資源簡介

第10單元　生物技術與工程
第4課　胚胎工程及生物技術的安全性與倫理問題
[復習目標]　1.理解胚胎發育過程及各時期的特點。(生命觀念)　2.建立胚胎移植和試管動物的基本操作流程模型。(科學思維)　3.結合生物工程安全與倫理問題表明自己的觀點并展開討論。(社會責任)
考點一　胚胎工程的理論基礎
1．胚胎工程的概念
2．受精過程
[教材深挖]
(1)(選擇性必修3 P56相關信息)精子獲能的方法有直接利用雌性動物的生殖道使精子獲能；將精子培養在人工配制的獲能液中使其獲能等。獲能液的成分因動物種類不同而有所差異，常見的有效成分有肝素、Ca2＋載體等。
(2)(選擇性必修3 P58相關信息，改編)在實際胚胎工程操作中，常以觀察到兩個極體或者雌、雄原核作為受精的標志，但觀察不到3個極體，其原因是多數哺乳動物的第一極體不進行減數分裂Ⅱ，因而不會形成兩個第二極體。
3．胚胎早期發育
[易錯辨析]
1．雄性動物剛排出的精子并不具有受精能力，必須獲能后才具備受精能力。(√)
2．透明帶反應和卵細胞膜反應是防止多精入卵的兩道屏障。(√)
3．卵裂期胚胎中細胞數目和有機物總量在不斷增加。(×)
4．在胚胎發育過程中，細胞的分化出現在桑葚胚期。(×)
1．受精過程中的“三大反應”、“兩道屏障”
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，因此有機物總量減少。
(2)細胞數目和體積：胚胎總體積不變或略有減小，但細胞數目增多，每個細胞體積減小。
(3)細胞中DNA含量：伴隨細胞分裂，細胞數目增多，總DNA含量增多，但每個細胞中核DNA含量保持相對穩定。
命題點1　圍繞受精過程考查生命觀念
1．(2022·福建福州質檢)下列關于哺乳動物受精的有關說法正確的是(　　)
A．防止多精入卵的兩道屏障分別是透明帶反應和卵細胞膜反應
B．受精完成的標志是雌雄原核的融合，雄原核一般略小于原來精子的核
C．動物排出的卵子成熟程度相同
D．精子獲能必須在雌性動物生殖道內進行，在體外不能進行
解析：選A。受精過程中防止多精入卵的兩道屏障分別是透明帶反應和卵細胞膜反應，A正確；精子入卵后會形成雄原核，雄原核一般略大于原來精子的核，B錯誤；動物排出的卵子還不成熟，可能是初級卵母細胞，也可能是次級卵母細胞，都要在輸卵管內進一步成熟，達到MⅡ期，才具備與精子受精的能力，C錯誤；精子在體外也能進行獲能處理，如在人工配制的獲能液中培養，D錯誤。
2．(2022·河北正定模擬)如圖表示精子入卵后，發生(或引起)的一系列變化形成受精卵的過程，下列敘述錯誤的是(　　)
A．圖中X指卵細胞膜反應，Y指卵子的減數分裂Ⅱ
B．經圖中Y過程只形成了雌原核
C．精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合
D．精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶體的作用下自溶
解析：選B。透明帶反應形成第一道屏障，卵細胞膜反應形成第二道屏障；精子入卵后，精子的尾部脫落，并且原有的核膜破裂，隨后，精子形成一個新的核膜，最后形成一個比原來精子核還大的核，叫作雄原核；與此同時，精子入卵后被激活的卵子完成減數分裂Ⅱ，釋放第二極體，形成雌原核，故Y過程既形成了雌原核，又形成了第二極體。
命題點2　圍繞胚胎早期發育考查生命觀念
3．(2022·四川成都質檢)高等哺乳動物的胚胎發育一般都要經歷“受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原腸胚→幼體形成”等階段。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．受精卵通過有絲分裂不斷增加細胞數目
B．卵裂期細胞與受精卵所含的核酸種類和數量相同
C．原腸胚細胞通過增殖分化形成幼體的各種組織和器官
D．幼體形成后仍然保留著少數具有分裂和分化能力的細胞
解析：選B。卵裂期的細胞是由受精卵經過有絲分裂形成的，所含DNA的種類一般不會發生變化，但DNA的數量在復制后會加倍，RNA的種類和數量會發生改變，B錯誤。
4．(2022·江蘇連云港質檢)高等哺乳動物受精后不久，受精卵開始進行細胞分裂。經桑葚胚、囊胚、原腸胚和組織器官的分化，最后發育成一個完整的幼體，完成胚胎發育的全過程。如圖為該過程中的某一時期示意圖，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．圖中①②③依次為透明帶、滋養層、內細胞團
B．高等哺乳動物的細胞分化開始于圖示時期，終止于生命結束
C．胚胎從①中伸展出來的過程叫作孵化
D．進行胚胎分割時，應選擇圖示時期之后的胚胎進行
