同期发情处理答案D解析①过程可将成熟的精子放在一定浓度的肝素或Ca2＋载体溶液中，诱导精子获能，A错误；②采用体外受精技术，受精卵中的遗传物质来自父母双方和外源基因，B错误；②为体外受精过程，③为早期胚胎培养过程，前者在获能液或专用的受精溶液中进行，后者在发育培养基中进行，这两个过程所用培养液的成分不完全相同，C错误；胚胎移植时，需对供体母鼠和受体母鼠用激素进行同期发情处理，以保证胚胎移植入相同的生理环境，D正确。6.(2025·江西南昌模拟)科学家将2个四细胞时期的安哥拉兔胚胎移植到一只受精的比利时兔的输卵管中，受体兔产下了4只比利时兔和2只安哥拉兔，这是第一次成功移植哺乳动物胚胎。促卵泡激素能促进超数排卵，研究发现使用等剂量透明质酸或生理盐水作为稀释剂，注射等量的促卵泡激素，促排卵效果不同。下列叙述正确的是()A.胚胎工程只是对动物早期胚胎进行多种显微操作B.比利时兔产下安哥拉兔证明动物细胞具有全能性C.超数排卵获得的众多卵细胞均可直接进行体外受精D.促卵泡激素促进超数排卵的效果与稀释剂的种类有关答案D解析胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求，A错误；比利时兔产下安哥拉兔是胚胎移植的产物，不能证明动物细胞具有全能性，B错误；经超数排卵得到的卵细胞必须要在体外进行成熟培养才能受精，C错误；由题干可得出促卵泡激素促进超数排卵的效果与稀释剂的种类有关，D正确。7.(2025·山东烟台模拟)科研人员利用类囊胚发现了胚胎早期发育的基本机制：外胚层细胞可分泌诱导因子，诱导滋养层细胞的自我更新和分化；滋养层细胞具有侵袭和浸润的功能，可通过分泌的细胞因子、生长因子和激素等行使妊娠识别作用以及使胚胎侵入子宫内膜的作用。下列说法错误的是()A.滋养层细胞具有增殖和分化的能力，将来发育成胎膜和胎盘B.滋养层细胞分泌的细胞因子可能参与局部的免疫调节，使受体不对外来异种生物胚胎产生免疫排斥反应C.该机制的发现为提高胚胎移植的成功率提供了理论和技术支持D.对囊胚的内细胞团进行转基因改造可获得优良转基因动物答案B解析滋养层细胞具有增殖和分化的能力，将来发育成胎膜和胎盘，进而实现胚胎与母体之间的联系，A正确；滋养层细胞分泌的细胞因子可能参与局部的免疫调节，但受体不对外来异种生物胚胎产生免疫排斥反应是因为胎盘形成的免疫隔离带的作用，B错误；内细胞团具有发育的全能性，因而对囊胚的内细胞团进行转基因改造可获得优良转基因动物，D正确。【综合提升】8.(2025·山东青岛调研)我国科学家首次通过把食蟹猕猴的胚胎干细胞注射到猪的胚胎中，培育出了“猪—猴嵌合体”仔猪(如图所示)，这项研究的最终目的是在动物体内培养人体器官用于器官移植。下列相关叙述错误的是()A.胚胎干细胞培养过程中细胞会因接触抑制而停止分裂，需用胰蛋白酶处理后继续培养B.采集的卵母细胞需培养至MⅠ期才能与获能精子受精，进而获得猪胚胎C.从食蟹猕猴囊胚期胚胎的内细胞团获取的胚胎干细胞具有发育成各种组织、器官的潜能D.该技术有望将人的胚胎干细胞注入猪早期胚胎内，培育出完全由人体细胞组成的器官答案B解析体外受精时，需要将所采集到的卵母细胞在体外培养到MⅡ期，才可以与获能精子完成受精作用，进而获得猪胚胎，B错误。9.(2025·山西师大附中)自然情况下，牛的生育率很低，畜牧业生产上可通过如图两种途径实现良种牛的快速大量繁殖。下列相关叙述正确的是()A.途径1和途径2过程中都有胚胎的形成，均为有性生殖B.图中的激素处理是应用外源促性腺激素促使雌性牛超数排卵C.途径1受精前，需将采集到的卵母细胞在体外培养到MⅠ期D.途径2进行胚胎移植前，要对供体和受体进行免疫检查，以防止发生免疫排斥反应答案B解析途径1获得试管牛的技术流程中包括体外受精、体外胚胎培养和胚胎移植等技术，属于有性生殖；途径2获得克隆牛是通过核移植技术获得的，为无性生殖，A错误；图中的激素处理是应用外源促性腺激素促使雌性牛超数排卵，从而为获得更多的胚胎做准备，B正确；途径1受精前，需将采集到的卵母细胞在体外培养到MⅡ期，才具备与精子受精的能力，C错误；途径2进行胚胎移植前，需要对供体和受体进行同期发情处理，不需要做免疫检查，因为受体子宫对移入的胚胎基本不发生免疫排斥反应，D错误。10.(2025·河南名校联考)我国研究人员在世界上率先利用去甲基化酶(Kd4d)的mRNA，经体细胞核移植技术培育出第一批灵长类动物——食蟹猴，流程如图所示，①～⑥表示过程，该动物可作为研究癌症等人类疾病的动物模型。请分析回答：(1)获得食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植，原因是________________________________________________________________________，恢复其全能性较难。(2)进行过程①时，培养细胞的培养液成分与植物组织培养基成分最主要的区别在于前者含有________。在进行细胞原代培养时会出现____________和细胞接触抑制现象。(3)动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是________