内容正文:
[考向3] 动物细胞融合和克隆动物
4.(2024重庆卷)自然条件下,甲、乙两种鱼均通过
体外受精繁殖后代,甲属于国家保护的稀有物种,
乙的种群数量多且繁殖速度较甲快.我国科学家
通过下图所示流程进行相关研究,以期用于濒危鱼
类的保护.下列叙述正确的是 ( )
A.诱导后的iPGCs具有胚胎干细胞的特性
B.移植的iPGCs最终产生的配子具有相同的遗传
信息
C.该实验中,子一代的遗传物质来源于物种甲
D.通过该实验可以获得甲的克隆
解析:C [胚胎干细胞具有发育的全能性,iPGCs
是诱导型原始生殖细胞,具有成为卵原细胞或精原
细胞的潜能,诱导后的iPGCs不具有胚胎干细胞的
特性,A错误;移植的iPGCs分化形成卵原细胞或
精原细胞后,通过减数分裂形成配子,在减数分裂
过程中基因会发生重组,最终产生的配子的遗传信
息不一定相同,B错误;由图可知,将物种甲的囊胚
期的iPGCs移植到阻止PGCs形成的乙鱼的胚胎中,
培育出的乙鱼的生殖腺中的细胞由甲鱼的iPGCs
增殖分化而来,该乙鱼再与物种甲杂交,配子均是
由物种甲的生殖腺细胞产生,故子一代的遗传物质
来源于物种甲,C正确;克隆属于无性繁殖,该实验
过程中涉及到有性生殖,D错误.]
5.(不定项)(2023江苏卷)我国科学
家利用猴胚胎干细胞首次创造了人
工“猴胚胎”,研究流程如图所示.下
列相关叙述正确的有 ( )
A.猴的成纤维细胞和胚胎干细胞功
能不同,但具有相同的基因组
B.囊胚细胞②③都由细胞①分裂分
化形成,但表达的基因都不同
C.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
D.移植后胚胎的发育受母体激素影响,也影响母
体激素分泌
解析:AD [由于猴的成纤维细胞和胚胎干细胞是
由猴胚胎干细胞分裂分化而来,虽然功能不同,但
基因组相同,A正确;囊胚细胞②③都由细胞①分
裂分化形成,但表达的基因有部分不同,但有部分
基因所有细胞都表达(如呼吸酶基因),B错误;动
物细胞培养和早期胚胎 培 养 需 要 在95%空 气 和
5%二氧化碳的环境中培养,C错误;胚胎移植后胚
胎的发育受母体激素影响,也影响母体激素分泌,
D正确.]
第57讲 胚胎工程
对应学生P334
知识体系———定内容 核心素养———定能力
生命
观念
理解胚胎发育过程及各时期的特点
科学
思维
建立胚胎移植和试管动物的基本操作流程
模型
科学
探究
结合高产奶牛的胚胎移植,分析胚胎移植的
生理学基础和基本程序
524
第九单元 生物技术与工程
对应学生P335
考点1 胚胎工程的理论基础
[必备知识复盘]
1.对胚胎工程概念的理解
2.受精和早期胚胎发育的过程
①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.
②卵子的减数分裂Ⅱ、受精作用和受精卵的早期
细胞分裂都是在雌性动物的输卵管中进行的.
③卵子减数分裂Ⅱ 是在精子和卵子结合的过程
中完成的.
1.选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排
卵处理. (2024湖北卷,5A)(√)
2.卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加.
(×)
3.透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精子入卵的
两道屏障. (√)
1.(选择性必修3P56“相关信息”改编)精子获能的方
法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能;将精
子培养在人工配制的获能液中使其获能等.常见
的有效成分有肝素、Ca2+载体等.
2.(选择性必修3P58“相关信息”改编)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,但观察不到3个极体,其原因是多
数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ,因而不
会形成两个第二极体.
3.(情景探究)如图表示哺乳动物发育过程的几个阶
段,据图分析:
624
高考总复习 生物学
(1)A、B、C的名称分别是什么?
