第三课时 胚胎工程
主题研习(一) 受精和早期胚胎发育
(一)受精作用
1.胚胎工程的概念
操作对象 生殖细胞、 或早期胚胎细胞
技术种类 体外受精、胚胎移植、胚胎分割、早期胚胎培养等
操作水平 主要集中在 水平上
理论基础 哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
目的 将获得的胚胎移植到雌性动物体内产生后代,满足人类的各种需求
2.受精
概念 精子与卵子结合形成 (即受精卵)的过程
场所 在自然条件下,哺乳动物的受精在 内完成
过程
(二)胚胎早期发育
自我诊断
1.概念理解(判断正误)
(1)受精卵经体外培养可获得早期胚胎。 ( )
(2)精子入卵后形成雄原核;卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体后,形成雌原核。 ( )
(3)透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。 ( )
(4)卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量增多,细胞体积增大。 ( )
(5)雄性动物刚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.事理分析
(1)(人教版选择性必修3 P57“图2 20”关键点发掘)
在实际胚胎工程操作中,观察到两个极体常作为受精的标志之一,原因是
。
(2)(人教版选择性必修3 P57“正文”发掘)
防止多精入卵的屏障有哪些 有什么意义
题点(一) 受精作用
1.(2025·南宁模拟)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,正确的是 ( )
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.卵子在子宫内发育成熟并完成受精过程
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也相同
2. (人教版选择性必修3 P57“图2 20”挖掘)下图为哺乳动物体内受精的过程图,下列有关叙述正确的是 ( )
A.卵子排出后都要在卵巢进一步成熟发育到MⅡ期才能受精
B.观察到两个极体说明该卵子进行了受精
C.精子在②过程与卵细胞膜融合时,发生卵细胞膜反应
D.合子的形成依赖于细胞膜的流动性,其遗传物质一半来自精子、一半来自卵子
[易错提醒]
关注两个标志和受精卵中的遗传物质
①辨明受精的标志和受精完成的标志
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;而受精完成的标志是雌、雄原核融合成一个细胞核。
②受精卵中遗传物质的来源
受精卵的遗传物质包括细胞核遗传物质和细胞质遗传物质。细胞核遗传物质(染色体中的DNA)一半来自精子,一半来自卵子;细胞质中的遗传物质(线粒体中的DNA)几乎全部来自卵子。
题点(二) 早期胚胎发育的过程和特点
3.(2024·北京高考)我国科学家体外诱导食蟹猴胚胎干细胞,形成了类似囊胚的结构(类囊胚),为研究灵长类胚胎发育机制提供了实验体系(如图)。相关叙述错误的是 ( )
A.实验证实食蟹猴胚胎干细胞具有分化潜能
B.实验过程中使用的培养基含有糖类
C.类囊胚的获得利用了核移植技术
D.可借助胚胎移植技术研究类囊胚的后续发育
4.(2025·常州模拟)图1表示某雄性高等动物的个体发育过程;图2表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中几项指标的变化趋势。下列相关叙述错误的是 ( )
A.桑葚胚和囊胚中含有的细胞都具有全能性
B.图1中“受精卵→幼体”过程,细胞增殖方式是有丝分裂
C.图2中能正确表示相关指标变化的是①③
D.在卵裂阶段,胚胎中有机物种类是增加的
5.(人教版选择性必修3 P59“思考·讨论”表格信息分析)不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异,如表表示的是几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间。下列叙述错误的是 ( )
动物 种类 受精卵发育的时间/h 进入子宫时受精卵的发育时间和发育阶段
2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑葚胚 时间/d 发育阶段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑葚胚
绵羊 36~38 42 48 67~72 96 3~4 16细胞
猪 21~51 51~66 66~72 90~110 110~114 2~2.5 4~6细胞
马 24 30~36 50~60 72 98~106 6 囊胚
牛 27~42 44~65 46~90 96~120 120~144 4~5 8~16细胞
注:马、牛为排卵后时间,其他动物为交配后时间。
A.猪的早期胚胎最早进入子宫,且发育程度最高
B.马进入子宫的是囊胚,囊胚的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织
C.牛胚胎的桑葚胚是在子宫中完成发育的
D.将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时,应选择发育至桑葚胚的胚胎
[归纳拓展]
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,但有机物种类增加。
②细胞数目和体积:胚胎总体积不变,但细胞数目增多,每个细胞的体积减小。
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。
主题研习(二) 胚胎工程技术及其应用
(一)体外受精
1.过程
2.意义:是提高动物 的有效措施,还可以为 提供可用的胚胎。
[微点拨] 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。
(二)胚胎移植
1.概念:将通过 及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、 相同的雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术。
2.操作过程(以家畜的胚胎移植为例)
3.胚胎移植的易错点
(1)胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序,移植的胚胎必须在 之前,但不能直接移植受精卵。
(2)胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移,而胚胎本身的遗传物质并不发生改变,因此各种性状能保持其原来的优良特性。
(3)胚胎移植成功的两个条件: 动物之间、 生理状态要相同。
(4)两次处理:①用激素对供体(雌性个体)和受体进行 处理;②用促性腺激素对供体(雌性个体)进行 处理。
(三)胚胎分割
材料 应选择发育良好、形态正常的 或囊胚
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)
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
用途 ①促进优良动物品种的繁殖;②为遗传学研究提供 相同的个体;③在胚胎移植前进行 、遗传病筛查
自我诊断
1.概念理解(判断正误)
(1)胚胎移植前可采集滋养层细胞进行遗传学检测。 ( )
(2)生产试管动物的过程需要MⅡ期去核卵母细胞。 ( )
(3)科学家采用体外受精技术获得藏羚羊胚胎,此过程涉及的操作可能包括超数排卵和精子获能处理。 ( )
(4)胚胎分割技术提高了移植胚胎的成活率。 ( )
(5)胚胎移植前细胞和囊胚的培养都要放在充满CO2的培养箱中进行。 ( )
2.事理分析
(1)(人教版选择性必修3 P61“图2 23”应用分析)牛胚胎移植时,对供、受体母牛要进行同期发情处理的目的是
。
对供体母牛进行超数排卵处理的目的是 。
(2)(人教版选择性必修3 P62“正文”发掘)对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要将内细胞团均等分割的原因是
。
重难点(一) “试管动物”技术与“克隆动物”技术
|情|境|探|究|
如图是畜牧业生产上快速培育某种优良种牛的两种方法,请分析回答下列问题。
(1)方法Ⅰ和方法Ⅱ均用到的主要生物技术有动物细胞培养、早期胚胎培养和 。
(2)用 处理使B牛超数排卵,从B牛体内获得的卵母细胞需要培养到 (时期)才能与精子结合。
