专题39 胚胎工程
生物技术的安全性与伦理性问题
生态工程
讲考纲
考纲概要
考纲解读
高考真题
1．胚胎工程的内容、操作及应用（Ⅰ）；2．生物技术的安全性与伦理性问题（Ⅰ）；3．生态工程的原理（Ⅱ）。
1．了解动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础；掌握胚胎干细胞的移植；理解胚胎工程的应用。2．了解生物技术的安全性与伦理性问题；3．理解生态工程的原理。
1．2017江苏卷（14）、2016江苏卷（11）、2015江苏卷（3）、2015四川卷（2）2．2015天津卷（6）
讲考点
考点一 胚胎工程的内容与应用
1．精子和卵子的发生的比较
项目
精子的发生
卵子的发生
场所
睾丸的曲细精管
卵巢
时间
从初情期开始
从胚胎出现性别分化后
变形
需变形
不需变形
分裂
均等分裂
不均等分裂
结果
形成4个精子
形成1个卵子和3个极体
2．受精
（1）精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。
（2）卵子的准备：卵子要在输卵管内进一步成熟，到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。
（3）受精过程
3．早期胚胎发育
（1）卵裂期
①细胞分裂方式：有丝分裂；
②细胞数量增多，胚胎总体积不增加或略有缩小。
（2）桑椹胚
①细胞数目为32个左右；
②细胞都具有全能性。
（3）囊胚
①内细胞团：发育为胎儿的各种组织；
②滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘。
（4）原肠胚
①外胚层：内细胞团表层的细胞；
②内胚层：内细胞团下方的细胞。
4．体外受精
（1）卵母细胞的采集和培养
①超数排卵法：用促性腺激素处理后冲卵；
②直接采集法：从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集或直接从活体动物的卵巢中吸取。
（2）精子的采集和获能
①采集：假阴道法、手握法、电刺激法；
②获能：培养法、化学诱导法。
（3）受精：获能的精子和培养成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用。
5．胚胎的早期培养
（1）目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。
（2）培养液成分巧记
两“盐”：无机盐和有机盐；两
“素”：维生素和激素；两“酸”：氨基酸和核苷酸另有水和血清等
（3）胚胎处理：向受体移植或冷冻保存。
6．胚胎工程的应用及前景
（1）胚胎移植
①地位：胚胎工程其他技术的最后一道工序。
②过程
③意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。
（2）胚胎分割
①材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。
②实质：胚胎分割可增加动物后代，其实质是动物的无性生殖即克隆。
③分割要求：对囊胚分割时，要注意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。
（3）胚胎干细胞
①早期胚胎或原始性腺。
②特点：形态上，体积小、核大、核仁明显；功能上具有发育的全能性；体外培养条件下可以增殖而不分化。
【例1】（2017年江苏卷，14）下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，错误的是（ ）
A．精子在获能液中于37℃、5%
CO2条件下培养的目的是使精子获能
B．小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用
C．分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异
D．注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育
【答案】C
【跟踪训练1】胚胎移植是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。下图为牛胚胎移植示意图，据图分析下列叙述正确的是（ ）
A．同期发情处理与过程a使用的是同一种激素
B．过程b的生理基础是供体与受体生理环境相同
C．过程c有手术法和非手术法两种方法
D．供体母牛、供体公牛和受体母牛均要求遗传性能优秀
【答案】C
【解析】同期发情处理用的激素为孕激素，过程a为超数排卵，使用的是促性腺激素，A错误；过程b为早对胚胎的收集、检查、培养或保存，B错误；过程c是胚胎移植，有手术法和非手术法两种方法，C正确；供体母牛、供体公牛要求遗传性能优秀，受体母牛为普通母牛即可，D错误。
考点二 生物技术的安全性与伦理性问题
1．转基因生物的安全性
（1）转基因成果工程菌——重组微生物基因制药转基因优良家畜、家禽生物反应器——生产细胞产品转基因抗性农作物
（2）对安全性问题的争论
①转基因生物与食物安全
a．反对“实质性等同”。
b．担心出现滞后效应。
c．担心出现新的过敏原。
d．担心营养成分改变。
e．侵犯宗教信仰者或素食者的权益。
②转基因生物与生物安全
a．可能扩散到新的生态区域，破坏生态平衡。
b．成为“入侵的外来物种”，威胁其他生物的生存。
c．可能与某些细菌或病毒杂交，重组出有害的病原体。
d．可能通过花粉传播进入杂草，形成“超级杂草”。
③转基因生物与环境安全：转基因生物可能会对生态系统的稳定性和人类生活环境造成破坏。
（3）理性看待转基因技术
①正视转基因技术可能带来的安全性问题，要趋利避害，不能因噎废食。
②制定政策和法规，最大程度保证转基因技术和产品的安全性。
2．关注生物技术的伦理问题
反 对
支 持
克隆人
伦理方面
违反了人类的伦理道德观念，中国禁止生殖性克隆
中国不反对治疗性克隆
技术方面
技术不成熟，流产率高、畸形率高、出生后死亡率高
可通过胚胎分级、基因诊断、染色体检查等方法解决技术问题
设计试管婴儿
胚胎也是生命，杀死胚胎无异于“谋杀”
提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤
