2024届人教版高中生物一轮复习胚胎工程及生物技术的安全性与伦理问题学案（多项版）

这是一份2024届人教版高中生物一轮复习胚胎工程及生物技术的安全性与伦理问题学案（多项版），共25页。

第4课　胚胎工程及生物技术的安全性与伦理问题
[复习目标]　1.理解胚胎发育过程及各时期的特点。(生命观念)　2.建立胚胎移植和试管动物的基本操作流程模型。(科学思维)　3.结合生物工程安全与伦理问题表明自己的观点并展开讨论。(社会责任)
考点一　胚胎工程的理论基础

1．胚胎工程的概念

2．受精过程

[教材深挖]
(1)(选择性必修3 P56相关信息)精子获能的方法有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。获能液的成分因动物种类不同而有所差异，常见的有效成分有肝素、Ca2＋载体等。
(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，但观察不到3个极体，其原因是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。
3．胚胎早期发育

[易错辨析]
1．雄性动物刚排出的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。(√)
2．透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。(√)
3．卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加。(×)
4．在胚胎发育过程中，细胞的分化出现在桑葚胚期。(×)

1．受精过程中的“三大反应”、“两道屏障”

2．卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律
(1)有机物：胚胎没有和母体建立联系，不能从母体获取有机物，而呼吸消耗一直进行，因此有机物总量减少。
(2)细胞数目和体积：胚胎总体积不变或略有减小，但细胞数目增多，每个细胞体积减小。
(3)细胞中DNA含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。

命题点1　围绕受精过程考查生命观念
1．(2022·福建福州质检)下列关于哺乳动物受精的有关说法正确的是(　　)
A．防止多精入卵的两道屏障分别是透明带反应和卵细胞膜反应
B．受精完成的标志是雌雄原核的融合，雄原核一般略小于原来精子的核
C．动物排出的卵子成熟程度相同
D．精子获能必须在雌性动物生殖道内进行，在体外不能进行
解析：选A。受精过程中防止多精入卵的两道屏障分别是透明带反应和卵细胞膜反应，A正确；精子入卵后会形成雄原核，雄原核一般略大于原来精子的核，B错误；动物排出的卵子还不成熟，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，才具备与精子受精的能力，C错误；精子在体外也能进行获能处理，如在人工配制的获能液中培养，D错误。
2．(2022·河北正定模拟)如图表示精子入卵后，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Ⅱ
B．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
解析：选B。透明带反应形成第一道屏障，卵细胞膜反应形成第二道屏障；精子入卵后，精子的尾部脱落，并且原有的核膜破裂，随后，精子形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子核还大的核，叫作雄原核；与此同时，精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核，故Y过程既形成了雌原核，又形成了第二极体。
命题点2　围绕胚胎早期发育考查生命观念
3．(2022·四川成都质检)高等哺乳动物的胚胎发育一般都要经历“受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原肠胚→幼体形成”等阶段。下列有关叙述错误的是(　　)
A．受精卵通过有丝分裂不断增加细胞数目
B．卵裂期细胞与受精卵所含的核酸种类和数量相同
C．原肠胚细胞通过增殖分化形成幼体的各种组织和器官
D．幼体形成后仍然保留着少数具有分裂和分化能力的细胞
解析：选B。卵裂期的细胞是由受精卵经过有丝分裂形成的，所含DNA的种类一般不会发生变化，但DNA的数量在复制后会加倍，RNA的种类和数量会发生改变，B错误。
4．(2022·江苏连云港质检)高等哺乳动物受精后不久，受精卵开始进行细胞分裂。经桑葚胚、囊胚、原肠胚和组织器官的分化，最后发育成一个完整的幼体，完成胚胎发育的全过程。如图为该过程中的某一时期示意图，下列有关叙述错误的是(　　)

