第39讲 胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题
考点一 体内受精和早期胚胎发育
1.精子和卵子的发生的比较
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
↓
↓
↓
[诊断与思考]
1.判断下列说法的正误
(1)培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质( × )
(2)从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精( × )
(3)成熟的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力( √ )
(4)排卵是指卵泡从卵巢中排出( × )
(5)精子和卵子的发生都是从初情期开始的( × )
(6)卵子形成过程中，减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的( × )
(7)卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大( × )
2.精子的形成完全是在精巢中完成的，卵子的形成是否也完全在卵巢中进行？
提示 不是，卵子的形成过程中减数第一次分裂和减数第二次分裂是不连续的，其中减数第二次分裂是在受精过程中进行的，场所是输卵管。
3.受精过程中是如何避免多个精子入卵受精的？
提示 通过两次反应，一是透明带反应，二是卵细胞膜反应。
4.早期胚胎的发育过程中，卵裂时细胞的体积和所有的细胞体积之和有何变化？
提示 卵裂过程中，细胞只分裂而不生长，所以每个细胞的体积越来越小，总的体积基本不变。
题组一 图析配子的发生
1.分析下面图解，判断以下哪一项不是精子、卵细胞发生的区别( )
A.初级精母细胞、初级卵母细胞的形成时间
B.MⅠ和MⅡ的时间连续性
C.成熟生殖细胞是否经过变形
D.成熟生殖细胞中染色体的数目
答案 D
解析 初级精母细胞是雄性动物初情期开始后，才由精原细胞分裂形成的，而初级卵母细胞是在胎儿期性别分化后形成的。精子的产生过程中，MⅠ和MⅡ是连续的，而卵细胞产生通过MⅠ形成次级卵母细胞，在精子与卵细胞结合的过程中才完成MⅡ。精子细胞形成后变形为蝌蚪状，卵细胞不需要变形。成熟的精子和卵细胞经过减数分裂形成，都含有相当于亲本体细胞一半的染色体数目。
2.下图表示卵子的发生过程。与此相关的叙述中，不合理的是( )
A.图中A是第一极体，B是合子，E是指受精，阶段C是指胎儿期，阶段D是指初情期后
B.当观察到第二极体时，可以表明卵子已经完成了受精
C.能发生染色体着丝点分裂的阶段是①④
D.①阶段存在的变异方式有基因突变、基因重组和染色体变异
答案 D
解析 图中①为有丝分裂，可增加卵原细胞的数量，卵原细胞进一步演变为初级卵母细胞；③为减数第一次分裂，只有在受精后，次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂，因此E是受精，B是合子；卵泡的形成是在胎儿期，减数分裂是从初情期后开始的，因此阶段C为胎儿期，阶段D为初情期后。当观察到两个极体时，表明卵子已完成了受精作用。着丝点分裂可发生在有丝分裂中，也可发生在减数第二次分裂中，因此①④均能发生着丝点分裂。有丝分裂中的变异类型只有基因突变、染色体变异，没有基因重组。
题组二 体内受精及早期胚胎发育过程分析
3.下列关于受精过程的叙述，错误的是( )
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
答案 A
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，A错误；透明带反应是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，B正确；精子与卵细胞膜相互融合，精子的头部即进入卵细胞中，C正确；雄原核形成的同时，卵子完成第二次减数分裂，D正确。
4.如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段，请据图回答下列问题：
(1)写出各个阶段的名称：
A：____________，B：____________，C：____________。
(2)写出图中各标号的名称：
[2]__________，[4]__________，[5]____________，
[7]__________，[8]____________。
(3)A时期的细胞具有发育上的__________性，B时期开始出现____________，C时期开始出现____________。
(4)[2]将来发育成__________________。
(5)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只由一个精子和卵子结合，防止多精入卵受精的两道屏障分别是____________________、____________________。
答案 (1)桑椹胚 囊胚 原肠胚 (2)内细胞团 囊胚腔 外胚层 原肠腔 内胚层 (3)全能 细胞分化 胚层分化 (4)胎儿的各种组织 (5)透明带反应 卵细胞膜反应
解析 (1)图中A是桑椹胚，B是囊胚，C是原肠胚。(2)图B中[1]是滋养层，[2]是内细胞团，[3]是透明带，[4]是囊胚腔；图C中[5]是外胚层，[6]是滋养层，[7]是原肠腔，[8]是内胚层。(3)桑椹胚细胞具有全能性；囊胚开始出现细胞分化，已分化为滋养层细胞和内细胞团；原肠胚已有胚层分化，分化为外胚层、内胚层，在内、外胚层之间将形成中胚层。(4)内细胞团将发育为胎儿的各种组织，滋养层将发育为胎儿的胎膜和胎盘。(5)受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。
1.图解精子和卵子的产生过程
