2024年高考生物大一轮选择性必修3复习课件：第48讲　胚胎工程

这是一份2024年高考生物大一轮选择性必修3复习课件：第48讲　胚胎工程，共60页。PPT课件主要包含了胚胎工程技术及其应用，重温真题经典再现，限时强化练，胚胎工程的理论基础，基础·精细梳理，疑难·精准突破，典例·精心深研，情境推理·探究，对点强化，综合提升等内容，欢迎下载使用。

课标内容　(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。
考点一　胚胎工程的理论基础
1.对胚胎工程概念的理解
2.受精和早期胚胎发育的过程
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。　　　
1.胚胎工程实际操作中，受精的标志为________________________________。
观察到两个极体或者雌、雄原核
2.若将外源基因导入小鼠受精卵，则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵DNA中。这种受精卵有的可发育成转基因小鼠，有的却死亡。请分析因外源基因插入导致受精卵死亡的最可能的原因_________________________________________ _______________________。
外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的
3.科学家利用白色品系小鼠a与黑色品系小鼠b培育出了嵌合体小鼠c，流程如图所示。
若产下的嵌合体小鼠c的大部分皮肤是白色，试推测可能的原因。
提示　来源于白色品系小鼠a的胚胎细胞比来源于黑色品系小鼠b的胚胎细胞更多地发育为皮肤细胞(大部分皮肤细胞由白色品系小鼠a的胚胎细胞分裂分化而来)。
1.(2023·江苏盐城调研)下列有关哺乳动物的受精卵形成过程的叙述正确的是(　　)①获能精子与卵子相遇时释放多种酶②获能精子与卵子相遇时释放的酶可溶解透明带、卵细胞膜③卵子与精子结合前已完成减数分裂Ⅱ④精子和卵子的细胞核经过相关生理过程，分别形成雄原核和雌原核⑤精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带A.①②⑤ B.②③④ C.①④⑤ D.②④⑤
围绕受精作用及早期胚胎发育过程，考查生命观念
解析　受精过程中，获能后的精子与卵子相遇时，释放多种酶以溶解卵细胞膜外的一些结构，但不会溶解卵细胞膜，①正确、②错误；精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，③错误；精子入卵后，尾部脱离，原有核膜破裂，形成新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫作雄原核；卵子完成减数分裂Ⅱ排出第二极体后形成雌原核，④正确；在精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带，⑤正确；综上所述，C正确。
2.(2023·襄阳四中质检)如图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是(　　)
A.图中①过程表示胚胎发育B.由受精卵形成囊胚的过程中进行卵裂，每个细胞的体积不断增大C.桑葚胚进一步发育，细胞开始出现分化D.图中性成熟的个体是通过无性生殖获得的
解析　胚胎发育是指从受精卵发育为成熟的胎儿的过程，A错误；由受精卵形成囊胚的过程中进行了卵裂，每个细胞的体积不断减小，B错误；桑葚胚进一步发育，细胞开始出现分化，逐渐形成囊胚，C正确；图中性成熟的个体是由精卵结合形成的受精卵发育而来的，属于有性生殖，D错误。
考点二　胚胎工程技术及其应用
2.胚胎移植 (1)概念理解
遗传性状优良、生产能力强
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置
胚胎移植过程中两次使用激素的目的：第一次用孕激素对受、供体进行同期发情处理，第二次用促性腺激素处理使供体超数排卵。两次检查的目的：第一次是对收集的胚胎进行质量检查，第二次是对受体母畜是否妊娠进行检查。　　　
3.胚胎移植的生理学基础
无性繁殖或克隆的方法之一
(2)主要仪器设备____________和显微操作仪。
①将内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。②胚胎移植前进行性别鉴定的方法：取滋养层细胞做DNA分析。　　　
1.(2023·河北衡水金卷)下列关于牛体外受精及胚胎工厂化生产的叙述，正确的是(　　)A.将采集的卵母细胞立即与精子在获能培养液中共同培养即可受精B.精子和卵子结合形成受精卵后应立即移入受体母牛子宫C.用性激素处理，可使供体母牛排出更多的卵子D.早期胚胎的培养通常需要在培养液中加入血清
围绕体外受精，考查生命观念
解析　采集的卵母细胞需要培养到MⅡ期才具备与精子受精的能力，A错误；精子和卵子结合形成受精卵后需要移入适当的培养液中继续培养，当胚胎发育到适宜阶段，才能移入受体母牛子宫，B错误；用促性腺激素处理供体母牛，可使其排出更多的卵子，C错误；早期胚胎的培养通常需要在培养液中加入血清，D正确。
2.(2023·湖北孝感高中质检)下列关于“试管牛”培养流程的叙述，不正确的是(　　)
A.过程①可对供体母牛注射促性腺激素，使其排出更多的卵子B.过程②发生的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体或雌、雄原核C.大量的研究已经证明，过程③基本不会发生免疫排斥反应D.移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中受受体的影响
解析　过程①可对供体母牛注射促性腺激素使其超数排卵，即使其排出更多的卵子，A正确；过程②表示体外受精，在实际胚胎工程操作中，常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志，B正确；胚胎移植时，受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这是胚胎移植成功的理论基础，C正确；“试管牛”的遗传物质来自供体母牛和供体公牛，胚胎遗传性状取决于供体，在孕育过程中不受受体的影响，D错误。
