資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
新人教生物一輪復習課堂互動探究案
12-5　胚胎工程
考點一　受精與胚胎早期發育
任務驅動·探究突破
任務1　完善受精過程中的“三大反應”“兩道屏障”
　受精過程的四個易混點
(1)精子獲能是指精子獲得受精“能力”，而不是獲得能量。
(2)排卵是指卵子從卵泡中排出，而不是卵泡從卵巢中排出。
(3)受精的標志不等于受精完成的標志。受精的標志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體；而受精過程完成的標志是雌、雄原核的融合。
(4)受精卵遺傳物質的來源：核遺傳物質來自精子的細胞核與卵細胞的細胞核(即精卵各提供1/2)，而細胞質的遺傳物質幾乎全部來自卵細胞。
任務2　卵裂期胚胎發育過程中物質和體積變化的規律
(1)有機物：胚胎沒有和母體建立聯系，不能從母體獲取有機物，而呼吸消耗一直進行，因此有機物總量________。
(2)細胞數目和體積：胚胎總體積不變或略有減小，但細胞數目________，每個細胞體積________。
(3)細胞中DNA含量：伴隨細胞分裂，細胞數目增多，總DNA含量________，但每個細胞中核DNA含量____________。
考向分類·對點落實
考向一 受精過程的考查
1.[經典高考]哺乳動物卵原細胞減數分裂形成成熟卵子的過程，只有在促性腺激素和精子的誘導下才能完成。下面為某哺乳動物卵子及早期胚胎的形成過程示意圖(N表示染色體組)。
據圖分析，下列敘述錯誤的是(　　)
A．次級卵母細胞形成的過程需要激素調節
B．細胞Ⅲ只有在精子的作用下才能形成成熟卵子
C．Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ細胞分裂后期染色體數目相同
D．培育轉基因動物應選擇細胞Ⅳ作為受體細胞
2．(不定項選擇)如圖為受精作用及胚胎發育示意圖，a、b代表兩個發育時期，下列敘述正確的是(　　)
A.①過程主要包括：精子穿越透明帶，進入卵細胞膜，原核形成和融合
B．a、b分別是囊胚和原腸胚時期
C．①～④過程都沒有發生細胞分化
D．b階段前的每一個細胞都具有發育成完整胚胎的潛能，屬于全能細胞
考向二 胚胎早期發育過程考查
3.[2022·北京海淀實驗中學月考]如圖為受精作用及早期胚胎發育示意圖，下列敘述錯誤的是(　　)
受精卵桑葚胚囊胚原腸胚―→幼體
A．①過程需依賴細胞表面糖蛋白識別
B．②過程通過有絲分裂方式增殖
C．③過程細胞的“核/質”比逐漸變小
D．④過程細胞的基因表達發生了差異
4．(不定項選擇)如圖表示高等動物的個體發育過程，下列說法不正確的是(　　)
A．圖中①過程表示胚胎發育， ②過程表示胚后發育
B．受精卵卵裂處于囊胚形成的過程中，每個細胞的體積不斷增大
C．兔子、雄鷹和眼鏡蛇在個體發育過程中會出現羊膜
D．原腸胚期是進行胚胎移植的最好時期
考點二　胚胎工程技術及其應用
任務驅動·探究突破
任務1　比較自然受精、人工授精和體外受精
項目 自然受精 人工授精 體外受精
不同點 過程 不同 雌雄動物 完成 用________的方法將公畜的精液注入母畜生殖道內，完成受精 人工獲取精子、卵子，在____________中完成受精過程
場所 不同 雌性動物 ________中 雌性動物________中 體外________中
相同點 (1)精子獲能、卵子成熟后方能完成受精過程； (2)都是________生殖
　
動物排出卵子的成熟程度不同，有的可能是次級卵母細胞，如豬、綿羊等；有的可能是初級卵母細胞，如馬、犬等，但它們都要在輸卵管內進一步成熟，當達到減數分裂Ⅱ期時，才具有與精子受精的能力。
任務2　完善胚胎工程的操作流程示意圖，并填空
(1)對供體牛要進行________處理；對供、受體牛要進行________處理。
(2)排卵是指卵子從________中排出，沖卵是指把供體母牛子宮內的________沖洗出來。
(3)動物的早期胚胎一般發育到________或________階段才能進行移植。
(4)若要獲得多個遺傳物質完全相同的新個體，可對檢查合格的胚胎用胚胎分割技術處理，該過程屬于________或克隆。