基因检测
技术方面
很难用在具体医疗中
有一些遗传性疾病可以通过基因检测后在早期采取预防措施
道德方面
可能引起基因歧视
通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法，解决基因歧视现象
3．禁止生物武器
（1）生物武器的种类
（2）我国政府观点：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。
【例2】（2015年天津卷，
6）2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。
据图分析，下列叙述错误的是（）
A．该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
B．捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿
C．三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核
D．三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术
【答案】C
【跟踪训练2】现代生物技术在造福人类的同时，也可能引起一系列的安全和伦理问题，下列说法错误的是（ ）
A．对于转基因生物，公众在食物安全、生物安全和环境安全方面产生了争论
B．生物武器包括致病菌、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等
C．我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度
D．我国对于“克隆人”这一技术总体来说是禁止生殖性克隆和治疗性克隆
【答案】D
【解析】目前对转基因生物安全性的争论主要是食物安全和环境安全，另外还有生物安全问题，A正确；生物武器包括致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌等，应当予以禁止，B正确；为了加强对业转基因生物的标识管理，保护消费者的知情权，我国对农业转基因生物实行了标识制度，C正确；对于克隆技术，中国政府禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆，D错误。
考向三 生态工程
1．生态工程建设的目的
遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。
2．特点：少消耗、多效益、可持续的工程体系。
3．基本原理
（1）物质循环再生原理：物质在生态系统中循环往复、分层分级利用。
（2）物种多样性原理：物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。
（3）协调与平衡原理：处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。
（4）整体性原理：进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。
（5）系统学和工程学原理：包括系统的结构决定功能原理和系统整体性原理。
【例3】下图是某农户设计的生态农业示意图。下列有关叙述错误的是（ ）
A．该系统遵循物质循环再生原理、物种多样性原理
B．该系统的主要成分是农作物，蚕、驴、鱼、鸡，猪等是消费者
C．将猪粪直接施入农田，可以为农作物的生长提供物质和能量
D．塘泥施入农田的主要作用是增加土壤中的矿质营养供应
【答案】C
【跟踪训练3】下列有关生态学的基本原理在生产实践中的应用的叙述，错误的是（ ）
A．合理的规划载牧量，能使能量持续地流向对人类有益的部分
B．生态农业系统中，将秸秆作饲料喂牲畜能实现能量的多级利用
C．大量引入外来物种，能增加当地生态系统的物种多样性，提高稳定性
D．合理地引入天敌治理害虫，能避免因化学农药的大量施用而带来的二次污染
【答案】C
讲方法
1．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，没有从母体获取有机物，而一直呼吸消耗，有机物总量减少。
（2）细胞体积：胚胎总体积不变或略有缩小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小。
（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。
2．转基因生物存在安全性问题的原因
（1）目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。
（2）目的基因往往是异种生物的基因。
（3）外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。
（4）转基因生物具有较强的生长优势，其他物种竞争力弱而大量死亡，引起生态危机。
3．关于生态工程的几个问题
（1）生态工程建设的目的：遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，使经济效益和生态效益同步发展。
（2）生态工程的特点：具有少消耗、多效益、可持续的特点。
（3）生态工程的理解：涉及的学科知识包括生态学和系统学；运用到的技术手段或方法有系统设计、调控和技术组装；最终目的是促进人类社会和自然环境的和谐发展。
（4）生态工程的主要任务：对已被破坏的生态环境（或受损的生态系统）进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。
讲易错
1．受精过程的三个易混点
（1）精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
（2）排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。
（3）受精的标志≠受精完成的标志：受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。
2．克隆动物和试管动物的异同
（1）试管动物和克隆动物的性状不同：前者由父本和母本共同决定，后者一般与核供体相同。