2.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。
3.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。
考点二 体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用
1.体外受精
(1)卵母细胞的采集和培养
(2)精子的采集和获能
(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。
2.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
(3)胚胎处理：向受体移植或冷冻保存。
3.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来源：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。
[诊断与思考]
1.判断下列说法的正误
(1)采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的( √ )
(2)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割( × )
(3)囊胚的滋养层细胞具有发育全能性( × )
(4)在胚胎移植中，对供体母畜要做超数排卵处理，对供、受体要做同期发情处理( √ )
(5)胚胎分割移植应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚( × )
(6)胚胎干细胞在体外培养条件下具有增殖而不发生分化的特点( √ )
2.胚胎移植是胚胎工程中的核心技术，下图表示胚胎移植的操作流程。请据图思考下列问题：
(1)图中供体牛和受体牛分别是哪些？选择标准是什么？
提示 供体牛是良种公、母牛；受体牛是一般受体奶牛和一般受体肉牛。
选择标准：供体是遗传性能和生产性能优秀的个体，受体是健康、有繁殖能力的个体。
(2)对供体牛和受体牛要进行怎样的处理？
提示 对供体牛进行超数排卵处理；对供、受体进行同期发情处理。
(3)用于移植的早期胚胎应是发育到哪些阶段的胚胎？
提示 桑椹胚或囊胚。
(4)排卵和冲卵有什么区别？
提示 排卵是指卵子从卵泡中排出，冲卵是把供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来。
题组一 体外受精过程分析
1.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。
2.根据哺乳动物体外受精的过程回答以下问题。
(1)体外受精的过程主要包括______________________、____________________________及受精等几个步骤。
(2)采集精子的方法主要有____________、____________和________________。获能的方法有________________和____________________。
(3)体外采集小鼠的卵子常用________。
A.超数排卵处理法 B.活体采卵法
C.从早期胚胎中采集 D.从屠宰后母鼠卵巢中采集
(4)怎样用一个流程图表示体外受精过程？
答案 (1)卵母细胞的采集和培养 精子的采集和获能
(2)假阴道法 手握法 电刺激法 培养法 化学诱导法 (3)A (4)如图所示
解析 (1)哺乳动物体外受精的过程主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能及受精几个步骤。(2)精子采集的方法有假阴道法、手握法、电刺激法。获能的方法有培养法和化学诱导法。(3)对于实验小动物，卵子的采集常采用超数排卵处理法，对大家畜或大型动物，常采用活体采卵法或从已屠宰母畜的卵巢中采集的方法。
题组二 早期胚胎培养和胚胎移植的条件和过程分析
3.牛胚胎移植试验的主要流程如下，下列相关叙述正确的是( )
①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④________→⑤胚胎移植→⑥子代小牛。
A.①过程需要注射有关激素，目的是获得更多的卵母细胞并完成减数分裂
B.③过程是以哺乳动物早期胚胎与子宫建立了组织上的联系为前提
C.④过程是“对胚胎进行质量检查”，可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚
D.⑤过程成功率的高低主要决定于供、受体生理状况是否一致
答案 D
解析 卵细胞形成中的减数第二次分裂是在受精作用过程中完成的，A错误；③过程是以哺乳动物早期胚胎处于游离状态为前提，B错误；④过程是“对胚胎进行质量检查”，可移植的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚，C错误；⑤过程成功率的高低主要决定于供、受体生理状况是否一致，D正确。
4.随着生物科学技术的发展，动物的生殖方式变得越来越多样化。如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是健康的黄牛，请据图回答下列问题：
(1)应用1中获得的良种小牛，遗传物质来源于________个体，性别为____________。
(2)在应用2、3、4中，若要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其__________，得到的卵母细胞需要发育至__________________时期才能受精。
(3)应用3可解决良种动物快速大量繁殖的问题；对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将__________________均等分割，否则将影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，如需做性别鉴定，还需从______________细胞取样做DNA分析。
