2018届高考生物大一轮复习：选修3 现代生物科技专题

课时提升作业四十三
胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题
(40分钟100分)
1.(12分)下图是某科研小组设计的用“精子介导基因转移法”培育转基因山羊(2n)的流程图。

据图回答下列问题：导学号77982494
(1)“精子介导基因转移法”是利用精子易于与外源基因结合的能力，通过图中的①过程，将精子作为外源基因的________，由________的精子经过②过程，将外源基因送入卵母细胞。

(2)进行②过程的卵母细胞应处于____________期，此时细胞中含________个染色体组。

(3)③过程中的卵裂期有机物种类________，有机物总量________。

(4)④过程的实质是__________________。

【解析】(1)图中过程①为将外源基因导入精子，以精子作为外源基因的载体，由获能的精子将外源基因导入卵母细胞。

(2)②为体外受精，卵母细胞需培养至MⅡ中期才能进行受精作用，此时细胞中只有1个染色体组。

(3)③过程中的卵裂期细胞分裂、生长所需的营养物质来自受精卵的细胞质，有机物总量将逐渐减少，有机物种类增多。

(4)④为胚胎移植，其实质是早期胚胎在生理环境相同的条件下空间位
置的转移。

答案：(1)载体获能(2)减数第二次分裂中 1
(3)增多减少
(4)早期胚胎在生理环境相同的条件下空间位置的转移
2.(12分)(2017·福州模拟)科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS)，继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠。

流程如下：导学号77982495
(1)从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为____________，培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为____________。

(2)图中2-细胞胚胎可用人工方法从灰鼠子宫内获得，该过程称为________；也可从灰鼠体内取出卵子，通过____________后进行早期胚胎培养获得。

(3)图中重组囊胚通过____________技术移入白鼠子宫内继续发育，暂不移入的胚胎可使用________方法保存。

(4)小鼠胚胎干细胞(ES细胞)可由囊胚的____________分离培养获得。

iPS细胞与ES细胞同样具有发育的全能性，有望在对人类iPS细胞进行定向____________后用于疾病的治疗。

【解析】(1)原代培养指将动物组织用酶处理成单个细胞后进行的初次
培养。

接触抑制指贴壁的细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖的现象。

(2)将早期胚胎从母体子宫中冲洗出来叫冲卵。

(3)暂不进行胚胎移植的胚胎可放入-196℃的液氮中保存。

(4)iPS细胞与ES细胞一样，可通过定向诱导分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。

答案：(1)原代培养接触抑制(2)冲卵体外受精(或核移植)
(3)胚胎移植冷冻(或低温)
(4)内细胞团诱导分化
【易错提醒】冲卵与排卵不同
(1)冲卵：从供体的子宫内把胚胎冲洗出来，而不是把卵子冲洗出来。

(2)排卵：指卵子从卵泡中排出，卵子不是卵细胞，而是初级卵母细胞或次级卵母细胞。

3.(12分)(2017·威海模拟)人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白，可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。

流程如下：
导学号77982496
(1)htPA基因与载体用____________切割后，通过DNA连接酶连接，以构建重组表达载体。

(2)为获取更多的卵母细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其
____________。

(3)为了获得母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行____________。

利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，这体现了早期胚胎细胞的________。

(4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到________，说明目的基因成功表达。

【解析】(1)将目的基因和载体用同一种限制酶切割后能产生相同的黏性末端，便于构建表达载体。

(2)利用促性腺激素可促进母羊超数排卵。

(3)为了获得母羊，需对胚胎进行性别鉴定。

利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个个体，体现了早期胚胎细胞发育的全能性。

(4)基因成功表达的标志是产生了相应的蛋白质，因此htPA基因成功表达的标志是在转基因母羊的羊乳中检测到htPA(或人组织纤溶酶原激活物)。

答案：(1)同种限制性核酸内切酶(或同种限制酶)
(2)超数排卵(3)性别鉴定全能性
(4)htPA(或人组织纤溶酶原激活物)
4.(12分)(2017·株洲模拟)长期以来，优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈，近年来发展起来的细胞工程和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机，请回答下列问题：
(1)在试管动物和克隆动物的培育过程中都必须用到的生物技术有__________、
______________。

(2)与受精和受精后有关的过程有：①第一次卵裂开始；②卵细胞膜反应；③顶体反应；④穿越透明带；⑤雌、雄原核的形成；⑥核膜消失，雌、雄原核融合。

其正确的顺序为____________(填序号)。

(3)对供体母畜和受体母畜进行同期发情处理的目的是________________。

(4)在体外培养早期胚胎时，除需要适宜的营养物质外，还需要________________等条件。

(5)动物的早期胚胎移植到与供体处于相同________的同种雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫胚胎移植。

