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2025人教版高中生物学选择性必修3
第2课时 胚胎工程技术及其应用
基础过关练
题组一 体外受精和胚胎移植
1.(2024山西大同期中)利用高等哺乳动物的生殖细胞进行体外受精,可培育试管动物。下列说法中错误的是( )
A.哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤
B.在体外受精前,要对精子进行获能处理,从而使精子具备与卵细胞受精的能力
C.体外受精是提高动物繁殖能力的有效措施
D.试管牛培育的成功依赖于对动物体细胞核移植技术和早期胚胎发育的规律的研究
2.(2024河南洛阳期中)下图表示畜牧业生产上培育某种优良种牛的两种方法,回答下列有关问题。
(1)方法Ⅰ中过程①使用的激素为 。将胚胎移植到受体母牛子宫的过程属于胚胎移植,此技术对提供子宫的母牛的要求是 ,在畜牧生产中采用这种技术的优势是 。
(2)方法Ⅱ中过程②用一定浓度的HDACIs(组蛋白去乙酰化酶抑制剂)处理受体细胞能够提高重组胚胎的成活率,据此推测蛋白乙酰化程度的升高会 (填“促进”或“抑制”)重组胚胎的发育。
(3)在培育良种奶牛时,两种方法得到的胚胎在移植前需要进行性别鉴定的是方法 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ和Ⅱ”)。得到的试管牛和克隆牛的生殖方式分别是 。
题组二 胚胎分割
3.(2024江西十校联考)获得的胚胎进行冷冻,通过胚胎分割可用于大型农场动物的良种繁殖。下列相关叙述错误的是( )
A.可通过体外受精、核移植技术获得胚胎
B.获得二分胚时要对内细胞团进行均等分割,分割时需用到体视显微镜和显微操作仪
C.分割后的胚胎经胚胎移植前,可取滋养层细胞做DNA分析,鉴别动物性别
D.分割后的胚胎经胚胎移植后都能发育成新个体
4.(2024山东滕州月考)单峰骆驼在野外几乎灭绝,科学家欲通过胚胎工程的方法拯救野化单峰骆驼,进行了如图所示研究。请据图分析,下列说法正确的是( )
A.A与C在胚胎移植前后的生理环境应保持一致
B.为提高胚胎利用率,可采用体外受精等无性繁殖技术
C.卵裂期,胚胎的总体积不增加,但有机物总量增加
D.若①表示体外受精,可直接利用B野化单峰骆驼的新鲜精子与处于MⅡ期卵母细胞完成受精作用
能力提升练
题组 胚胎工程技术及其应用
1.(2024广东广州模拟)胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎进行多种显微操作和处理,然后将获得的胚胎移植到雌性动物子宫内生产后代,以满足人类的各种需求。自然条件下,不同动物的胚胎进入子宫时,其发育阶段有明显的差异(见下表)。
动物种类 小鼠 绵羊 猪 马 牛
发育阶段 桑葚胚 16细胞 4~6 细胞 囊胚 8~16 细胞
下列叙述正确的是( )
A.将获能的精子和刚排出的卵母细胞共同培养,以促使它们完成体外受精
B.相对来说,在进入子宫时小鼠胚胎发育程度最高,猪胚胎发育程度最低
C.在进行马胚胎移植时,应选择发育到原肠胚阶段的胚胎移植到相应受体
D.胚胎工程需要在体外条件下对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行模拟
2.(2024江苏盐城三校联考)如图为科研人员利用白鼠和黑鼠的早期胚胎培育黑白嵌合鼠的简要过程,下列相关说法正确的是( )
A.过程①中的两个卵裂球只能取自桑葚胚
B.嵌合鼠的培育依据的原理是基因重组和细胞全能性
C.可用分割针分割内细胞团做DNA分析,鉴定性别
D.过程③操作前需对代孕母鼠进行同期发情处理
3.(2024河北石家庄期末)线粒体置换技术是将妻子携带突变线粒体的卵子细胞核移植到去核的健康线粒体捐赠者卵胞浆中获得的重构卵母细胞,与丈夫精子进行受精,从而获得重构胚胎也就是通常说的“三亲胚胎”,也被称为“第四代试管婴儿”。下列有关说法错误的是( )
A.培育三亲胚胎的过程中运用了核移植技术,属于无性繁殖
B.子宫对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应是胚胎移植的生理学基础
C.第四代试管婴儿可避免线粒体疾病
D.第四代试管婴儿的培育还需要经历早期胚胎培养和胚胎移植等技术
4.(2024福建三校联考)我国科学家成功将小鼠的颗粒细胞(卵泡中卵母细胞周围的细胞)转化为GV卵母细胞,进而恢复减数分裂并顺利培育出健康后代(如图),有关叙述错误的是( )
