1、第38讲胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题测控导航表知识点题号1.受精作用与早期胚胎发育和培养1,2,3,92.胚胎移植、胚胎分割及胚胎干细胞5,6,7,123.生物技术的安全性及伦理问题8,134.胚胎工程的综合应用4,10,11一、选择题1.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(B)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解析:溶酶体酶
2、的化学本质是蛋白质,其合成场所是核糖体;精子游动所需能量来自呼吸作用,呼吸作用在细胞质基质和线粒体中进行;顶体膜与精子细胞膜融合体现了生物膜的流动性;受精卵中核遗传物质一半来自父方另一半来自母方,受精卵中质遗传物质几乎全部来自卵细胞。2.下列关于受精过程的叙述,错误的是(A)A.获能后的精子与卵子相遇后,释放顶体酶穿过透明带进入放射冠B.透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障C.精子与卵细胞膜相互融合,精子入卵D.雄原核形成的同时,卵子完成减数第二次分裂解析:大量获能的精子接触到卵子周围的放射冠时,即开始释放顶体酶,解离放射冠的卵丘细胞之间的物质,这样部分精子可径直接触到透明带;透明带反应是防止
3、多精入卵的第一道屏障,卵细胞膜的封闭作用是第二道防线;精子与卵细胞膜相互融合,即精子的头部进入卵细胞中;雄原核形成的同时,卵子完成减数第二次分裂。3.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(C)A.次级卵母细胞形成的过程需要激素调节B.细胞只有在精子的作用下才能形成成熟卵子C.、和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作为受体细胞解析: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
4、成熟的卵子;细胞的分裂后期为减数第一次分裂后期,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,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,细胞为受精卵,具有全能性,可作为受体细胞。4.(2018江苏高考预测)动物细胞培养是动物细胞工程的基础,如图所示,a、b、c表示现代工程技术,、表示其结果,下列说法正确的是(D)A.若a是核移植技术,反映了动物细胞也具有全能性B.若c是胚胎分割技术,中个体的基因型和表现型一定相同C.中作为受体的动物品种是珍稀的或存量少的雌性动物D.若b是体外受精技术,则为良种家畜快速大量繁殖提供了可能解析:若a
5、是体细胞核移植技术,则反映了动物体细胞的细胞核具有全能性;胚胎分割技术所得个体的基因型完全相同,但表现型不一定完全相同,因为表现型还受环境的影响;作为供体的动物品种是珍稀的或存量少的动物,而受体只要健康和具有良好的繁殖能力即可,不需要是珍稀或存量少的雌性动物;若b是体外受精技术,则为试管动物,这为良种家畜快速大量繁殖提供了可能。5.(2018河南南阳测试)胚胎干细胞培养的基本过程如图所示,下列叙述正确的是(B)A.过程的培养液与动物细胞培养的培养液成分不同之处是不含有动物血清B.过程采用酶处理的方式将内细胞团细胞分散开C.过程培养基中需加入经紫外线照射后的成纤维细胞,以促进胚胎干细胞分化D.早
6、期胚胎继续发育会在外层形成滋养层细胞,最终这部分细胞发育为成体的一部分解析:动物细胞培养所需的营养物质与体内基本相同,需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素以及血清、血浆等天然成分,早期胚胎培养的培养液成分一般都比较复杂,除了一些无机盐和有机盐类外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等;成纤维细胞抑制胚胎干细胞分化;滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。6.(2018天津联考)从胰岛素依赖型糖尿病患者的骨髄中分离骨髓间充质干细胞(MSC),诱导分化成胰岛样细胞,再导入该患者体内。放射性免疫分析结果表明诱导的胰岛样细胞团可以正常分泌胰岛素,患者的血糖恢复正常。下列说法正确的是(A)A