解析：選D。題圖是囊胚期示意圖，①②③依次為透明帶、滋養層、內細胞團，A正確；高等哺乳動物胚胎發育中的細胞分化開始于囊胚期，終止于生命結束，B正確；胚胎從①中伸展出來的過程叫作孵化，C正確；進行胚胎分割時，應選擇發育良好、形態正常的桑葚胚或囊胚，圖示細胞所處時期及之前可以進行，D錯誤。
考點二　胚胎工程技術及其應用
1．體外受精
(1)過程
(2)意義：①提高動物繁殖能力；②為胚胎移植提供胚胎。
提醒：體外受精技術的兩個注意點
(1)用促性腺激素處理使得雌性供體超數排卵時，只能注射不能飼喂，促性腺激素是肽類化合物，飼喂會因消化道的消化作用而失去原有的效用。
(2)精子獲能處理前應離心處理，精液由精子和精清兩部分組成。精清中含有一種能抑制精子獲能的物質，因此在一般情況下，精液中的精子無法獲能。精子獲能處理前進行離心處理，目的是除去精清以利于精子獲能。
2．胚胎移植
(1)概念：指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態相同的雌性動物體內，使之繼續發育為新個體的技術。
(2)過程(以牛的胚胎移植為例)
(3)意義
①充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力。
②大大促進了我國畜牧業的發展。
③推動胚胎工程其他技術的研究和應用。
[教材深挖]
(1)(選擇性必修3 P62相關信息)超數排卵是指應用外源促性腺激素，誘發卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。
(2)(選擇性必修3 P61～62圖2－23和思考·討論)①胚胎移植的實質是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。
②供體母牛和受體母牛的選擇標準為供體是遺傳性狀優良、生產能力強的個體，受體是有健康的體質和正常繁殖能力的個體，且二者必須是同一物種。
3．胚胎分割
(1)概念：采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經移植獲得同卵雙胎或多胎的技術。
(2)操作程序
(3)要求：在分割囊胚階段的胚胎時，要將內細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發育。
(4)意義
①促進優良動物品種的繁殖，產生的遺傳性狀相同的后代是進行遺傳學研究的寶貴材料。
②在胚胎移植前，進行性別鑒定、遺傳病篩查等，對于人工控制動物性別、動物繁育健康后代具有重要意義。
[易錯辨析]
1．采集的卵母細胞需在體外培養使其分裂為卵細胞才能與獲能的精子受精。(×)
2．胚胎移植的供體和受體必須是同一種群。(×)
3．通過體外受精后獲得的早期胚胎需要立即移入母體子宮進行妊娠，以保證成活率。(×)
4．為避免代孕綿羊對植入胚胎產生排斥反應，應注射免疫抑制劑。(×)
5．對囊胚進行分割時，要將滋養層細胞均等分割。(×)
1．胚胎移植的生理學基礎
2．胚胎移植中的四個注意點
兩次激素使用 第一次：用孕激素對受、供體進行同期發情處理；第二次：用促性腺激素處理使供體超數排卵
兩次檢查 第一次：對收集的胚胎進行檢查；第二次：對受體母畜是否妊娠進行檢查
移植時間不同 牛、羊要培養到桑葚胚或囊胚階段；小鼠、家兔培養到桑葚胚前；幾乎所有動物都不能到原腸胚階段移植
繁殖方式 胚胎由受精卵形成，屬于有性繁殖；胚胎由核移植或胚胎分割形成，屬于無性繁殖
3.胚胎分割、核移植和胚胎移植的比較
項目 胚胎分割 核移植 胚胎移植
胚胎來源 雌性動物體內受精或體外受精形成的早期胚胎、其他方式得到的胚胎 經體細胞核移植得到的胚胎 雌性動物體內受精或體外受精形成的早期胚胎、其他方式得到的胚胎
生殖類型 無性生殖 無性生殖 有性生殖或無性生殖
受體與后代遺傳物質 相同 相同 不一定相同
命題點1　圍繞體外受精與胚胎移植考查科學探究及社會責任
1．如圖表示通過體外受精培育牛的過程，下列敘述不正確的是(　　)
A．①過程獲取的卵母細胞需鏡檢，若其成熟才可用于②過程
B．獲取的精子經獲能后才能進行體外受精
C．②過程體現了細胞膜的流動性特點
D．③過程體現了細胞的全能性
解析：選D。①過程獲取的卵母細胞需鏡檢，觀察到卵母細胞處于MⅡ期時才具有受精能力，才可用于②過程，A正確；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，B正確；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，C正確；從圖示看，③過程是受精卵發育為桑葚胚的過程，不能體現細胞的全能性，D錯誤。
2．如圖表示牛胚胎移植的流程，其中①～④表示相應的操作過程。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．過程①是注射相關激素，使供、受體同期發情