A.过程①的实质是基因选择性表达,类似脱分化过程
B.X细胞在遗传组成上应与当初卵泡中的卵母细胞遗传物质相同
C.过程③中,受精后的X细胞会再释放出一个极体
D.过程③涉及体外受精、早期胚胎培养及胚胎移植等技术
5.(2024安徽皖东名校联考)我国研究人员创造出一种新型干细胞——异种杂合二倍体胚胎干细胞,具体研究过程如图所示。下列说法错误的是( )
A.异源二倍体ES中有同源染色体和等位基因
B.单倍体ES应取自囊胚的内细胞团,功能上表现为具有发育的全能性
C.可用灭活病毒诱导孤雌单倍体ES和孤雄单倍体ES融合为异源二倍体
D.该研究过程利用了核移植、动物细胞培养和动物细胞融合等生物技术
6.(2024辽宁沈阳月考)某实验室通过提高小鼠胚胎干细胞pSTAT3基因的表达水平,体外制备出桑葚胚样全潜能细胞。该细胞在分子水平及发育潜能上均具有自然胚胎桑葚胚期细胞特性,并在体外成功模拟了小鼠胚胎发育至原肠胚阶段。根据该研究,下列叙述正确的是 ( )
注:pSTAT3是调控胚胎发育的关键基因。
A.桑葚胚发育成囊胚的过程中,pSTAT3的表达上升
B.诱导桑葚胚样全潜能细胞时,基因的碱基序列和表达的情况都发生改变
C.囊胚期细胞重置至桑葚胚样全潜能细胞的过程类似于脱分化
D.桑葚胚样全潜能细胞不可诱导发育至囊胚期
7.(多选题)(2024江苏盐城期末)目前发现的双胞胎有同卵双胞胎、异卵双胞胎和“半同卵双胞胎”。1对“半同卵小姐弟双胞胎”形成过程如图所示,图中染色单体分离后分别移向细胞的三个不同方向,从而分裂成a、b、c三个细胞,染色体全部来自父系的“合子”致死。其中两个细胞发育成姐弟二人。下列说法错误的是( )
A.受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的,孵化后进入囊胚期阶段
B.排卵是指卵泡从卵巢中排出,图中卵子发育到MⅡ期
C.若细胞a的染色体组成为MP1,则细胞b的染色体组成为MP2
D.这对双胞胎来源于母亲的染色体相同,来源于父亲的染色体不一定不同
8.(2024山东淄博期末)胎盘是胎儿摄取营养的器官,由滋养层细胞分化而来。胎盘异常是动物克隆失败的常见原因。中国科学院探索出一种新的解决方法:将体细胞核移植胚胎(SCNT)的内细胞团(ICM),注入去除ICM的胚胎(ICSI,由单精子注入卵细胞形成)囊胚腔中,实现滋养层细胞替代,成功克隆出一只健康的雄性恒河猴,过程如图。
(1)整个培育过程应用了多种技术,其中细胞工程的基础技术是 。
(2)过程①中,培养受体细胞时,常需在合成培养基中另外加入的成分是 ,将该细胞培养到 期后,通过 等物理方法,无需穿透透明带就可完成去核或使其中的DNA变性。
(3)过程②单精子注射前,解冻的精子需要先进行 处理。与正常受精过程相比,单精子注射的优点为卵子的 (填结构名称)无需发生生理反应,即可防止多精子入卵。
(4)为保证胚胎的质量,胚胎移植前能否利用重组胚胎滋养层细胞的DNA 进行恒河猴遗传病筛查,请做出判断并说明理由 。
答案与分层梯度式解析
第2课时 胚胎工程技术及其应用
基础过关练
1.D 试管牛培育的成功依赖于对动物体外受精和早期胚胎发育的规律的研究,D错误。
2.答案 (1)促性腺激素 同种、健康、生理状态相同 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 (2)促进 (3)Ⅰ 有性生殖 无性生殖
解析 (1)胚胎移植时,常采用促性腺激素对供体动物进行处理,可以促进供体超数排卵。(2)HDACIs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,重组胚胎的成活率提高,因此推测组蛋白乙酰化程度的升高会促进重组胚胎的发育。(3)通过方法Ⅰ得到试管牛的过程中,需要进行精卵的结合,属于有性生殖,培育形成的个体可能是雌性也可能是雄性,通过该方法得到的胚胎在移植前需要进行性别鉴定。通过方法Ⅱ得到克隆牛的过程中,进行的是体细胞核移植,属于无性生殖,选取的是雌性乳腺细胞的细胞核,则培育形成的个体一定是雌性,通过该方法得到的胚胎在移植前不需要进行性别鉴定。
3.D 分割胚胎会对胚胎造成一定的损伤,胚胎发育率会降低,胚胎移植后不一定都能发育成新个体,D错误。
4.A 为保持胚胎发育环境的一致性,供体与受体的生理环境应相同,A正确;体外受精有精卵的结合,属于有性生殖,提高胚胎利用率可采用胚胎分割等无性繁殖技术,通过胚胎分割获得的胚胎遗传特性相同,B错误;卵裂期,胚胎的总体积不增加,早期胚胎不能从母体获得有机物,而细胞呼吸一直消耗有机物,故有机物总量减少,C错误;若①表示体外受精,B野化单峰骆驼的新鲜精子需获能后才具备受精能力,再与处于MⅡ期卵母细胞完成受精作用,D错误。