答案:桑葚胚、囊胚、原肠胚.
(2)图中的4和7两个空腔是同一个结构吗?
答案:不是,分别是囊胚腔和原肠腔.
(3)细胞分化开始出现于哪个时期? 1部分的细胞
将来形成什么结构?
答案:细胞分化开始出现于B(囊胚)时期,1部分的
细胞将来形成胎膜和胎盘.
(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?
答案: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,但总体积并不增加.
[关键能力提升]
◆[提升点] 通过胚胎工程的理论,考查信息提取
能力
1.下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述正确
的是 ( )
A.通常采用培养法或化学诱导法使精子获得能量
后进行体外受精
B.哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养不需要额
外提供营养物质
C.克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、
胚胎移植等过程
D.将小鼠桑葚胚分割成2等份获得同卵双胎的过
程属于有性生殖
解析:C [对精子进行获能处理包括培养法和化
学诱导法,但精子获能不是获取能量,A错误;哺乳
动物体外受精后的早期胚胎培养所需营养物质与
体内基本相同,例如需要无机盐、激素、氨基酸、核
苷酸、维生素等,还需加入血清、血浆等天然成分,
B错误;克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞
培养、胚胎移植等过程,该技术可加速家畜遗传改
良,C正确;将小鼠桑葚胚分割成2等份获得同卵
双胎 的 过 程 可 以 看 作 动 物 无 性 繁 殖 或 克 隆,
D错误.]
2.(2025山东潍坊模拟)斑马鱼和人类基因有着
87%的相似性,每条雌鱼每次排卵300枚左右,体
外受精后胚胎发育同步性好,胚体透明且发育速度
快,是科研上常用的模式脊椎动物之一.下列说法
错误的是 ( )
A.用胶原蛋白酶处理斑马鱼胚胎的滋养层,可获
得大量胚胎干细胞
B.利用斑马鱼进行实验获得的结论大多数情况下
也适用于人类
C.斑马鱼的透明胚胎有利于观察药物对其体内器
官发育的影响
D.胚胎数量多、体外发育都是斑马鱼作为模式脊
椎动物的优点
解析:A [胚胎干细胞是一类全能性细胞,囊胚期
的细胞开始出现分化,其中内细胞团具有全能性,
而滋养层细胞不具有全能性,故处理斑马鱼胚胎的
滋养层,不能获得大量胚胎干细胞,A错误;结合题
意“斑马鱼和人类基因有着87%的相似性”,故利
用斑马鱼进行实验获得的结论大多数情况下也适
用于人类,B正确;斑马鱼的胚体透明,有利于观察
药物对其体内器官发育的影响,C正确;胚胎数量
多(便于生物学统计)、体外发育(便于观察和操作)
都是斑马鱼作为模式脊椎动物的优点,D正确.]
3.(2025山东烟台模拟)科研人员利用类囊胚发现
了胚胎早期发育的基本机制:外胚层细胞可分泌诱
导因子,诱导滋养层细胞的自我更新和分化;滋养
层细胞具有侵袭和浸润的功能,可通过分泌的细胞
因子、生长因子和激素等行使妊娠识别作用以及使
胚胎侵入子宫内膜的作用.下列说法错误的是
( )
A.滋养层细胞具有增殖和分化的能力,将来发育
成胎膜和胎盘
B.滋养层细胞分泌的细胞因子可能参与局部的免
疫调节,使受体不对外来异种生物胚胎产生免
疫排斥反应
C.滋养层细胞具有侵袭和浸润的功能,有利于胚胎
的着床
D.对囊胚的内细胞团进行转基因改造可获得优良
转基因动物
解析:B [滋养层细胞具有增殖和分化的能力,将
来发育成胎膜和胎盘,进而实现胚胎与母体之间的
联系,A正确;滋养层细胞分泌的细胞因子可能参
与局部的免疫调节,但受体不对外来异种生物胚胎
产生免疫排斥反应的原因是胎盘形成的免疫隔离
带的作用,B错误;滋养层细胞具有侵袭和浸润的
功能,促使胚胎侵入子宫内膜,进而有利于胚胎的
着床,C正确;内细胞团具有发育的全能性,因而对
囊胚的内细胞团进行转基因改造可获得优良转基
因动物,D正确.]