A．图中①②③依次为透明带、滋养层、内细胞团
B．高等哺乳动物的细胞分化开始于图示时期，终止于生命结束
C．胚胎从①中伸展出来的过程叫作孵化
D．进行胚胎分割时，应选择图示时期之后的胚胎进行
解析：选D。题图是囊胚期示意图，①②③依次为透明带、滋养层、内细胞团，A正确；高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束，B正确；胚胎从①中伸展出来的过程叫作孵化，C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，图示细胞所处时期及之前可以进行，D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：①提高动物繁殖能力；②为胚胎移植提供胚胎。
提醒：体外受精技术的两个注意点
(1)用促性腺激素处理使得雌性供体超数排卵时，只能注射不能饲喂，促性腺激素是肽类化合物，饲喂会因消化道的消化作用而失去原有的效用。
(2)精子获能处理前应离心处理，精液由精子和精清两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般情况下，精液中的精子无法获能。精子获能处理前进行离心处理，目的是除去精清以利于精子获能。
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，移植到同种的、生理状态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)意义
①充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
②大大促进了我国畜牧业的发展。
③推动胚胎工程其他技术的研究和应用。
[教材深挖]
(1)(选择性必修3 P62相关信息)超数排卵是指应用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
(2)(选择性必修3 P61～62图2－23和思考·讨论)①胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
②供体母牛和受体母牛的选择标准为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。
3．胚胎分割
(1)概念：采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
(2)操作程序

(3)要求：在分割囊胚阶段的胚胎时，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。
(4)意义
①促进优良动物品种的繁殖，产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料。
②在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。
[易错辨析]
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．对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割。(×)

1．胚胎移植的生理学基础

2．胚胎移植中的四个注意点
两次激素使用
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
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、羊要培养到桑葚胚或囊胚阶段；
小鼠、家兔培养到桑葚胚前；
几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植
繁殖方式
胚胎由受精卵形成，属于有性繁殖；
胚胎由核移植或胚胎分割形成，属于无性繁殖
3.胚胎分割、核移植和胚胎移植的比较
项目
胚胎分割
核移植
胚胎移植
胚胎来源
雌性动物体内受精或体外受精形成的早期胚胎、其他方式得到的胚胎
经体细胞核移植得到的胚胎
雌性动物体内受精或体外受精形成的早期胚胎、其他方式得到的胚胎
生殖类型
无性生殖
无性生殖
有性生殖或无性生殖
受体与后代
遗传物质
相同
相同
不一定相同

命题点1　围绕体外受精与胚胎移植考查科学探究及社会责任
1．如图表示通过体外受精培育牛的过程，下列叙述不正确的是(　　)

A．①过程获取的卵母细胞需镜检，若其成熟才可用于②过程
B．获取的精子经获能后才能进行体外受精
C．②过程体现了细胞膜的流动性特点
D．③过程体现了细胞的全能性
解析：选D。①过程获取的卵母细胞需镜检，观察到卵母细胞处于MⅡ期时才具有受精能力，才可用于②过程，A正确；在进行体外受精时，获取的精子需获能后才能进行体外受精，B正确；图中的②过程是受精作用，该过程涉及精卵细胞的识别、细胞膜的融合(与膜的流动性有关)、核的融合等，C正确；从图示看，③过程是受精卵发育为桑葚胚的过程，不能体现细胞的全能性，D错误。
2．如图表示牛胚胎移植的流程，其中①～④表示相应的操作过程。下列相关叙述错误的是(　　)

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，达到超数排卵的目的
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
解析：选C。图中过程①表示注射相关激素，使供、受体同期发情，A正确；过程②是注射促性腺激素，达到超数排卵，B正确；过程③主要涉及体内受精和从输卵管中收集胚胎，C错误；过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎，D正确。
[归纳总结]　移植胚胎的来源及生殖方式
(1)核移植无性繁殖
(2)体外受精有性生殖
(3)体内受精→收集胚胎→移植→有性生殖
(4)基因工程→转入目的基因的受精卵胚胎
移植→转基因动物→有性生殖
命题点2　围绕胚胎分割考查科学思维及社会责任
3．如图表示研究人员利用胚胎工程培育优质奶牛的过程，下列相关说法正确的是(　　)