(3)A牛的精子培养在 中经过相应的生理变化后,才能与B牛的卵细胞结合。受精过程中,卵细胞会发生阻止多精入卵的两个反应,分别是 、 。
(4)生产上常用 期的胚胎进行胚胎移植。若希望同时获得性状相同的多个家畜个体,可以使用 技术。
(5)获得试管牛(E)和克隆牛(F)的生殖方式分别是 、 。
|认|知|生|成|
1.比较自然受精、人工授精和体外受精
项目 自然受精 人工授精 体外受精
不同点 过程不同 雌雄动物 交配完成 用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内,完成受精 人工获取精子、卵子,在体外培养液中完成受精过程
场所不同 雌性动物输卵管中 体外培养液中
相同点 (1)精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程; (2)都是有性生殖
2.试管动物与克隆动物的比较
项目 试管动物 克隆动物
涉及技术 体外受精、体外胚胎培养、胚胎(分割)移植 核移植技术、体外胚胎培养、胚胎(分割)移植
实例 试管牛 克隆羊“多莉”
过程
生殖方式 有性生殖 无性生殖
遗传物质 遗传物质来自两个个体 遗传物质大部分来自供核生物体
重难点(二) 胚胎移植和胚胎分割
1.胚胎移植的生理学基础分析
(1)胚胎能够移入受体的基础:哺乳动物发情排卵后,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。
(2)胚胎能被收集的基础:哺乳动物的早期胚胎形成后,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。
(3)胚胎在受体内存活的基础: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)胚胎正常发育的基础:供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,且供体胚胎的遗传特性不受影响。
2.胚胎分割中的三个问题
(1)如需进行DNA分析和性别鉴定,可切割囊胚的滋养层细胞进行分析。
(2)胚胎分割时要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。
(3)胚胎分割应选取发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚,属于无性繁殖或克隆。
[典例] (2024·甘肃高考)甘加藏羊是甘肃高寒牧区的优良品种,是季节性发情动物,每年产羔一次,每胎一羔,繁殖率较低。为促进畜牧业发展,研究人员通过体外受精、胚胎移植等胚胎工程技术提高藏羊的繁殖率,流程如下图。下列叙述错误的是 ( )
A.藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵
B.藏羊乙的获能精子能与刚采集到的藏羊甲的卵母细胞受精
C.受体藏羊丙需和藏羊甲进行同期发情处理
D.后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙
听课随笔:
题点(一) 体外受精与试管动物
1.(2025年1月·八省联考内蒙古卷)下列有关牛体外受精的叙述错误的是 ( )
A.精子需经过获能步骤,才可用于体外受精
B.卵母细胞需培养至MⅡ期,与精子结合完成受精
C.体外受精需加入聚乙二醇等诱导精卵结合
D.精子入卵后卵细胞膜发生生理反应,阻止其他精子进入
2.(2025·枣庄一模)下图表示利用高等哺乳动物的生殖细胞通过体外受精技术培育试管动物的大致流程。下列说法错误的是 ( )
A.哺乳动物的体外受精包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤
B.在体外受精前,要对精子进行获能处理,从而使精子具有与卵子受精的能力
C.胚胎发育到一定阶段,除了图中所示用途,还可以进行胚胎分割
D.早期胚胎发育的过程是受精卵→囊胚→桑葚胚→原肠胚
题点(二) 胚胎移植与胚胎分割及其应用
3.(2025·海口一模)近年来由于栖息地丧失和人为捕猎,亚洲黑熊数量骤减,科学家期望通过人工授精、胚胎移植等方法拯救亚洲黑熊,其过程如下图。下列说法正确的是 ( )
A.胚胎工程一般采用促性腺激素释放激素处理A使其超数排卵
B.E后代遗传物质来源于A和C,F后代遗传物质来源于B
C.D受体雌性必须和B同期发情处理
D.A 排出的卵子必须培养成熟到MⅡ才能与C的获能精子受精
4.(2025·长春模拟)胚胎分割是借助显微操作技术或徒手操作方法将早期胚胎切割成二、四等多等份后再移植给受体母畜,从而获得同卵双胎或多胎的生物学技术。研究人员探究了不同分割方法对胚胎分割的影响,结果如表所示。下列相关叙述错误的是 ( )
分割方法 胚胎发育阶段 分割胚胎数量 半胚数 分割成功率(%)
显微操作(需用显微操作仪和显微分割针) 桑葚胚 53 97 91.5
45 82 91.1
囊胚 56 101 90.2
42 79 94.0
徒手操作(需用显微分割针) 桑葚胚 73 128 87.7
51 90 88.2
囊胚 57 100 87.7
56 100 89.3
A.显微分割针分割囊胚时,需对内细胞团进行均等分割
B.可用显微分割针切取囊胚的滋养层对胚胎进行性别鉴定
C.由实验结果可知,徒手分割胚胎的效果较借助显微操作仪分割的方法差
D.选用桑葚胚或囊胚进行胚胎分割的原因是两者都未分化,全能性非常高
[归纳拓展]
胚胎移植过程中两次使用激素和两次检查的目的
①两次使用激素的目的: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。
②两次检查的目的:第一次是对收集的胚胎进行质量检查,第二次是对受体进行妊娠检查。
第三课时 胚胎工程
主题研习(一)
基础全面落实
(一)1.受精卵 细胞 2.合子 输卵管 获能 MⅡ期 透明带 卵细胞膜
(二)有丝分裂 各种组织 胎膜和胎盘
[自我诊断]
1．(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)√
2．(1)哺乳动物的第一极体一般不分裂，卵子受精后完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体
(2)防止多精入卵的两道屏障：①精子的细胞膜与卵细胞膜融合时，卵细胞膜外的透明带发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带；②精子入卵后，卵细胞膜立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。这两道屏障可以保证受精卵中的染色体数目与亲代体细胞一致。
考向精细研究
1．选C 囊胚期时，囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫作孵化，A错误；卵子在输卵管内发育成熟并完成受精过程，B错误；来自母系的染色体为M，来自父系的染色体为P1、P2，经过复制后，染色体进行组合，若细胞a的染色体组成为MP1，细胞c的染色体均来自父亲，其染色体组成为P1P2，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，C正确，D错误。
2．选B 刚排出的卵子需要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期才具备与精子受精的能力，A错误；卵子的减数分裂Ⅱ发生于受精时，所以在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子进行了受精，B正确；精子在②过程与卵细胞膜融合时，发生透明带反应，C错误；精子和卵子结合形成合子的过程依赖于细胞膜的流动性，受精卵中的核遗传物质一半来自精子，一半来自卵子，而细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵子，D错误。
3．选C 体外诱导食蟹猴胚胎干细胞，形成了类似囊胚的结构(类囊胚)，证实了食蟹猴胚胎干细胞具有分化潜能，A正确；实验过程中使用的培养基需含有糖类，糖类可为细胞培养提供能源物质，B正确；类囊胚的获得利用了动物细胞培养技术，并没有进行核移植，C错误；可借助胚胎移植技术将类囊胚移植到相应的雌性受体中继续胚胎发育，从而研究类囊胚的后续发育，D正确。
4．选A 桑葚胚细胞都具有全能性，但囊胚中只有内细胞团才具有全能性，滋养层细胞无全能性，A错误；在“受精卵→幼体”过程中，细胞增殖方式是有丝分裂，B正确；在受精卵发育至囊胚过程中，细胞的数量是增加的，所以DNA总量是增加的，所有细胞的体积之和基本不变，由于细胞每时每刻都需要进行细胞呼吸，所以有机物总量是降低的，故图2中能正确表示相关指标变化的是①③，C正确；由于在细胞呼吸过程中会产生更多种类的中间代谢物，所以在卵裂阶段，胚胎中有机物的种类是增加的，D正确。
