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2024版高考生物一轮总复习第10单元生物技术与工程第39课胚胎工程生物技术的安全性与伦理问题课件
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这是一份2024版高考生物一轮总复习第10单元生物技术与工程第39课胚胎工程生物技术的安全性与伦理问题课件，共60页。PPT课件主要包含了应用外源促性腺激素，对微生物的基因改造，生长激素基因，抗除草剂等内容，欢迎下载使用。
1．对比自然胚胎发育和胚胎工程的操作过程，说出胚胎工程的原理及应用。(生命观念、科学思维)2．关注生物技术的安全性与伦理问题。(社会责任)
层级一构建必备知识 培养关键能力
考点一 胚胎工程的理论基础
考点二 胚胎工程技术及其应用
考点三 生物技术的安全性和伦理问题
1．胚胎工程概念的理解
2．受精(1)概念：____和____结合形成____(受精卵)的过程。(2)场所：自然条件下，哺乳动物的______内。(3)过程
1．胚胎工程的操作对象只能是早期胚胎。( )2．受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。( )3．透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精子入卵的两道屏障。( )4．卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量增多，细胞体积增大。( )
【教材细节命题】1．(选择性必修3 P56相关信息改编)使精子获能的方法有________________________________________________________________________________。2．(选择性必修3 P58相关信息改编)在实际胚胎工程操作中，常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志，为什么观察不到3个极体？________________________________________________________________________________________。
直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等
多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体，也就观察不到3个极体
1．受精前的两个准备阶段(1)精子获能：精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才获得受精能力的生理现象。(2)卵子的准备：不同动物排出的卵子成熟程度不同，有些为初级卵母细胞，有些为次级卵母细胞，但都必须在输卵管中发育到MⅡ期，才具备与精子受精的能力。
1．下图表示精子入卵后，发生(或引起的)一系列变化形成受精卵的过程，下列叙述错误的是( )
A．图中X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数分裂ⅡB．经图中Y过程只形成了雌原核C．精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合D．精子入卵后，精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶B 解析：X表示卵细胞膜反应，是防止多精入卵的第二道屏障，Y表示减数分裂Ⅱ，在受精过程中卵子完成减数分裂Ⅱ，A正确；经图中Y过程，除形成雌原核外，还形成第二极体，B错误；精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合，C正确；精子入卵后，尾部留在外面并在溶酶体的作用下自溶，D正确。
2．下图为某哺乳动物受精作用及胚胎发育过程示意图，据图分析，下列相关叙述错误的是( ) A．①过程发生在雌性动物的输卵管中B．②过程通过有丝分裂进行C．a时期细胞开始出现分化D．b时期胚胎可发生孵化过程
D 解析：精子和卵细胞的结合过程发生在雌性动物的输卵管中，A正确；②过程是受精卵的卵裂，通过有丝分裂进行，B正确；a时期为囊胚期，此时细胞开始出现分化，C正确；b时期为原肠胚时期，胚胎的孵化过程发生在囊胚期，D错误。
【易错提醒】受精作用和早期胚胎发育认识的六个误区(1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。(2)精子获能是指精子获得受精能力，而不是获得能量。(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。(4)误认为子宫是受精卵唯一的发育场所。受精卵形成后即在输卵管内开始进行有丝分裂，输卵管为受精卵发育的最初场所。(5)误认为胚胎发育过程中胚胎体积一直在增大。卵裂时期胚胎总体积基本不变，每个细胞的体积在减小。(6)误认为胚胎发育过程中有机物总量在增加。早期胚胎发育消耗卵细胞提供的营养物质，有机物总量减少，但有机物种类增加。
3．(2021·湖北卷)子宫内膜异位症患者常伴有不孕症状，患者腹腔液中含有较高浓度的白细胞介素(IL)。为探明腹腔液中存在的IL对生殖活动的影响，科研人员利用三种重组人白细胞介素IL-1β、IL-5、IL-6，将获能处理后的精子与成熟的卵母细胞在培养液中混合培养，培养适宜时间后，观察受精情况，得到如下实验结果。以下说法错误的是( )
A．实验过程中，可给雌性小鼠注射一定量的促性腺激素，以获得多枚卵母细胞B．培养后取培养液用显微镜观察，若观察到卵细胞膜和透明带的间隙中有两个极体，则卵细胞已完成受精C．从图中可知，IL能抑制小鼠受精，且随浓度的升高，IL-1β、IL-5、IL-6的抑制作用均不断增强D．若要研究IL对小鼠早期胚胎发育的影响，可利用上述培养液，继续观察统计不同发育时期胚胎的发育情况