A．在胚胎发育过程中，受精卵通过有丝分裂不断增加体细胞数目
B．在进行步骤③时，应选择发育良好的原肠胚来操作
C．在胚胎发育中，卵裂期细胞数量不断增多，胚胎总体积不断增大
D．步骤①代表奶牛的体外受精，属于无性繁殖的方式
解析：选A。在胚胎发育过程中，受精卵通过有丝分裂不断增加体细胞数目，A正确；在进行步骤③时，应选择发育良好的桑葚胚或囊胚来操作，需均等分割囊胚的内细胞团，以免影响胚胎发育，B错误；在胚胎发育中，卵裂期细胞数量不断增多，细胞体积不断减小，但胚胎总体积基本不变，C错误；步骤①代表奶牛的体外受精，属于有性繁殖的方式，D错误。
4．(2022·沈河区四模)胚胎工程技术能充分发挥动物的繁殖潜力，为优良牲畜的大量繁殖提供了有效的办法。如图是育种工作者采用不同方法培育良种牛的过程(a～h为操作过程)，下列相关叙述错误的是(　　)

A．为获得大量的卵母细胞，可用促性腺激素处理良种母牛
B．采集的精子必须置于ATP溶液中进行获能处理
C．若要生产高产奶牛，可取①处细胞做DNA分析鉴定性别
D．A、B牛的基因型相同，表型可能存在差异
解析：选B。要获得大量的卵母细胞，需用促性腺激素处理良种母牛，A正确；对精子进行获能处理将精子培养在人工配制的获能液中，使其获能，获能液的成分因动物种类而有所差异，常见的有效成分有肝素、Ca2＋载体等，B错误；要生产大量的高产奶牛，可取①滋养层处细胞做DNA分析，鉴定性别，取雌性胚胎移植，C正确；A、B牛的基因型相同，但受环境因素的影响，表型可能存在差异，D正确。
考点三　生物技术的安全性与伦理问题

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对微生物的基因改造。
(2)转基因动物方面，科学家将生长激素基因、促生长激素释放激素基因等转入动物体内，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抗虫、抗病、抗除草剂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大豆和玉米最多，其次是棉花和油菜。
[教材深挖]
(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。
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，使之具有了全新特征。
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价值观取向。
(2)理性看待转基因技术
①以完备的相关科学知识为基础，即清晰地了解转基因技术的原理和操作规程。
②应该看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响。
③要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。
3．关注生殖性克隆人
(1)生殖性克隆：指通过克隆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)我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。
[教材深挖]
(选择性必修3 P107思考·讨论，节选)克隆人的遗传信息绝大多数是由细胞核供体提供的，从基因层面来看，克隆人相当于细胞核供体的“复制品”。以血缘为纽带的人伦关系很可能因克隆人的到来而消亡。
4．禁止生物武器
(1)种类：致病菌类、病毒类、生化毒剂类等。
(2)中国政府的态度：在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
[易错辨析]
1．将生长激素基因、促生长激素释放激素基因等转入动物体内，培育了生长迅速、营养品质优良的转基因家禽、家畜。(√)
2．利用转基因技术显著抑制番茄中乙烯形成酶的活性和乙烯的生成量，从而培育成了转基因耐储藏番茄。(√)
3．生殖性克隆人破坏了人类基因多样性的天然属性，不利于人类的生存和进化。(√)
4．利用体外受精、体细胞核移植等技术获得的人的囊胚可以植入人或任何动物的生殖系统。(×)
5．消除生物武器威胁、防止生物武器扩散是生物安全防控的重要方面。(√)

1．治疗性克隆和生殖性克隆的比较

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过程如图所示

(2)试管婴儿和设计试管婴儿的异同点
项目
试管婴儿
设计试管婴儿
不
同
点
过程
无图中d过程
多出图中d过程
技术
手段
无须进行遗传学诊断
进行遗传学诊断
应用
主要解决不孕夫妇的生育问题
主要用于白血病、贫血症等遗传疾病的预测及治疗
相同点
二者都是体外受精、体外进行早期胚胎培养，再经过胚胎移植，从生殖方式上都为有性生殖