(4)应用4中细胞进行定向诱导，可分化形成各种组织和器官。在胚胎干细胞培养过程中除需要适宜的温度、无菌、无毒等环境条件以外，营养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、核苷酸，还要加入____________；向培养液中通入95%空气和5%二氧化碳，空气中的氧气参与细胞的代谢，二氧化碳可以维持培养基的__________。
答案 (1)供体1和供体2 雌性
(2)获能 减数第二次分裂中期(或答MⅡ中期)
(3)内细胞团 滋养层
(4)动物血清(或血浆) pH
解析 (1)应用1属于核移植技术，供体1主要提供细胞核，供体2主要提供细胞质(有细胞质基因)，所以小牛的遗传物质来自于供体1和供体2，且性别由供核的良种荷斯坦高产奶牛(雌)决定。(2)精子和卵子在体外受精前必须做好相应准备才能成功结合。(3)对胚胎进行性别鉴定取滋养层细胞做DNA分析即可。(4)动物细胞培养需要无菌、无毒、营养、气体等条件。
题组三 胚胎分割和胚胎干细胞的应用及过程分析
5.下列关于胚胎分割的叙述，正确的是( )
A.可以将胚胎任意分割成多块
B.胚胎分割是一种有性生殖
C.胚胎分割后，移植获得的后代基因型完全相同
D.胚胎分割是在动物体内进行的
答案 C
解析 胚胎分割可以看做无性生殖，它所形成的后代基因型完全相同，遗传性状极为相似。胚胎分割是在动物体外进行的操作，但不能无限分割。
6.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)图中用到的激素是__________________，其目的是获得更多的卵母细胞，卵母细胞受精后发育可得到早期胚胎；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”)。
答案 (1)胚胎分割 胚胎移植 (2)促性腺激素 囊胚 ③ (3)显微注射法 DNA分子杂交 (4)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)用促性腺激素处理母畜，可获得更多的卵母细胞，卵母细胞受精后发育可得到早期胚胎；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。
7.阅读如下材料：
材料甲 传统哺乳动物的胚胎干细胞是在经核移植构建成重组胚胎的过程中获得的。
材料乙 现代在哺乳动物的体细胞中导入4个多能性相关的基因、2种特殊组蛋白的基因，在添加特殊化合物的培养基中培养，能快速获得诱导性多能干细胞(iPS)。但是，这种方法诱导的多能干细胞必须应用逆转录病毒才能进行基因组整合。
材料丙 应用iPS已经成功培养和分化出心肌、神经、胰腺、骨等多种体细胞和不同的组织，多能干细胞的研究在器官再生、修复和疾病治疗方面极具应用价值。
回答下列问题：
(1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至______________期的内细胞团或胎儿的__________中分离得到的一类细胞。
(2)iPS建立的过程需将病毒介导后的细胞接种于____________细胞上，并于ES细胞专用培养体系中培养，以维持不分化状态；所用逆转录病毒相当于基因工程中的____________，且病毒应对生物体________________。
(3)在体外培养条件下，培养液中加入__________因子，可诱导iPS向不同类型的组织细胞分化，分化的实质是细胞中基因__________________的结果。
(4)对上述两种方法获得的由自体干细胞诱导分化形成的相应组织、器官进行移植，与传统器官移植相比，其优点是可避免发生____________反应。
答案 (1)桑椹胚或囊胚 原始性腺 (2)饲养层 载体 无害 (3)分化诱导 选择性表达 (4)免疫排斥
1.人工授精和体外受精的比较
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.胚胎的早期培养的培养液与动物细胞培养液成分的比较
(1)区别
胚胎的早期培养与动物细胞培养所用的培养液类似，但是二者所依据的原理和培养目的不同。
(2)巧记方法：胚胎早期培养的培养液成分巧记为两“盐”、两“素”和两“酸”。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。另外还有水和血清等。
4.干细胞的分类及特点
考点三 生物技术的安全性和伦理问题
1.转基因生物的安全性
(1)转基因成果
(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
3.禁止生物武器
(1)生物武器的种类(连线)
(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。
[诊断与思考]
1.判断下列说法的正误
(1)国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害( × )
(2)转入油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中( √ )
(3)目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上( √ )
(4)转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中( × )
(5)种植转基因植物有可能因基因扩散影响野生植物的遗传(基因)多样性( √ )
(6)我国禁止生殖性克隆和治疗性克隆( × )
(7)我国反对生物武器，但我国在特殊情况下可以生产生物武器( × )
2.设计试管婴儿引发的伦理问题
3.如何解决基因歧视现象？