B．過程②是注射促性腺激素，達到超數排卵的目的
C．過程③主要涉及人工授精和從卵巢中收集胚胎
D．過程④的主要目的是選擇適合移植的胚胎
解析：選C。圖中過程①表示注射相關激素，使供、受體同期發情，A正確；過程②是注射促性腺激素，達到超數排卵，B正確；過程③主要涉及體內受精和從輸卵管中收集胚胎，C錯誤；過程④的主要目的是選擇適合移植的胚胎，D正確。
[歸納總結]　移植胚胎的來源及生殖方式
(1)核移植無性繁殖
(2)體外受精有性生殖
(3)體內受精→收集胚胎→移植→有性生殖
(4)基因工程→轉入目的基因的受精卵胚胎
移植→轉基因動物→有性生殖
命題點2　圍繞胚胎分割考查科學思維及社會責任
3．如圖表示研究人員利用胚胎工程培育優質奶牛的過程，下列相關說法正確的是(　　)
A．在胚胎發育過程中，受精卵通過有絲分裂不斷增加體細胞數目
B．在進行步驟③時，應選擇發育良好的原腸胚來操作
C．在胚胎發育中，卵裂期細胞數量不斷增多，胚胎總體積不斷增大
D．步驟①代表奶牛的體外受精，屬于無性繁殖的方式
解析：選A。在胚胎發育過程中，受精卵通過有絲分裂不斷增加體細胞數目，A正確；在進行步驟③時，應選擇發育良好的桑葚胚或囊胚來操作，需均等分割囊胚的內細胞團，以免影響胚胎發育，B錯誤；在胚胎發育中，卵裂期細胞數量不斷增多，細胞體積不斷減小，但胚胎總體積基本不變，C錯誤；步驟①代表奶牛的體外受精，屬于有性繁殖的方式，D錯誤。
4．(2022·沈河區四模)胚胎工程技術能充分發揮動物的繁殖潛力，為優良牲畜的大量繁殖提供了有效的辦法。如圖是育種工作者采用不同方法培育良種牛的過程(a～h為操作過程)，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．為獲得大量的卵母細胞，可用促性腺激素處理良種母牛
B．采集的精子必須置于ATP溶液中進行獲能處理
C．若要生產高產奶牛，可取①處細胞做DNA分析鑒定性別
D．A、B牛的基因型相同，表型可能存在差異
解析：選B。要獲得大量的卵母細胞，需用促性腺激素處理良種母牛，A正確；對精子進行獲能處理將精子培養在人工配制的獲能液中，使其獲能，獲能液的成分因動物種類而有所差異，常見的有效成分有肝素、Ca2＋載體等，B錯誤；要生產大量的高產奶牛，可取①滋養層處細胞做DNA分析，鑒定性別，取雌性胚胎移植，C正確；A、B牛的基因型相同，但受環境因素的影響，表型可能存在差異，D正確。
考點三　生物技術的安全性與倫理問題
1．轉基因成果
(1)基因工程中研究最早、最廣泛和取得實際應用成果最多的領域是對微生物的基因改造。
(2)轉基因動物方面，科學家將生長激素基因、促生長激素釋放激素基因等轉入動物體內，培育了一批生長迅速、營養品質優良的轉基因家禽、家畜；轉基因植物方面，目前已經培育出了大批具有抗蟲、抗病、抗除草劑和耐儲藏等新性狀的作物。
(3)種植轉基因植物面積較大的國家有美國、巴西、阿根廷、加拿大等；種植的轉基因作物中大豆和玉米最多，其次是棉花和油菜。
[教材深挖]
(選擇性必修3 P101正文)對微生物的基因改造是基因工程中研究最早、最廣泛和取得實際應用成果最多的領域，這是因為微生物具有生理結構和遺傳物質簡單、生長繁殖快、對環境因素敏感和容易進行遺傳物質操作等優點。
2．轉基因產品的安全性
(1)引發對轉基因產品安全性爭論的原因
①基因工程對原本是自然造就的生命形式進行了改造，使之具有了全新特征。
②人們所生活的國家或社會，政治制度、意識形態、宗教信仰、經濟發展水平、歷史背景、傳統文化和倫理道德觀念等的差異，決定了人們具有不同的價值觀取向。
(2)理性看待轉基因技術
①以完備的相關科學知識為基礎，即清晰地了解轉基因技術的原理和操作規程。
②應該看到人們的觀點受到許多復雜的政治、經濟和文化等因素的影響。
③要靠確鑿的證據和嚴謹的邏輯進行思考和辯論。
3．關注生殖性克隆人
(1)生殖性克隆：指通過克隆技術產生獨立生存的新個體。
(2)治療性克隆：指利用克隆技術產生特定的細胞、組織和器官，用它們來修復或替代受損的細胞、組織和器官，從而達到治療疾病的目的。
(3)我國不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實驗。
[教材深挖]
(選擇性必修3 P107思考·討論，節選)克隆人的遺傳信息絕大多數是由細胞核供體提供的，從基因層面來看，克隆人相當于細胞核供體的“復制品”。以血緣為紐帶的人倫關系很可能因克隆人的到來而消亡。
4．禁止生物武器
(1)種類：致病菌類、病毒類、生化毒劑類等。
(2)中國政府的態度：在任何情況下不發展、不生產、不儲存生物武器，并反對生物武器及其技術和設備的擴散。
[易錯辨析]