C 解析：实验过程中，需要从雌性小鼠体内获得多枚卵母细胞，一般可采取的方法是给雌性小鼠注射一定量的促性腺激素，从输卵管中冲出多枚卵母细胞，A正确；受精完成的标志是观察到卵细胞膜和透明带的间隙中有两个极体，B正确；从图中可以看出，IL-1β对小鼠的受精作用具有抑制作用，但并不是随浓度的升高，抑制作用增强，如IL-1β浓度为0.5 ng·mL-1时抑制作用比IL-1β浓度为0.05 ng·mL-1时要弱，C错误；若要研究IL对小鼠早期胚胎发育的影响，则需要利用题中培养液，继续观察统计不同发育时期胚胎的发育情况，D正确。
1．体外受精(1)过程(2)意义：①提高动物________；②为胚胎移植提供____________。
2．胚胎移植(1)概念：指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到______的、________相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
(2)过程(以牛的胚胎移植为例)
(3)优势：充分发挥_______________________。
雌性优良个体的繁殖潜力
3．胚胎分割(1)材料：应选择发育良好、形态正常的______或囊胚。(2)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)。(3)操作要求：对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将________均等分割。
1．采集的卵母细胞需在体外培养使其分裂为卵细胞才能与获能的精子受精。( )2．胚胎移植的供体和受体必须是同一种群。( )3．通过体外受精后获得的早期胚胎需要立即移入母体子宫进行妊娠，以保证成活率。( )4．为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应，应注射免疫抑制剂。( )5．利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。( )6．对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割。( )
【教材细节命题】1．(选择性必修3 P62相关信息改编)超数排卵是__________________________________________________________。2．(选择性必修3 P61～62图2-23和思考·讨论)(1)胚胎移植的实质是__________________________________________。(2)供体母牛和受体母牛的选择标准是_____________________________________________________________________________________。
诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
供体是遗传性状优良、生产能力强的个体，受体是有健康的体质和正常繁殖能力的个体，且二者必须是同一物种
1．自然受精、人工授精和体外受精的比较
2．胚胎移植的生理学基础
3．胚胎移植中的三个注意点
4．胚胎分割动物与体细胞核移植动物的比较
考向1| 体外受精过程及相关技术的分析1．下列关于试管动物技术的叙述，错误的是( )A．通过人工操作使卵子与精子在体外条件下成熟和受精B．运用该技术繁育后代的过程属于有性生殖C．可实现优良品种的快速、大量繁殖D．试管动物技术培育动物过程全部在体外进行
D 解析：试管动物技术是指通过人工操作使精子和卵子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后再经移植产生后代的技术，A正确。试管动物技术仍然属于通过有性生殖繁育后代的技术，因为操作过程中仍然有两性生殖细胞的结合过程，只不过是通过人工体外操作，获得胚胎，然后再移植到生物体内发育成新个体，B正确。早期胚胎经移植后的过程在体内进行，D错误。
考向2| 胚胎工程技术及应用2．下图表示牛胚胎移植的流程，其中①～④表示相应的操作过程。相关叙述错误的是( )A．过程①是注射相关激素，使供、受体同期发情B．过程②是注射促性腺激素，达到超数排卵C．过程③主要涉及人工授精和从卵巢中收集胚胎D．过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎C 解析：过程③主要涉及体内受精和从输卵管中收集胚胎，C错误。
3．“公鼠怀孕”是科研工作者利用一项成熟的生物技术进行的一场动物实验。实验的具体步骤如下：首先，研究人员通过手术将阉割的近交系雄性大鼠和近交系雌性大鼠连接起来，形成了一对异性连接共生体。第二，8周后研究人员对雄性共生体进行子宫移植。第三，待恢复后，将囊胚期胚胎移植到雄性共生体的移植子宫和雌性共生体的原生子宫中。最后，胚胎在雄性共生体的移植子宫内发育成熟后剖腹取出。“公鼠怀孕”实验的成功说明移植胚胎在染色体性别为雄性的联体雄性共生体大鼠的移植子宫里，具有发育成熟的可能性。回答下列有关问题：
(1)研究人员选择近交雄性大鼠和近交雌性大鼠来构建异性连接共生体的好处是______________________________________________________________________。将雄性大鼠进行阉割的目的是________________________________________________________________。(2)胚胎移植前需要对异性连接共生体注射________激素，使其具备接受外来胚胎的生理状态。用于进行移植的胚胎可以从受孕初期的雌性大鼠体内分离，也可以通过______________技术在体外获得。
(3)雄激素不敏感综合征是一种性连锁遗传病，是引起男性假两性畸形的病因之一，在染色体核型为46、XY的人中发病。该病的主要特点是患者血浆雄激素浓度正常，但靶组织对雄激素缺乏反应或反应不全，结果导致患者男性特征部分或完全丧失，病人呈现女性外观。从激素作用过程来看导致该病的原因可能是___________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)近交异性大鼠亲缘关系近，免疫排斥反应小，因此择近交雄性大鼠和近交雌性大鼠来构建异性连接共生体。将雄性大鼠进行阉割的目的是避免雄激素对实验的干扰。(2)胚胎移植前，需要对异性连接共生体进行同期发情处理，也就是注射孕激素或雌激素，使其具备接受外来胚胎的生理状态，便于移植。用于进行移植的胚胎可以从受孕初期的雌性大鼠体内分离，也可以通过体外受精技术在体外获得。(3)该病的主要特点是患者血浆中雄激素浓度正常，但靶组织对雄激素缺乏反应或反应不全，说明可能是靶细胞中雄激素受体不足或缺乏导致的。