任務3　試管動物與克隆動物的比較
比較 項目 試管動物 克隆動物
技術 基礎 體外受精、早期胚胎培養________ 核移植技術、________、________________
實例 試管牛 多莉羊
過程
生殖 方式 ________生殖 ________生殖
遺傳 物質 遺傳物質來自____個個體 遺傳物質大部分來自________生物體
意義 充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力，________供體本身的繁殖周期 加速家畜遺傳改良進程、挽救瀕危物種等
　(1)試管動物生殖的實質是正常的有性生殖，只不過受精、早期胚胎發育在體外進行。
(2)克隆動物生殖的實質是無性生殖，依賴動物細胞核(高度分化的體細胞的細胞核)具有全能性；特有的操作程序是核移植。
任務4　完成胚胎分割、核移植和胚胎移植的比較
　　項目 區別　　 胚胎分割 核移植 胚胎移植
胚胎 來源 雌性動物________或________形成的早期胚胎、其他方式得到的胚胎 經____________得到的胚胎 雌性動物________________________________________________________________________ 或________形成的早期胚胎、其他方式得到的胚胎
生殖 方式 ________生殖 ________生殖 有性生殖或 無性生殖
后代遺 傳特點 相同 相同 __________
考向分類·對點落實
考向一 對體外受精過程的分析
1.[經典模擬]如圖表示通過體外受精培育牛的過程，下列敘述錯誤的是(　　)
A．獲取的精子經獲能后才能進行體外受精
B．②過程只與細胞膜的流動性有關
C．③過程的細胞增殖方式是有絲分裂
D．④過程屬于胚胎移植
2．下列關于卵子采集的敘述中不正確的是(　　)
A．有些動物在采集時要用促性腺激素處理
B．從輸卵管中取出的成熟卵子，可直接與獲能的精子在體外受精
C．對有些動物可以直接從活體卵巢中吸取卵母細胞
D．在卵巢中采集的卵母細胞可直接與獲能的精子在體外受精
考向二 早期胚胎培養和胚胎移植的條件和過程分析
3.[2022·北京四中高三月考]小鼠胚胎干細胞經定向誘導可獲得多種功能細胞，其制備流程如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．為獲得更多的囊胚，可采用激素注射以促進雄鼠產生更多的精子
B．細胞a和細胞b內含有的核基因不同，所以全能性高低不同
C．用胰蛋白酶將細胞a的膜蛋白消化后即可獲得分散的胚胎干細胞
D．胚胎干細胞和誘導出的各種細胞都需在CO2培養箱中進行培養
4．(不定項選擇)下列關于胚胎移植的敘述，不正確的是(　　)
A．胚胎移植的優勢是可以充分發揮雄性優良個體的繁殖潛力
B．胚胎移植過程中沖卵的操作是選擇特定裝置將卵子沖出來
C．胚胎移植過程中受體母畜必須經過免疫學檢驗以防止排斥外來胚胎
D．轉基因、核移植、體外受精等技術獲得的胚胎都必須移植給受體才能獲得后代
5．(不定項選擇)梅花鹿屬于單胎動物，季節性發情，育種工作者希望通過胚胎工程技術對優良品種進行擴大繁殖。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．給供體母鹿注射促性腺激素可使其一次排出多個卵子
B．培養早期胚胎的培養液中含有維生素、激素等多種能源物質
C．當受體數量有限時，可采用胚胎分割技術以獲得更多的后代
D．梅花鹿的胚胎形成后一直處于游離狀態，為胚胎收集提供可能
考向三 胚胎分割過程分析及應用
6.(不定項選擇)下列關于胚胎分割的敘述，正確的是(　　)
A．可以將胚胎任意分割成多塊
B．胚胎分割是一種有性生殖
C．胚胎分割后，移植獲得的后代基因型完全相同
D．胚胎分割是在動物體外進行的，且不能無限分割
考向四 胚胎工程的應用
7.(不定項選擇)2015年2月3日，英國議會下院通過一項歷史性法案，允許以醫學手段培育“三親嬰兒”。三親嬰兒的培育過程可選用如下技術路線。
據圖分析，下列敘述正確的是(　　)