提示 可以通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法手段解决。
题组一 生物技术的安全性
1.转基因生物的安全性引起人们争论的技术原因是( )
①转移基因的功能往往未知
②转移基因的结构往往未知
③外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的
④外源基因往往是异种生物的基因
A.①② B.②③ C.③④ D.①③
答案 C
解析 由于科学水平的限制，目前科学家对基因的结构、基因间的相互作用以及基因的调控机制了解有限；转移的基因虽然功能已知，但不少是异种生物的基因；外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。因此，在转基因生物中，有时候会出现意想不到的后果，引起人们在食物安全、生物安全和环境安全三个方面的激烈争论。
2.阅读以下材料，回答问题：
材料 自1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来，转基因鱼的研究取得很大进步。如转入外源生长激素(GH)基因的鱼生长速度快，饵料转化率高，但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，需研究转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散问题。最近，我国科学家只是将三倍体的转基因鱼投入自然系统。
(1)转基因鱼培育成功的物质基础是
________________________________________________________________________。
(2)已知人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质，若将人的GH基因转移到鱼体内，则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是________个。
(3)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以致其生长速度快于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。其可能的原因是
________________________________________________________________________。
(4)鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，试分析引起生态安全性问题的原因
________________________________________________________________________。
(5)多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的，培育成功的三倍体“湘云鲫”，其形成过程是
________________________________________________________________________。
试从保障生态安全性问题分析只投放三倍体鱼的原因
________________________________________________________________________。
答案 (1)遗传物质都是DNA (2)1 146 (3)转基因鱼受体内合成了大量生长激素，生长激素能促进蛋白质合成 (4)转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼带有转基因，具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争加剧，引起生态危机 (5)转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体，然后二倍体与四倍体杂交形成三倍体 三倍体鱼不能繁殖，可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交、竞争，引起生态危机
解析 (1)转基因技术就是通过基因拼接，把目的基因拼接到载体上，实质上是DNA之间的连接。(2)GH是含有191个氨基酸的蛋白质，由于蛋白质、控制蛋白质合成的mRNA上的碱基数目及控制蛋白质合成的DNA上的碱基数目，三者的比值为1∶3∶6，所以转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是1 146个。(3)该转基因鱼转入的是生长激素基因，生长激素能促进生长，主要是促进蛋白质的合成和骨的生长。(4)转基因鱼由于具有易于逃逸、扩散的特点，当这种鱼扩散到其他环境时，与其他种类的鱼杂交，被转入的基因就有可能转移到其他的鱼体内，造成基因污染；同时，由于该种转基因鱼具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争时，优势明显，所以可能引起生态危机。(5)三倍体鱼由于不能产生正常的生殖细胞，无法繁殖后代，因此不会造成生态危机。
题组二 生物技术的伦理问题辨析
3.试管婴儿是通俗名词，在专业文献中称为体外受精及胚胎移植。试管婴儿是指精子和卵子的结合是在试管内进行的，并使受精卵在符合条件的环境内生长、分裂和发育4～6天，形成胚胎(如图所示)，然后将胚胎移植到子宫腔内，使之能在子宫腔内发育，最后出生的一种生育方法，这是科学技术要求非常高的一种方法。它的成功和发展，不仅给不孕不育夫妇带来了希望，而且对研究人类的生殖生理和胚胎发生学以及优生学等方面的课题，有不可估量的积极作用。
(1)试管婴儿技术在生物学上所依据的原理是________，该图示时期是胚胎发育的________期。