1．將生長激素基因、促生長激素釋放激素基因等轉入動物體內，培育了生長迅速、營養品質優良的轉基因家禽、家畜。(√)
2．利用轉基因技術顯著抑制番茄中乙烯形成酶的活性和乙烯的生成量，從而培育成了轉基因耐儲藏番茄。(√)
3．生殖性克隆人破壞了人類基因多樣性的天然屬性，不利于人類的生存和進化。(√)
4．利用體外受精、體細胞核移植等技術獲得的人的囊胚可以植入人或任何動物的生殖系統。(×)
5．消除生物武器威脅、防止生物武器擴散是生物安全防控的重要方面。(√)
1．治療性克隆和生殖性克隆的比較
2．比較試管嬰兒和設計試管嬰兒
(1)試管嬰兒和設計試管嬰兒過程如圖所示
(2)試管嬰兒和設計試管嬰兒的異同點
項目 試管嬰兒 設計試管嬰兒
不同點 過程 無圖中d過程 多出圖中d過程
技術手段 無須進行遺傳學診斷 進行遺傳學診斷
應用 主要解決不孕夫婦的生育問題 主要用于白血病、貧血癥等遺傳疾病的預測及治療
相同點 二者都是體外受精、體外進行早期胚胎培養，再經過胚胎移植，從生殖方式上都為有性生殖
命題點1　圍繞轉基因產品的安全性考查社會責任
1．(2022·湖北孝感期末)下列哪項是轉基因生物引起食物安全的證據(　　)
A．世界上數以億計的人口食用轉基因農作物
B．轉基因生物合成的營養物質與天然品種“沒有差別”
C．轉基因生物合成的某些蛋白質可能對某些人造成過敏反應
D．轉基因產品經過了多環節、嚴謹的安全性評價
解析：選C。世界上數以億計的人口食用轉基因農作物及其加工食品，這不是轉基因生物引起食物安全的證據，A不符合題意；轉基因生物合成的營養物質與天然品種“沒有差別”，不是轉基因生物引起食物安全的證據，B不符合題意；轉基因生物合成的某些蛋白質可能對某些人造成過敏反應，是轉基因生物引起食物安全的證據，C符合題意；轉基因產品經過了多環節、嚴謹的安全性評價，不是轉基因生物引起食物安全的證據，D不符合題意。
2．我國頒布了《農業轉基因生物標識管理辦法》，要求對轉基因生物產品及其加工品加貼標注。其主要目的是(　　)
A．警告消費者，不要隨意購買
B．維護消費者知情權和選擇權
C．鼓勵消費者，可以放心購買
D．堅持正確的輿論導向，促進科技發展
解析：選B。我國頒布了《農業轉基因生物標識管理辦法》，要求對轉基因生物產品及其加工品加貼標注，其主要目的是維護消費者的知情權和選擇權，故選B。
命題點2　圍繞生殖性克隆人及設計試管嬰兒考查社會責任
3．克隆人嚴重沖擊婚姻、家庭和兩性關系等倫理道德觀念的技術是(　　)
A．利用動物克隆技術克隆人
B．通過基因治療手段治療人類的遺傳病
C．利用現代生物技術有效確認身份和偵破案件
D．利用人類基因序列，生產基因工程產品、分析病理、治療疾病
解析：選A。克隆人嚴重違反了人類倫理道德，是克隆技術的濫用；克隆人沖擊了現有的婚姻、家庭和兩性關系等傳統的倫理道德觀念；克隆人是在人為地制造在心理上和社會地位上都不健全的人，中國政府禁止生殖性克隆；基因治療應用于診斷和預防遺傳病、利用PCR技術可以有效確認身份和偵破案件和利用人類基因序列，能夠生產基因工程產品、分析病理、治療疾病均屬于基因工程的應用。
4．關于設計試管嬰兒的問題，下列哪項不合乎道德規范(　　)
A．利用試管嬰兒提供脊髓造血干細胞，救治病人
B．利用設計試管嬰兒技術設計畸形胎兒，以供展覽
C．利用試管嬰兒的臍帶血
D．設計試管嬰兒，不一定非考慮他的性別
解析：選B。利用試管嬰兒提供骨髓造血干細胞，救治病人合乎道德規范，A不符合題意；利用設計試管嬰兒技術設計畸形胎兒，以供展覽不合乎道德規范，B符合題意；利用試管嬰兒的臍帶血治療白血病等合乎道德規范，C不符合題意；設計試管嬰兒，不一定非考慮他的性別合乎道德規范，D不符合題意。
命題點3　圍繞禁止生物武器考查社會責任
5．新冠肺炎使我們對病毒的威力有深刻感受，所以生物武器更是人類要嚴格禁止的。下列關于生物武器的說法，錯誤的是(　　)
A．生物武器包括致病菌類、病毒類、生化毒劑類等
B．利用炭疽桿菌制成的生物武器，具有傳染性極強、致死率極高的特點
C．中美兩國發布聯合聲明，重申在一般情況下不發展、不生產、不儲存生物武器
D．徹底銷毀生物武器是世界上大多數國家的共識
解析：選C。中美兩國發布聯合聲明，重申在任何情況下不發展、不生產、不儲存生物武器，并反對生物武器及其技術和設備的擴散，C項錯誤。
[真題演練]
1．(2021·浙江6月選考)采用CRISPR/Cas9基因編輯技術可將增強型綠色熒光蛋白(EGFP)基因定點插入到受精卵的Y染色體上，獲得轉基因雄性小鼠。該轉基因小鼠與野生型雌性小鼠交配，通過觀察熒光可確定早期胚胎的性別。下列操作錯誤的是(　　)
A．基因編輯處理的受精卵在體外培養時，不同發育階段的胚胎需用不同成分的培養液
B．基因編輯處理的受精卵經體外培養至2細胞期，須將其植入同期發情小鼠的子宮，才可獲得表達EGFP的小鼠
C．分離能表達EGFP的胚胎干細胞，通過核移植等技術可獲得大量的轉基因小鼠