724
第九单元 生物技术与工程
考点2 胚胎工程技术及其应用
[必备知识复盘]
1.体外受精
(1)过程
卵母细胞
的采集
体外进行成熟培养至 MⅡ 期
精子获取 进行获能处理
受精
将获能后的精子和培养成熟的卵
子置于适当培养液中共同培养
(2)意义:①提高动物繁殖能力;②为胚胎移植提供
胚胎.
2.胚胎移植
(1)概念:指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎,
移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内,使
之继续发育为新个体的技术.
(2)过程(以牛的胚胎移植为例)
(3)优势:充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力.
3.胚胎分割
(1)材料:应选择发育良好、形态正常的 桑葚胚 或
囊胚.
(2)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).
(3)操作要求: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.
(4)用途
①促进优良动物繁殖
②为遗传学研究提供遗传性状相同的个体
③胚胎移植前的性别鉴定、遗传病筛查
ì
î
í
ïï
ï
1.进行胚胎分割时通常是在原肠胚期进行分割.
(2024贵州卷,13B)(×)
2.在胚胎移植中,对供体母畜要用促性腺激素进行超
数排卵处理. (√)
3.对囊胚进行分割时,要将滋养层细胞均等分割.
(×)
1.(选择性必修3P62“文字信息”)对囊胚阶段的胚胎
进行分割时,为什么要将内细胞团均等分割?
答案:内细胞团一般到囊胚阶段才出现,它是发育
为胚胎本身的基础细胞,其他细胞为滋养细胞,只
为胚胎和胎儿发育提供营养.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.
2.(选择性必修3P63“图2-25”)进行胚胎的性别鉴
定操作时,应对胚胎如何操作?
答案:应对囊胚期的胚胎进行横向分割,采用滋养
层细胞进行鉴定,避免内细胞团受损.
3.(情景探究)据图分析胚胎移植的操作流程
(1)为什么应对供体和受体母畜进行同期发情
处理?
答案:使它们的生理条件达到同步或一致,这样才
能使供体的胚胎移入受体后有相似的生理环境.
(2)在牛的胚胎移植过程中有两次使用激素、两次
检查,其目的分别是什么?
答案: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.第
一次是对收集的胚胎进行质量检查,第二次是对受
体母畜是否妊娠进行检查.
(3)胚胎移植的优势是什么?
答案:可以发挥雌性优良个体的繁殖能力.
[关键能力提升]
◆[提升点1] 通过体外受精和胚胎移植,考查思维
判断能力
1.(2025浙江模拟)体外受精技术是提高动物繁殖
能力的有效措施,该技术还可为胚胎移植提供可用
的胚胎.下列关于体外受精和胚胎移植的叙述,错
误的是 ( )
A.在精子的刺激下,卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第
二极体后形成雌原核
B.精子入卵后细胞膜会迅速发生生理反应,阻止其
他精子进入卵细胞
824
高考总复习 生物学
C.对奶牛胚胎进行分割时,应选择发育良好、形态
正常的原肠胚进行均等分割
D.“设计试管婴儿”利用了体外受精技术、胚胎移
植技术和遗传学诊断技术
解析:C [体内受精时,当精子触及卵细胞膜的瞬
间,透明带会迅速产生生理反应阻止后来的精子进
入;精子入卵后卵子完成减 数分裂Ⅱ、排出第二极
体、形成雌原核,A、B正确;对奶牛胚胎进行分割
时,应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进
行均等分割,不能选择原肠胚,因为原肠胚高度分
化,C错误;设计试管婴儿是指体外受精形成的胚
胎在植入母体孕育前,根据人们的需要,将胚胎的
一个细胞取出,进行某些基因检测,设计试管婴儿
利用了体外受精技术、胚胎移植技术和植入前胚胎
遗传学诊断技术,D正确.]