(2)人的受精卵通过卵裂，逐渐形成大量形态、功能不同的细胞、组织，并进而形成器官和系统，从细胞水平看，卵裂的分裂方式是________________。
(3)“试管婴儿”是指精子和卵子在试管内进行结合的体外受精技术，受精前精子需要事先经过________处理，卵子要培养到____________________(时期)。除此之外还用到____________________(填两种)技术。
(4)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，二者在对人类作用上的区别是________________________________________________________________________。
(5)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是
________________________________________________________________________。
答案 (1)受精作用 囊胚 (2)有丝分裂 (3)获能 减数第二次分裂中期 早期胚胎培养、胚胎移植 (4)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病；后者胚胎在移植前需进行遗传学诊断 (5)破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德
解析 受精前，精子需要进行获能处理，卵子需要培养到减数第二次分裂中期才能受精。受精之后，受精卵进行有丝分裂，使细胞数目增多。观察题图可知，该图中有囊胚腔，是典型的囊胚期图。试管婴儿技术主要用于解决不孕不育问题，而设计试管婴儿主要可以治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病等。大多数人认为那些配型不合适的胚胎被丢弃或杀死，及滥用设计试管婴儿技术，如设计婴儿性别等导致性别比例失调，违反了伦理道德。
4.克隆羊多利的问世，在全世界引发了一场大讨论，其中关于治疗性克隆的问题也成为人们关注的焦点。如图所示为人类治疗性克隆的大概过程，请据图回答下列问题：
(1)过程A表示____________，是目前实现体细胞克隆的关键技术，该技术的主要操作是应用患者的体细胞作为核供体，由①________________提供细胞质，进行人工重组。
(2)经过程B得到的结构中，④是未分化的细胞，因而这些细胞被认为是胚胎干细胞。在体外培养条件下，胚胎干细胞具有增殖能力并保持________状态。
(3)治疗性克隆的结果说明高度分化的体细胞核具有______________。相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果各种各样，如有的是神经细胞，有的是血细胞，有的是肌肉细胞，究其本质原因是______________的结果。
(4)对于治疗性克隆仍然存在许多争论，有一男子患有白血病，后经医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复，你认为这种做法符合伦理道德吗？____________，为什么？
________________________________________________________________________。
答案 (1)细胞核移植 卵子(次级卵母细胞) (2)未分化 (3)全能性 基因选择性表达 (4)符合 因为脐带血不是来自于胚胎，其中的造血干细胞属于成体干细胞
解析 (1)从图中可以看出，A是细胞核移植的过程。
(2)胚胎干细胞在体外培养的时候，能保持未分化状态。
(3)在现有的条件下，动物细胞的全能性不能得到表达，但是动物细胞核的全能性可以表达出来；在分化成各种细胞的过程中，基因进行了选择性表达。
(4)我们不支持生殖性克隆，但支持治疗性克隆。治疗性克隆符合伦理道德，特别是用脐带血进行治疗(并非胚胎)更符合伦理道德。
1.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。
2.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。
3.试管婴儿和设计试管婴儿的比较
(1)过程不同
精子＋卵子受精卵
早期胚胎
胚胎移植
↓④
取出一个细胞
↓⑤
遗传学诊断
上述过程①②③是解决不孕夫妇生育问题的普通试管婴儿过程，①②③④⑤是设计试管婴儿的过程。后者比前者多了胚胎移植前的遗传学诊断。
(2)所用技术手段不同：设计试管婴儿胚胎移植前需要进行遗传学诊断，而试管婴儿无需进行遗传学诊断。
(3)应用不同：试管婴儿主要解决不孕夫妇的生育问题，而设计试管婴儿主要用于白血病、贫血症的治疗。
4.生殖性克隆和治疗性克隆的比较
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1.受精过程：获能的精子穿过放射冠和透明带→精卵通过细胞表面的糖蛋白相互识别→精子遗传物质进入卵细胞。
2.胚胎发育过程：受精卵→卵裂→桑椹胚→囊胚→原肠胚→组织器官分化→幼体。
3.体外受精过程
→
4.胚胎移植的基本程序：对供、受体的选择和处理→配种或进行人工授精→对胚胎的收集、检查、培养或保存→胚胎移植→移植后检查。
探究高考 明确考向
1.(2015·江苏，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
解析 A项错，癌细胞比成熟动物细胞更易进行离体培养，体外培养的癌细胞对生长因子的需要量显著低于正常细胞；B项错，细胞核移植不一定是在同种动物、同种组织之间进行，如可以将一种生物体细胞的细胞核移植到另一种生物去核的卵母细胞中；C项对，随着胚胎分割次数的增多，分割胚的发育能力明显降低，获取同卵多胚的数量有限；D项错，维生素和激素都不能提供能量。
2.(2015·天津，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