答案：(1)近交异性大鼠亲缘关系近，免疫排斥反应小 避免雄激素对实验的干扰 (2)孕(或雌) 体外受精 (3)靶细胞中雄激素受体不足或缺乏
1．转基因成果(1)基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域是______________________。(2)转基因动物方面，科学家将____________、______________________等转入动物体内，培育了一批生长迅速、营养品质优良的转基因家禽、家畜；转基因植物方面，目前已经培育出了大批具有____、____、________和耐储藏等新性状的作物。(3)种植转基因植物面积较大的国家有美国、巴西、阿根廷、加拿大等；种植的转基因作物中____和____最多，其次是棉花和油菜。
促生长激素释放激素基因
2．转基因产品的安全性(1)引发对转基因产品安全性争论的原因①基因工程对原本是自然造就的生命形式进行了改造，使之具有了________。②人们所生活的国家或社会，政治制度、意识形态、宗教信仰、经济发展水平、历史背景、传统文化和伦理道德观念等的差异，决定了人们具有不同的__________。
(2)理性看待转基因技术①以完备的____________为基础，即清晰地了解__________的原理和操作规程。②应该看到人们的观点受到许多复杂的____、____和____等因素的影响。③要靠确凿的____和严谨的____进行思考和辩论。
3．关注生殖性克隆人(1)生殖性克隆：指通过____技术产生独立生存的新个体。(2)治疗性克隆：指利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病的目的。(3)我国______、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。
4．禁止生物武器(1)种类：致病菌类、______、生化毒剂类等。(2)中国政府的态度：在任何情况下______、______、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
1．目前，种植的转基因植物中以水稻和小麦最多，其次是转基因棉花和油菜。( )2．转基因作为一项技术本身是中性的。( )3．治疗性克隆是指利用克隆技术获得胚胎，并将胚胎孕育成为个体的克隆性技术。( )4．对于设计试管婴儿技术，中国政府坚持“四不”原则。( )
【教材细节命题】1．(选择性必修3 P101正文)对微生物的基因改造是基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域，这是因为____________________________________________________________________________________。2．(选择性必修3 P102相关信息)在转基因研究工作中，我国科学家将来自玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，其原因是___________________________________________________________________。
微生物具有生理结构和遗传物质简单、生长繁殖快、对环境因素敏感和容易进行遗传物质操作等优点
由于α淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防止转基因花粉的传播
1．治疗性克隆和生殖性克隆比较
2．比较试管婴儿和设计试管婴儿(1)试管婴儿和设计试管婴儿的过程如图所示
(2)试管婴儿和设计试管婴儿的异同点
考向1| 转基因产品的安全性的判断1．转基因技术的研究正以惊人的速度发展，新的转基因动、植物不断出现。下列有关叙述正确的是( )A．动物的抗冻基因导入植物后一定都表达B．转基因技术能实现种间遗传物质的交换C．转基因食品对人类都是有益的D．转基因技术可产生新的物种
B 解析：动物的抗冻基因导入植物后不一定都能表达，A错误；通过转基因技术可以把一种生物的基因转入另一种生物细胞中，实现种间遗传物质的交换，B正确；转基因食物带来的安全性问题是人们所关心的，转基因食品不一定对人类都是有益的，C错误；转基因技术能导入外源基因，所以可产生原物种不具有的新性状，不能产生新的物种，D错误。
2．我国颁布了《农业转基因生物标识管理办法》，要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注。其主要目的是( )A．警告消费者，不要随意购买B．维护消费者知情权和选择权C．鼓励消费者，可以放心购买D．坚持正确的舆论导向，促进科技发展B 解析：我国颁布了《农业转基因生物标识管理办法》，要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注，其主要目的维护消费者的知情权和选择权，故选B。
考向2| 生殖性克隆人及设计试管婴儿的分析3．严重冲击婚姻、家庭和两性关系等伦理道德观念的技术是( )A．利用动物克隆技术克隆人B．通过基因治疗手段治疗人类的遗传病C．利用现代生物技术有效确认身份和侦破案件D．利用人类基因序列，生产基因工程产品、分析病理、治疗疾病A 解析：克隆人严重违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用；基因治疗应用于诊断和预防遗传病，利用PCR技术可以有效确认身份和侦破案件，利用人类基因序列，能够生产基因工程产品、分析病理、治疗疾病均属于基因工程的应用。