（2）试管动物和克隆动物的生殖方式不同：前者是有性生殖，后者是无性生殖。
（3）试管动物和克隆动物的产生过程不同：前者经过了体外受精过程，后者经过了核移植过程。
（4）试管动物和克隆动物细胞核遗传物质来源不同：前者细胞核遗传物质来自于母本和父本两个个体，后者细胞核遗传物质仅来自一个个体。
（5）获得试管动物和克隆动物相同之处：二者都经过早期胚胎培养和胚胎移植环节。
3．安全性常见误区
（1）引入外来物种≠增加生物多样性：如果引进的生物会破坏环境或者对当地生物的生存造成影响，可能会造成生物多样性的锐减。
（2）转基因生物具有危害≠阻止技术的发展：应用正确态度对待转基因技术，不能因为可能的危害而阻止技术的发展。专题39 胚胎工程
生物技术的安全性与伦理性问题
生态工程
一、选择题（10小题，每小题5分，共50分）
1．科学家运用不同的生物工程技术培育具有优良性状的牛，下列说法错误的是（ ）
A．利用核移植等技术可培育具有亲本优良性状的克隆牛
B．体外受精等技术可培育出与母本遗传性状完全相同的试管牛
C．动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同
D．胚胎移植等技术可充分发挥优良雌性个体的繁殖潜力
【答案】B
2．目前我国在矿产资源开发中，坚持“谁污染、谁治理”“谁破坏、谁恢复”的原则，建立健全矿区生态环境恢复治理的责任机制。下列关于矿区废弃地生态恢复的叙述合理的是（ ）
A．矿区废弃地生态修复的关键是尽可能依靠自然演替恢复其生态功能
B．适用于矿区生态环境恢复的措施是开发农田，增加农民收入
C．该生态工程恢复所遵循的主要原理是整体性原理、协调与平衡原理
D．矿石的开采只是破坏生态环境，不会产生其他危害
【答案】C
【解析】矿区废弃地生态修复的关键植被恢复及其所必需的土壤微生物群落的重建，A错误；矿区废弃地的土地条件极端恶劣，甚至有严重重金属污染，植被难以恢复而农作物更难以生长，大力发展农田，收效难以保证，B错误；该生态工程恢复所遵循的主要原理是整体性原理、协调与平衡原理，C正确；矿石的开采不仅是破坏生态环境，也会产生其他危害，如地表塌陷等，D错误。
3．如图表示通过体外受精培育牛的过程，下列叙述错误的是（ ）
A．获取的精子经获能后才能进行体外受精
B．②过程只与细胞膜的流动性有关
C．③过程的细胞增殖方式是有丝分裂
D．④过程属于胚胎移植过程
【答案】B
【解析】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；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；③过程是卵裂过程，该过程的细胞增殖方式是有丝分裂；④过程是将早期胚胎移入受体子宫的过程，属于胚胎移植过程。
4．胚胎干细胞由于全能性高且在体外培养时具有无限增殖的特性，是胚胎工程生产和研究中常用的材料。但由于细胞在连续的分裂过程中，DNA大部分时间都在进行复制，可能出现许多复制错误，导致DNA出现损伤。下列叙述正确的是（ ）
A．体外培养的胚胎干细胞中可能存在DNA修复机制
B．细胞分化是由于DNA损伤导致遗传信息改变引起的
C．顶体反应和透明带反应是防止多精入卵的两道屏障
D．从输卵管中冲取的卵子不能直接与获能的精子受精
【答案】A
5．关于生态工程实例的叙述不正确的是（ ）
A．对城市进行规划和布局时，要进行城市生态分区
B．以沼气工程为中心的物质多级利用工程促进了农村的可持续发展
C．湿地周围建立缓冲带有利于使湿地依靠自然演替等机制恢复生态功能
D．“九子登科”属于大区域生态系统恢复工程的典范
【答案】D
6．胚胎干细胞在基础生物学研究和临床应用方面具有重要价值。下图是胚胎干细胞获取方法图解。下列四项有关的叙述中，错误的一项是（ ）
A．早期发育的胚胎分为卵裂期、桑椹胚、囊胚、原肠胚等阶段
B．C、D细胞分别为原始性腺和内细胞团，它们的形态特性是细胞体积小、细胞核大、核仁明显
C．胚胎干细胞具有治疗人类的某些顽疾、培育出人造组织器官、研究细胞体外分化等应用前景
D．我国政府禁止生殖性克隆，是因为克隆技术尚不成熟，可能克隆出有严重生理缺陷的孩子等
【答案】B
【解析】早期胚胎的发育过程分为卵裂期、桑椹胚、囊胚、原肠胚等阶段，A项正确；胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，据此可推知：C、D细胞分别为内细胞团和原始性腺，它们的形态特性是细胞体积小、细胞核大、核仁明显，B项错误；胚胎干细胞具有治疗人类的某些顽疾、培育出人造组织器官、研究细胞体外分化等应用前景，C项正确；由于克隆技术尚不成熟，可能克隆出有严重生理缺陷的孩子等，我国政府禁止生殖性克隆，D项正确。
7．“菇—菜”立体栽培（如图）是充分利用温室大棚等设施的光、温度环境优势，按照空间层次分布，形成优势互补和资源高效利用的生态农业模式之一。下列有关叙述不正确的是（ ）
A．图中X可代表CO2，Y可代表O2
B．该生态系统中食用菌属于分解者
C．菌渣作为有机肥为蔬菜提供了能量
D．该模式遵循了物质循环再生等生态工程原理
【答案】C
【解析】蔬菜光合作用产生的O2可用于食用菌的呼吸作用，同时食用菌呼吸作用产生的CO2可被蔬菜的光合作用利用，故题图中X可代表CO2，Y可代表O2；食用菌分解有机物，属于分解者；菌渣作为有机肥，通过微生物的分解作用只能为蔬菜提供CO2和无机盐，蔬菜不能从有机肥中直接获取能量；该生态农业充分利用了菌渣等废弃物，遵循了物质循环再生等生态工程原理。
8．下列关于转基因生物与环境安全的叙述正确的是（ ）
A．重组DNA与微生物杂交不会产生对动植物和人类有害的病原微生物
B．“实质性等同”是指转基因农作物中只要某些重要成分没有发生改变，可以认为与天然物种“没有差别”
C．如果转基因花粉中有有毒蛋白或过敏蛋白，不会通过食物链进入人体消化道
D．转基因生物所带来的环境安全问题是不可以解决的
【答案】B
9．哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程，只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成。下面为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图（n表示染色体组）。