解析 从图中可知，母亲卵母细胞只是提供了细胞核，而线粒体位于细胞质中，因此可以避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，A正确；红绿色盲位于细胞核内的染色体上，捐献者只是提供了细胞质，所以捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿，B正确；染色体全部位于细胞核内，从图中可知，三亲婴儿的染色体一半来自母亲、一半来自父亲，C错误；从图中可知，体外受精完成后，还需要进行早期胚胎培养，当培养到桑椹胚或囊胚时再通过胚胎移植，移植到母亲子宫内继续发育，D正确。
3.(2015·安徽，31Ⅱ)科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如图所示。
(1)由过程①获得的A为_________________________________________________________。
(2)在核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的核，目的是___________________________。受体应选用________期卵母细胞。
(3)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生___________________，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。
(4)采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为
________________________________________________________________________。
答案 (1)含目的基因的表达载体 (2)保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞 MⅡ(减数第二次分裂)中 (3)免疫排斥反应 (4)整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养
解析 (1)根据题意可知，要将人凝血因子IX基因导入绵羊胎儿成纤维细胞，必须构建基因表达载体，所以由过程①获得的A为基因表达载体。(2)在核移植之前，保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞，必须先去掉受体卵母细胞的核。受体应选用减数第二次分裂中(MⅡ中)期卵母细胞。(3)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。(4)采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养。
4.(2015·山东，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
(3)限制酶 DNA连接酶 标记 (4)内细胞团 B
解析 (1)由流程图知，个体A提供去核卵母细胞，个体B提供体细胞核，二者通过①得到重组细胞，重组细胞经②得到囊胚，故①是核移植，②是早期胚胎培养。(2)动物细胞培养时，要通入含有5%CO2的空气，CO2的作用是维持培养液的pH。(3)构建基因表达载体时，要用同种限制酶切割目的基因和载体，再用DNA连接酶连接。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、复制原点、标记基因等，标记基因的作用是便于目的基因的检测和筛选。(4)胚胎干细胞是由早期胚胎或者原始性腺中分离出来的一类细胞，具有发育的全能性。囊胚中的内细胞团细胞为胚胎干细胞。图中获得的组织器官，其细胞的细胞核来自个体B，将所得组织器官移植给个体B，不会发生免疫排斥反应。
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1.精子和卵子在发生上的重要区别是( )
A.受精前精子有获能反应，而卵子没有
B.卵子的形成和在卵巢中的储备是在胎儿时期完成的，而精子是在初情期之后
C.卵子形成的时间很长，而精子只需要两个月左右
D.卵原细胞的增殖过程是通过有丝分裂，而精原细胞的增殖过程则是通过减数分裂
答案 B
解析 哺乳动物卵泡的形成和在卵巢中的储备是在胎儿时期完成的，而精子的形成是在初情期之后，这是精子和卵子在发生上的重要区别。
2.下图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是( )
A.图中①过程表示胚胎发育，②过程表示胚后发育
B.受精卵卵裂处于囊胚形成的过程中，每个细胞的体积不断增大
C.兔子、雄鹰和眼镜蛇在个体发育过程中会出现羊膜
D.原肠胚是进行胚胎移植的最好时期
答案 C
解析 由受精卵发育为幼体是胚胎发育，由幼体发育为成体是胚后发育，A项错误。卵裂形成的囊胚总体积基本不变，而每个细胞的体积减小，B项错误。兔子、雄鹰、眼镜蛇分别是哺乳类、鸟类和爬行类动物，都是真正的陆生脊椎动物，羊膜和羊水能保证其胚胎发育所需的水环境，还具有防震和保护作用，C项正确。原肠胚期已发生了细胞的分化，最好在早期胚胎时进行移植，如牛、羊一般在桑椹胚或囊胚阶段移植，而其他生物要在更早阶段进行，D项错误。
3.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
解析 据题意可知，体外培养的胚胎干细胞中可能存在DNA修复机制，使损伤的DNA恢复正常，A正确；细胞分化是基因选择性表达的结果，B错误；受精时防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应，C错误；从输卵管冲取的卵子已从卵泡中排出，在输卵管中发育成熟可以直接与获能的精子在体外受精，无需培养，D错误。