4．关于设计试管婴儿的问题，下列说法不合乎道德规范的是( )A．利用试管婴儿提供脊髓造血干细胞，救治病人B．利用设计试管婴儿技术设计畸形胎儿，以供展览C．利用试管婴儿的脐带血D．设计试管婴儿，不一定非考虑其性别B 解析：利用试管婴儿提供骨髓造血干细胞，救治病人合乎道德规范；利用设计试管婴儿技术设计畸形胎儿，以供展览不合乎道德规范；利用试管婴儿的脐带血治疗白血病等合乎道德规范；设计试管婴儿，不一定非考虑其性别合乎道德规范。
【技法总结】区分三个不同层次的克隆(1)分子克隆：一般指DNA克隆，即DNA复制，如PCR技术。(2)细胞克隆：是指由一个单一的共同祖先细胞分裂形成一个细胞群体的过程，如动物细胞培养。(3)在个体水平：克隆是指形成基因型完全相同的两个或更多的个体的过程，如扦插、嫁接等。
考向3| 禁止生物武器5．下列关于生物武器的叙述，错误的是( )A．自然界本来存在的、具有大规模杀伤性的武器B．是致病微生物、毒素和其他生物性物质的总称C．可以直接或通过食物、生活必需品等散布D．一旦使用，将对军队和平民造成大规模杀伤
A 解析：生物武器是致病微生物、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌等的总称，不一定是自然界本来存在的，A错误，B正确；生物武器可以直接或者间接通过食物、生活必需品等散布，C正确；生物武器一旦使用，将对军队和平民造成大规模的杀伤后果，D正确。
6．接种过疫苗的人，在遇到同样的生物战剂(用于战争的病原微生物或毒素)时，仍然要再次接种疫苗，原因是( )A．这些人已丧失免疫力B．这些人体内没形成记忆细胞C．原来的接种不成功D．这些病原微生物突变快，变异性强D 解析：接种过疫苗的人，通过体液免疫就会产生相应的记忆细胞，但是这种记忆细胞只能识别这一种抗原，当这些抗原发生变异后，原先的记忆细胞将不能识别，因此需要再次接种，D正确。
层级二凝练学科素养 探析高考命题
【命题动态】常结合生产或生活实例考查胚胎工程中胚胎移植与胚胎分割的工程操作及应用价值。更多情况下创设真实情境与基因工程、细胞工程综合在一起设置命题。难度中档，呈现形式一般为选择题。
1．(2022·江苏卷)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
C 解析：精子获能是获得受精的能力，不是获得能量，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，例如需要有糖类、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆等天然成分，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；胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法，D错误。
2．(2022·全国甲卷改编)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。回答下列问题：(1)在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是___________________________________________。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到__________________时才具备与精子受精的能力。
(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含的营养成分有______________(答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。 (3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是_________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精，故在体外受精前要对精子进行获能处理。卵母细胞需要培养到减数分裂Ⅱ中期才能具备与精子受精的能力。(2)进行早期胚胎培养的培养液中，除了无机盐、激素、血清外，还含有维生素、氨基酸、核苷酸等。(3)要利用保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料，获得具有该公羊优良性状的后代，主要操作步骤是先对受体母羊进行同期发情处理，再将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，最终筛选具有优良性状的后代。
答案：(1)刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精 减数分裂Ⅱ中期 (2)维生素、氨基酸、核苷酸 (3)对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，然后对受体母羊进行是否妊娠的检查，最终筛选具有优良性状的后代
1．(科学实验和探究情境)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，下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．上述过程中，需要对代孕母鼠用相关激素进行同期发情处理
D 解析：①过程需将成熟的精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能，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，前者在获能溶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，需对供体和受体使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。
2．(生命科学史情境)犬卵母细胞体外成熟和早期胚胎培养一直是犬科动物繁殖领域的世界级技术难题。我国的科研人员通过研究发现，无机盐离子的特殊配比可促进犬早期胚胎的基因组激活，而添加新鲜的维生素、组织液提取物等物质则可帮助犬早期胚胎维持正常的形态和细胞分化。下列有关胚胎工程的叙述，错误的是( )A．为获得多个犬卵母细胞，可对雌犬注射一定量的促性腺激素使其超数排卵B．早期胚胎的体外培养液中还应该加入有机物和血清等成分并需控制好温度C．早期胚胎包括桑葚胚、囊胚和原肠胚等，原肠胚期开始出现细胞分化形成原肠腔D．该发现揭示了营养物质的配比有时比浓度更重要，促生长因子作用很大