5．选A 从表格可知，猪的早期胚胎最早进入子宫，且发育程度最低，A错误；从表格中可以看出，马进入子宫的是囊胚，囊胚包括内细胞团和滋养层细胞，其中内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，B正确；牛进入子宫的是8～16细胞(处于桑葚胚之前)，所以牛胚胎的桑葚胚是在子宫内完成发育的，C正确；从表中可以看出，小鼠进入子宫的是桑葚胚，所以将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时，应选择发育至桑葚胚的胚胎，D正确。
主题研习(二)
基础全面落实
(一)1.MⅡ 获能 2.繁殖能力 胚胎移植
(二)1.体外受精 生理状态 2.超数排卵 妊娠
3．(1)原肠胚 (3)同种 供受体 (4)同期发情 超数排卵
(三)桑葚胚 内细胞团 遗传性状 性别鉴定
[自我诊断]
1．(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．(1)使供、受体牛的生理变化相同，为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境 诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子
(2)若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题
重难深化拓展
[情境探究]
(1)胚胎移植 (2)促性腺激素 MⅡ期 (3)获能液 透明带反应 卵细胞膜反应 (4)桑葚胚或囊胚 胚胎分割 (5)有性生殖 无性生殖
[典例] 选B 促性腺激素能诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子，藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵，A正确；从卵巢中刚采集的卵母细胞需培养成熟(在体外培养到减数分裂Ⅱ中期)后才可与获能的精子进行体外受精，B错误；为使供体和受体的生理状况相同，受体藏羊丙需和藏羊甲进行同期发情处理，C正确；后代丁是由藏羊甲的卵母细胞和藏羊乙的精子结合形成的受精卵发育而来的，因此后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙，D正确。
考向精细研究
1．选C 体外受精时，采集到的成熟精子经获能处理后才具有受精能力，A正确；体外受精时，采集到的卵母细胞要在体外进行成熟培养，培养至MⅡ期才具备与精子受精的能力，B正确；聚乙二醇常用于诱导细胞融合，不用于体外受精过程，C错误；精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，D正确。
2．选D 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几个主要步骤，A正确；体外受精前，要对精子进行获能处理，使其具有与卵子受精的能力，B正确；发育到一定阶段的胚胎，除了图中所示用途(胚胎移植)，还可以用于胚胎分割，C正确；胚胎发育的过程是受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚，D错误。
3．选D 胚胎工程一般采用促性腺激素处理A使其超数排卵，A错误；E后代遗传物质来源于A和C，F后代遗传物质来源于A和B，B错误；D受体雌性必须和A同期发情处理，而B只需要提供体细胞，所以不需要同期发情处理，C错误；A排出的卵子必须培养成熟到MⅡ才能与C的获能精子受精，D正确。
4．选D 内细胞团会发育成完整的胚胎，显微分割针分割囊胚时，需对内细胞团进行均等分割，A正确；滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，可用显微分割针切取囊胚的滋养层对胚胎进行性别鉴定，B正确；由实验结果可知，徒手分割胚胎的效果较借助显微操作仪分割的方法差，分割成功率低，C正确；选用桑葚胚或囊胚进行胚胎分割的原因是成功率较高，相对于受精卵，两者都有低程度的分化，全能性较受精卵低，D错误。
(共82张PPT)
胚胎工程
第三课时
目录
主题研习（一）
主题研习（二）
受精和早期胚胎发育
课时跟踪检测
胚胎工程技术及其应用
主题研习（一）受精和早期胚胎发育
(一)受精作用
1.胚胎工程的概念
基础全面落实
操作对象 生殖细胞、________或早期胚胎细胞
技术种类 体外受精、胚胎移植、胚胎分割、早期胚胎培养等
操作水平 主要集中在________水平上
理论基础 哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
目的 将获得的胚胎移植到雌性动物体内产生后代,满足人类的各种需求
受精卵
细胞
2.受精
概念 精子与卵子结合形成________ (即受精卵)的过程
场所 在自然条件下,哺乳动物的受精在_________内完成
过程
合子
输卵管
获能
MⅡ期
透明带
卵细胞膜
(二)胚胎早期发育
有丝
分裂
各种
胎膜和
胎盘
组织
自我诊断
1.概念理解(判断正误)
(1)受精卵经体外培养可获得早期胚胎。 ( )
(2)精子入卵后形成雄原核;卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体后,形成雌原核。 ( )
(3)透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。 ( )
(4)卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量增多,细胞体积增大。 ( )
(5)雄性动物刚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.事理分析
(1)(人教版选择性必修3 P57“图2-20”关键点发掘)在实际胚胎工程操作中,观察到两个极体常作为受精的标志之一,原因是_____________
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哺乳动物的第一极体一般不分裂,卵子受精后完成减数分裂Ⅱ,释放第二极体
(2)(人教版选择性必修3 P57“正文”发掘)防止多精入卵的屏障有哪些 有什么意义
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防止多精入卵的两道屏障:①精子的细胞膜与卵细胞膜融合时,卵细胞膜外的透明带发生生理反应,阻止后来的精子进入透明带;②精子入卵后,卵细胞膜立即发生生理反应,拒绝其他精子再进入卵内。这两道屏障可以保证受精卵中的染色体数目与亲代体细胞一致。
题点(一) 受精作用
1.(2025·南宁模拟)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,正确的是( )
考向精细研究
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.卵子在子宫内发育成熟并完成受精过程
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也相同
√
解析:囊胚期时,囊胚进一步扩大,会导致透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程叫作孵化,A错误;卵子在输卵管内发育成熟并完成受精过程,B错误;来自母系的染色体为M,来自父系的染色体为P1、P2,经过复制后,染色体进行组合,若细胞a的染色体组成为MP1,细胞c的染色体均来自父亲,其染色体组成为P1P2,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,C正确,D错误。
2. (人教版选择性必修3 P57“图2-20”挖掘)下图为哺乳动物体内受精的过程图,下列有关叙述正确的是 ( )
A.卵子排出后都要在卵巢进
一步成熟发育到MⅡ期才能受精
B.观察到两个极体说明该卵子进行了受精
C.精子在②过程与卵细胞膜融合时,发生卵细胞膜反应
D.合子的形成依赖于细胞膜的流动性,其遗传物质一半来自精子、一半来自卵子
√
解析:刚排出的卵子需要在输卵管内进一步成熟,到MⅡ期才具备与精子受精的能力,A错误;卵子的减数分裂Ⅱ发生于受精时,所以在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时,说明卵子进行了受精,B正确;精子在②过程与卵细胞膜融合时,发生透明带反应,C错误;精子和卵子结合形成合子的过程依赖于细胞膜的流动性,受精卵中的核遗传物质一半来自精子,一半来自卵子,而细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵子,D错误。