4.下图为哺乳动物胚胎工程的有关操作流程。下列叙述正确的是( )
A.①过程运用超数排卵技术可得到多个胚胎
B.③过程可以用胃蛋白酶处理囊胚获得干细胞
C.④过程需要在无菌的二氧化碳培养箱中进行
D.⑤过程可以直接获得各种效应T细胞
答案 C
解析 题图中①过程指早期胚胎的体外培养，②过程指胚胎移植，③过程指胚胎干细胞的获取，④过程指胚胎干细胞的培养，⑤过程指利用胚胎干细胞培育各种组织细胞。运用超数排卵技术只能获得多个卵母细胞；从早期胚胎(囊胚)中分离内细胞团(胚胎干细胞)一般用胰蛋白酶处理；动物细胞培养都需要在无菌的二氧化碳培养箱中进行；利用胚胎干细胞可以培育出多种淋巴细胞，但效应T细胞需经相应抗原的刺激才能获得。
5.下列有关生物技术安全和伦理问题的观点不合理的是( )
A.对于转基因技术，我们应该趋利避害，理性看待
B.我国禁止生殖性克隆和治疗性克隆
C.我国不发展、不生产、不储存生物武器，并反对其扩散
D.对于基因检测应该保护个人遗传信息的隐私权
答案 B
解析 我们应该利用转基因技术为人类造福。我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆，利用治疗性克隆生产一些人造器官可用于医学治疗。
6. 2013年7月，中国试管婴儿之母——卢光琇教授与研究伙伴共同宣布全球首批经全基因组测序的PGD/PGS试管婴儿在长沙诞生。新技术的突破意味着通过设计试管婴儿解决部分不孕不育问题的同时，部分肿瘤疾病、遗传性疾病的家族性遗传也将有望避免。
(1)设计试管婴儿时为了提高受孕率，胚胎移植时多采用多胚胎移植，因此需要用________________处理，促进母亲排出更多的卵子。
(2)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由32个细胞组成的桑椹胚，可用于胚胎移植，而胚胎移植属于胚胎工程的常用技术之一，胚胎工程是指对动物的早期胚胎或________________所进行的多种显微操作和处理技术。还包括体外受精、胚胎分割移植、胚胎干细胞培养等技术。
(3)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“部位”)细胞，提取DNA；然后用位于Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因)的一段碱基作______________，以________________为模板进行PCR扩增；与SRY特异性探针出现阳性反应者，胚胎为______________性。
(4)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________________和________________之间的第一极体一并吸出。
答案 (1)促性腺激素 (2)透明带 配子 (3)滋养层 引物 滋养层细胞的DNA 男 (4)卵细胞膜 透明带
解析 (1)注射促性腺激素可促使母体超数排卵。(2)胚胎发育的卵裂期是在透明带内进行的。胚胎工程是指对动物的早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术。(3)目前，对胚胎的性别进行鉴定的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滋养层细胞，提取DNA；然后用位于Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因)的一段碱基作引物，以滋养层细胞的DNA为模板进行PCR扩增；与SRY特异性探针出现阳性反应者，说明其含有Y染色体，为男性。(4)治疗性克隆是指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卵细胞膜和透明带之间的第一极体一并吸出。
7.科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对干扰素基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图，请回答相关问题：
(1)过程①获得重组胚胎之前需要通过______________技术获得重组细胞，接受细胞核的去核卵母细胞应该处于________________(时期)。
(2)步骤②中，重组胚胎培养到囊胚期时，可从其________________中分离出ES细胞。步骤③中，需要构建含有干扰素基因的__________________。构建之前可以利用________________技术对目的基因进行扩增。
(3)将目的基因导入ES细胞常用的方法是______________________。
(4)为检测干扰素基因的表达情况，可采用________________________方法，若有杂交带出现，表明目的基因已成功表达。
答案 (1)核移植 MⅡ中期(减数第二次分裂中期)
(2)内细胞团 表达载体 PCR (3)显微注射技术
(4)抗原—抗体杂交
解析 (1)过程①获得重组胚胎之前需要通过核移植技术获得重组细胞，接受细胞核的去核卵母细胞应该处于MⅡ中期。(2)ES细胞可以从囊胚的内细胞团中分离出来。将目的基因导入受体细胞前，需要构建含有目的基因(干扰素基因)的表达载体。PCR技术可在体外大量扩增目的基因。(3)将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射技术。(4)为检测目的基因的表达情况，可采用抗原—抗体杂交技术，若有杂交带出现，表明目的基因已成功表达。
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/bccba8bd767f5acfa0c7cdd4.html
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