1．对比自然胚胎发育和胚胎工程的操作过程，说出胚胎工程的原理及应用。(生命观念、科学思维)2．关注生物技术的安全性与伦理问题。(社会责任)
层级一构建必备知识 培养关键能力
考点一 胚胎工程的理论基础
考点二 胚胎工程技术及其应用
考点三 生物技术的安全性和伦理问题
1．胚胎工程概念的理解
2．受精(1)概念：____和____结合形成____(受精卵)的过程。(2)场所：自然条件下，哺乳动物的______内。(3)过程
1．胚胎工程的操作对象只能是早期胚胎。( )2．受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。( )3．透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精子入卵的两道屏障。( )4．卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量增多，细胞体积增大。( )
【教材细节命题】1．(选择性必修3 P56相关信息改编)使精子获能的方法有________________________________________________________________________________。2．(选择性必修3 P58相关信息改编)在实际胚胎工程操作中，常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志，为什么观察不到3个极体？________________________________________________________________________________________。
直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等
多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体，也就观察不到3个极体
1．受精前的两个准备阶段(1)精子获能：精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才获得受精能力的生理现象。(2)卵子的准备：不同动物排出的卵子成熟程度不同，有些为初级卵母细胞，有些为次级卵母细胞，但都必须在输卵管中发育到MⅡ期，才具备与精子受精的能力。
1．下图表示精子入卵后，发生(或引起的)一系列变化形成受精卵的过程，下列叙述错误的是( )
A．图中X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数分裂ⅡB．经图中Y过程只形成了雌原核C．精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合D．精子入卵后，精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶B 解析：X表示卵细胞膜反应，是防止多精入卵的第二道屏障，Y表示减数分裂Ⅱ，在受精过程中卵子完成减数分裂Ⅱ，A正确；经图中Y过程，除形成雌原核外，还形成第二极体，B错误；精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合，C正确；精子入卵后，尾部留在外面并在溶酶体的作用下自溶，D正确。
2．下图为某哺乳动物受精作用及胚胎发育过程示意图，据图分析，下列相关叙述错误的是( ) A．①过程发生在雌性动物的输卵管中B．②过程通过有丝分裂进行C．a时期细胞开始出现分化D．b时期胚胎可发生孵化过程
D 解析：精子和卵细胞的结合过程发生在雌性动物的输卵管中，A正确；②过程是受精卵的卵裂，通过有丝分裂进行，B正确；a时期为囊胚期，此时细胞开始出现分化，C正确；b时期为原肠胚时期，胚胎的孵化过程发生在囊胚期，D错误。
【易错提醒】受精作用和早期胚胎发育认识的六个误区(1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。(2)精子获能是指精子获得受精能力，而不是获得能量。(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。(4)误认为子宫是受精卵唯一的发育场所。受精卵形成后即在输卵管内开始进行有丝分裂，输卵管为受精卵发育的最初场所。(5)误认为胚胎发育过程中胚胎体积一直在增大。卵裂时期胚胎总体积基本不变，每个细胞的体积在减小。(6)误认为胚胎发育过程中有机物总量在增加。早期胚胎发育消耗卵细胞提供的营养物质，有机物总量减少，但有机物种类增加。
3．(2021·湖北卷)子宫内膜异位症患者常伴有不孕症状，患者腹腔液中含有较高浓度的白细胞介素(IL)。为探明腹腔液中存在的IL对生殖活动的影响，科研人员利用三种重组人白细胞介素IL-1β、IL-5、IL-6，将获能处理后的精子与成熟的卵母细胞在培养液中混合培养，培养适宜时间后，观察受精情况，得到如下实验结果。以下说法错误的是( )
A．实验过程中，可给雌性小鼠注射一定量的促性腺激素，以获得多枚卵母细胞B．培养后取培养液用显微镜观察，若观察到卵细胞膜和透明带的间隙中有两个极体，则卵细胞已完成受精C．从图中可知，IL能抑制小鼠受精，且随浓度的升高，IL-1β、IL-5、IL-6的抑制作用均不断增强D．若要研究IL对小鼠早期胚胎发育的影响，可利用上述培养液，继续观察统计不同发育时期胚胎的发育情况
C 解析：实验过程中，需要从雌性小鼠体内获得多枚卵母细胞，一般可采取的方法是给雌性小鼠注射一定量的促性腺激素，从输卵管中冲出多枚卵母细胞，A正确；受精完成的标志是观察到卵细胞膜和透明带的间隙中有两个极体，B正确；从图中可以看出，IL-1β对小鼠的受精作用具有抑制作用，但并不是随浓度的升高，抑制作用增强，如IL-1β浓度为0.5 ng·mL-1时抑制作用比IL-1β浓度为0.05 ng·mL-1时要弱，C错误；若要研究IL对小鼠早期胚胎发育的影响，则需要利用题中培养液，继续观察统计不同发育时期胚胎的发育情况，D正确。