命题点1　围绕转基因产品的安全性考查社会责任
1．(2022·湖北孝感期末)下列哪项是转基因生物引起食物安全的证据(　　)
A．世界上数以亿计的人口食用转基因农作物
B．转基因生物合成的营养物质与天然品种“没有差别”
C．转基因生物合成的某些蛋白质可能对某些人造成过敏反应
D．转基因产品经过了多环节、严谨的安全性评价
解析：选C。世界上数以亿计的人口食用转基因农作物及其加工食品，这不是转基因生物引起食物安全的证据，A不符合题意；转基因生物合成的营养物质与天然品种“没有差别”，不是转基因生物引起食物安全的证据，B不符合题意；转基因生物合成的某些蛋白质可能对某些人造成过敏反应，是转基因生物引起食物安全的证据，C符合题意；转基因产品经过了多环节、严谨的安全性评价，不是转基因生物引起食物安全的证据，D不符合题意。
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
解析：选B。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，其主要目的是维护消费者的知情权和选择权，故选B。
命题点2　围绕生殖性克隆人及设计试管婴儿考查社会责任
3．克隆人严重冲击婚姻、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
解析：选A。克隆人严重违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用；克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人，中国政府禁止生殖性克隆；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和利用人类基因序列，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，下列哪项不合乎道德规范(　　)
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，不一定非考虑他的性别
解析：选B。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，A不符合题意；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，B符合题意；利用试管婴儿的脐带血治疗白血病等合乎道德规范，C不符合题意；设计试管婴儿，不一定非考虑他的性别合乎道德规范，D不符合题意。
命题点3　围绕禁止生物武器考查社会责任
5．新冠肺炎使我们对病毒的威力有深刻感受，所以生物武器更是人类要严格禁止的。下列关于生物武器的说法，错误的是(　　)
A．生物武器包括致病菌类、病毒类、生化毒剂类等
B．利用炭疽杆菌制成的生物武器，具有传染性极强、致死率极高的特点
C．中美两国发布联合声明，重申在一般情况下不发展、不生产、不储存生物武器
D．彻底销毁生物武器是世界上大多数国家的共识
解析：选C。中美两国发布联合声明，重申在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散，C项错误。

[真题演练]
1．(2021·浙江6月选考)采用CRISPR/Cas9基因编辑技术可将增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因定点插入到受精卵的Y染色体上，获得转基因雄性小鼠。该转基因小鼠与野生型雌性小鼠交配，通过观察荧光可确定早期胚胎的性别。下列操作错误的是(　　)
A．基因编辑处理的受精卵在体外培养时，不同发育阶段的胚胎需用不同成分的培养液
B．基因编辑处理的受精卵经体外培养至2细胞期，须将其植入同期发情小鼠的子宫，才可获得表达EGFP的小鼠
C．分离能表达EGFP的胚胎干细胞，通过核移植等技术可获得大量的转基因小鼠
D．通过观察早期胚胎的荧光，能表达EGFP的即为雄性小鼠胚胎
解析：选B。依据胚胎在不同发育阶段对培养条件的特定需要，受精卵在体外培养时，不同发育阶段的胚胎需用不同成分的培养液，A正确；基因编辑处理的受精卵一般经体外培养至桑葚胚或囊胚阶段，进行胚胎移植，可获得表达EGFP的小鼠，B错误；分离能表达EGFP的胚胎干细胞，通过核移植、早期胚胎培养、胚胎移植等技术，可获得大量的转基因小鼠，C正确；由分析可知，通过基因编辑技术将Y染色体用绿色荧光蛋白基因标记，通过观察早期胚胎的荧光，能表达EGFP的个体含有Y染色体，即为雄性小鼠胚胎，D正确。
2．(2021·福建卷)一位患有单基因显性遗传病的妇女(其父亲与丈夫表型正常)想生育一个健康的孩子。医生建议对极体进行基因分析，筛选出不含该致病基因的卵细胞，采用试管婴儿技术辅助生育后代，技术流程示意图如下。