3.(2023·宁夏石嘴山期末)下图是科学家采用不同方法培育良种牛的过程，a～h为操作过程，回答有关问题：
围绕胚胎移植和胚胎分割，考查社会责任
(1)图中A牛和B牛的性别________(填“相同”“不同”或“不一定相同”)。(2)c过程一般是将发育到_____________(阶段)的早期胚胎进行处理，再植入到受体内。操作过程中应注意将③_________均等分割，以免影响胚胎的恢复和进一步发育，该技术的意义在于____________________。
(3)用于移植的胚胎除了图中所示的途径外，还可以来自_________；胚胎移植能否成功依赖于一定的生理学基础：_________________________________________________________________________，为胚胎的收集提供了可能。
(4)图中C牛的培育过程属于________生殖，D牛的培育过程属于________生殖。
早期胚胎(在一定时间内)不会与母体子宫
建立组织上的联系，而是处于游离状态
解析　(1)图中A牛和B牛是胚胎分割的产物，故基因型相同，性别相同。(2)c过程表示胚胎分割，一般选择桑葚胚或囊胚进行胚胎分割。为了避免影响胚胎的恢复和进一步发育，应该注意将③内细胞团均等分割。胚胎分割可以提高胚胎的利用率。(3)用于移植的胚胎除了图中所示的体外受精外，还可以来自核移植；早期胚胎(在一定时间内)不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，为胚胎的收集提供了可能。(4)图中C牛的培育过程经过了精子和卵细胞的结合，故属于有性生殖，D牛的培育过程也经过了精子和卵细胞的结合，故也属于有性生殖。
1.(2020·山东卷，14)经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚，通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是(　　)A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得
解析　为获得更多卵子，需要用促性腺激素对雌性个体进行超数排卵处理，A正确；刚排出的精子不能与卵子受精，必须进行获能处理后才具备受精能力，B正确；胚胎移植前要检查胚胎质量，牛、羊等一般要培养到桑葚胚或囊胚阶段才进行移植，小鼠等可在更早的阶段移植，C错误；可通过转基因等技术获得遗传改造的小鼠胚胎干细胞，D正确。
2.(2019·江苏卷，29)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。如图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：
(1)对1号猪使用____________处理，使其超数排卵，收集并选取处在_____________________时期的卵母细胞用于核移植。(2)采集2号猪的组织块，用______________________处理获得分散的成纤维细胞，放置于37 ℃的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是______________________。(3)为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行________。产出的基因编辑猪的性染色体来自于________号猪。
胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　
(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达，可采用的方法有________(填序号)。①DNA测序　②染色体倍性分析　③体细胞结构分析　④抗原—抗体杂交
解析　(1)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母猪注射促性腺激素，使其超数排卵。用于核移植的卵母细胞通常处于减数第二次分裂的中期。(2)常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织块，使其分散成单个细胞。动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。(3)若要获得更多基因编辑猪，可采用胚胎分割技术对移植前的胚胎进行分割。子代猪的性别取决于核供体亲本，即2号猪。(4)为了判断目的基因是否被导入受体，可采用DNA分子杂交、DNA测序等技术进行检测；判断目的基因导入受体细胞后是否成功表达出相应的蛋白质，通常采用抗原—抗体杂交法从分子水平进行检测。
3.(2022·全国甲卷，38)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)为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液，精液保存的方法是____________________________________。在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是____________________________________________________ _________；精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是________________ (答出1点即可)。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。
放入－196 ℃的液氮中保存(或冷冻保存)
刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后
(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_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