1．体外受精(1)过程(2)意义：①提高动物________；②为胚胎移植提供____________。
2．胚胎移植(1)概念：指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到______的、________相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
(2)过程(以牛的胚胎移植为例)
(3)优势：充分发挥_______________________。
雌性优良个体的繁殖潜力
3．胚胎分割(1)材料：应选择发育良好、形态正常的______或囊胚。(2)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)。(3)操作要求：对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将________均等分割。
1．采集的卵母细胞需在体外培养使其分裂为卵细胞才能与获能的精子受精。( )2．胚胎移植的供体和受体必须是同一种群。( )3．通过体外受精后获得的早期胚胎需要立即移入母体子宫进行妊娠，以保证成活率。( )4．为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应，应注射免疫抑制剂。( )5．利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。( )6．对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割。( )
【教材细节命题】1．(选择性必修3 P62相关信息改编)超数排卵是__________________________________________________________。2．(选择性必修3 P61～62图2-23和思考·讨论)(1)胚胎移植的实质是__________________________________________。(2)供体母牛和受体母牛的选择标准是_____________________________________________________________________________________。
诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
供体是遗传性状优良、生产能力强的个体，受体是有健康的体质和正常繁殖能力的个体，且二者必须是同一物种
1．自然受精、人工授精和体外受精的比较
2．胚胎移植的生理学基础
3．胚胎移植中的三个注意点
4．胚胎分割动物与体细胞核移植动物的比较
考向1| 体外受精过程及相关技术的分析1．下列关于试管动物技术的叙述，错误的是( )A．通过人工操作使卵子与精子在体外条件下成熟和受精B．运用该技术繁育后代的过程属于有性生殖C．可实现优良品种的快速、大量繁殖D．试管动物技术培育动物过程全部在体外进行
D 解析：试管动物技术是指通过人工操作使精子和卵子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后再经移植产生后代的技术，A正确。试管动物技术仍然属于通过有性生殖繁育后代的技术，因为操作过程中仍然有两性生殖细胞的结合过程，只不过是通过人工体外操作，获得胚胎，然后再移植到生物体内发育成新个体，B正确。早期胚胎经移植后的过程在体内进行，D错误。
考向2| 胚胎工程技术及应用2．下图表示牛胚胎移植的流程，其中①～④表示相应的操作过程。相关叙述错误的是( )A．过程①是注射相关激素，使供、受体同期发情B．过程②是注射促性腺激素，达到超数排卵C．过程③主要涉及人工授精和从卵巢中收集胚胎D．过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎C 解析：过程③主要涉及体内受精和从输卵管中收集胚胎，C错误。
3．“公鼠怀孕”是科研工作者利用一项成熟的生物技术进行的一场动物实验。实验的具体步骤如下：首先，研究人员通过手术将阉割的近交系雄性大鼠和近交系雌性大鼠连接起来，形成了一对异性连接共生体。第二，8周后研究人员对雄性共生体进行子宫移植。第三，待恢复后，将囊胚期胚胎移植到雄性共生体的移植子宫和雌性共生体的原生子宫中。最后，胚胎在雄性共生体的移植子宫内发育成熟后剖腹取出。“公鼠怀孕”实验的成功说明移植胚胎在染色体性别为雄性的联体雄性共生体大鼠的移植子宫里，具有发育成熟的可能性。回答下列有关问题：
(1)研究人员选择近交雄性大鼠和近交雌性大鼠来构建异性连接共生体的好处是______________________________________________________________________。将雄性大鼠进行阉割的目的是________________________________________________________________。(2)胚胎移植前需要对异性连接共生体注射________激素，使其具备接受外来胚胎的生理状态。用于进行移植的胚胎可以从受孕初期的雌性大鼠体内分离，也可以通过______________技术在体外获得。
(3)雄激素不敏感综合征是一种性连锁遗传病，是引起男性假两性畸形的病因之一，在染色体核型为46、XY的人中发病。该病的主要特点是患者血浆雄激素浓度正常，但靶组织对雄激素缺乏反应或反应不全，结果导致患者男性特征部分或完全丧失，病人呈现女性外观。从激素作用过程来看导致该病的原因可能是___________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)近交异性大鼠亲缘关系近，免疫排斥反应小，因此择近交雄性大鼠和近交雌性大鼠来构建异性连接共生体。将雄性大鼠进行阉割的目的是避免雄激素对实验的干扰。(2)胚胎移植前，需要对异性连接共生体进行同期发情处理，也就是注射孕激素或雌激素，使其具备接受外来胚胎的生理状态，便于移植。用于进行移植的胚胎可以从受孕初期的雌性大鼠体内分离，也可以通过体外受精技术在体外获得。(3)该病的主要特点是患者血浆中雄激素浓度正常，但靶组织对雄激素缺乏反应或反应不全，说明可能是靶细胞中雄激素受体不足或缺乏导致的。