下列叙述正确的是(　　)
A．可判断该致病基因位于X染色体上
B．可选择极体1或极体2用于基因分析
C．自然生育患该病子女的概率是25%
D．在获能溶液中精子入卵的时期是③
解析：选B。由题意可知，患病妇女为杂合子，该显性致病基因可以位于常染色体上，也可以位于X染色体上，A错误；卵原细胞减数第一次分裂中同源染色体分离，其上基因也随之分离，最终产生一个次级卵母细胞和一个第一极体，二者基因互补，次级卵母细胞减数第二次分裂着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，其上基因也随之分离，最终产生一个卵细胞和一个第二极体，二者基因相同，且卵细胞可用于受精，而极体最后退化消失，因此可选择极体1或极体2用于基因分析，B正确；若显性致病基因用A表示，位于常染色体，则患病妇女基因型为Aa，丈夫正常，基因型为aa，自然生育患该病子女(Aa)的概率是1/2，若显性致病基因位于X染色体上，则患病妇女基因型为XAXa，丈夫的基因型为XaY，自然生育患该病子女(XAXa，XAY)的概率是1/4＋1/4＝1/2，C错误；在获能溶液中精子入卵(次级卵母细胞)的时期是②，D错误。
3．(2020·山东卷)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：选C。促性腺激素可以使雌鼠超数排卵，获得更多的卵子，A正确；精子只有获能后才能完成受精，故体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理，B正确；胚胎移植通常选择囊胚期及之前的阶段，如桑葚胚阶段，C错误；转基因技术可以定向改造小鼠的基因，所以遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得，D正确。
[长句特训]
供体器官短缺是限制器官移植的重要因素，而异种器官移植会存在内源病毒跨种传播、免疫排斥等问题。某科研团队对猪的成纤维细胞进行了基因编辑，根除了猪细胞中所有内源性逆转录病毒(PERVs)的活性后，再通过核移植技术成功获得了第一批“无毒”的克隆猪，基本流程如图所示。