[易错提醒] 关注两个标志和受精卵中的遗传物质
①辨明受精的标志和受精完成的标志
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;而受精完成的标志是雌、雄原核融合成一个细胞核。
②受精卵中遗传物质的来源
受精卵的遗传物质包括细胞核遗传物质和细胞质遗传物质。细胞核遗传物质(染色体中的DNA)一半来自精子,一半来自卵子;细胞质中的遗传物质(线粒体中的DNA)几乎全部来自卵子。
题点(二) 早期胚胎发育的过程和特点
3.(2024·北京高考)我国科学家体外诱导食蟹猴胚胎干细胞,形成了类似囊胚的结构(类囊胚),为研究灵
长类胚胎发育机制提供了实验体系
(如图)。相关叙述错误的是( )
A.实验证实食蟹猴胚胎干细胞具有分化潜能
B.实验过程中使用的培养基含有糖类
C.类囊胚的获得利用了核移植技术
D.可借助胚胎移植技术研究类囊胚的后续发育
√
解析:体外诱导食蟹猴胚胎干细胞,形成了类似囊胚的结构(类囊胚),证实了食蟹猴胚胎干细胞具有分化潜能,A正确;实验过程中使用的培养基需含有糖类,糖类可为细胞培养提供能源物质,B正确;类囊胚的获得利用了动物细胞培养技术,并没有进行核移植,C错误;可借助胚胎移植技术将类囊胚移植到相应的雌性受体中继续胚胎发育,从而研究类囊胚的后续发育,D正确。
4.(2025·常州模拟)图1表示某雄性高等动物的个体发育过程;图2表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中几项指标的变化趋势。下列相关叙述错误的是 ( )
A.桑葚胚和囊胚中含有的细胞都具有全能性
B.图1中“受精卵→幼体”过程,细胞增殖方式是有丝分裂
C.图2中能正确表示相关指标变化的是①③
D.在卵裂阶段,胚胎中有机物种类是增加的
√
解析:桑葚胚细胞都具有全能性,但囊胚中只有内细胞团才具有全能性,滋养层细胞无全能性,A错误;在“受精卵→幼体”过程中,细胞增殖方式是有丝分裂,B正确;在受精卵发育至囊胚过程中,细胞的数量是增加的,所以DNA总量是增加的,所有细胞的体积之和基本不变,由于细胞每时每刻都需要进行细胞呼吸,所以有机物总量是降低的,故图2中能正确表示相关指标变化的是①③,C正确;由于在细胞呼吸过程中会产生更多种类的中间代谢物,所以在卵裂阶段,胚胎中有机物的种类是增加的,D正确。
5.(人教版选择性必修3 P59“思考·讨论”表格信息分析)不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异,如表表示的是几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间。下列叙述错误的是 ( )
注:马、牛为排卵后时间,其他动物为交配后时间。
动物种类 受精卵发育的时间/h 进入子宫时受精卵的发育时间和发育阶段
2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑葚胚 时间/d 发育阶段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑葚胚
绵羊 36~38 42 48 67~72 96 3~4 16细胞
猪 21~51 51~66 66~72 90~110 110~114 2~2.5 4~6细胞
马 24 30~36 50~60 72 98~106 6 囊胚
牛 27~42 44~65 46~90 96~120 120~144 4~5 8~16细胞
A.猪的早期胚胎最早进入子宫,且发育程度最高
B.马进入子宫的是囊胚,囊胚的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织
C.牛胚胎的桑葚胚是在子宫中完成发育的
D.将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时,应选择发育至桑葚胚的胚胎
√
解析:从表格可知,猪的早期胚胎最早进入子宫,且发育程度最低,A错误;从表格中可以看出,马进入子宫的是囊胚,囊胚包括内细胞团和滋养层细胞,其中内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,B正确;牛进入子宫的是8~16细胞(处于桑葚胚之前),所以牛胚胎的桑葚胚是在子宫内完成发育的,C正确;从表中可以看出,小鼠进入子宫的是桑葚胚,所以将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时,应选择发育至桑葚胚的胚胎,D正确。
[归纳拓展]
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,但有机物种类增加。
②细胞数目和体积:胚胎总体积不变,但细胞数目增多,每个细胞的体积减小。
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。
主题研习（二）胚胎工程技术及其应用
基础全面落实
(一)体外受精
1.过程
MⅡ
获能
2.意义:是提高动物_____________的有效措施,还可以为________
提供可用的胚胎。
[微点拨] 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。
繁殖能力
胚胎移植
(二)胚胎移植
1.概念:将通过_____________及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、_________相同的雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术。
2.操作过程(以家畜的胚胎移植为例)
体外受精
生理状态
超数排卵
妊娠
3.胚胎移植的易错点
(1)胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序,移植的胚胎必须在________之前,但不能直接移植受精卵。
(2)胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移,而胚胎本身的遗传物质并不发生改变,因此各种性状能保持其原来的优良特性。
(3)胚胎移植成功的两个条件:____动物之间、______生理状态要相同。
(4)两次处理:①用激素对供体(雌性个体)和受体进行__________处理;
②用促性腺激素对供体(雌性个体)进行____________处理。
原肠胚
同种
供受体
同期发情
超数排卵
(三)胚胎分割
材料 应选择发育良好、形态正常的__________或囊胚
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)
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
用途 ①促进优良动物品种的繁殖;②为遗传学研究提供________相同的个体;③在胚胎移植前进行__________、遗传病筛查
桑葚胚
内细胞团
遗传性状
性别鉴定
自我诊断
1.概念理解(判断正误)
(1)胚胎移植前可采集滋养层细胞进行遗传学检测。 ( )
(2)生产试管动物的过程需要MⅡ期去核卵母细胞。 ( )
(3)科学家采用体外受精技术获得藏羚羊胚胎,此过程涉及的操作可能包括超数排卵和精子获能处理。 ( )
(4)胚胎分割技术提高了移植胚胎的成活率。 ( )
(5)胚胎移植前细胞和囊胚的培养都要放在充满CO2的培养箱中进行。 ( )
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2.事理分析
(1)(人教版选择性必修3 P61“图2-23”应用分析)牛胚胎移植时,对供、受体母牛要进行同期发情处理的目的是_____________________
_____________________________________________________。对供体母牛进行超数排卵处理的目的是______________________________
____________。
使供、受体牛的生理
变化相同,为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境
诱发卵巢排出比自然情况下更多的
成熟卵子
(2)(人教版选择性必修3 P62“正文”发掘)对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要将内细胞团均等分割的原因是____________________________