A．該技術可避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代
B．捐獻者攜帶的紅綠色盲基因不能遺傳給三親嬰兒
C．三親嬰兒的染色體全部來自母親提供的細胞核
D．三親嬰兒的培育還需要早期胚胎培養和胚胎移植等技術
8．[2022·廣東汕頭模擬]如圖表示轉基因牛的培育過程，請據圖分析回答下列問題。
(1)①過程為________________。
(2)體外培養胚胎干細胞時，通常要加入________等一些天然成分，除了要保證被培養細胞處于無菌、無毒及氧氣充足的環境中，還需要保證細胞生活所需適宜的________和________。
(3)②過程是將細胞注入圖中囊胚的__________位置，母牛A和B需要用激素進行處理使其________________________。
(4)為獲得較多基因型相同的犢牛，常采用________的方法。③過程是________，實際上是__________________________的過程。
[網絡建構提升]
[長句應答必備]
1．受精過程：獲能的精子穿過放射冠和透明帶→精卵通過細胞表面的糖蛋白相互識別→精子遺傳物質進入卵細胞。
2．胚胎發育過程：受精卵→桑葚胚→囊胚→原腸胚→幼體。
3．體外受精過程
4．胚胎移植的基本程序：對供、受體的選擇和處理→配種或進行人工授精→對胚胎的收集、檢查、培養或保存→胚胎移植→移植后檢查。
[等級選考研考向]
1．[2020·海南卷]下列關于人體造血干細胞的敘述，錯誤的是(　　)
A．造血干細胞比胚胎干細胞的分化程度高
B．造血干細胞分化產生的B細胞在胸腺中發育成熟
C．造血干細胞可不斷增殖和分化，捐獻造血干細胞不影響人體健康
D．造血干細胞移植是治療白血病的有效手段
2．[經典高考]某課題組為解決本地種奶牛產奶量低的問題，引進了含高產奶基因但對本地適應性差的純種公牛。
(1)擬進行如下雜交：
♂A(具高產奶基因的純種)×♀B(具適宜本地生長基因的純種)→C，選擇B作為母本，原因之一是胚胎能在母體內正常________。若C中的母牛表現為適宜本地生長，但產奶量并未提高，說明高產奶是________性狀。為獲得產奶量高且適宜本地生長的母牛，根據現有類型，最佳雜交組合是________，后代中出現這種母牛的概率是________(假設兩對基因分別位于不同對常染色體上)。
(2)用以上最佳組合，按以下流程可加速獲得優良個體。
精子要具有受精能力，需對其進行________處理；卵子的成熟在過程________中完成。在過程④的培養基中含有葡萄糖，其作用是____________。為篩選出具有優良性狀的母牛，過程⑤前應鑒定胚胎的________。子代母牛的優良性狀與過程________的基因重組有關。
(3)為了提高已有胚胎的利用率，可采用________技術。
[國考真題研規律]
3．[2020·全國卷Ⅲ]W是一種具有特定功能的人體蛋白質。某研究小組擬仿照制備乳腺生物反應器的研究思路，制備一種膀胱生物反應器來獲得W，基本過程如圖所示。
回答下列問題：
(1)步驟①中需要使用的工具酶有__________________________。步驟②和③所代表的操作分別是__________和__________。步驟④稱為________________。
(2)與乳腺生物反應器相比，用膀胱生物反應器生產W的優勢在于不受轉基因動物的____________________(答出2點即可)的限制。
(3)一般來說，在同一動物個體中，乳腺上皮細胞與膀胱上皮細胞的細胞核中染色體DNA所含的遺傳信息________(填“相同”或“不同”)，原因是________________________________________________________________________。
(4)從上述流程可知，制備生物反應器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技術有________________________(答出2點即可)。
課堂互動探究案5
考點一
【任務驅動·探究突破】
任務2　(1)減少　(2)增多　減小　(3)增多　保持相對穩定
【考向分類·對點落實】