7、.培养骨髄间充质干细胞的培养液通常需加入血清B.在体外连续培养时,利用胃蛋白酶将接触抑制的骨髄间充质干细胞分开C.在功能上,骨髓间充质干细胞具有发育的全能性D.治疗成功后,康复者的血型有可能发生改变解析:动物细胞培养的培养液中通常要加入动物血清;在体外连续培养时,应该利用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将接触抑制的骨髄间充质干细胞分开,但是不能用胃蛋白酶;骨髓间充质干细胞不是万能干细胞,且其全能性受到了细胞质的限制,因此其没有发育的全能性;由于导入的是胰岛样细胞,与血型无关,治疗成功后,康复者的血型不可能发生改变。7.(2018江苏南京调研)梅花鹿属于单胎动物,季节性发情,育种工作者希望通过胚胎工程技术对
8、优良品种进行扩大繁殖。下列有关叙述正确的是(A)A.给供体母鹿注射促激素可使其一次排出多个卵子B.培养早期胚胎的培养液中含有维生素、激素等多种能源物质C.当受体数量有限时,可采用胚胎分割技术以获得更多的后代D.梅花鹿的胚胎形成后一直处于游离状态,为胚胎收集提供可能解析:给供体母鹿注射促激素可使其一次排出多个卵子;维生素、激素都不是能源物质;梅花鹿属于单胎动物,因此当受体数量有限时,无法通过胚胎分割技术以获得更多的后代;梅花鹿的胚胎形成后,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,这为胚胎的收集提供了可能。8.关于现代生物工程技术应用的安全性,下列说法中不正确的是(B)A.运
9、用重组DNA技术可以将致病菌或病毒改造成威力巨大的生物武器B.转基因植物进入自然界后不会与野生物种杂交进而威胁其他生物的生存C.人类在发展基因工程作物时,没有充分考虑生物和环境之间的相互影响D.一旦发现转基因生物出现了安全性问题,要马上停止实验,并销毁重组生物解析:人们对转基因植物安全性方面的担心主要是转基因植物进入自然界后可能会与其近缘物种通过花粉杂交,从而使得野生物种也获得更强的生存能力,进而威胁其他生物的生存,出现生态危机。二、非选择题9.(2018湖南六校联考)英国生理学家罗伯特爱德华兹被称为“试管婴儿之父”。如今试管婴儿已发展到第三代。(1)第一代试管婴儿是将精子和卵子在体外完成受精
10、,待受精卵发育到早期胚胎,再移入子宫继续发育产生的新个体。精子与卵细胞在体外受精完成的标志是。(2)第二代试管婴儿是指通过显微操作系统将单个精子直接注射到卵子中,使其受精的技术。该技术解决因男性因素导致的不育问题,如精子无顶体或顶体功能异常等。在精子形成过程中,细胞中的将发育成顶体。受精阶段,顶体的作用是 。胚胎移植时,受体应处于适合的生理状况,因此可利用激素对受体进行处理。此外,受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生反应,这为胚胎在受体内的存活提供了可能。(3)第三代在人工助孕与显微操作的基础上,胚胎着床前进行基因诊断,使不孕不育夫妇不仅能喜得贵子,而且能优生优育。基因检测的原理是利用 技术来
11、检测是否有遗传病。解析:(1)雌、雄原核的融合是受精完成的标志。(2)在精子形成过程中,高尔基体将发育形成顶体,在受精时,顶体会发生顶体反应,释放顶体酶,溶解放射冠和透明带。胚胎移植时,需要对受体进行同期发情处理,受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应。(3)可利用DNA分子杂交技术进行基因检测,以诊断是否患有遗传病。答案:(1)雌、雄原核的融合(2)高尔基体发生顶体反应,释放顶体酶,溶解放射冠和透明带同期发情免疫排斥(3)DNA分子杂交10.(2018河北石家庄一模)人的血清白蛋白(HAS)在临床上需求量很大,目前通常将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中,利用牛的乳腺细胞生产血清白蛋白