_______________________________________________________________________________________________。
若分割时不能将内细胞团均等分割,会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强,少的部分发育受阻或发育不良,甚至不能发育等问题
重难深化拓展
重难点(一) “试管动物”技术与“克隆动物”技术
|情|境|探|究|
如图是畜牧业生产上快速培育某种优良种牛的两种方法,请分析回答下列问题。
(1)方法Ⅰ和方法Ⅱ均用到的主要生物技术有动物细胞培养、早期胚胎培养和___________。
(2)用______________处理使B牛超数排卵,从B牛体内获得的卵母细胞需要培养到_________ (时期)才能与精子结合。
(3)A牛的精子培养在____________中经过相应的生理变化后,才能与B牛的卵细胞结合。受精过程中,卵细胞会发生阻止多精入卵的两个反应,分别是_____________、______________。
胚胎移植
促性腺激素
MⅡ期
获能液
透明带反应
卵细胞膜反应
(4)生产上常用________________________期的胚胎进行胚胎移植。若希望同时获得性状相同的多个家畜个体,可以使用_________技术。
(5)获得试管牛(E)和克隆牛(F)的生殖方式分别是_____________、
______________。
桑葚胚或囊胚
胚胎分割
有性生殖
无性生殖
|认|知|生|成|
1.比较自然受精、人工授精和体外受精
项目 自然受精 人工授精 体外受精
不同点 过程不同 雌雄动物交配完成 用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内,完成受精 人工获取精子、卵子,在体外培养液中完成受精过程
场所不同 雌性动物输卵管中 体外培养液中
相同点 (1)精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程;(2)都是有性生殖
2.试管动物与克隆动物的比较
项目 试管动物 克隆动物
涉及技术 体外受精、体外胚胎培养、胚胎(分割)移植 核移植技术、体外胚胎培养、胚胎(分割)移植
实例 试管牛 克隆羊“多莉”
过程
生殖方式 有性生殖 无性生殖
遗传物质 遗传物质来自两个个体 遗传物质大部分来自供核生物体
续表
重难点(二) 胚胎移植和胚胎分割
1.胚胎移植的生理学基础分析
(1)胚胎能够移入受体的基础:哺乳动物发情排卵后,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。
(2)胚胎能被收集的基础:哺乳动物的早期胚胎形成后,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。
(3)胚胎在受体内存活的基础: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)胚胎正常发育的基础:供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,且供体胚胎的遗传特性不受影响。
2.胚胎分割中的三个问题
(1)如需进行DNA分析和性别鉴定,可切割囊胚的滋养层细胞进行分析。
(2)胚胎分割时要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。
(3)胚胎分割应选取发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚,属于无性繁殖或克隆。
[典例] (2024·甘肃高考)甘加藏羊是甘肃高寒牧区的优良品种,是季节性发情动物,每年产羔一次,每胎一羔,繁殖率较低。为促进畜牧业发展,研究人员通过体外受精、胚胎移植等胚胎工程技术提高藏羊的繁殖率,流程如下图。下列叙述错误的是 ( )
A.藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵
B.藏羊乙的获能精子能与刚采集到的藏羊甲的卵母细胞受精
C.受体藏羊丙需和藏羊甲进行同期发情处理
D.后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙
√
[解析] 促性腺激素能诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子,藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵,A正确;从卵巢中刚采集的卵母细胞需培养成熟(在体外培养到减数分裂Ⅱ中期)后才可与获能的精子进行体外受精,B错误;为使供体和受体的生理状况相同,受体藏羊丙需和藏羊甲进行同期发情处理,C正确;后代丁是由藏羊甲的卵母细胞和藏羊乙的精子结合形成的受精卵发育而来的,因此后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙,D正确。
考向精细研究
题点(一) 体外受精与试管动物
1.(2025年1月·八省联考内蒙古卷)下列有关牛体外受精的叙述错误的是( )
A.精子需经过获能步骤,才可用于体外受精
B.卵母细胞需培养至MⅡ期,与精子结合完成受精
C.体外受精需加入聚乙二醇等诱导精卵结合
D.精子入卵后卵细胞膜发生生理反应,阻止其他精子进入
√
解析:体外受精时,采集到的成熟精子经获能处理后才具有受精能力,A正确;体外受精时,采集到的卵母细胞要在体外进行成熟培养,培养至MⅡ期才具备与精子受精的能力,B正确;聚乙二醇常用于诱导细胞融合,不用于体外受精过程,C错误;精子入卵后,卵细胞膜会立即发生生理反应,拒绝其他精子再进入卵内,D正确。
2.(2025·枣庄一模)下图表示利用高等哺乳动物的生殖细胞通过体外受精技术培育试管动物的大致流程。下列说法错误的是 ( )
A.哺乳动物的体外受精包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤
B.在体外受精前,要对精子进行获能处理,从而使精子具有与卵子受精的能力
C.胚胎发育到一定阶段,除了图中所示用途,还可以进行胚胎分割
D.早期胚胎发育的过程是受精卵→囊胚→桑葚胚→原肠胚
√
解析: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几个主要步骤,A正确;体外受精前,要对精子进行获能处理,使其具有与卵子受精的能力,B正确;发育到一定阶段的胚胎,除了图中所示用途(胚胎移植),还可以用于胚胎分割,C正确;胚胎发育的过程是受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚,D错误。
题点(二) 胚胎移植与胚胎分割及其应用
3.(2025·海口一模)近年来由于栖息地丧失和人为捕猎,亚洲黑熊数量骤减,科学家期望通过人工授精、胚胎移植等方法拯救亚洲黑熊,其过程如下图。下列说法正确的是( )
A.胚胎工程一般采用促性腺激素释放激素处理A使其超数排卵
B.E后代遗传物质来源于A和C,F后代遗传物质来源于B
C.D受体雌性必须和B同期发情处理
D.A 排出的卵子必须培养成熟到MⅡ才能与C的获能精子受精
解析:胚胎工程一般采用促性腺激素处理A使其超数排卵,A错误;E后代遗传物质来源于A和C,F后代遗传物质来源于A和B,B错误;D受体雌性必须和A同期发情处理,而B只需要提供体细胞,所以不需要同期发情处理,C错误;A排出的卵子必须培养成熟到MⅡ才能与C的获能精子受精,D正确。
√
4.(2025·长春模拟)胚胎分割是借助显微操作技术或徒手操作方法将早期胚胎切割成二、四等多等份后再移植给受体母畜,从而获得同卵双胎或多胎的生物学技术。研究人员探究了不同分割方法对胚胎分割的影响,结果如表所示。下列相关叙述错误的是 ( )
分割方法 胚胎发育阶段 分割胚胎数量 半胚数 分割成功率(%)
显微操作(需用显微操作仪和显微分割针) 桑葚胚 53 97 91.5
45 82 91.1
囊胚 56 101 90.2
42 79 94.0
徒手操作(需用显微分割针) 桑葚胚 73 128 87.7
51 90 88.2
囊胚 57 100 87.7
56 100 89.3
A.显微分割针分割囊胚时,需对内细胞团进行均等分割
B.可用显微分割针切取囊胚的滋养层对胚胎进行性别鉴定
C.由实验结果可知,徒手分割胚胎的效果较借助显微操作仪分割的方法差
D.选用桑葚胚或囊胚进行胚胎分割的原因是两者都未分化,全能性非常高
√