1．解析：據圖可知，初級卵母細胞在形成次級卵母細胞的過程中需要促性腺激素處理，A正確；細胞Ⅲ為次級卵母細胞，減數分裂Ⅱ是在輸卵管中伴隨著受精作用完成的，B正確；Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分別為初級卵母細胞、次級卵母細胞和受精卵，它們在細胞分裂后期的染色體組數依次為：2N、2N、4N，染色體數不同，C錯誤；動物細胞的受精卵全能性高，因此培育轉基因動物常用受精卵作為受體細胞，D正確。
答案：C
2．解析：①為受精，該過程主要包括：精子穿越透明帶，進入卵細胞膜，原核形成和融合，A正確；a、b分別是囊胚和原腸胚時期，B正確；①～④過程中，③④過程都會發生細胞分化，C錯誤；b為原腸胚，其前一個階段是囊胚階段，囊胚中的滋養層細胞不是全能細胞，D錯誤。
答案：AB
3．解析：①為受精過程，該過程需要依賴細胞表面糖蛋白識別，A正確；②為卵裂過程，該過程通過有絲分裂方式增殖，B正確；細胞卵裂過程中，單個細胞體積減小，但核物質(DNA)不變，因此核/質比增大，C錯誤；④過程中發生細胞分化，而細胞分化的實質是基因表達發生了差異，D正確。
答案：C
4．解析：由受精卵發育為幼體的過程是胚胎發育，由幼體發育為成體的過程是胚后發育，A錯誤；卵裂形成的囊胚總體積基本不變，而每個細胞的體積減小，B錯誤；兔子、雄鷹和眼鏡蛇分別是哺乳類、鳥類和爬行類動物，都是真正的陸生脊椎動物，羊膜和羊水能保證其胚胎發育所需的水環境，還具有防震和保護作用，C正確；原腸胚期已發生了細胞的分化，最好在早期胚胎時進行移植，如牛、羊一般在桑葚胚或囊胚階段移植，而其他生物要在更早階段進行，D錯誤。
答案：ABD
考點二
【任務驅動·探究突破】
任務1　交配　人工　體外培養液　輸卵管　輸卵管　培養液　有性
任務2　同期發情　超數　沖卵　胚胎移植　(1)超數排卵　同期發情　(2)卵泡　早期胚胎　(3)桑葚胚　囊胚　(4)無性繁殖
任務3　胚胎移植　細胞培養　胚胎(分割)移植　有性　無性　兩　供核　縮短
任務4　體內受精　體外受精　體細胞核移植　體內受精　體外受精　無性　無性　不一定相同
【考向分類·對點落實】
1．解析：在進行體外受精時，獲取的精子需獲能后才能進行體外受精；圖中的②過程是受精作用，該過程涉及精卵細胞的識別、細胞膜的融合(與膜的流動性有關)、核的融合等；③過程是卵裂過程，該過程的細胞增殖方式是有絲分裂；④過程是將早期胚胎移入受體子宮的過程，屬于胚胎移植過程。
答案：B
2．解析：對于實驗動物如小鼠以及家畜豬等，采用的主要方法是用促性腺激素處理，使其排出更多的卵子，然后從輸卵管中沖取卵子，直接與獲能的精子在體外受精，故A、B正確；對于大家畜或大型動物，可以直接從活體動物的卵巢中吸取卵母細胞，采集的卵母細胞都要在體外經人工培養成熟后，才能與獲能的精子受精，故C正確，D錯誤。
答案：D
3．解析：為了獲得更多的囊胚，可以采用激素促進成熟雌性個體超數排卵，然后將卵細胞從母體內取出，在試管內與人工采集的精子進行體外受精，培育成胚胎，A錯誤；細胞a和細胞b是由同一個受精卵經過有絲分裂形成的，故核基因相同，B錯誤；運用細胞培養技術可以從哺乳動物的早期胚胎中獲得胚胎干細胞，首先必須用胰蛋白酶處理內細胞團，分解細胞間的膠原蛋白等，使之分散成單個細胞，C錯誤；動物細胞培養時需要在含5%CO2的培養箱中進行培養，以維持培養液的pH，D正確。
答案：D
4．解析：胚胎移植的優勢是可以充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力；胚胎移植過程中沖卵的操作是選擇特定裝置將早期胚胎沖出來；大量的研究已經證明，受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發生免疫排斥反應。
答案：ABC
5．解析：給供體母鹿注射促性腺激素可使其一次排出多個卵子，A正確；維生素、激素都不是能源物質，B錯誤；梅花鹿屬于單胎動物，因此當受體數量有限時，無法通過胚胎分割技術獲得更多的后代，C錯誤；梅花鹿的胚胎形成后，在一定時間內不會與母體子宮建立組織上的聯系，而是處于游離狀態，這為胚胎的收集提供了可能，D錯誤。
答案：BCD