移植后的胚胎能在受体子宫中存活的免疫学基础是______________。

【解析】(1)在试管动物和克隆动物的培育过程中都必须用到动物细胞培养(早期胚胎培养)和胚胎移植等生物技术。

(2)与受精和受精后有关的过程的顺序是：③顶体反应；④穿越透明带；②卵细胞膜反应；⑤雌、雄原核的形成；⑥核膜消失，雌、雄原核融合；①第一次卵裂开始。

(3)对供体母畜和受体母畜进行同期发情处理的目的是使供、受体处于相同的生理状态。

(4)在体外培养早期胚胎时，除需要适宜的营养物质外，还需要无菌、无毒环境，适宜的温度和pH，适宜的气体环境等。

(5)移植后的胚胎能在受体子宫中存活的原因是受体对移入的胚胎不发生免疫排斥反应。

答案：(1)动物细胞培养(早期胚胎培养)
胚胎移植(2)③④②⑤⑥①
(3)使供、受体处于相同生理状态
(4)无菌、无毒环境，适宜的温度和pH，适宜的气体环境
(5)生理状态受体对移入的胚胎不发生免疫排斥反应
【知识总结】试管动物和克隆动物的异同
(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过程。

5.(12分)以下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，请据图回答有关问题：
(1)图中c的操作名称是____________，d、f的操作名称是____________。

(2)图中早期胚胎属于胚胎发育的____________期，其中胚胎干细胞来源于____________(填数字标号)。

(3)过程h常用的方法是________。

采用______________技术来检测转基因牛D的DNA上是否插入了目的基因。

(4)图中A、B牛的性别__________(填“相同”“不相同”或“不一定相同”)。

【解析】(1)分析题图可知，a过程是体外受精，b过程是早期胚胎培养，
c操作是胚胎分割，d、f操作是胚胎移植。

(2)胚胎移植时宜选用桑椹胚期或囊胚期胚胎，囊胚的内细胞团细胞具有全能性，胚胎干细胞可来源于此。

(3)常用显微注射法将外源基因导入动物受体细胞，采用DNA 分子杂交技术来检测转基因牛D的DNA上是否插入了目的基因。

(4)A、B牛由同一个胚胎分割而来，二者遗传物质相同，性别相同。

答案：(1)胚胎分割胚胎移植(2)囊胚③
(3)显微注射法DNA分子杂交(4)相同
6.(12分)(2017·衡水模拟)下图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所进行的一系列研究，请据图分析回答：导学号77982497
(1)上图中的胚胎干细胞(ES细胞)可以从____________或____________中分离获取。

(2)过程Ⅰ将胚胎干细胞置于γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上，并加入动物血清、抗生素等物质，维持细胞不分化的状态。

在此过程中，饲养层提供干细胞增殖所需的________，加入抗生素是为了____________。

该过程对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。

(3)过程Ⅱ将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔，通过组织染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素，这项
研究利用了胚胎干细胞具有________________的特点。

在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是________。

(4)过程Ⅲ是培育转基因小鼠，将获得的目的基因导入胚胎干细胞之前需构建基因表达载体，目的是_____________________。

(5)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤里面全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。

实验时，必须去除小鼠的胸腺，使其存在免疫缺陷，其目的是____________，该过程研究的意义在于解决________________问题。

(6)该研究中，包含的生物技术有___________________(至少写出两种)。

【解析】(1)胚胎干细胞(ES细胞)可以从早期胚胎或原始性腺中分离获取。

(2)胚胎干细胞培养时所用的饲养层细胞可以提供干细胞增殖所需的营养物质，加入抗生素是为了防止杂菌污染。

(3)胚胎干细胞具有发育的全能性，通过组织染色，可用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素。

在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是原肠胚。

(4)基因工程中，构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在及表达，并且可以传给下一代。

(5)去除小鼠的胸腺，小鼠不能形成T细胞，不发生细胞免疫，使移植组织细胞不会被排斥。

Ⅳ过程研究对于解决临床上供体器官不足或器官移植后免疫排斥等问题有重要意义。

(6)题中的研究过程包括动物细胞培养、转基因、早期胚胎培养、胚胎移植等生物技术。

答案：(1)早期胚胎原始性腺(2)营养物质防止杂菌污染(3)发育的全能性原肠胚
(4)使目的基因在受体细胞中稳定存在及表达，并且可以传给下一代
(5)使移植组织细胞不会被排斥临床上供体器官不足或器官移植后免疫排斥等
(6)动物细胞培养、转基因、早期胚胎培养、胚胎移植
【易错提醒】滋养层细胞≠饲养层细胞
(1)滋养层细胞：囊胚时期沿透明带内壁排列的、个体较小的细胞，最终发育成胎膜和胎盘。