解析:内细胞团会发育成完整的胚胎,显微分割针分割囊胚时,需对内细胞团进行均等分割,A正确;滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘,可用显微分割针切取囊胚的滋养层对胚胎进行性别鉴定,B正确;由实验结果可知,徒手分割胚胎的效果较借助显微操作仪分割的方法差,分割成功率低,C正确;选用桑葚胚或囊胚进行胚胎分割的原因是成功率较高,相对于受精卵,两者都有低程度的分化,全能性较受精卵低,D错误。
[归纳拓展]
胚胎移植过程中两次使用激素和两次检查的目的
①两次使用激素的目的: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。
②两次检查的目的:第一次是对收集的胚胎进行质量检查,第二次是对受体进行妊娠检查。
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一、选择题
1.(2025·海口模拟)受精是精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。下列关于哺乳动物受精的叙述,正确的是( )
A.精子和卵子结合形成合子与细胞膜的选择透过性密切相关
B.初级卵母细胞与获能的精子在雌性动物的输卵管内完成受精
C.透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障
D.判断受精完成的标志是观察到两个极体或者雌、雄原核
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解析:精子和卵子结合形成合子与细胞膜的流动性密切相关,A错误;MⅡ期的次级卵母细胞与获能的精子在雌性动物的输卵管内完成受精,B错误;透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障,C正确;判断受精的标志是观察到两个极体或者雌、雄原核,D错误。
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2.胚胎工程等生物技术促进了具有优良性状和经济价值的动物快速繁育与应用,获得的胚胎进行冷冻,通过胚胎分割技术可用于大型农场动物进行良种繁殖。下列叙述错误的是 ( )
A.胚胎分割技术提高了移植胚胎的成活率
B.选取的小鼠成纤维组织需经胰蛋白酶处理成单个细胞后制成细胞悬液
C.取滋养层细胞进行性别鉴定可避免对胚胎的影响
D.胚胎分割技术可增加移植胚胎数目,还可产生遗传性状相同的后代
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解析:胚胎分割可以获得多个胚胎,分割次数越多,分割后胚胎成活的概率越小,A错误;培养动物细胞需将动物组织用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理为单个细胞后制成细胞悬液,B正确;滋养层细胞将来发育成胎盘和胎膜,取滋养层细胞进行性别鉴定可避免对胚胎的影响,C正确;胚胎分割技术属于无性繁殖技术,因而胚胎分割技术可增加移植胚胎数目,还可产生遗传性状相同的后代,D正确。
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3.(2025年1月·八省联考晋陕宁青卷)我国科学家利用体细胞核移植技术成功克隆了濒临灭绝的某地方牛种。下列叙述错误的是 ( )
A.从该牛种耳上取的体细胞培养时需在合成培养基中加入血清
B.从牛卵巢中采集的卵母细胞需要在体外培养至MⅡ期
C.代孕母牛为重构胚发育提供空间和营养,不会影响犊牛的遗传物质
D.胚胎移植前需要对供体牛与受体牛进行同期发情处理
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解析:由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚,因此在使用合成培养基培养动物细胞时,通常需要加入血清等一些天然成分,A正确;从牛卵巢中采集的卵母细胞需要在体外培养至MⅡ期,B正确;代孕母牛为重构胚发育提供空间和营养,不会影响犊牛的遗传物质,C正确;体细胞核移植技术中,通常不需要对供体牛与受体牛进行同期发情处理,D错误。
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4.(2025·龙岩阶段练)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细胞(如图)。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
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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细胞的过程类似于脱分化
D.桑葚胚样细胞不可诱导发育至囊胚期
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解析:由题意可知,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细胞,因此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细胞的过程类似于脱分化,C正确;桑葚胚样细胞在体外成功模拟了小鼠胚胎发育至原肠胚阶段,因此桑葚胚样细胞可诱导发育至囊胚期,D错误。
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5.单倍体胚胎干细胞兼具胚胎干细胞和精子的特性,可作为载体将转基因片段通过“受精”传递到胚胎中,
下图为单倍体胚胎干细胞的获得过程。
下列相关叙述错误的是 ( )
A.在单倍体胚胎干细胞的制备过程中需要用到显微操作技术
B.单倍体胚胎干细胞是从囊胚的内细胞团中分选获得的
C.获能的精子与成熟卵母细胞在体外共同培养即可完成受精过程
D.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
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解析:在单倍体胚胎干细胞的制备过程中需要用到显微操作技术,如将雌原核去除的过程等,A正确;由题图可知,单倍体胚胎干细胞是从囊胚的内细胞团中分选获得的,B正确;将获能的精子和培养成熟的卵子置于适当的培养液中共同培养一段时间后,可完成受精,C错误;孤雄单倍体胚胎干细胞可作为载体将转基因片段通过“受精”传递到胚胎中,便于研究相关基因的功能,D正确。
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6.(2025·合肥一模)我国科学家培养克隆猴过程中,为了调节相关基因的表达,提高胚胎的发育率和妊娠率,将组蛋白去甲基化酶(Kdm4d)的mRNA注入了重构胚,同时用组蛋白脱乙酰酶抑制剂(TSA)处理了重构胚。培育克隆猴的流程如下图所示,下列相关叙述错误的是 ( )
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A.为了获得更多的卵母细胞,需用促性腺激素对母猴进行处理
B.细胞融合前用灭活的病毒进行了短暂处理,诱导细胞融合
C.Kdm4d降低组蛋白甲基化水平,TSA降低组蛋白乙酰化水平
D.刺激重构胚发育到囊胚阶段可以胚胎移植入代孕母猴体内
解析:为了获得更多的卵母细胞,需用促性腺激素对母猴进行处理,A正确;灭活的病毒具有促融的作用,因此细胞融合前用灭活的病毒短暂处理可以诱导细胞融合,B正确;组蛋白去甲基化酶(Kdm4d)降低组蛋白甲基化水平,组蛋白脱乙酰酶抑制剂(TSA)提高组蛋白乙酰化水平,C错误;刺激重构胚发育到囊胚阶段可以胚胎移植入代孕母猴体内,D正确。
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7.(2025·荆州模拟)Leigh氏综合征患者中20%~25%由线粒体基因突变导致。某位母亲约有1/4的线粒体携带有这种线粒体突变基因,她的前两个孩子都因患该病夭折,她的第三个孩子因为接受了另一名女性捐赠的健康基因而成为全球首个拥有“三个父母”的男婴。下图表示该男婴的孕育过程,下列说法错误的是 ( )
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A.图示过程中代表该母亲卵母细胞的是卵母细胞B
B.该技术可避免母亲线粒体遗传病基因传给该男婴
C.精子和MⅡ期卵母细胞在获能培养液中完成受精
D.该技术涉及核移植、体外受精、胚胎移植等技术