2.如图表示通过体外受精培育牛的过程,下列叙述不
正确的是 ( )
A.①过程获取的卵母细胞需镜检,若其成熟才可
用于②过程
B.获取的精子经获能后才能进行体外受精
C.②过程体现了细胞膜的流动性特点
D.③过程体现了细胞的全能性
解析:D [①过程获取的卵母细胞需镜检,观察到
卵母细胞处于 MⅡ期时才具有受精能力,才可用于
②过程,A正确;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;B正确;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;C正确;
从图示看,③过程是受精卵发育为桑葚胚的过程,
不能体现细胞的全能性,D错误.]
自然受精、人工授精和体外受精的比较
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
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
◆[提升点2] 通过胚胎分割技术及其应用,考查科
学探究能力和综合应用能力
3.(2025襄阳五中期末)如图表示研究人员利用胚
胎工程培育优质奶牛的过程,下列相关说法正确
的是 ( )
A.在胚胎发育过程中,受精卵通过有丝分裂不断
增加体细胞数目
B.在进行步骤③时,应选择发育良好的原肠胚来
操作
C.在胚胎发育中,卵裂期细胞数量不断增多,胚胎
体积不断增大
D.步骤①代表奶牛的体外受精,属于无性繁殖的
方式
解析:A [在进行步骤③时,应选择发育良好的囊
胚来操作,需均等分割囊胚的内细胞团,以免影响
胚胎发育,B错误;在胚胎发育中,卵裂期细胞数量
不断增多,细胞体积不断减小,胚胎体积并不增加,
C错误;步骤①代表奶牛的体外受精,属于有性繁
殖的方式,D错误.]
4.(2025山东模拟)奶牛的繁殖能力较低,利用胚胎
工程等技术可以提高奶牛的繁殖能力.如图表示
繁殖良种奶牛以及获取胚胎干细胞的流程.下列
相关叙述错误的是 ( )
A.对良种母牛进行超数排卵处理时,常用激素作
用的靶器官是性腺
B.图中①过程涉及胚胎分割技术,分割的胚胎还可
以是原肠胚
C.对胚胎干细胞进行培养时,所用培养液中含有一
些天然成分
D.图中②过程涉及胚胎移植技术,该技术是胚胎
工程的最后一环
解析:B [对良种母牛进行超数排卵处理时,常用
的激素是促性腺激素,该激素作用的靶器官是性
腺,A正确;图中①过程涉及胚胎分割技术,分割的
胚胎可以是桑葚胚或囊胚,不可以是原肠胚,B错
误;对胚胎干细胞进行培养时,所用培养液中含有
血清等一些天然成分,C正确;图中②过程涉及胚
胎移植技术,转基因、核移植等技术获得的胚胎,都
必须经过胚胎移植才能获得后代,所以胚胎移植技
术是胚胎工程的最后一环,D正确.]
924
第九单元 生物技术与工程
对应学生P338
[真题研析]———浸润素养
[例] (2024北京卷)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
[关键信息点]
① 诱导胚胎干细胞形成了类似囊胚的结构
② 研究灵长类胚胎发育机制
解析: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
而可以用来研究类囊胚的后续发育,D正确.]
[真题品悟]———厚积素养
[考向1] 胚胎移植
1.(2024甘肃卷)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 ( )
母藏
羊甲
超数
排卵→
卵母
细胞→
精子→公藏羊乙
受精卵
培养→
早期
胚胎→ →
植入受
体母藏
羊丙
妊娠
分娩→
后代丁→
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:B [促性腺激素能作用于卵巢,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
(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;在胚胎移植前要对接受胚胎的受体
和供体进行同期发情处理,使受体的生理状况相
同,因此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细胞和藏羊乙
的精子结合形成的受精卵发育而来,因此后代丁的
遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙,D正确.]