(2)饲养层细胞：一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为干细胞分裂、增殖的营养细胞。

7.(14分)(2017·郑州模拟)如图为培育试管婴儿的大致流程图，据图回答下列问题：
(1)培育试管婴儿涉及的生物技术有______________________等(答出两点即可)。

(2)在控制性超数排卵操作过程中，需要给女性注射一定的药物，该药物是____________，可以由人体的____________(填器官)分泌。

(3)第一代试管婴儿技术主要针对女性输卵管堵塞患者，用穿刺针将卵母细胞取出，在体外完成受精。

第二代试管婴儿技术则针对男性少精、弱精及精子畸形患者，借助____________将精子注入卵母细胞内帮助受
精。

第三代试管婴儿技术需要在胚胎移植前对胚胎进行__________诊断，从而帮助更多的家庭生出健康的宝宝。

第三代试管婴儿技术在使用时反对用于设计__________________________。

(4)并不是所有的不孕夫妇都适宜做试管婴儿，如40岁以上的女性，由于卵巢的____________能力低，对药物不敏感，且移植胚胎的流产率高，胚胎畸形率高，不适宜做试管婴儿。

针对以上情况，医生在胚胎移植前，应加强对移植胚胎的____________，移植时，可向女性子宫移植____________胚胎。

【解析】(1)试管婴儿是胚胎工程的具体应用，体现了体外受精技术、胚胎移植技术以及动物细胞培养技术等的应用。

(2)给女性注射一定量的促性腺激素，能达到超数排卵的目的。

该激素可以由人体的垂体分泌。

(3)第二代试管婴儿技术需要借助显微注射技术，将精子注入卵母细胞内。

第三代试管婴儿技术需要在胚胎移植前对胚胎进行遗传学诊断，从而帮助更多的家庭生出健康的宝宝。

第三代试管婴儿技术在使用时反对用于设计婴儿性别，以防止人类的性别失调。

(4)高龄妇女卵巢的产卵能力退化，对促性腺激素的敏感性降低，从而使试管婴儿的成功率降低。

对胚胎进行遗传学诊断以及增加移植的胚胎数，可提高试管婴儿的成功率。

答案：(1)体外受精技术、胚胎移植技术、动物细胞培养技术(答出两点即可)
(2)促性腺激素垂体
(3)显微注射技术遗传学婴儿性别
(4)产卵检查多个(或2～3个)
8.(14分)(能力挑战题)治疗性克隆是指把患者体细胞的细胞核移植到
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。

请回答下列问题：
(1)ES细胞是________________的简称，在形态上，表现为体积小、细胞核大、核仁明显；将重组胚胎培养到________时期，从该时期的________中进行分离，从而获得ES细胞。

(2)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，细胞分化的本质是________________。

(3)科学家将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中，而不是直接用体细胞进行细胞培养的原因是________________。

(4)某次科学家将体外培养的ES细胞进行诱导使其定向分化为胰岛B细胞，并进行了胰岛素释放实验：控制培养液中__________________的浓度，检测细胞分泌的胰岛素的量，如图为实验结果，据此分析确认ES 细胞诱导成功。

得到此结论的依据是_________________。

【解析】(1)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。

(2)在培养液中加入分化诱导因子，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。

(3)体细胞高度分化，体外培养的条件下难以恢复分裂能力，产生胚胎
干细胞。

(4)分析实验结果可知，在高浓度糖条件下，胰岛素分泌量多，在低浓度糖条件下，胰岛素分泌量少，因此ES细胞诱导分化为胰岛B细胞成功。

答案：(1)胚胎干细胞囊胚内细胞团
(2)分化诱导因子基因的选择性表达
(3)体细胞高度分化，体外培养的条件下难以分裂产生胚胎干细胞
(4)葡萄糖在高浓度糖条件下，胰岛素分泌量多，在低浓度糖条件下，胰岛素分泌量少
【延伸探究】
(1)去核卵母细胞在核移植过程中有何作用？
提示：提供重组细胞分裂、分化所需的营养物质；使已分化细胞的细胞核恢复分裂能力。

(2)ES细胞定向分化为所需的特定类型细胞，在分子水平和细胞水平上的标志分别是什么？
提示：合成特定的蛋白质；细胞发生形态、结构上的特定改变。