D．通過觀察早期胚胎的熒光，能表達EGFP的即為雄性小鼠胚胎
解析：選B。依據胚胎在不同發育階段對培養條件的特定需要，受精卵在體外培養時，不同發育階段的胚胎需用不同成分的培養液，A正確；基因編輯處理的受精卵一般經體外培養至桑葚胚或囊胚階段，進行胚胎移植，可獲得表達EGFP的小鼠，B錯誤；分離能表達EGFP的胚胎干細胞，通過核移植、早期胚胎培養、胚胎移植等技術，可獲得大量的轉基因小鼠，C正確；由分析可知，通過基因編輯技術將Y染色體用綠色熒光蛋白基因標記，通過觀察早期胚胎的熒光，能表達EGFP的個體含有Y染色體，即為雄性小鼠胚胎，D正確。
2．(2021·福建卷)一位患有單基因顯性遺傳病的婦女(其父親與丈夫表型正常)想生育一個健康的孩子。醫生建議對極體進行基因分析，篩選出不含該致病基因的卵細胞，采用試管嬰兒技術輔助生育后代，技術流程示意圖如下。
下列敘述正確的是(　　)
A．可判斷該致病基因位于X染色體上
B．可選擇極體1或極體2用于基因分析
C．自然生育患該病子女的概率是25%
D．在獲能溶液中精子入卵的時期是③
解析：選B。由題意可知，患病婦女為雜合子，該顯性致病基因可以位于常染色體上，也可以位于X染色體上，A錯誤；卵原細胞減數第一次分裂中同源染色體分離，其上基因也隨之分離，最終產生一個次級卵母細胞和一個第一極體，二者基因互補，次級卵母細胞減數第二次分裂著絲粒分裂，姐妹染色單體分離，其上基因也隨之分離，最終產生一個卵細胞和一個第二極體，二者基因相同，且卵細胞可用于受精，而極體最后退化消失，因此可選擇極體1或極體2用于基因分析，B正確；若顯性致病基因用A表示，位于常染色體，則患病婦女基因型為Aa，丈夫正常，基因型為aa，自然生育患該病子女(Aa)的概率是1/2，若顯性致病基因位于X染色體上，則患病婦女基因型為XAXa，丈夫的基因型為XaY，自然生育患該病子女(XAXa，XAY)的概率是1/4＋1/4＝1/2，C錯誤；在獲能溶液中精子入卵(次級卵母細胞)的時期是②，D錯誤。
3．(2020·山東卷)經遺傳改造的小鼠胚胎干細胞注入囊胚，通過胚胎工程的相關技術可以獲得具有不同遺傳特性的實驗小鼠。下列說法錯誤的是(　　)
A．用促性腺激素處理雌鼠可以獲得更多的卵子
B．體外受精前要對小鼠的精子進行獲能處理
C．胚胎移植前要檢查胚胎質量并在囊胚或原腸胚階段移植
D．遺傳改造的小鼠胚胎干細胞可以通過轉基因等技術獲得
解析：選C。促性腺激素可以使雌鼠超數排卵，獲得更多的卵子，A正確；精子只有獲能后才能完成受精，故體外受精前要對小鼠的精子進行獲能處理，B正確；胚胎移植通常選擇囊胚期及之前的階段，如桑葚胚階段，C錯誤；轉基因技術可以定向改造小鼠的基因，所以遺傳改造的小鼠胚胎干細胞可以通過轉基因等技術獲得，D正確。
[長句特訓]
供體器官短缺是限制器官移植的重要因素，而異種器官移植會存在內源病毒跨種傳播、免疫排斥等問題。某科研團隊對豬的成纖維細胞進行了基因編輯，根除了豬細胞中所有內源性逆轉錄病毒(PERVs)的活性后，再通過核移植技術成功獲得了第一批“無毒”的克隆豬，基本流程如圖所示。
設問形式1　必備知識及其應用類命題
(1)對豬的成纖維細胞進行培養時，需要將其置于含有____________________的混合氣體的CO2培養箱中。過程③形成的重構胚還需用物理或化學方法激活，其目的是_______________________________________________________。
為獲得更多的“無毒”豬，可以對早期胚胎進行______________操作后再進行胚胎移植，若對囊胚進行此操作，需要注意的是_____________________。
設問形式2　實驗分析類命題
(2)重構胚成活率低是限制核移植成功的主要因素之一，研究人員探究了不同濃度的TSA(組蛋白去乙酰化酶抑制劑)對豬重構胚發育成囊胚的影響，結果如表所示：
TSA濃度(nM) 0 20 40 60
囊胚的形成率(%) 13% 22.8% 35.7% 21%
由題表可知，選用濃度為________的TSA處理更有利于提高囊胚的形成率，由此推測組蛋白乙酰化程度的升高會__________(填“促進”或“抑制”)重構胚的發育。
設問形式3　問題解決類命題
(3)該批無毒豬的器官直接用于人體器官移植會產生免疫排斥，為了解決這一問題，請你提出合理的改造方案：_______________________________。