据图分析，下列叙述错误的是（ ）
A．次级卵母细胞形成的过程需要激素调节
B．细胞Ⅲ只有在精子的作用下才能形成成熟卵子
C．Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ细胞分裂后期染色体数目相同
D．培育转基因动物应选择细胞Ⅳ作为受体细胞
【答案】C
【解析】据图可知，次级卵母细胞的形成过程需要促性腺激素的调节；次级卵母细胞要在精子的刺激下才能经过减数第二次分裂形成成熟的卵子；Ⅱ细胞的分裂后期为减数第一次分裂后期，Ⅲ细胞分裂后期为减数第二次分裂后期，二者的染色体数均为2n，Ⅳ细胞的分裂后期为有丝分裂后期，染色体数为4n；转基因动物的培育需要将受体细胞培育为完整的生物体，Ⅳ细胞为受精卵，具有全能性，可作为受体细胞。
10．第三代试管婴儿技术包括胚胎植入前遗传学诊断。在胚胎移植前，取胚胎细胞的遗传物质进行分析，筛选出健康胚胎进行移植。下列有关说法错误的是（ ）
A．精子和卵子一般要放在培养液中共同培养一段时间才能受精
B．胚胎植入前遗传学诊断过程需要进行羊膜腔穿刺取羊水细胞
C．胚胎移植的生理学基础之一是母体子宫对植入胚胎基本无免疫排斥反应
D．试管婴儿技术的成熟并不意味着大家可以随意选择和定制孩子
【答案】B
二、非选择题（5小题，共50分）
11．如图表示绿色荧光蛋白转基因克隆猪的具体培育过程。请回答下列问题：
（1）上述过程涉及的现代生物工程技术中属于分子水平的技术是_____________________。
（2）图中B过程常用__________________法将绿色荧光蛋白基因导入成纤维细胞中。
（3）C过程要获得单个的成纤维细胞进行培养，需用____________处理猪胚胎的部分组织；E过程中若要获得大量的卵母细胞需用___________处理成年母猪；在进行H过程之前，需要对代孕母猪进行_______处理。
（4）H过程前，若要进行胚胎分割，用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的____________中，或直接将__________移入受体。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的__________________。
【答案】（1）基因工程
（2）显微注射
（3）胰蛋白酶或胶原蛋白酶 促性腺激素 同期发情
（4）空透明带 裸半胚 恢复和进一步发育
（4）胚胎移植过程前，若要进行胚胎分割，用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚移入受体。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意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。
12．生物技术已经渗入到了我们生活的方方面面，比如：
（1）目前临床用的胰岛素生效较慢，科学家将胰岛素B链的第28和29个氨基酸调换顺序，成功获得了速效胰岛素。生产速效胰岛素，需要对________________（胰岛素/胰岛素mRNA/胰岛素基因/胰岛）进行定向改造。
（2学家利用人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体，制作出了早早孕试纸。要获得人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体，需要先将______________________注射到小鼠体内，培养一段时间之后，将从小鼠脾脏中提取出的________和小鼠的骨髓瘤细胞融合，获得杂交瘤细胞。再通过_________，筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞，在小鼠腹水或体外扩大培养，获得大量融合肽抗体。
（3）许多不孕不育的夫妇受益于试管婴儿技术，在体外受精前，要对采集到的精子进行________处理，才能与卵子受精。受精后形成的受精卵要移入________培养液中继续培养一段时间再移植到母亲体内，早期胚胎发育到________阶段的某一时刻，会冲破透明带，称之为“孵化”。
（4）生态工程是实现________经济最重要的手段之一。在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，保护环境。另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴以及收入等问题，其主要体现的生态工程的基本原理是____________________（只填一个）。
（5）桑基鱼塘生态系统能充分利用废弃物中的能量，形成无废弃物农业，这主要遵循了生态工程_______的原理。我国西北一些地区年降雨量较少，适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，致使许多地方的杨树长成半死不活状，结果防护林成为残败的“灰色长城”。其失败的原因主要是违背了_______原理。
【答案】（1）胰岛素基因
（2）人绒毛膜促性腺激素 浆细胞 克隆化培养和（专一）抗体（阳性）检测
（3）获能 发育 囊胚
（4）循环 整体性原理
（5）物种循环再生 协调与平衡
（3）体外受精前，要对采集到的精子进行获能处理，才能与卵子受精。受精后形成的受精卵要移入发育培养液中继续培养到4细胞阶段再移植到母亲体内。早期胚胎发育到囊胚阶段的某一时刻，会冲破透明带，称之为“孵化”。
（4）生态工程是实现经济循环最重要的手段之一。在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，保护环境。另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴以及收入等问题，其主要体现了生态工程的基本原理是整体性原理。
（5）桑基鱼塘生态系统能充分利用废弃物中的能量，形成无废弃物农业，这主要遵循了生态工程物质循环再生的原理。我国西北一些地区年降雨量较少，适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，致使许多地方的杨树长成半死不活状，结果防护林成为残败的“灰色长城”，其失败的原因主要是违背了协调与平衡原理。