答案：(1)近交异性大鼠亲缘关系近，免疫排斥反应小 避免雄激素对实验的干扰 (2)孕(或雌) 体外受精 (3)靶细胞中雄激素受体不足或缺乏
1．转基因成果(1)基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域是______________________。(2)转基因动物方面，科学家将____________、______________________等转入动物体内，培育了一批生长迅速、营养品质优良的转基因家禽、家畜；转基因植物方面，目前已经培育出了大批具有____、____、________和耐储藏等新性状的作物。(3)种植转基因植物面积较大的国家有美国、巴西、阿根廷、加拿大等；种植的转基因作物中____和____最多，其次是棉花和油菜。
促生长激素释放激素基因
2．转基因产品的安全性(1)引发对转基因产品安全性争论的原因①基因工程对原本是自然造就的生命形式进行了改造，使之具有了________。②人们所生活的国家或社会，政治制度、意识形态、宗教信仰、经济发展水平、历史背景、传统文化和伦理道德观念等的差异，决定了人们具有不同的__________。
(2)理性看待转基因技术①以完备的____________为基础，即清晰地了解__________的原理和操作规程。②应该看到人们的观点受到许多复杂的____、____和____等因素的影响。③要靠确凿的____和严谨的____进行思考和辩论。
3．关注生殖性克隆人(1)生殖性克隆：指通过____技术产生独立生存的新个体。(2)治疗性克隆：指利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病的目的。(3)我国______、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。
4．禁止生物武器(1)种类：致病菌类、______、生化毒剂类等。(2)中国政府的态度：在任何情况下______、______、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
1．目前，种植的转基因植物中以水稻和小麦最多，其次是转基因棉花和油菜。( )2．转基因作为一项技术本身是中性的。( )3．治疗性克隆是指利用克隆技术获得胚胎，并将胚胎孕育成为个体的克隆性技术。( )4．对于设计试管婴儿技术，中国政府坚持“四不”原则。( )
【教材细节命题】1．(选择性必修3 P101正文)对微生物的基因改造是基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域，这是因为____________________________________________________________________________________。2．(选择性必修3 P102相关信息)在转基因研究工作中，我国科学家将来自玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，其原因是___________________________________________________________________。
微生物具有生理结构和遗传物质简单、生长繁殖快、对环境因素敏感和容易进行遗传物质操作等优点
由于α淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防止转基因花粉的传播
1．治疗性克隆和生殖性克隆比较
2．比较试管婴儿和设计试管婴儿(1)试管婴儿和设计试管婴儿的过程如图所示
(2)试管婴儿和设计试管婴儿的异同点
考向1| 转基因产品的安全性的判断1．转基因技术的研究正以惊人的速度发展，新的转基因动、植物不断出现。下列有关叙述正确的是( )A．动物的抗冻基因导入植物后一定都表达B．转基因技术能实现种间遗传物质的交换C．转基因食品对人类都是有益的D．转基因技术可产生新的物种
B 解析：动物的抗冻基因导入植物后不一定都能表达，A错误；通过转基因技术可以把一种生物的基因转入另一种生物细胞中，实现种间遗传物质的交换，B正确；转基因食物带来的安全性问题是人们所关心的，转基因食品不一定对人类都是有益的，C错误；转基因技术能导入外源基因，所以可产生原物种不具有的新性状，不能产生新的物种，D错误。
2．我国颁布了《农业转基因生物标识管理办法》，要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注。其主要目的是( )A．警告消费者，不要随意购买B．维护消费者知情权和选择权C．鼓励消费者，可以放心购买D．坚持正确的舆论导向，促进科技发展B 解析：我国颁布了《农业转基因生物标识管理办法》，要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注，其主要目的维护消费者的知情权和选择权，故选B。
考向2| 生殖性克隆人及设计试管婴儿的分析3．严重冲击婚姻、家庭和两性关系等伦理道德观念的技术是( )A．利用动物克隆技术克隆人B．通过基因治疗手段治疗人类的遗传病C．利用现代生物技术有效确认身份和侦破案件D．利用人类基因序列，生产基因工程产品、分析病理、治疗疾病A 解析：克隆人严重违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用；基因治疗应用于诊断和预防遗传病，利用PCR技术可以有效确认身份和侦破案件，利用人类基因序列，能够生产基因工程产品、分析病理、治疗疾病均属于基因工程的应用。
4．关于设计试管婴儿的问题，下列说法不合乎道德规范的是( )A．利用试管婴儿提供脊髓造血干细胞，救治病人B．利用设计试管婴儿技术设计畸形胎儿，以供展览C．利用试管婴儿的脐带血D．设计试管婴儿，不一定非考虑其性别B 解析：利用试管婴儿提供骨髓造血干细胞，救治病人合乎道德规范；利用设计试管婴儿技术设计畸形胎儿，以供展览不合乎道德规范；利用试管婴儿的脐带血治疗白血病等合乎道德规范；设计试管婴儿，不一定非考虑其性别合乎道德规范。