12、,基本步骤如下:.采集良种供体奶牛的卵母细胞和精子,通过体外受精,形成受精卵;.将人血清白蛋白基因导入奶牛受精卵,形成重组细胞;.电脉冲刺激重组细胞,促使其形成早期胚胎;.将胚胎移植到受体母牛的子宫中,最终发育成转基因小牛。请回答下列问题:(1)步骤中,卵母细胞与精子结合过程中防止多精入卵的生理反应包括。自然条件下,受精作用是在雌性动物的内完成的。(2)步骤中,将人的血清白蛋白基因导入牛受精卵最为有效的方法是。导入基因前,需要将血清白蛋白基因与奶牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,这一步骤称为。(3)步骤中,进行动物早期胚胎的体外培养时,培养液中除了含有各种无机盐和有机盐、维生素、氨基
13、酸、核苷酸等营养成分外,还需要添加和激素。一般情况下,通常在合成培养基中加入一定量的抗生素,其目的是。(4)步骤中,应选择性别为的奶牛胚胎进行移植。解析:(1)防止多精入卵的两道屏障为透明带反应、卵细胞膜反应。自然条件下,受精作用的场所为输卵管。(2)将目的基因导入动物细胞的方法为显微注射技术。将血清白蛋白基因与奶牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,称为构建基因表达载体。(3)早期胚胎培养过程中,培养液中除了含有各种无机盐和有机盐、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外,还需要添加激素和动物血清。为了防止污染,在合成培养基中还需要加入抗生素。(4)血清白蛋白要从乳汁中提取,只有雌性奶牛才能
14、产生乳汁,因此胚胎移植时,必须选取雌性奶牛的胚胎进行移植。答案:(1)透明带反应、卵细胞膜反应输卵管(2)显微注射技术构建基因表达载体(3)动物血清防止污染(4)雌性11.自然条件下,哺乳动物不发生孤雌生殖。云南农业大学科研团队把猪卵母细胞进行人为的孤雌激活处理,使其发育成胚胎,移植到代孕母猪体内,获得世界上第一批成活的孤雌生殖克隆猪,不同于核移植获得的克隆猪。现将两种技术进行比较,如图所示。回答下列问题:(1)孤雌激活处理其实质是要激活卵母细胞,使其发育成早期胚胎,得到克隆猪。体细胞核移植技术中也会用到卵母细胞,需要选择(时期)的卵母细胞,并用微型吸管吸出。(2)雌性排卵时,减数第一次分裂尚
15、未完成,此时卵子处于(填“初级”或“次级”)卵母细胞阶段。若,表明受精过程已发生。(3)在胚胎工程中,常需要给供体注射激素,在胚胎移植过程中,受体选择好后要用激素进行处理,以保证移植的胚胎能够继续正常发育。(4)核移植过程中,能代替图中卵母细胞的还可以是。欲增加克隆猪早期胚胎的数量,可通过胚胎工程中的技术来实现,此技术在进行时,应注意。解析:(1)根据示意图及所学知识可知,孤雌激活处理实质是要激活卵母细胞的细胞全能性,让其能够增殖分化形成早期胚胎;在核移植技术中,需要选择处于减数第二次分裂中期的卵母细胞,并用微型吸管吸出细胞核和第一极体。(2)处于减数第一次分裂的卵母细胞为初级卵母细胞。若在卵
16、细胞膜和透明带之间看到两个极体,则表明受精过程已发生。(3)胚胎工程中,常需要给供体注射促性腺激素,目的是使其超数排卵;胚胎移植过程中,要用激素对受体进行同期发情处理,目的是使供、受体的生理状态相同,以保证移植的胚胎能够继续正常发育。(4)核移植过程中,能代替图中卵母细胞的还可以是去核的受精卵或去核的卵细胞。要增加克隆猪早期胚胎的数量,可通过胚胎分割技术来实现,分割胚胎时应注意将内细胞团均等分割。答案:(1)增殖分化(或细胞的全能性)减数第二次分裂中期细胞核和第一极体(缺一不可)(2)初级在卵细胞膜和透明带之间看到两个极体(3)促性腺同期发情(4)去核的受精卵(或去核的卵细胞)胚胎分割将内细胞