13．2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。
据图回答下列问题：
（1）由于女性的自然周期产生的卵子太少，捐献者在取卵前通常需要注射____________激素，促使一次有更多的卵泡发育。
（2）重组细胞需培养到MⅡ中期的原因是该时期的卵母细胞才具备________________，重组细胞体外培养所需的气体主要是O2和CO2，CO2的主要作用是___________________。
（3）从受精卵到三亲婴儿的培育还需要_________________和___________________等技术。胚胎发育的卵裂期在
_________（填“透明带”或“放射冠”）内进行。受精卵经72小时体外培养发育成32细胞左右的胚胎，叫做____________，可用于胚胎移植。
（4）为了某些需要，需对胚胎的性别进行鉴定。目前最有效最准确的方法是SRY-
PCR法，操作的基本程序是：从被测的囊胚中取出几个
___________________（填“滋养层”或“内细胞团”）细胞，提取DNA为模板；然后用位于Y染色体上的性别决定基因（即SRY基因）的一段核苷酸序列作
______________，在
__________________________催化作用下进行PCR扩增；最后与
SRY特异性探针出现阳性反应者，胚胎为__________性。
（5）三亲婴儿的培育技术________（填“能”或“不能”）避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，而___________（填“能”或“不能”）避免母亲的红绿色盲基因传递给后代。
（6）设计试管婴儿技术与为解决不孕夫妇的生育问题而出现的试管婴儿技术主要区别是植入前对胚胎进行___________________。设计试管婴儿、克隆人等都是引起人们广泛争论的问题。我国不反对治疗性克隆，即可利用人体细胞核移植等技术治疗人类疾病，在去除卵母细胞的细胞核时，可用微型吸管把位于_______________________之间的第一极体一并吸出。
【答案】（1）促性腺
（2）（与精子）受精的能力 维持培养液的pH
（3）早期胚胎培养 胚胎移植 透明带 桑椹胚
（4）滋养层 引物 热稳定DNA聚合酶（Taq酶） 男
（5）能 不能
（6）遗传学诊断 卵细胞膜与透明带
（4）囊胚包括内细胞团和滋养层，其中滋养层细胞可用于性别决定。提取滋养层细胞的DNA为模板，然后用位于Y染色体上的性别决定基因（即SRY基因）的一段核苷酸序列作引物，在热稳定DNA聚合酶催化作用下进行PCR扩增；最后与
SRY特异性探针出现阳性反应者，胚胎为男性。
（5）根据图示可知卵母细胞的细胞质来自于捐献者，可避免母亲的线粒体遗传基因传递给后代；但是细胞核来自母亲卵母细胞，因此不能避免母亲的红绿色盲基因传递给后代。
（6）设计试管婴儿技术与试管婴儿技术主要区别是植入前对胚胎进行遗传学诊断（或基因检测或基因诊断）。体细胞核移植过程中，在去除卵母细胞的细胞核时，可用微型吸管把位于卵细胞膜与透明带之间的第一极体一并吸出。
14．下图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是黄牛。据图回答下列问题：
（1）应用1为获得克隆牛的过程，从活体牛的卵巢中吸取的卵母细胞需要在体外培养到_____________期，并通过___________去除卵母细胞中的细胞核。最终克隆动物的遗传物质来自________。
（2）应用2为获得试管牛的过程，在________前，需要对采集的优良公牛的精子用________法进行获能处理。胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”，胚胎能够在受体内存活的生理基础是__________。
（3）应用3中的细胞C取自牛胎儿的______________。应用4在获得二分胚①和②的同时，需要取样囊胚的____________细胞做DNA分析性别鉴定。
【答案】（1）减数第二次分裂中（或MⅡ中） 显微操作 供体1和供体2
（2）体外受精 化学诱导或培养 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
（3）原始性腺 滋养层
（2）在受精前，需要对精子进行获能处理，对于牛、羊等家畜的精子常采用化学法，即将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液，受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应，这是胚胎能够在受体内存活的生理基础。
（3）胚胎干细胞来自早期胚胎或原始性腺，因此应用3中的细胞C取自胎儿的原始性腺，取囊胚的滋养层细胞可做DNA分析进行性别鉴定。
15．阅读下列材料，完成有关问题：
材料一治疗性克隆是指把患者体细胞移植到去核卵母细胞中构建形成重组胚胎，体外培养到一定时期分离出ES细胞，获得的ES细胞定向分化为所需的特定类型细胞（如神经细胞、肌肉细胞和血细胞），用于治疗。
材料二大洋洲草原广阔，天然牧草资源十分丰富。自1925年起，从印度和马来西亚引入当地没有的牛、羊等家畜，大力发展畜牧业。几年后，千万头牛的粪便覆盖了草场，牧草大量枯死，同时蝇子蔓延，成为大洋洲牧区的一大公害。整个大洋洲草原生态系统处于崩溃的边缘。后来从亚洲引进蜣螂，它们把牛粪滚成团搬运到地下，既消除牛粪又肥沃土壤，还控制了蝇子，有效地解决了生态危机问题，使大洋洲草原又呈现生机蓬勃的景象。
（1）在培养液中加入_________可诱导ES细胞定向分化成所需的各种特定类型细胞。ES细胞可在_______分离出来。
（2）基因工程的核心步骤是：___________________。1990年对一位因缺乏腺苷脱氨酶基因，而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行基因治疗。其方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养。然后用逆转录病毒将____________转入培养的白细胞中，再将这些白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗患者的免疫功能趋于正常，这种治疗方法称为_____________________。