设问形式1　必备知识及其应用类命题
(1)对猪的成纤维细胞进行培养时，需要将其置于含有____________________的混合气体的CO2培养箱中。过程③形成的重构胚还需用物理或化学方法激活，其目的是_______________________________________________________。
为获得更多的“无毒”猪，可以对早期胚胎进行______________操作后再进行胚胎移植，若对囊胚进行此操作，需要注意的是_____________________。
设问形式2　实验分析类命题
(2)重构胚成活率低是限制核移植成功的主要因素之一，研究人员探究了不同浓度的TSA(组蛋白去乙酰化酶抑制剂)对猪重构胚发育成囊胚的影响，结果如表所示：
TSA浓度(nM)
0
20
40
60
囊胚的形成率(%)
13%
22.8%
35.7%
21%
由题表可知，选用浓度为________的TSA处理更有利于提高囊胚的形成率，由此推测组蛋白乙酰化程度的升高会__________(填“促进”或“抑制”)重构胚的发育。
设问形式3　问题解决类命题
(3)该批无毒猪的器官直接用于人体器官移植会产生免疫排斥，为了解决这一问题，请你提出合理的改造方案：_______________________________。
解析：(1)动物细胞培养需要置于CO2培养箱，包含95%空气(细胞代谢必需的)和5%的CO2(维持培养液的pH)。过程③形成的重构胚还需用物理或化学方法激活，其目的是使重构胚完成细胞分裂和发育进程。来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，所以将早期胚胎进行胚胎分割后可以获得更多基因型相同的“无毒”猪胚胎。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意将内细胞团均等分割，以免影响胚胎的恢复和进一步发育。(2)据表可知，TSA浓度为40 nM时，囊胚的形成率最高，因此选用浓度为40 nM的TSA处理更有利于提高囊胚的形成率。TSA是组蛋白去乙酰化酶抑制剂，当它存在时，组蛋白去乙酰化酶不能发挥作用，组蛋白不能去乙酰化，即TSA浓度越高，组蛋白乙酰化程度越高，据表格可知，一定的TSA浓度范围内，随着TSA浓度升高，囊胚的形成率升高，因此推测组蛋白乙酰化程度的升高会促进重构胚的发育。(3)免疫排斥是机体对移植供体(异体细胞、组织或器官)通过特异性免疫应答使其破坏的过程。一般是指移植手术后，患者可识别移植供体抗原并产生免疫应答，因此可以在猪的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术培育出可用于移植的猪器官，这样可以避免产生免疫排斥。
答案：(1)95%的空气和5%的CO2　使重构胚完成细胞分裂和发育进程　胚胎分割　需将内细胞团均等分割　(2)40 nM　促进　(3)在猪的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达(或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术培育出可用于移植的猪器官)
第4课　胚胎工程及生物技术的安全性与伦理问题
[基础练透]
1．下列关于精卵结合的叙述错误的是(　　)
A．哺乳动物受精过程中精子穿越透明带后，进入卵细胞膜
B．卵子一般在排出2～3 h后才能被精子穿入
C．刚刚排出的精子，不能立即与卵子结合受精
D．在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜会发生生理反应，阻止其他精子进入
解析：选D。哺乳动物受精过程中精子需穿越透明带，进入卵细胞膜，A正确；卵子一般在排出2～3 h后才能被精子穿入，B正确；刚刚排出的精子，不能立即与卵子结合受精，必须获能后才能获得受精能力，C正确；在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会发生生理反应，阻止其他精子进入透明带，D错误。
2．(2022·湖北模拟)“试管动物”技术繁育的个体具有健康的体质和重要的商业应用价值。“试管动物”技术繁育的基本过程：良种母畜的卵母细胞＋良种公畜的精子→受精卵→早期胚胎→代孕母畜→试管动物。下列相关叙述正确的是(　　)
A．通常选择良种母畜处于MⅠ中期的卵母细胞更有利于进行受精作用
B．良种公畜获能的精子与成熟的卵子可在适当的培养液中共同培养一段时间完成受精
C．早期胚胎培养需要依次经历卵裂期、桑葚胚、原肠胚和囊胚等阶段
D．代孕母畜可以是同种的，也可以是不同物种的，需对其进行同期发情处理
解析：选B。通常选择良种母畜处于MⅡ期的卵母细胞用于受精作用，A错误；从良种公畜提取的精子需要获能后才能与成熟的卵子受精，在适当的培养液中共同培养一段时间完成受精，B正确；早期胚胎培养需要依次经历卵裂期、桑葚胚、囊胚和原肠胚等阶段，C错误；代孕母畜一般选择同种生物的成年母畜，对其进行同期发情处理是为了保证移植胚胎所处的生理环境相同，D错误。
3．(2022·潍坊市期末)人们对转基因技术安全性的关注与日俱增，曾有百余名诺贝尔奖得主发布联名公开信：长期调研表明，通过生物技术改良的农作物和食物至今从未有过一起经过确认的致病案例，这让人们更理性的看待转基因技术。以下相关叙述错误的是(　　)
A．转基因技术使植物获得优良性状，但没有增加生物的基因多样性
B．将目的基因导入农作物的叶绿体基因组可有效防止基因污染
C．我国发放了转基因作物的生产应用安全证书，批准所有转基因作物都能商业化种植
D．目前虽未发现致病的案例，但仍要靠确凿的证据和严谨的逻辑来思考转基因技术的影响
解析：选C。转基因技术能克服远缘杂交不亲和的障碍，因此其增加了生物变异的范围，但并未产生新的基因，即没有增加生物的基因多样性，A正确；将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中能防止基因污染，因为叶绿体基因组不会进入花粉，B正确；我国发放了转基因作物的生产应用安全证书，但并未批准所有转基因作物都能商业化种植，C错误；目前虽未发现致病的案例，但仍要靠确凿的证据和严谨的逻辑来思考转基因技术的影响，D正确。
4．(2022·山东模拟)大多数哺乳动物的早期胚胎具有调节发育的功能，去掉早期胚胎的一半，仍可以发育成一个完整的胎儿，调节能力随发育进程逐渐减弱甚至消失。晚期桑葚胚分割后分离的卵裂球仍具有调整发育的能力，重新致密化使卵裂球重新分布而发育至囊胚。下列说法错误的是(　　)
A．桑葚胚前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能
B．囊胚期不同部位的细胞致密化程度不同
C．胚胎分割属于无性繁殖或克隆的范畴
D．胚胎发育到原肠胚阶段，可将其取出向受体移植
解析：选D。桑葚胚前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，A正确；囊胚期不同部位的细胞致密化程度不同，B正确；胚胎分割属于无性繁殖或克隆的范畴，C正确；胚胎发育到桑葚胚或囊胚阶段，可将其取出向受体移植，D错误。
5．(2022·福建宁德期末)图中a、b、c、d表示生物工程的相关技术，①②③分别表示应用a、b、c技术获得的生物个体。下列推测错误的是(　　)