【技法总结】区分三个不同层次的克隆(1)分子克隆：一般指DNA克隆，即DNA复制，如PCR技术。(2)细胞克隆：是指由一个单一的共同祖先细胞分裂形成一个细胞群体的过程，如动物细胞培养。(3)在个体水平：克隆是指形成基因型完全相同的两个或更多的个体的过程，如扦插、嫁接等。
考向3| 禁止生物武器5．下列关于生物武器的叙述，错误的是( )A．自然界本来存在的、具有大规模杀伤性的武器B．是致病微生物、毒素和其他生物性物质的总称C．可以直接或通过食物、生活必需品等散布D．一旦使用，将对军队和平民造成大规模杀伤
A 解析：生物武器是致病微生物、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌等的总称，不一定是自然界本来存在的，A错误，B正确；生物武器可以直接或者间接通过食物、生活必需品等散布，C正确；生物武器一旦使用，将对军队和平民造成大规模的杀伤后果，D正确。
6．接种过疫苗的人，在遇到同样的生物战剂(用于战争的病原微生物或毒素)时，仍然要再次接种疫苗，原因是( )A．这些人已丧失免疫力B．这些人体内没形成记忆细胞C．原来的接种不成功D．这些病原微生物突变快，变异性强D 解析：接种过疫苗的人，通过体液免疫就会产生相应的记忆细胞，但是这种记忆细胞只能识别这一种抗原，当这些抗原发生变异后，原先的记忆细胞将不能识别，因此需要再次接种，D正确。
层级二凝练学科素养 探析高考命题
【命题动态】常结合生产或生活实例考查胚胎工程中胚胎移植与胚胎分割的工程操作及应用价值。更多情况下创设真实情境与基因工程、细胞工程综合在一起设置命题。难度中档，呈现形式一般为选择题。
1．(2022·江苏卷)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
C 解析：精子获能是获得受精的能力，不是获得能量，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，例如需要有糖类、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆等天然成分，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；胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法，D错误。
2．(2022·全国甲卷改编)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。回答下列问题：(1)在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是___________________________________________。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到__________________时才具备与精子受精的能力。
(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含的营养成分有______________(答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。 (3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是_________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精，故在体外受精前要对精子进行获能处理。卵母细胞需要培养到减数分裂Ⅱ中期才能具备与精子受精的能力。(2)进行早期胚胎培养的培养液中，除了无机盐、激素、血清外，还含有维生素、氨基酸、核苷酸等。(3)要利用保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料，获得具有该公羊优良性状的后代，主要操作步骤是先对受体母羊进行同期发情处理，再将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，最终筛选具有优良性状的后代。
答案：(1)刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精 减数分裂Ⅱ中期 (2)维生素、氨基酸、核苷酸 (3)对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，然后对受体母羊进行是否妊娠的检查，最终筛选具有优良性状的后代
1．(科学实验和探究情境)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，下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．上述过程中，需要对代孕母鼠用相关激素进行同期发情处理
D 解析：①过程需将成熟的精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能，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，前者在获能溶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，需对供体和受体使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。
2．(生命科学史情境)犬卵母细胞体外成熟和早期胚胎培养一直是犬科动物繁殖领域的世界级技术难题。我国的科研人员通过研究发现，无机盐离子的特殊配比可促进犬早期胚胎的基因组激活，而添加新鲜的维生素、组织液提取物等物质则可帮助犬早期胚胎维持正常的形态和细胞分化。下列有关胚胎工程的叙述，错误的是( )A．为获得多个犬卵母细胞，可对雌犬注射一定量的促性腺激素使其超数排卵B．早期胚胎的体外培养液中还应该加入有机物和血清等成分并需控制好温度C．早期胚胎包括桑葚胚、囊胚和原肠胚等，原肠胚期开始出现细胞分化形成原肠腔D．该发现揭示了营养物质的配比有时比浓度更重要，促生长因子作用很大
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