（3）由材料二可知：生态系统的自动调节能力是__________________。
（4）从生态学的角度看，人们引进牛、羊的目的是_________________________。
（5）最后结果给我们的启示是_______________________。
【答案】（1）分化诱导因子 原始性腺和早期胚胎
（2）基因表达载体的构建 正常的腺苷脱氨酶基因 体外基因治疗
（3）有一定的限度
（4）调整生态系统的能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分
（5）人类还可以在遵循生态平衡的前提下，建立新的平衡，使生态系统朝着更有益于人类的方向发展
【解析】（1）若在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸，环腺苷酸等化学物质时就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化；ES细胞是胚胎干细胞的简称，可在原始性腺和早期胚胎分离出来。
（2）基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤；1990年对一位缺乏腺苷脱氨酶基因，而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常，这种治疗方法称为体外基因治疗。
（4）澳洲草原广阔，天然牧草资源丰富，引入当地没有的牛、羊等家畜，大力发展畜牧业，从而调整生态系统的能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分。
（5）最后结果给我们的启示是动物在维持生态平衡中起着重要的作用、动物能促进生态系统的物质循环，但必需在遵循生态平衡的前提才是有利的，所以人类还可以在遵循生态平衡的前提下，建立新的平衡，使生态系统朝着更有益于人类的方向发展。专题39 胚胎工程
生物技术的安全性与伦理性问题
生态工程
真题回放
1．（2017年江苏卷，11）牛雄性胚胎中存在特异性H-Y
抗原，可在牛早期胚胎培养液中添加H-Y
单克隆抗体，筛选胚胎进行移植，以利用乳腺生物反应器进行生物制药。下列相关叙述正确的是（ ）
A．H-Y
单克隆抗体由骨髓瘤细胞分泌
B．应选用原肠胚做雌雄鉴别
C．鉴别后的雄性胚胎可直接做胚胎移植
D．用H-Y
抗原免疫母牛可获得相应抗体
【答案】D
2．（2016年江苏卷，11）印度沙漠猫是一种珍惜猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A．步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分离
B．诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞
C．受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于营养液
D．步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同
【答案】B
【解析】步骤甲、乙分别指受精作用、胚胎移植，A错误；诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素，只能作用于性腺，B正确；受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自受精卵，C错误；受精过程使用的培养液是获能溶液或专用的受精溶液，与早期胚胎培养液有区别，D错误。
3．（2015年江苏卷，3）下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述，正确的是（）
A．乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养
B．细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行
C．采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的
D．培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质
【答案】C
4．（2015年四川卷，2）精子内的顶体由溶酶体特化而来。精卵识别后，顶体膜与精子细胞膜融合，释放溶酶体酶使卵子外层形成孔洞，以利于精卵融合形成受精卵。下列叙述正确的是（ ）
A．顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶酶体中合成的
B．精子游向卵子所需的能量来自线粒体和细胞质基质
C．顶体膜和精子细胞膜融合体现生物膜的选择透过性
D．受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方
【答案】B
【解析】顶体内储存的溶酶体酶是在精子细胞的核糖体中合成的，A错误；精子游向卵子ATP来提供，动物细胞中产生ATP的部位有线粒体和细胞质基质，B正确；顶体膜和精子细胞膜融合体现了生物膜的流动性，C错误；受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方，而细胞质中的遗传物质则主要来自母方，D错误。
5．（2015年山东卷，36）治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下：
（1）过程①采用的是细胞工程中的_________技术，过程②采用的是胚胎工程中的_________技术。
（2）体细胞进行体外培养时，所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的作用是维持培养液（基）的_______。