A．若a是核移植技术，则①的产生体现动物细胞核具有全能性
B．若b是体外受精技术，则②的发育都在体外进行
C．若c是胚胎分割技术，则③的产生方式属于无性繁殖
D．d技术实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
解析：选B。动物细胞通过核移植技术获得动物个体能证明动物细胞的细胞核具有全能性，A正确；体外受精是将体外获得的胚胎移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体，所以不全是在体外进行，B错误；胚胎分割技术是将一个囊胚或者桑葚胚分割成多份，获得多个后代个体，属于无性繁殖，C正确；d是胚胎移植技术，实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移，D正确。
6．据报道，英国伦敦大学学院的医生利用基因诊断和胚胎筛选技术，使得一对拥有乳腺癌家族病史的英国夫妇顺利孕育一名排除乳腺癌隐患的“设计婴儿”。这是英国政府放宽对人体胚胎筛选方面的限制后，首例防止乳腺癌遗传的“设计婴儿”。“设计婴儿”与试管婴儿相比，特有的技术环节是(　　)
A．体外受精　　　　 B．胚胎移植
C．基因检测 D．细胞核移植
解析：选C。根据题意“设计婴儿”利用了“基因诊断和胚胎筛选技术”，所以其技术手段中含有基因检测，但试管婴儿的技术手段中没有基因检测；两者都利用了体外受精、胚胎移植技术，都不需要进行细胞核移植。
7．(多选)下列关于“试管牛”培养流程的叙述，不正确的是(　　)

A．过程①可对供体母牛注射性激素，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
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：选AD。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，A错误；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生理学基础，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。
8．(2022·山东聊城调研)控制哺乳动物的性别对于畜牧生产有着十分重要的意义。目前，分离精子技术是有效的性别控制方法。例如，牛含X染色体的精子的DNA含量比含Y染色体的精子的DNA含量高出4%左右，利用这一差异人们借助特殊仪器将它们分离开来，再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛(如图所示)。

根据以上信息回答下列相关问题：
(1)试管动物技术通常是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下_______和结合，并通过培养发育成早期胚胎后，再经胚胎移植产生后代的技术。
(2)图中过程①是采集精子，获得的精子经____________后才能受精。
(3)图中过程③通常采用____________技术。进行过程③前，需将卵子培养到____________期。
(4)为了确保得到所需性别的试管牛，往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定，请举出一种对早期胚胎进行性别鉴定的方法：___________________。
解析：(1)试管动物的产生过程是通过人工操作获取精子和卵子，使它们在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育成早期胚胎后，经胚胎移植而产生后代。(2)采集后的精子需放到化学药物中才能使之获能，获得受精能力。(3)过程③为体外受精，在体外受精前，需将卵子培养到MⅡ期。(4)试管动物可以有选择性地获得所需性别的动物，可通过分析胚胎细胞染色体组成的方法对早期胚胎进行性别鉴定。
答案：(1)成熟　(2)获能处理　(3)体外受精　MⅡ　(4)分析胚胎细胞的染色体组成(答案合理即可)
[能力提升]
9．(2022·山东聊城期末)哺乳动物胚胎早期发育阶段就有一部分原始生殖细胞(PGC)，PGC经过分裂和长距离迁移最终进入发育而未分化的生殖嵴，随着生殖嵴向睾丸或卵巢方向分化，PGC也相应地向精子或卵细胞分化，经过减数分裂等一系列复杂的过程最终成为精子或卵细胞。下列叙述正确的是(　　)
A．PGC最早可能出现于原肠胚，原肠胚的扩大会导致透明带破裂
B．PGC迁移到生殖嵴的过程中发生有丝分裂和减数分裂，使PGC的数量不断增多
C．精子需要获能才能与卵子结合，卵子只有发育到MⅡ期才具备与精子受精的能力
D．体外受精时，获能后的精子不需要穿过透明带，只需穿过卵细胞膜即可完成受精
解析：选C。囊胚的扩大会导致透明带的破裂，胚胎从其中伸展出来，A错误；PGC迁移到生殖嵴的过程中发生有丝分裂，使PGC的数量不断增多，B错误；精子需要获能才能与卵子结合，排出的卵子并未成熟且成熟程度因动物种类不同而不同，但只有达到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力，C正确；只有穿过透明带的精子才能与卵细胞膜接触，D错误。
10．(2022·福建一模)哺乳动物单倍体胚胎干细胞技术是遗传学研究的新手段，可以获得孤雌或孤雄单倍体胚胎干细胞，为研究基因功能提供了理想的细胞模型。如图表示研究人员利用小鼠获取单倍体胚胎干细胞的方法，下列说法正确的是(　　)