6．解析：胚胎分割可以看做無性生殖，它所形成的后代基因型完全相同，遺傳性狀極為相似。胚胎分割是在動物體外進行的操作，但不能無限分割。
答案：CD
7．解析：“三親嬰兒”的線粒體基因來自捐獻者，A正確；紅綠色盲基因位于X染色體上，捐獻者只將細胞質基因遺傳給該嬰兒，B正確；“三親嬰兒”的染色體來自母親卵母細胞的細胞核與父親精子的細胞核，C錯誤；體外受精獲得受精卵，先在體外培養到桑葚胚或囊胚，再進行胚胎移植，D正確。
答案：ABD
8．解析：(1)①過程為被酶切割的載體和目的基因構建基因表達載體。(2)動物細胞培養液的成分包括糖、氨基酸、無機鹽、微量元素和動物血清等。動物細胞培養的條件：無菌、無毒的環境；營養物質(合成培養基)；溫度和pH(36.5±0.5 ℃，7.2～7.4)；氣體環境(氧氣和二氧化碳)等。(3)從圖中分析可知，含有目的基因的胚胎干細胞應注入囊胚的內細胞團，內細胞團將來發育成胎兒的各種組織。供體母牛和受體母牛需要進行同期發情處理。(4)為獲得較多基因型相同的胚胎可采用胚胎分割的方法。胚胎移植實際上是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。
答案：(1)基因表達載體的構建　(2)血清　溫度　pH　(3)內細胞團　同期發情　(4)胚胎分割　胚胎移植　早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移
課堂總結　網絡聚焦大概念
網絡建構提升
①體外受精　②胚胎移植　③胚胎分割
歷屆真題　分類集訓培素養
1．解析：造血干細胞可以分化成紅細胞、白細胞和血小板，胚胎干細胞可以分化為任何一種組織細胞，所以造血干細胞分化程度更高，A正確；造血干細胞分化產生的T細胞在胸腺中發育成熟，B細胞在骨髓中成熟，B錯誤；骨髓中的造血干細胞可不斷增殖和分化，不斷產生紅細胞、白細胞和血小板，補充到血液中去，所以捐獻造血干細胞不影響人體健康，C正確；造血干細胞移植可以取代白血病患者病變的造血干細胞，是治療白血病的有效手段，D正確。
答案：B
2．解析：(1)由于胚胎需要在母體內正常生長發育，所以應選擇B作為母本。若子代母牛表現為適宜本地生長，但產奶量并未提高，說明適宜本地生長是顯性性狀(設基因為M)，高產奶是隱性性狀(設基因為n)。則♂A基因型是mmnn，♀B基因型是MMNN，♀C基因型是MmNn，為獲得產奶量高且適宜本地生長的母牛(M_nn)，可選擇♂A和♀C進行雜交，后代出現該種母牛的概率是1/2×1/2×1/2＝1/8。(2)精子經過獲能處理才具有受精能力，卵子的成熟發生在受精過程中，即過程③。胚胎培養所需的培養基中含有葡萄糖，葡萄糖氧化分解可提供能量。具有優良性狀的母牛含有高產奶和適應生長的基因，則胚胎移植前應進行鑒定，同時還需鑒定性別。基因重組發生在減數分裂過程中，該過程可使控制不同性狀的基因重新組合。由于供體公牛是純合子，不會發生基因重組，供體母牛是雜合子，則子代母牛的優良性狀與供體母牛產卵過程中的基因重組有關。(3)為提高已有胚胎的利用率，可采用胚胎分割技術，增加胚胎的數量。
答案：(1)生長發育(或胚胎發育)　隱性　♂A×♀C　1/8
(2)獲能　③　供能　性別、高產奶和適應生長的基因　②　(3)胚胎分割
3．解析：(1)在基因表達載體的構建過程中需要使用限制性核酸內切酶切割W基因和載體，同時需要DNA連接酶進行連接。將基因表達載體導入受精卵常用顯微注射法，從受精卵到早期胚胎需要進行體外培養，將獲得的早期胚胎通過胚胎移植移至代孕母體體內。(2)乳腺生物反應器和膀胱生物反應器都屬于動物反應器，前者受動物性別(只能是雌性)和年齡(哺乳期)的限制，后者不受動物性別和年齡限制。(3)題中兩種上皮細胞都是體細胞，且來源于同一個受精卵，所以其細胞核中染色體DNA所含遺傳信息相同。(4)胚胎工程中所用到的技術主要有體外受精、胚胎移植。
答案：(1)限制性核酸內切酶、DNA連接酶　顯微注射　體外培養　胚胎移植　(2)性別、年齡　(3)相同　兩種上皮細胞都是體細胞，且來源于同一個受精卵　(4)體外受精、胚胎移植

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