（3）如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体（重组载体）时必须使用_______和__________两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有________基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。
（4）胚胎干细胞可以来自于囊胚中的________。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体_________（填“A”或“B”），则不会发生免疫排斥反应。
【答案】（1）（体细胞）核移植（早期）胚胎培养
（2）pH（或酸碱度）
（3）限制性（核酸）内切酶（或限制酶）
DNA连接酶（注：两空可颠倒）标记
（4）内细胞团
B
（3）在基因工程中，在构建基因表达载体（重组载体）时必须使用限制性（核酸）内切酶（或限制酶）和DNA连接酶。基因表达载体的组成，除目的基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等，其中标记基因的作用是筛选出成功导入基因表达载体的细胞。
（4）胚胎干细胞可以来自于囊胚中的内细胞团。图中获得的组织器官，其细胞核来自于个体B，其遗传物质组成几乎与个体B相同，因此将该组织器官移植给个体B则不会发生免疫排斥反应。
6．（2015年重庆卷，8）某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。
（1）拟进行如下杂交：
♂A（具高产奶基因的纯种）×♀B（具适宜本地生长基因的纯种）→C
选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常＿＿＿＿＿＿。若C中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明高产奶是＿＿＿性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合是＿＿＿＿＿，后代中出现这种母牛的概率是＿＿＿（假设两对基因分别位于不同对常染色体上）。
（2）用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。
精子要具有受精能力，需对其进行＿＿＿处理；卵子的成熟在过程＿＿＿中完成。在过程④的培养基中含有葡萄糖，其作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。为筛选出具有优良性状的母牛，过程⑤前应鉴定胚胎的＿＿＿＿＿＿。子代母牛的优良性状与过程＿＿＿的基因重组有关。
（3）为了提高已有胚胎的利用率，可采用＿＿＿＿＿＿技术。
【答案】（1）生长发育或胚胎发育 隐性 ♂A×♀C 1/8
（2）获能或增强活力 ③ 供能 性别、高产奶和适应生长的基因 ②
（3）胚胎分割
（2）精子需获能后才具备受精的能力；母牛排卵时排出的卵子为次级卵母细胞，由此可推知减数第二次分裂形成卵细胞是在受精过程中完成的，即卵子的成熟是在体外受精过程中完成；在胚胎培养过程中，培养基中的葡萄糖能为胚胎发育过程提供能量；为了筛选出具有优良性状的母牛，在胚胎移植之前需对胚胎的性别、高产奶和适宜生长的基因进行鉴定；母牛在减数分裂过程中发生基因重组，产生具有优良性状基因的卵细胞，子代母牛的优良性状与此有关。
（3）通过胚胎分割技术可产生遗传性状相同的多个胚胎，从而提高胚胎的利用率。
模拟演练
1．（2017届江苏省盐城市高三第三次模拟考试生物试题）下列有关哺乳动物精子、卵子的发生及受精作用的叙述，正确的是（ ）
A．顶体反应是防止多精入卵的一道屏障
B．卵子形成的过程需在卵巢和输卵管内完成
C．采集到的精子和卵子相遇即可发生受精作用
D．卵子发生时，MⅠ和MⅡ过程是不连续的，但细胞质均等分配
【答案】B
【解析】透明带反应是防止多精入卵的一道屏障，A错误；卵子形成的过程需在卵巢和输卵管内完成，B正确；采集到的精子获能后与成熟的卵子相遇即可发生受精作用，C错误；卵子发生时，MⅠ和MⅡ过程是不连续的，细胞质不均等分配，D错误。
2．（2017届江苏省镇江市高三三模（最后一卷）生物试题）下图表示利用二倍体小鼠所做的实验，下列有关叙述正确的是（ ）
A．过程①需运用动物细胞融合技术
B．图中囊胚的细胞基因型都相同
C．代孕母鼠需进行同期发情处理
D．嵌合体幼鼠是四倍体
【答案】C
3．（河北省邯郸市2018届高三上学期摸底考试生物试题）下列有关生态学的基本原理在生产实践中的应用的叙述，错误的是（ ）
A．合理的规划载牧量，能使能量持续地流向对人类有益的部分
B．生态农业系统中，将秸秆作饲料喂牲畜能实现能量的多级利用
C．大量引入外来物种，能增加当地生态系统的物种多样性，提高稳定性
D．合理地引入天敌治理害虫，能避免因化学农药的大量施用而带来的二次污染
【答案】C
【解析】合理的规划载牧量，能使能量持续地流向对人类有益的部分，A正确；生态农业系统中，将秸秆作饲料喂牲畜能实现能量的多级利用，
B正确；大量引入外来物种，能增加当地生态系统的物种多样性，，可能会提高稳定性，有可能导致生态入侵，使得本地物种的生存受到威胁，C错误；合理地引入天敌治理害虫，能避免因化学农药的大量施用而带来的二次污染，D正确。
4．（江苏省（中华中学、溧水高级中等六校2017届高三2月联考生物试题）下图为利用牛的乳腺细胞生产人体血清白蛋白的操作流程。下列有关叙述不正确的是（ ）
A．细胞①中已含有人体血清白蛋白基因
B．获取细胞②的技术为核移植
C．取囊胚期的内细胞团细胞作DNA分析，进行性别鉴定
D．试管牛与图示培育过程产生犊牛的生殖方式不相同
【答案】C
5．（辽宁省六校协作体2018届高三期初联考生物试题）艾滋病病毒（HIV）外壳的包膜上有多种蛋白质，其中包膜糖蛋白（env）基因编码gpl60蛋白，进一步加工成gpl20蛋白，具有较强的抗原性。制备抗HIV
gpl20的单克隆抗体，为艾滋病的治疗带来希望。请回答下列问题：
（1）若利用动物细胞工程制备抗HIV
gpl20的单克隆抗体，涉及到的技术手段主要有动物细胞培养技术和_______________技术。
（2）细胞融合常用的生物诱导剂是__________。融合后需要用特定的选择性培养基筛选，只有融合的______才能生长，这种细胞的特点是____________________________。