A．方法一中，研究人员需对实验小鼠注射孕激素，从而获得更多的卵母细胞
B．用SrCl2溶液处理的作用是激活卵母细胞，得到孤雄单倍体胚胎干细胞
C．获得孤雄单倍体胚胎干细胞需要去除细胞M中的雌原核
D．若研究Y染色体上相关基因功能，应用方法一得到的胚胎干细胞
解析：选C。方法一中，给小鼠注射促性腺激素可促使其超数排卵，可以获得更多的卵母细胞，A错误；用SrCl2溶液处理的作用是激活卵母细胞，发育形成的干细胞称为孤雌单倍体胚胎干细胞，B错误；采用方法二去除细胞M中的雌原核，可获得孤雄单倍体胚胎干细胞，C正确；若研究Y染色体上相关基因功能，应用方法二得到的孤雄单倍体胚胎干细胞，D错误。
11．(多选)我国研究人员以小鼠(2n＝40)和大鼠(2n＝42)为材料，通过细胞融合技术创造出一种新型干细胞——异种杂合二倍体胚胎干细胞，该细胞具有多向分化潜能，在科研上具有较高应用价值，相关过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)

A．注射促性腺激素可促进小鼠超数排卵，通过获能液可使大鼠精子获得受精的能量
B．胚胎1、2均发育到囊胚阶段，其中的滋养层具有发育成胎盘和胎膜的能力
C．异源二倍体ES细胞全能性的表达需要移植到经同期发情的代孕受体内完成
D．异源二倍体ES细胞的染色体数为41，发育成的杂种鼠仅有一条性染色体
解析：选BC。注射促性腺激素可促使小鼠超数排卵，获能液能使精子获能，精子的获能是指精子获得受精“能力”而非获得能量，A错误；胚胎1、2均发育到囊胚阶段，该时期细胞出现分化，有内细胞团和滋养层，其中的滋养层具有发育成胎盘和胎膜的能力，B正确；异源二倍体ES细胞全能性的表达需要最终发育为完整个体，该过程需要移植到经同期发情处理的代孕受体内完成，保证供、受体生殖器官的生理变化相同，为胚胎移入受体提供相同的生理环境，C正确；据图可知，异源二倍体ES细胞的染色体数为(40＋42)/2＝41条，但有来自小鼠和大鼠的性染色体各一条，D错误。
12．(2022·辽宁大连模拟)如图为某课题组用生物技术制备转基因小鼠的过程。回答下列问题：

(1)为了完成体外受精，需要对新鲜或解冻的精液进行__________处理，之后对精子进行__________处理。把目的基因导入小鼠受精卵最常用的方法是__________________。通常把目的基因转入雄原核而不是雌原核，从两者形态差异上分析，原因是____________________________________________。
(2)把桑葚胚移入母鼠后，母体____________(填“会”或“不会”)发生免疫排斥反应。可用__________________技术，提高胚胎的利用率。
(3)外源目的基因与小鼠的DNA可以拼接重组，从分子水平分析其原因是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
若获得的已整合药用蛋白基因的转基因小鼠分泌的乳汁中检测不到药用蛋白，根据中心法则分析，其可能的原因是____________________________。
解析：(1)为了完成体外受精，需要对新鲜或解冻的精液进行精子离心处理，之后对精子进行获能处理，之后才具备受精能力。将目的基因导入受精卵中，通常用显微注射技术。雄原核较大，更容易容纳外源DNA。(2)母体子宫对外来胚胎几乎不存在免疫排斥反应。利用胚胎分割技术，可以提高胚胎的利用率。(3)由于不同生物DNA的化学组成(“化学组成”可写成“脱氧核苷酸”)和基本结构(“基本结构”可写成“双螺旋结构”)相同，所以外源目的基因与小鼠的DNA可以拼接重组；目的基因已经整合到小鼠体内，但是转基因小鼠分泌的乳汁中没有药用蛋白，可能是由于药用蛋白基因没转录或(完成转录)没翻译。
答案：(1)(精子)离心　获能　显微注射技术　雄原核较大，更容易容纳外源DNA　(2)不会　胚胎分割　(3)不同生物DNA的化学组成(“化学组成”可写成“脱氧核苷酸”)和基本结构(“基本结构”可写成“双螺旋结构”)相同　药用蛋白基因没转录或(完成转录)没翻译