能力提升练
1.D 2.D 3.A 4.B 5.A 6.C 7.ABD
1.D 刚排出的卵母细胞不具备受精的能力,需要培养到MⅡ期才能完成体外受精,A错误;由题表可知,在进入子宫时马胚胎(囊胚阶段)发育程度最高,猪胚胎发育程度最低,B错误;结合题表,马胚胎移植时,为提高移植后胚胎的发育率和妊娠率,应选囊胚阶段的胚胎移植到相应受体,C错误;胚胎工程的许多技术,实际是在体外条件下,对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作,D正确。
2.D 过程①中的两个卵裂球可以取自桑葚胚,也可以取自桑葚胚之前的早期胚胎,A错误;嵌合鼠的培育没有发生基因重组,B错误;应用分割针取样滋养层细胞做DNA分析,鉴定性别,C错误;过程③是胚胎移植过程,在进行操作前,需要对代孕母鼠进行同期发情处理,D正确。
3.A 培育三亲胚胎过程中存在精子和卵细胞结合的过程,不属于无性繁殖,A错误;第四代试管婴儿是由携带者的卵子提供细胞核,捐赠者的卵子提供去核的细胞质,可避免携带者的线粒体疾病通过母系遗传传递给下一代,C正确。
4.B 图中过程①颗粒细胞(已经分化的细胞)经诱导形成诱导多能干细胞(类似胚胎干细胞)的实质是基因选择性表达,类似脱分化过程,A正确。②表示GV卵母细胞进行减数分裂的过程,X细胞为处于减数第二次分裂的次级卵母细胞;由于减数第一次分裂后期发生了同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合,因此X细胞在遗传组成上与当初卵泡中的卵母细胞遗传物质不相同,B错误。过程③涉及体外受精、早期胚胎培养及胚胎移植等技术,体外受精过程中,精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体,C、D正确。
5.A 由于大鼠和小鼠是不同物种,二者细胞中染色体形态、所含的基因都不相同,所以异源二倍体ES中没有同源染色体和等位基因,A错误。囊胚的内细胞团具有发育的全能性,B正确。
6.C 根据题干信息,通过提高小鼠胚胎干细胞pSTAT3基因的表达水平,体外制备出桑葚胚样全潜能细胞,结合题图,推断桑葚胚发育成囊胚的过程中,pSTAT3的表达下降,A错误;诱导桑葚胚样全潜能细胞时,其本质是细胞分化,基因的碱基序列并未发生改变,B错误;囊胚期细胞已分化,因此囊胚期细胞重置至桑葚胚样全潜能细胞的过程类似于脱分化,C正确;根据题干信息可知,桑葚胚样全潜能细胞在体外成功模拟了小鼠胚胎发育至原肠胚阶段,因此桑葚胚样全潜能细胞可诱导发育至囊胚期,D错误。
7.ABD 受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的,囊胚孵化后,将发育形成原肠胚,A错误;排卵是指卵子从卵泡中排出,卵子发育到MⅡ期才具备与精子受精的能力,图中卵子具备受精的能力,故其发育到MⅡ期,B错误;来自母系的染色体为M,来自父系的染色体为P1、P2,结合题图,细胞a的染色体组成为MP1,细胞c的染色体均来自父亲(染色体组成为P1P2),则细胞b的染色体组成为MP2,C正确;细胞a的染色体组成为MP1,细胞b的染色体组成为MP2,这对双胞胎发育为姐弟,来源于父亲的性染色体不同,D错误。
8.答案 (1)动物细胞培养 (2)血清 MⅡ 梯度离心、紫外线短时间照射 (3)获能 透明带和卵细胞膜 (4)不能,重组胚胎完成了滋养层细胞替代,不能用滋养层细胞来进行DNA分析
解析 (2)过程①动物细胞核移植中,由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚,培养受体细胞时,需在合成培养基中另外加入血清等天然成分。将该细胞培养到MⅡ期后,通过梯度离心、紫外线短时间照射等物理方法,无需穿透透明带就可完成去核或使其中的DNA变性。(3)受精作用中,为防止多精入卵的两道重要屏障为透明带反应和卵细胞膜反应,与正常受精过程相比,单精子注射可防止多精子入卵。(4)将体细胞核移植胚胎(SCNT)的内细胞团(ICM),注入去除ICM的胚胎(ICSI,由单精子注入卵细胞形成)囊胚腔中,实现滋养层细胞替代,故不能利用重组胚胎滋养层细胞的DNA进行恒河猴遗传病筛查。
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