解析：(1)動物細胞培養需要置于CO2培養箱，包含95%空氣(細胞代謝必需的)和5%的CO2(維持培養液的pH)。過程③形成的重構胚還需用物理或化學方法激活，其目的是使重構胚完成細胞分裂和發育進程。來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質，所以將早期胚胎進行胚胎分割后可以獲得更多基因型相同的“無毒”豬胚胎。在對囊胚階段的胚胎進行分割時，應注意將內細胞團均等分割，以免影響胚胎的恢復和進一步發育。(2)據表可知，TSA濃度為40 nM時，囊胚的形成率最高，因此選用濃度為40 nM的TSA處理更有利于提高囊胚的形成率。TSA是組蛋白去乙酰化酶抑制劑，當它存在時，組蛋白去乙酰化酶不能發揮作用，組蛋白不能去乙酰化，即TSA濃度越高，組蛋白乙酰化程度越高，據表格可知，一定的TSA濃度范圍內，隨著TSA濃度升高，囊胚的形成率升高，因此推測組蛋白乙酰化程度的升高會促進重構胚的發育。(3)免疫排斥是機體對移植供體(異體細胞、組織或器官)通過特異性免疫應答使其破壞的過程。一般是指移植手術后，患者可識別移植供體抗原并產生免疫應答，因此可以在豬的基因組中導入某種調節因子，以抑制抗原決定基因的表達，或設法除去抗原決定基因，再結合克隆技術培育出可用于移植的豬器官，這樣可以避免產生免疫排斥。
答案：(1)95%的空氣和5%的CO2　使重構胚完成細胞分裂和發育進程　胚胎分割　需將內細胞團均等分割　(2)40 nM　促進　(3)在豬的基因組中導入某種調節因子，以抑制抗原決定基因的表達(或設法除去抗原決定基因，再結合克隆技術培育出可用于移植的豬器官)
第4課　胚胎工程及生物技術的安全性與倫理問題
[基礎練透]
1．下列關于精卵結合的敘述錯誤的是(　　)
A．哺乳動物受精過程中精子穿越透明帶后，進入卵細胞膜
B．卵子一般在排出2～3 h后才能被精子穿入
C．剛剛排出的精子，不能立即與卵子結合受精
D．在精子觸及卵細胞膜的瞬間，卵細胞膜會發生生理反應，阻止其他精子進入
解析：選D。哺乳動物受精過程中精子需穿越透明帶，進入卵細胞膜，A正確；卵子一般在排出2～3 h后才能被精子穿入，B正確；剛剛排出的精子，不能立即與卵子結合受精，必須獲能后才能獲得受精能力，C正確；在精子觸及卵細胞膜的瞬間，卵細胞膜外的透明帶會發生生理反應，阻止其他精子進入透明帶，D錯誤。
2．(2022·湖北模擬)“試管動物”技術繁育的個體具有健康的體質和重要的商業應用價值。“試管動物”技術繁育的基本過程：良種母畜的卵母細胞＋良種公畜的精子→受精卵→早期胚胎→代孕母畜→試管動物。下列相關敘述正確的是(　　)
A．通常選擇良種母畜處于MⅠ中期的卵母細胞更有利于進行受精作用
B．良種公畜獲能的精子與成熟的卵子可在適當的培養液中共同培養一段時間完成受精
C．早期胚胎培養需要依次經歷卵裂期、桑葚胚、原腸胚和囊胚等階段
D．代孕母畜可以是同種的，也可以是不同物種的，需對其進行同期發情處理
解析：選B。通常選擇良種母畜處于MⅡ期的卵母細胞用于受精作用，A錯誤；從良種公畜提取的精子需要獲能后才能與成熟的卵子受精，在適當的培養液中共同培養一段時間完成受精，B正確；早期胚胎培養需要依次經歷卵裂期、桑葚胚、囊胚和原腸胚等階段，C錯誤；代孕母畜一般選擇同種生物的成年母畜，對其進行同期發情處理是為了保證移植胚胎所處的生理環境相同，D錯誤。
3．(2022·濰坊市期末)人們對轉基因技術安全性的關注與日俱增，曾有百余名諾貝爾獎得主發布聯名公開信：長期調研表明，通過生物技術改良的農作物和食物至今從未有過一起經過確認的致病案例，這讓人們更理性的看待轉基因技術。以下相關敘述錯誤的是(　　)
A．轉基因技術使植物獲得優良性狀，但沒有增加生物的基因多樣性
B．將目的基因導入農作物的葉綠體基因組可有效防止基因污染
C．我國發放了轉基因作物的生產應用安全證書，批準所有轉基因作物都能商業化種植
D．目前雖未發現致病的案例，但仍要靠確鑿的證據和嚴謹的邏輯來思考轉基因技術的影響
解析：選C。轉基因技術能克服遠緣雜交不親和的障礙，因此其增加了生物變異的范圍，但并未產生新的基因，即沒有增加生物的基因多樣性，A正確；將目的基因整合到受體細胞的葉綠體基因組中能防止基因污染，因為葉綠體基因組不會進入花粉，B正確；我國發放了轉基因作物的生產應用安全證書，但并未批準所有轉基因作物都能商業化種植，C錯誤；目前雖未發現致病的案例，但仍要靠確鑿的證據和嚴謹的邏輯來思考轉基因技術的影響，D正確。
4．(2022·山東模擬)大多數哺乳動物的早期胚胎具有調節發育的功能，去掉早期胚胎的一半，仍可以發育成一個完整的胎兒，調節能力隨發育進程逐漸減弱甚至消失。晚期桑葚胚分割后分離的卵裂球仍具有調整發育的能力，重新致密化使卵裂球重新分布而發育至囊胚。下列說法錯誤的是(　　)
A．桑葚胚前的每一個細胞都具有發育成完整胚胎的潛能
B．囊胚期不同部位的細胞致密化程度不同
C．胚胎分割屬于無性繁殖或克隆的范疇
D．胚胎發育到原腸胚階段，可將其取出向受體移植
解析：選D。桑葚胚前的每一個細胞都具有發育成完整胚胎的潛能，A正確；囊胚期不同部位的細胞致密化程度不同，B正確；胚胎分割屬于無性繁殖或克隆的范疇，C正確；胚胎發育到桑葚胚或囊胚階段，可將其取出向受體移植，D錯誤。