17、团均等分割12.(2018天津河西模拟)Leigh氏综合征是一种攻击神经系统的严重神经障碍,其致病基因位于线粒体DNA中。一位母亲约有1/4的线粒体携带这种致病基因,她的前两个孩子因为患有Leigh氏综合征而夭亡。她的第三个孩子因为接受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。请根据男婴孕育过程回答下面的问题:(1)该母亲的前两个孩子患病夭亡的原因是 ,该健康男婴孕育过程中依次使用了、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。(2)图示过程中代表该母亲卵母细胞的是(填“A”或“B”)。取卵之前,该母亲需要注射激素。(3)早期胚胎需经过(水平)检测合格后才能植入母亲的子宫继续发育。(4)
18、在胚胎孕育过程中,医疗团队特意选择了男性胚胎移入子宫发育,原因是 。解析:(1)根据题意可知,该母亲约有1/4的线粒体携带这种致病基因,并且该母亲可能产生含较多缺陷线粒体的卵细胞,而受精卵的线粒体几乎全部来自卵细胞,这导致前两个孩子患病夭亡;根据图示信息可知,该健康男婴孕育过程中依次使用了核移植、体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。(2)图中首先对卵母细胞A去核,然后与卵母细胞B的细胞核融合,重组的卵细胞中含有卵母细胞A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B。取卵之前,该母亲需要注射促性腺激素,进行超数排卵。(3)早期胚胎需经过DNA分子水平检测合格后才能植入母
19、亲的子宫继续发育。(4)在胚胎孕育过程中,由于男性的线粒体不会遗传给后代,因此医疗团队特意选择了男性胚胎移入子宫发育。答案:(1)该母亲可能产生含较多缺陷线粒体的卵细胞,而受精卵的线粒体几乎全都来自卵细胞,导致前两个孩子患病夭亡核移植、体外受精(2)B促性腺(3)DNA分子水平(4)男性的线粒体不会遗传给后代13.(2018吉大附中模拟)2018年1月25日,由中科院神经科学研究所团队克隆的猕猴“中中”和“华华”,登上了全球顶尖学术期刊细胞的封面,该成果标志着中国率先开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代。回答下列问题:(1)正常情况下,哺乳动物的受精过程主要包括:,进入卵黄膜,原核形成
20、和两个原核融合。(2)哺乳动物的体外受精主要包括、等几个主要步骤。(3)在体外受精前,要对精子进行获能处理。通常采用的体外获能方法有培养法和。(4)在使用合成培养基培养早期胚胎时,通常还需加入等天然物质,并需要适时,以清除代谢产物,防止代谢产物积累对早期胚胎造成危害。(5)胚胎在受体内存活的最可能的生理基础是 。(6)克隆猴成功后,人们不得不慎重考虑克隆人的问题,对于此问题,中国政府的态度是 。解析:(1)获能后的精子与卵子相遇后,首先发生顶体反应,依靠顶体内的酶先溶解卵丘细胞间的物质,使精子穿越放射冠,然后将透明带溶出一条孔道,使精子穿越透明带,进入卵黄膜。(2)进行哺乳动物的体外受精,首先
21、需要采集卵母细胞,并培养至减数第二次分裂中期;采集精子,并进行获能处理,然后进行体外受精。(3)对精子进行获能处理的方法有培养法和化学诱导法两种。对于啮齿动物、家兔和猪等动物的精子,一般采用培养法;对牛、羊等家畜的精子常采用化学诱导法。(4)在使用合成培养基培养早期胚胎时,通常还需加入动物血清等天然物质,以满足早期胚胎发育的需要。适时更换培养液,可以清除代谢产物,防止代谢产物积累对早期胚胎造成危害。(5)胚胎在受体内存活的生理基础是胚胎和受体的血液不直接相通,受体子宫基本上不对外来胚胎发生免疫排斥反应。(6)目前克隆人技术并不成熟,同时为避免克隆人可能带来的伦理问题,中国政府对克隆人的态度是禁止生殖性克隆人,但不反对治疗性克隆,以让克隆技术最大限度服务于人类医学研究。答案:(1)精子穿越放射冠和透明带(2)卵母细胞的采集和培养精子的采集和获能、受精(写两个即可没有顺序)(3)化学诱导法(4)血清(或血浆)更换培养液(5)受体子宫基本上不对外来胚胎发生免疫排斥反应(6)禁止生殖性克隆人,不反对治疗性克隆