2.(2024湖北卷)波尔山羊享有“世界山羊之王”的
美誉,具有生长速度快、肉质细嫩等优点.生产中
常采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊.下列叙
述错误的是 ( )
A.选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数
排卵处理
B.胚胎移植前可采集滋养层细胞进行遗传学检测
C.普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体
D.生产中对提供精子的波尔公山羊无需筛选
解析:D [选择遗传性状优良的健康波尔母山羊
作为供体,进行超数排卵处理,A正确;胚胎移植
前,采集部分滋养层细胞进行遗传学检测,B正确;
作为受体的杜泊母绵羊只需具备健康的体质和正
常繁殖能力即可,但山羊和绵羊是不同的物种,具
有生殖隔离,不能将山羊的胚胎移植到绵羊子宫发
育,即普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受
体,C正确;生产中需选择品质良好的波尔公山羊
提供精子,D错误.]
[考向2] 胚胎工程技术的应用
3.(2024湖北卷)研究者探究不同浓度的雌激素甲
对牛的卵母细胞和受精卵在体外发育的影响,实验
结果如下表所示.根据实验数据,下列叙述错误
的是 ( )
甲的浓度
(μg/mL)
卵母细
胞(个)
第一极体
排出(个)
成熟率
(%)
卵裂数
(个)
卵裂率
(%)
0 106 70 660 28 400
1 120 79 658 46 582
10 113 53 469 15 283
100 112 48 428 5 104
A.实验结果说明甲抑制卵裂过程
B.甲浓度过高抑制第一极体的排出
C.添加1μg/mL的甲可提高受精后胚胎发育能力
D.本实验中,以第一极体的排出作为卵母细胞成
熟的判断标准
解析:A [由表可知,甲低浓度时促进卵裂,高浓
度时抑制卵裂,A错误;对照组第一极体排出个数
为70个,甲浓度过高(>10μg/mL,第一极体排出
个数<70)抑 制 第 一 极 体 的 排 出,B正 确;添 加
1μg/mL的甲,卵裂数增大,即该条件可提高受精
后胚胎发育能力,C正确;卵母细胞成熟的判断标
准是第一极体的排出,D正确.]
034
高考总复习 生物学
4.(2023浙江卷)在家畜优良品种培育过程中常涉
及胚胎工程的相关技术.下列叙述错误的是
( )
A.经获能处理的精子才能用于体外受精
B.受精卵经体外培养可获得早期胚胎
C.胚胎分割技术提高了移植胚胎的成活率
D.胚胎移植前需对受体进行选择和处理
解析:C [精子需要经过获能处理才具有受精能
力,A正确;受精卵经体外培养后可以获得早期胚
胎,B正确;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,C错误;胚胎移
植前,需选择健康体质和正常繁殖能力的受体且进
行同期发情处理,D正确.]
第58讲 基因工程的基本工具和DNA的粗提取
对应学生P339
知识体系———定内容 核心素养———定能力
基
因
工
程
操作
工具
限制酶
作用:断裂磷酸二酯键
结果:产生黏性末端和平末端{
DNA连接酶 作用:恢复磷酸二酯键
载体
作用:携带外源DNA进入受体细胞
类型:质粒;噬菌体;动植物病毒{
实验 DNA的粗提取与鉴定
生命
观念
运用结构与功能观,理解基因工程的原理
科学
思维
对比分析基因工程的三种操作工具,明确各
自的应用及特点
科学
探究
通过“DNA粗提取与鉴定”实验,培养实验与
探究能力
对应学生P339
考点 重组DNA技术的基本工具
[必备知识复盘]
1.基因工程概述
基因工程的理论基础
2.重组DNA技术的基本工具
(1)限制性内切核酸酶(也称“限制酶”)
①将一个基因从DNA分子上切割下
来需要切两处,同时产生四个黏性末端或平末端.
②限制酶不切割自身 DNA的原因是原核生物
DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列
已经被修饰.
(2)DNA连接酶
134
第九单元 生物技术与工程