维生素、氨基酸、核苷酸　
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，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代
解析　(1)精液可以放入－196 ℃的液氮中保存(或冷冻保存)，使用前再将精液解冻离心分离。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。通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法，化学诱导法是将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。卵母细胞需要培养到减数第二次分裂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，主要是利用胚胎移植技术，即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，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代。
考点一　胚胎工程的理论基础1.(2023·北京师大附中期中)下图为受精作用及早期胚胎发育示意图，下列叙述不正确的是(　　)
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
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，因此细胞核质比增大，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。
2.(2023·河北保定质检)下图表示牛的受精作用及早期胚胎发育的部分过程。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.图1中各细胞内的DNA分子数目相同B.图3表明受精作用已经完成C.同期发情处理能使供体产生更多的图4结构D.图1到图4的过程发生在输卵管和子宫中
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DNA分子数目为精子的2倍，因此图1中各细胞内DNA分子数目不相同，A错误；图3中受精卵已经进行了一次卵裂，形成了两个子细胞，B错误；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；图4为早期胚胎发育过程中形成的原肠胚，图1到图3的过程发生在输卵管中，图4出现在子宫中，D正确。
考点二　胚胎工程技术及其应用3.(2023·江苏常熟期中)下列有关试管婴儿及试管动物技术和体外受精的叙述，正确的是(　　)A.通过试管动物技术繁育后代的过程属于有性生殖B.试管牛所采用的技术中包含克隆技术、体外受精和胚胎移植C.试管婴儿能使不能产生精子或卵子的夫妇得到自己的孩子D.从雌性体内采集的卵子或卵母细胞均需体外培养后，才能与获能的精子受精
解析　试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，属于有性生殖，A正确；试管牛所采用的技术中包含体外受精、早期胚胎发育和胚胎移植，B错误；试管婴儿技术能解决部分不孕不育问题，但不能使不能产生精子或卵子的夫妇得到自己的孩子，C错误；在输卵管获得的卵子可直接与获能的精子受精，在卵巢内采集的卵母细胞需体外培养后，才能与获能的精子受精，D错误。
4.(2023·江花园海安高中联考)红安格斯牛因肉质鲜美营养全面被称为“贵族牛”，某示范养殖基地利用本地黄牛作为受体牛“借腹生子”，同期移植接种了150枚的纯种红安格斯牛胚胎。下列相关叙述错误的是(　　)A.红安格斯牛的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎B.对本地黄牛要采取超数排卵技术C.“借腹生子”可以充分发挥红安格斯牛的繁殖潜力D.本地黄牛作为受体牛应具有健康的体质和正常繁殖能力
解析　在胚胎移植中红安格斯牛应作为供体，供体的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎，A正确；为了获得较多的优良胚胎可以对供体进行超数排卵处理，B错误；胚胎移植大大缩短了供体本身的繁殖周期，所以胚胎移植可充分发挥雌性优良动物个体的繁殖潜力，C正确；繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由受体取代，所以应选择有健康的体质和正常繁殖能力的受体，D正确。
5.(2023·辽宁沈阳二中检测)如图表示胚胎分割的过程，下列有关胚胎分割的说法，正确的是(　　)
A.为了获得良种后代，可以取少量内细胞团细胞进行DNA分析B.细胞A不一定是受精卵C.为了获得更多的胚胎，分割胚胎时产生的份数越多越好D.对胚胎进行分割后得到的个体性别不同
解析　囊胚阶段取样滋养层进行DNA分析，A错误；细胞A可能是受精卵、重组细胞或早期还未分化的胚胎细胞等，B正确；胚胎分割可将早期胚胎分为2等份、4等份、8等份等，但胚胎分割份数越多，操作难度越大，成功率越低，C错误；对胚胎进行分割后得到的个体性别相同，D错误。
6.(2022·河北石家庄调研)下列对细胞工程的描述错误的是(　　)A.胚胎分割和胚胎移植都可以在桑葚胚阶段进行B.胚胎分割和动物体细胞核移植都可以看作动物的无性繁殖C.通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对供细胞核的动物进行了100%的复制D.胚胎分割技术获得的后代遗传物质相同，胚胎移植获得的后代遗传物质不一定相同
解析　通过体细胞核移植方法生产的克隆动物不是对供细胞核的动物进行了100%的复制，因为克隆动物还有一部分遗传物质来自供细胞质的动物，C错误。
7.(2020·山东卷，14)经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚，通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是(　　)A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得