5．(2022·福建寧德期末)圖中a、b、c、d表示生物工程的相關技術，①②③分別表示應用a、b、c技術獲得的生物個體。下列推測錯誤的是(　　)
A．若a是核移植技術，則①的產生體現動物細胞核具有全能性
B．若b是體外受精技術，則②的發育都在體外進行
C．若c是胚胎分割技術，則③的產生方式屬于無性繁殖
D．d技術實質是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移
解析：選B。動物細胞通過核移植技術獲得動物個體能證明動物細胞的細胞核具有全能性，A正確；體外受精是將體外獲得的胚胎移植到同種的、生理狀態相同的其他雌性動物的體內，使之繼續發育為新個體，所以不全是在體外進行，B錯誤；胚胎分割技術是將一個囊胚或者桑葚胚分割成多份，獲得多個后代個體，屬于無性繁殖，C正確；d是胚胎移植技術，實質是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移，D正確。
6．據報道，英國倫敦大學學院的醫生利用基因診斷和胚胎篩選技術，使得一對擁有乳腺癌家族病史的英國夫婦順利孕育一名排除乳腺癌隱患的“設計嬰兒”。這是英國政府放寬對人體胚胎篩選方面的限制后，首例防止乳腺癌遺傳的“設計嬰兒”。“設計嬰兒”與試管嬰兒相比，特有的技術環節是(　　)
A．體外受精　　　　 B．胚胎移植
C．基因檢測 D．細胞核移植
解析：選C。根據題意“設計嬰兒”利用了“基因診斷和胚胎篩選技術”，所以其技術手段中含有基因檢測，但試管嬰兒的技術手段中沒有基因檢測；兩者都利用了體外受精、胚胎移植技術，都不需要進行細胞核移植。
7．(多選)下列關于“試管牛”培養流程的敘述，不正確的是(　　)
A．過程①可對供體母牛注射性激素，使其排出更多的卵子
B．過程②發生的標志是在卵細胞膜和透明帶的間隙觀察到兩個極體
C．大量的研究已經證明，過程③基本不會發生免疫排斥反應
D．移入受體的供體胚胎的遺傳特性，在孕育過程中受受體的影響
解析：選AD。過程①可對供體母牛注射促性腺激素，使其排出更多的卵子，A錯誤；過程②表示體外受精，在實際胚胎工程操作中，常以觀察到兩個極體作為受精的標志，B正確；胚胎移植時，受體對移入子宮的外來胚胎基本不發生免疫排斥反應，這是胚胎移植成功的生理學基礎，C正確；“試管牛”的遺傳物質來自供體母牛和供體公牛，胚胎遺傳性狀取決于供體，在孕育過程中不受受體的影響，D錯誤。
8．(2022·山東聊城調研)控制哺乳動物的性別對于畜牧生產有著十分重要的意義。目前，分離精子技術是有效的性別控制方法。例如，牛含X染色體的精子的DNA含量比含Y染色體的精子的DNA含量高出4%左右，利用這一差異人們借助特殊儀器將它們分離開來，再通過胚胎工程技術就可培育出所需性別的試管牛(如圖所示)。
根據以上信息回答下列相關問題：
(1)試管動物技術通常是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下_______和結合，并通過培養發育成早期胚胎后，再經胚胎移植產生后代的技術。
(2)圖中過程①是采集精子，獲得的精子經____________后才能受精。
(3)圖中過程③通常采用____________技術。進行過程③前，需將卵子培養到____________期。
(4)為了確保得到所需性別的試管牛，往往需要對移植前的胚胎進行性別鑒定，請舉出一種對早期胚胎進行性別鑒定的方法：___________________。
解析：(1)試管動物的產生過程是通過人工操作獲取精子和卵子，使它們在體外條件下成熟和受精，并通過培養發育成早期胚胎后，經胚胎移植而產生后代。(2)采集后的精子需放到化學藥物中才能使之獲能，獲得受精能力。(3)過程③為體外受精，在體外受精前，需將卵子培養到MⅡ期。(4)試管動物可以有選擇性地獲得所需性別的動物，可通過分析胚胎細胞染色體組成的方法對早期胚胎進行性別鑒定。
答案：(1)成熟　(2)獲能處理　(3)體外受精　MⅡ　(4)分析胚胎細胞的染色體組成(答案合理即可)
[能力提升]
9．(2022·山東聊城期末)哺乳動物胚胎早期發育階段就有一部分原始生殖細胞(PGC)，PGC經過分裂和長距離遷移最終進入發育而未分化的生殖嵴，隨著生殖嵴向睪丸或卵巢方向分化，PGC也相應地向精子或卵細胞分化，經過減數分裂等一系列復雜的過程最終成為精子或卵細胞。下列敘述正確的是(　　)
A．PGC最早可能出現于原腸胚，原腸胚的擴大會導致透明帶破裂
B．PGC遷移到生殖嵴的過程中發生有絲分裂和減數分裂，使PGC的數量不斷增多
C．精子需要獲能才能與卵子結合，卵子只有發育到MⅡ期才具備與精子受精的能力
D．體外受精時，獲能后的精子不需要穿過透明帶，只需穿過卵細胞膜即可完成受精