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解析:图示过程中,重组的卵细胞中包含的是卵母细胞A中的细胞质,说明A的细胞质基因是正常的,因此代表该母亲卵母细胞的是卵母细胞B,A正确;子女的细胞质几乎均来自母亲,所以该技术可避免母亲线粒体遗传病基因传给该男婴,B正确;获能的精子和培养成熟的卵子需在专用的受精溶液中完成受精,C错误;由题图可知,该技术涉及核移植、体外受精、胚胎移植等操作,D正确。
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8.(2025·张家口模拟)在自然界中,嵌合体现象并不罕见。嵌合体是指在同一个体中,由基因型不同的细胞或组织相互接触且维持各自并存的混合状态。若细胞来自不同物种则为异种嵌合体;若细胞来自同一物种则为同种嵌合体。大、小鼠异种嵌合体实验已获得成功。科研人员主要利用iPS细胞与囊胚构建嵌合体,下列叙述错误的是( )
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A.iPS细胞和囊胚的内细胞团细胞都具有发育的全能性
B.A过程前往往需要超数排卵处理,B过程为胚胎移植
C.体外采集到的精子可使用含有Na+的溶液处理使精子获能
D.若小鼠的染色体数目为40条,大鼠的染色体数目为42条,则嵌合体鼠的体细胞在有丝分裂后期染色体数目为80条或84条
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解析:iPS细胞和囊胚的内细胞团细胞都具有发育的全能性,因而可以形成嵌合体,A正确;为了获得更多的卵母细胞,A过程前往往需要超数排卵处理,B过程为胚胎移植,通常需要对代孕母鼠进行同期发情处理,B正确;体外采集到的精子可使用含有Ca2+载体的溶液处理使精子获能,C错误;若小鼠的染色体数目为40条,大鼠的染色体数目为42条,则嵌合体鼠的体细胞在有丝分裂后期染色体数目为84条或80条,D正确。
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9.为解决器官资源短缺问题,研究人员在猪胚胎中成功培育出人—猪嵌合肾脏,主要流程如下图,①~③代表有关过程。相关叙述错误的是 ( )
A.人多功能干细胞具有自我更新能力及分化潜能
B.过程①将人多功能干细胞注入猪桑葚胚中
C.过程②将嵌合胚移植入代孕母猪子宫,其遗传特性不受代孕母猪影响
D.过程③得到的胚胎中除肾脏以外的部位不存在人源细胞
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解析:人多功能干细胞具有分裂能力及分化潜能,A正确;据图可知,过程①是将人多功能干细胞注入猪早期胚胎桑葚胚中,B正确;移植后的胚胎的遗传特性不会受代孕母猪影响,C正确;无法保证过程③得到的胚胎中除肾脏以外的部位不存在人源细胞,D错误。
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二、非选择题(除特别注明外,每空1分)
10.(11分)(2025·海口模拟)体细胞核移植已在很多物种中取得成功,但其效率较低,只有不足4%的重构胚能发育成健康的个体,原因可能是胚胎的基因表达异常所致。下图为提高克隆牛重构胚发育的技术流程,其中TSA为组蛋白脱乙酰化酶抑制剂。请回答以下问题:
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(1)体外培养牛乳腺细胞会发生接触抑制,需先用_________________酶处理,再进行_________法收集,将收集的细胞制成细胞悬液,分瓶培养,进而实现传代培养。
解析:在进行传代培养时,贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶等处理,使之分散成单个细胞,然后再用离心法收集,之后,将收集的细胞制成细胞悬液,分瓶培养。
胰蛋白(或胶原蛋白)
离心
1
5
6
7
8
10
2
3
4
9
(2)采集的卵母细胞需要培养至_______时期,对其进行去核方法为
______________(答出一种即可)。
解析:体外受精时,需要将所采集到的卵母细胞在体外培养到减数第二次分裂中期,才可以与精子完成受精作用。动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法。
MⅡ
显微操作法
1
5
6
7
8
10
2
3
4
9
(3)胚胎移植前需要对代孕母牛进行______________处理。一般选择发育至_______________时期的胚胎进行移植,对代孕母牛__________ (填“需要”或“不需要”)注射免疫抑制剂。克隆小牛的细胞质基因来自
______牛(填图中字母)。
解析:胚胎移植前需要对代孕母牛进行同期发情处理。胚胎移植一般选择发育至桑葚胚或囊胚时期的胚胎。子宫不对外来胚胎发生免疫排斥反应,所以对代孕母牛不需要注射免疫抑制剂。由图可知,克隆小牛是由A牛的乳腺细胞和B牛的去核卵母细胞融合而成的重组细胞发育而来的,所以克隆小牛的细胞质基因来自A和B牛。
同期发情
桑葚胚或囊胚
不需要
A和B
1
5
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7
8
10
2
3
4
9
(4)TSA能使细胞发生_______________水平的变异,从而激活被抑制基因的表达。研究人员在确定TSA的作用时设计了相关实验(结果如下表),据表分析,TSA的最适浓度所处的范围是__________μmol·L-1(2分)。
表:TSA处理对核移植重构胚发育的影响
注:卵裂率=(发育至卵裂期的胚胎数量/初始重构胚数量)×100%;囊胚率=(发育至囊胚的胚胎数量/初始重构胚数量)×100%。
表观遗传
0.05~0.2
组别 TSA浓度/(μmol·L-1) 卵裂率/% 囊胚率/%
A 0 68.49 18.00
B 0.05 69.29 19.36
C 0.1 71.01 26.53
D 0.2 67.14 22.72
E 0.4 68.92 17.65
1
5
6
7
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10
2
3
4
9
解析: TSA为组蛋白脱乙酰化酶抑制剂,故TSA能使细胞发生表观遗传水平的变异,从而激活被抑制基因的表达。C组所对应的卵裂率和囊胚率较高,故TSA的最适浓度所处的范围是0.05~0.2 μmol·L-1。课时跟踪检测(五十七) 胚胎工程
一、选择题
1.(2025·海口模拟)受精是精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。下列关于哺乳动物受精的叙述,正确的是 ( )
A.精子和卵子结合形成合子与细胞膜的选择透过性密切相关
B.初级卵母细胞与获能的精子在雌性动物的输卵管内完成受精
C.透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障
D.判断受精完成的标志是观察到两个极体或者雌、雄原核
2.胚胎工程等生物技术促进了具有优良性状和经济价值的动物快速繁育与应用,获得的胚胎进行冷冻,通过胚胎分割技术可用于大型农场动物进行良种繁殖。下列叙述错误的是 ( )
A.胚胎分割技术提高了移植胚胎的成活率
B.选取的小鼠成纤维组织需经胰蛋白酶处理成单个细胞后制成细胞悬液
C.取滋养层细胞进行性别鉴定可避免对胚胎的影响
D.胚胎分割技术可增加移植胚胎数目,还可产生遗传性状相同的后代
3.(2025年1月·八省联考晋陕宁青卷)我国科学家利用体细胞核移植技术成功克隆了濒临灭绝的某地方牛种。下列叙述错误的是 ( )
A.从该牛种耳上取的体细胞培养时需在合成培养基中加入血清
B.从牛卵巢中采集的卵母细胞需要在体外培养至MⅡ期
C.代孕母牛为重构胚发育提供空间和营养,不会影响犊牛的遗传物质
D.胚胎移植前需要对供体牛与受体牛进行同期发情处理
4.(2025·龙岩阶段练)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细胞(如图)。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细胞的过程类似于脱分化
D.桑葚胚样细胞不可诱导发育至囊胚期
5.单倍体胚胎干细胞兼具胚胎干细胞和精子的特性,可作为载体将转基因片段通过“受精”传递到胚胎中,下图为单倍体胚胎干细胞的获得过程。下列相关叙述错误的是 ( )
A.在单倍体胚胎干细胞的制备过程中需要用到显微操作技术
B.单倍体胚胎干细胞是从囊胚的内细胞团中分选获得的
C.获能的精子与成熟卵母细胞在体外共同培养即可完成受精过程
D.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