（3）若要大量制备该单克隆抗体，可将筛选出来的细胞进行体外培养，在培养液中通入一定浓度的CO2，主要作用是________________。
（4研人员设想用基因工程制备能表达抗HIV
pl20抗体的重组细胞，获得目的基因可利用PCR技术扩增，需要在反应体系中添加的有机物有________、模板DNA、Taq酶和4种脱氧核苷酸。利用_________法将目的基因导入骨髓瘤细胞。基因工程的核心是________________________。
（5）现代生物工程技术不仅推动了免疫学的发展，对畜牧业的发展也起到了积极的推动作用。用细胞核移植技术繁育良种牛的过程需要进行胚胎移植，移植前需要对受体牛进行________技术处理，受体对外来胚胎基本不发生___________，为胚胎在受体内的存活提供了可能。
【答案】（1）动物细胞融合 灭活的病毒
（2）聚乙二醇 杂种细胞 既能大量繁殖，又能产生抗HIV
gpl20抗体
（3）维持培养液的pH
（4）引物 显微注射 基因表达载体的构建
（5）同期发情 免疫排斥反应
（4）利用PCR技术扩增目的基因，需要在反应体系中添加的有机物有引物、模板DNA、Taq酶和4种脱氧核苷酸。将目的基因导入动物细胞，通常利用显微注射技术。基因工程的核心是基因表达载体的构建。
（5）在进行胚胎移植前需要对受体牛进行同期发情处理，以使供、受体的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，以保证移植的胚胎能够继续正常发育。受体对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体内的存活提供了可能。
创新预测
1．下列关于转基因生物与环境安全的叙述正确的是（ ）
①转基因生物一定会带来生物的安全问题，所以要加以禁止
②重组的微生物在降解污染物的过程中可能产生二次污染
③种植抗虫棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响
④如果转基因生物中有毒蛋白或过敏蛋白，可能会影响人体的健康
A．①②
B．②③
C．③④
D．②④
【答案】D
【解析】转基因生物可能会带来生物的安全问题，所以要合理利用，①错误；重组的微生物在降解污染物的过程中可能产生二次污染，造成环境安全问题，②正确；种植抗虫棉可以减少农药的使用量，保护环境，但转基因植物也可能会与野生植物杂交，造成基因污染，可能会对生物多样性构成潜在的风险和威胁，③错误；转基因花粉中若有毒蛋白或过敏蛋白，可能会通过食物链传递到人体内，造成食物安全问题，④正确。综上所述，正确的有②④，故选D。
2．下列有关试管动物和体外受精的说法中，正确的是（ ）
A．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
B．对动物采卵时常用的激素是促性腺激素
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
【答案】B
3．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注射相关激素，使供、受体同期发情
B．过程②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冲取胚胎
D．过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎
【答案】C
【解析】图示为牛胚胎移植的流程，其中①表示同期发情处理；②表示超数排卵；③表示冲卵；④表示胚胎的收集、检查、培养。图中过程①表示供、受体同期发情处理，该过程需要注射促性腺激素，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冲取胚胎，C错误；过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎，D正确。
4．“石油农业”是大量使用化肥、农药和机械的生产方式，由于需要大量的石油、煤、天然气等作为原料或动力而得名。下列关于石油农业的叙述，错误的是（ ）
A．它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程
B．因其投入高，产出也高，符合我国人口多、土地少的国情，所以应提倡这种生产方式
C．会削弱农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染等问题
D．我国应对石油农业生产模式采取改进措施，大力发展生态农业
【答案】B
5．某基因研究院培育出了转基因克隆绵羊，该绵羊能合成深海鱼体内富含的不饱和脂肪酸omega--3。
（1）在培育转基因克隆绵羊过程中，除去处于_______________期的卵母细胞的细胞核，通过电刺激使该细胞与供体细胞融合，进而构建重组胚胎。
（2）为保证胚胎移植顺利进行，需要对供、受体母羊进行_______________处理，重组胚胎发育到_______阶段时，可将其移入受体母羊。
（3）目前，人们主要通过食用深海鱼肉摄取omega—3，这造成了人们过度捕杀深海鱼而严重破坏了海洋生态系统，使生态系统的_______________稳定性下降。建造海底人工鱼礁，其目的是改善海洋环境，是实现海洋渔业可持续发展的举措之一，这体现了生态工程所遵循的_______________原理。
【答案】（1）MⅡ中
（2）同期发情 桑椹胚或囊胚
（3）抵抗力 物种多样性（或“协调与平衡”或“物种多样性和协调与平衡”）
【解析】（1）核移植技术的受体细胞为处于减数第二次分裂中期的去核卵母细胞，通过电剌激使该细胞与供体细胞融合，进而构建重组胚胎。
（2）对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理，以保证胚胎移植入相同的生理环境；受精卵发育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行胚胎移植。
（3）人们过度捕杀深海鱼，导致生物多样性降低，生态系统的抵抗力稳定性降低；建造海底人工鱼礁，这样的措施可以使得海洋生物的种类和数量均有所增加，所以体现了生态工程建设要遵循的原理是生物多样性。