8.(2023·山东潍坊模拟)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。下列说法错误的是(　　)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
解析　囊胚期的细胞开始出现分化，其中内细胞团细胞具有全能性，而滋养层细胞不具有全能性，故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；斑马鱼的胚胎透明，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。
9.(2023·广东汕头质检)EPO是促红细胞生成素的英文简称，是一种激素样物质，可促进体内新红细胞生成。人类已可通过基因工程合成EPO基因，并采用中国仓鼠卵巢(CHO)细胞表达系统来获取产物，其过程如图。
请回答下列问题：(1)从人体组织中提取EPO的mRNA，通过逆转录得到________，再通过__________获得大量EPO基因。(2)供体母鼠通常情况下每次排卵8～12枚，为使其超数排卵，需注射________激素以排出更多的卵子，培养到___________期与获能的精子相遇时，精子穿越透明带，完成体外受精。(3)①过程构成了基因表达载体，内部包括不可缺少的组成部分，其中________能驱动基因的转录。
(4)采用___________技术，将重组表达载体导入小鼠受精卵中，将受精卵移入发育培养液中继续培养。培养液成分除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及________等物质。(5)当胚胎发育至________________时期，向受体移植，为获得更多个转基因胚胎，要将囊胚阶段的胚胎的_________均等切割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。此外，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行_________。
(6)若想检验转基因仓鼠是否成功表达EPO，可以采用________________技术对血液来进行检测。
解析　(1)获取EPO基因(即目的基因)，可从人体组织中提取EPO的mRNA，通过逆转录得到cDNA，再经PCR反应扩增。(2)为使供体母鼠超数排卵，需注射促性腺激素。采集的卵母细胞需培养到减数分裂Ⅱ期才具备受精能力。(3)基因表达载体的组成部分中，启动子能驱动基因转录。(4)将重组表达载体导入小鼠受精卵中，通常采用显微注射技术。发育培养液的成分除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。(5)胚胎移植时，应选择发育到桑葚胚或囊胚阶段的胚胎。借助胚胎分割技术可获得更多的转基因胚胎，对囊胚进行分割时，需要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。依题意“采用中国仓鼠卵巢(CHO)细胞表达系统来获取产物”可推知，在胚胎移植前，需对已成功转入目的基因的胚胎进行性别鉴定。(6)若想检验转基因仓鼠是否成功表达EPO，可以采用抗原—抗体杂交技术对血液来进行检测。
10.(2023·江苏百校联考)利用转基因母牛乳腺生物反应器可生产蛛丝蛋白，获得转基因母牛的过程如图所示。
请回答下列问题：(1)从雌牛的卵巢中采集的卵母细胞需要培养到____________期才能进行体外受精，体外受精前，需要对精子进行获能处理。当一个精子进入卵细胞后会激发卵子发生反应，如____________和________________等。(2)在过程①中，蛛丝蛋白基因应与______________基因的启动子等调控组件重组在一起。在过程④前，需对囊胚的________进行切割并做DNA分析进行性别鉴定，再选用雌性胚胎进行移植。
(3)为了进一步扩大繁殖规模，可通过__________技术获得同卵多胎，该技术的关键是____________________。(4)从生理学基础角度看，胚胎移植能成功的原因有______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ (任意两点即可)。
①哺乳动物发情排卵后，不
管是否妊娠，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的；②早期胚胎在一定时间内处于游离状态，为胚胎的收集提供了可能；③受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应；④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系
解析　(1)从雌牛的卵巢中采集的卵母细胞需要培育到减数分裂Ⅱ期才能进行体外受精，阻止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。(2)启动子可以驱动基因的转录，在过程①中，蛛丝蛋白基因应与牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，使蛛丝蛋白基因只在乳腺组织中表达。滋养层细胞将来发育为胎膜和胎盘，故对囊胚的滋养层进行切割并做DNA分析进行性别鉴定。(3)通过胚胎分割技术获得同卵多胎，从而可以进一步扩大繁殖规模，用该技术对囊胚阶段的胚胎分割的关键是将内细胞团均等分割，以保证胚胎的正常生长和发育。(4)从生理学基础角度看，胚胎移植能成功的原因有①哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，一段时间内同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的；②早期胚胎在一定时间内处于游离状态，为胚胎的收集提供了可能；③受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应；④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系。