6.(2025·合肥一模)我国科学家培养克隆猴过程中,为了调节相关基因的表达,提高胚胎的发育率和妊娠率,将组蛋白去甲基化酶(Kdm4d)的mRNA注入了重构胚,同时用组蛋白脱乙酰酶抑制剂(TSA)处理了重构胚。培育克隆猴的流程如下图所示,下列相关叙述错误的是 ( )
A.为了获得更多的卵母细胞,需用促性腺激素对母猴进行处理
B.细胞融合前用灭活的病毒进行了短暂处理,诱导细胞融合
C.Kdm4d降低组蛋白甲基化水平,TSA降低组蛋白乙酰化水平
D.刺激重构胚发育到囊胚阶段可以胚胎移植入代孕母猴体内
7.(2025·荆州模拟)Leigh氏综合征患者中20%~25%由线粒体基因突变导致。某位母亲约有1/4的线粒体携带有这种线粒体突变基因,她的前两个孩子都因患该病夭折,她的第三个孩子因为接受了另一名女性捐赠的健康基因而成为全球首个拥有“三个父母”的男婴。下图表示该男婴的孕育过程,下列说法错误的是 ( )
A.图示过程中代表该母亲卵母细胞的是卵母细胞B
B.该技术可避免母亲线粒体遗传病基因传给该男婴
C.精子和MⅡ期卵母细胞在获能培养液中完成受精
D.该技术涉及核移植、体外受精、胚胎移植等技术
8.(2025·张家口模拟)在自然界中,嵌合体现象并不罕见。嵌合体是指在同一个体中,由基因型不同的细胞或组织相互接触且维持各自并存的混合状态。若细胞来自不同物种则为异种嵌合体;若细胞来自同一物种则为同种嵌合体。大、小鼠异种嵌合体实验已获得成功。科研人员主要利用iPS细胞与囊胚构建嵌合体,下列叙述错误的是 ( )
A.iPS细胞和囊胚的内细胞团细胞都具有发育的全能性
B.A过程前往往需要超数排卵处理,B过程为胚胎移植
C.体外采集到的精子可使用含有Na+的溶液处理使精子获能
D.若小鼠的染色体数目为40条,大鼠的染色体数目为42条,则嵌合体鼠的体细胞在有丝分裂后期染色体数目为80条或84条
9.为解决器官资源短缺问题,研究人员在猪胚胎中成功培育出人—猪嵌合肾脏,主要流程如下图,①~③代表有关过程。相关叙述错误的是 ( )
A.人多功能干细胞具有自我更新能力及分化潜能
B.过程①将人多功能干细胞注入猪桑葚胚中
C.过程②将嵌合胚移植入代孕母猪子宫,其遗传特性不受代孕母猪影响
D.过程③得到的胚胎中除肾脏以外的部位不存在人源细胞
二、非选择题(除特别注明外,每空1分)
10.(11分)(2025·海口模拟)体细胞核移植已在很多物种中取得成功,但其效率较低,只有不足4%的重构胚能发育成健康的个体,原因可能是胚胎的基因表达异常所致。下图为提高克隆牛重构胚发育的技术流程,其中TSA为组蛋白脱乙酰化酶抑制剂。请回答以下问题:
(1)体外培养牛乳腺细胞会发生接触抑制,需先用 酶处理,再进行 法收集,将收集的细胞制成细胞悬液,分瓶培养,进而实现传代培养。
(2)采集的卵母细胞需要培养至 时期,对其进行去核方法为 (答出一种即可)。
(3)胚胎移植前需要对代孕母牛进行 处理。一般选择发育至 时期的胚胎进行移植,对代孕母牛 (填“需要”或“不需要”)注射免疫抑制剂。克隆小牛的细胞质基因来自 牛(填图中字母)。
(4)TSA能使细胞发生 水平的变异,从而激活被抑制基因的表达。研究人员在确定TSA的作用时设计了相关实验(结果如下表),据表分析,TSA的最适浓度所处的范围是 μmol·L-1(2分)。
表:TSA处理对核移植重构胚发育的影响
组别 TSA浓度/(μmol·L-1) 卵裂率/% 囊胚率/%
A 0 68.49 18.00
B 0.05 69.29 19.36
C 0.1 71.01 26.53
D 0.2 67.14 22.72
E 0.4 68.92 17.65
注:卵裂率=(发育至卵裂期的胚胎数量/初始重构胚数量)×100%;囊胚率=(发育至囊胚的胚胎数量/初始重构胚数量)×100%。
课时跟踪检测(五十七)
1．选C 精子和卵子结合形成合子与细胞膜的流动性密切相关，A错误；MⅡ期的次级卵母细胞与获能的精子在雌性动物的输卵管内完成受精，B错误；透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障，C正确；判断受精的标志是观察到两个极体或者雌、雄原核，D错误。
2．选A 胚胎分割可以获得多个胚胎，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，A错误；培养动物细胞需将动物组织用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理为单个细胞后制成细胞悬液，B正确；滋养层细胞将来发育成胎盘和胎膜，取滋养层细胞进行性别鉴定可避免对胚胎的影响，C正确；胚胎分割技术属于无性繁殖技术，因而胚胎分割技术可增加移植胚胎数目，还可产生遗传性状相同的后代，D正确。
3．选D 由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，因此在使用合成培养基培养动物细胞时，通常需要加入血清等一些天然成分，A正确；从牛卵巢中采集的卵母细胞需要在体外培养至MⅡ期，B正确；代孕母牛为重构胚发育提供空间和营养，不会影响犊牛的遗传物质，C正确；体细胞核移植技术中，通常不需要对供体牛与受体牛进行同期发情处理，D错误。
4．选C 由题意可知，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细胞，因此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细胞的过程类似于脱分化，C正确；桑葚胚样细胞在体外成功模拟了小鼠胚胎发育至原肠胚阶段，因此桑葚胚样细胞可诱导发育至囊胚期，D错误。
5．选C 在单倍体胚胎干细胞的制备过程中需要用到显微操作技术，如将雌原核去除的过程等，A正确；由题图可知，单倍体胚胎干细胞是从囊胚的内细胞团中分选获得的，B正确；将获能的精子和培养成熟的卵子置于适当的培养液中共同培养一段时间后，可完成受精，C错误；孤雄单倍体胚胎干细胞可作为载体将转基因片段通过“受精”传递到胚胎中，便于研究相关基因的功能，D正确。
6．选C 为了获得更多的卵母细胞，需用促性腺激素对母猴进行处理，A正确；灭活的病毒具有促融的作用，因此细胞融合前用灭活的病毒短暂处理可以诱导细胞融合，B正确；组蛋白去甲基化酶(Kdm4d)降低组蛋白甲基化水平，组蛋白脱乙酰酶抑制剂(TSA)提高组蛋白乙酰化水平，C错误；刺激重构胚发育到囊胚阶段可以胚胎移植入代孕母猴体内，D正确。
7．选C 图示过程中，重组的卵细胞中包含的是卵母细胞A中的细胞质，说明A的细胞质基因是正常的，因此代表该母亲卵母细胞的是卵母细胞B，A正确；子女的细胞质几乎均来自母亲，所以该技术可避免母亲线粒体遗传病基因传给该男婴，B正确；获能的精子和培养成熟的卵子需在专用的受精溶液中完成受精，C错误；由题图可知，该技术涉及核移植、体外受精、胚胎移植等操作，D正确。
8．选C iPS细胞和囊胚的内细胞团细胞都具有发育的全能性，因而可以形成嵌合体，A正确；为了获得更多的卵母细胞，A过程前往往需要超数排卵处理，B过程为胚胎移植，通常需要对代孕母鼠进行同期发情处理，B正确；体外采集到的精子可使用含有Ca2＋载体的溶液处理使精子获能，C错误；若小鼠的染色体数目为40条，大鼠的染色体数目为42条，则嵌合体鼠的体细胞在有丝分裂后期染色体数目为84条或80条，D正确。
9．选D 人多功能干细胞具有分裂能力及分化潜能，A正确；据图可知，过程①是将人多功能干细胞注入猪早期胚胎桑葚胚中，B正确；移植后的胚胎的遗传特性不会受代孕母猪影响，C正确；无法保证过程③得到的胚胎中除肾脏以外的部位不存在人源细胞，D错误。
10．解析：(1)在进行传代培养时，贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集，之后，将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养。
(2)体外受精时，需要将所采集到的卵母细胞在体外培养到减数第二次分裂中期，才可以与精子完成受精作用。动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法。
(3)胚胎移植前需要对代孕母牛进行同期发情处理。胚胎移植一般选择发育至桑葚胚或囊胚时期的胚胎。子宫不对外来胚胎发生免疫排斥反应，所以对代孕母牛不需要注射免疫抑制剂。由图可知，克隆小牛是由A牛的乳腺细胞和B牛的去核卵母细胞融合而成的重组细胞发育而来的，所以克隆小牛的细胞质基因来自A和B牛。
(4)TSA为组蛋白脱乙酰化酶抑制剂，故TSA能使细胞发生表观遗传水平的变异，从而激活被抑制基因的表达。C组所对应的卵裂率和囊胚率较高，故TSA的最适浓度所处的范围是0.05～0.2 μmol·L－1。
答案：(1)胰蛋白(或胶原蛋白) 离心 (2)MⅡ 显微操作法 (3)同期发情 桑葚胚或囊胚 不需要 A和B (4)表观遗传 0.05～0.2