解析：選C。囊胚的擴大會導致透明帶的破裂，胚胎從其中伸展出來，A錯誤；PGC遷移到生殖嵴的過程中發生有絲分裂，使PGC的數量不斷增多，B錯誤；精子需要獲能才能與卵子結合，排出的卵子并未成熟且成熟程度因動物種類不同而不同，但只有達到MⅡ期時，才具備與精子受精的能力，C正確；只有穿過透明帶的精子才能與卵細胞膜接觸，D錯誤。
10．(2022·福建一模)哺乳動物單倍體胚胎干細胞技術是遺傳學研究的新手段，可以獲得孤雌或孤雄單倍體胚胎干細胞，為研究基因功能提供了理想的細胞模型。如圖表示研究人員利用小鼠獲取單倍體胚胎干細胞的方法，下列說法正確的是(　　)
A．方法一中，研究人員需對實驗小鼠注射孕激素，從而獲得更多的卵母細胞
B．用SrCl2溶液處理的作用是激活卵母細胞，得到孤雄單倍體胚胎干細胞
C．獲得孤雄單倍體胚胎干細胞需要去除細胞M中的雌原核
D．若研究Y染色體上相關基因功能，應用方法一得到的胚胎干細胞
解析：選C。方法一中，給小鼠注射促性腺激素可促使其超數排卵，可以獲得更多的卵母細胞，A錯誤；用SrCl2溶液處理的作用是激活卵母細胞，發育形成的干細胞稱為孤雌單倍體胚胎干細胞，B錯誤；采用方法二去除細胞M中的雌原核，可獲得孤雄單倍體胚胎干細胞，C正確；若研究Y染色體上相關基因功能，應用方法二得到的孤雄單倍體胚胎干細胞，D錯誤。
11．(多選)我國研究人員以小鼠(2n＝40)和大鼠(2n＝42)為材料，通過細胞融合技術創造出一種新型干細胞——異種雜合二倍體胚胎干細胞，該細胞具有多向分化潛能，在科研上具有較高應用價值，相關過程如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．注射促性腺激素可促進小鼠超數排卵，通過獲能液可使大鼠精子獲得受精的能量
B．胚胎1、2均發育到囊胚階段，其中的滋養層具有發育成胎盤和胎膜的能力
C．異源二倍體ES細胞全能性的表達需要移植到經同期發情的代孕受體內完成
D．異源二倍體ES細胞的染色體數為41，發育成的雜種鼠僅有一條性染色體
解析：選BC。注射促性腺激素可促使小鼠超數排卵，獲能液能使精子獲能，精子的獲能是指精子獲得受精“能力”而非獲得能量，A錯誤；胚胎1、2均發育到囊胚階段，該時期細胞出現分化，有內細胞團和滋養層，其中的滋養層具有發育成胎盤和胎膜的能力，B正確；異源二倍體ES細胞全能性的表達需要最終發育為完整個體，該過程需要移植到經同期發情處理的代孕受體內完成，保證供、受體生殖器官的生理變化相同，為胚胎移入受體提供相同的生理環境，C正確；據圖可知，異源二倍體ES細胞的染色體數為(40＋42)/2＝41條，但有來自小鼠和大鼠的性染色體各一條，D錯誤。
12．(2022·遼寧大連模擬)如圖為某課題組用生物技術制備轉基因小鼠的過程。回答下列問題：
(1)為了完成體外受精，需要對新鮮或解凍的精液進行__________處理，之后對精子進行__________處理。把目的基因導入小鼠受精卵最常用的方法是__________________。通常把目的基因轉入雄原核而不是雌原核，從兩者形態差異上分析，原因是____________________________________________。
(2)把桑葚胚移入母鼠后，母體____________(填“會”或“不會”)發生免疫排斥反應。可用__________________技術，提高胚胎的利用率。
(3)外源目的基因與小鼠的DNA可以拼接重組，從分子水平分析其原因是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
若獲得的已整合藥用蛋白基因的轉基因小鼠分泌的乳汁中檢測不到藥用蛋白，根據中心法則分析，其可能的原因是____________________________。
解析：(1)為了完成體外受精，需要對新鮮或解凍的精液進行精子離心處理，之后對精子進行獲能處理，之后才具備受精能力。將目的基因導入受精卵中，通常用顯微注射技術。雄原核較大，更容易容納外源DNA。(2)母體子宮對外來胚胎幾乎不存在免疫排斥反應。利用胚胎分割技術，可以提高胚胎的利用率。(3)由于不同生物DNA的化學組成(“化學組成”可寫成“脫氧核苷酸”)和基本結構(“基本結構”可寫成“雙螺旋結構”)相同，所以外源目的基因與小鼠的DNA可以拼接重組；目的基因已經整合到小鼠體內，但是轉基因小鼠分泌的乳汁中沒有藥用蛋白，可能是由于藥用蛋白基因沒轉錄或(完成轉錄)沒翻譯。
答案：(1)(精子)離心　獲能　顯微注射技術　雄原核較大，更容易容納外源DNA　(2)不會　胚胎分割　(3)不同生物DNA的化學組成(“化學組成”可寫成“脫氧核苷酸”)和基本結構(“基本結構”可寫成“雙螺旋結構”)相同　藥用蛋白基因沒轉錄或(完成轉錄)沒翻譯

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