摘要:
**基本信息**
以北京考情为导向,通过"考情-知识-训练"三层架构系统构建胚胎工程复习体系,融合科研情境与分层训练,突出生命观念与科学思维培养。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|五年考情·精准定向|2大热点情境|抓核心结构辨析、梳技术主线流程、对接本地科研情境、关注技术伦理|从考情统计到备考策略,建立"考点-情境-方法"关联|
|两大核心·主干速记|2大核心知识|一图串联知识网络、易错点对比分析|从理论基础(受精/胚胎发育)到技术应用(移植/分割)递进|
|分层专练·靶向攻关|3类题型(基础/情境/真题)|题型专攻+重难突破+真题压轴|基础题夯实概念→情境题强化应用→真题题提升综合能力|
内容正文:
第41讲 胚胎工程
第一部分 五年考情·精准定向
北京考情概览 北京热点情境 北京备考策略
第二部分 两大核心·主干速记
一图串联·核心梳理·易错辨析
核心知识01 胚胎工程的理论基础
核心知识02 胚胎工程技术及应用
第三部分 分层专练·靶向攻关
题型专攻·基础题(北京视野,单选,2大题型)
两年重难·情境题(北京模拟,单选、非选择题)
五年真题·压轴题(北京视野,单选、非选择题,含2026年高考真题)
第一部分 五年考情·精准定向
考情概览
新课标要求
考题统计
1. 胚胎形成经过了哪些过程?
2. 受精和早期胚胎发育的基本过程是怎样的?
3. 胚胎工程技术主要包括哪些内容?它们的原理分别是什么?
4. 胚胎工程在生产实践中有哪些应用?
2024年北京卷,胚胎移植技术;胚胎干细胞技术
2022年北京卷,胚胎移植技术,胚胎分割技术;
1.考查频次:该专题在高考中出现频率不大,近5年北京高考,有两年对该知识点考查。该专题内容在高考中主要以选择题的形式考查对知识点的识记和理解。
2.考查要点:考查内容聚焦两大板块:一是胚胎移植技术;二是胚胎分割技术。
热点情境
情境1:清华团队搭建低光毒性高通量活细胞光片显微镜,无损伤连续记录人类受精后 120h(着床前 5 天)胚胎卵裂全过程。临床试管婴儿中大量胚胎在 2 细胞 / 囊胚阶段发育停滞;研究证实早晚期胚胎停滞是两套独立调控通路,可筛选优质胚胎、提升试管婴儿妊娠成功率。
对应知识点:胚胎工程理论基础,胚胎工程技术。
情境2:中科院动物所(北京)体细胞核移植获得克隆猴。将猴体细胞核移入去核 MⅡ 卵母细胞,激活重构胚,体外培养至囊胚,胚胎移植入代孕母猴子宫获得克隆后代。存在重构胚囊胚率低、胚胎发育阻滞问题。
对应知识点:胚胎移植技术,胚胎发育。
备考策略
1. 抓核心结构辨析:
重点分清卵裂期、囊胚(内细胞团 / 滋养层)、原肠胚,区分各类胚胎细胞的发育去向,规避北京卷高频概念陷阱。
2. 梳理技术主线流程:
以体外受精→早期胚胎培养→胚胎移植为主线,串联超数排卵、精子获能、同期发情、胚胎分割、PGT,记清每一步操作目的。
3. 对接本地科研情境:
熟悉中科院动物所、清华的类囊胚、原肠模型、克隆猴等北京常考科研素材,学会从长题干提取胚胎、干细胞相关信息。
4. 关注技术伦理与评价:
牢记人类胚胎 14 天伦理红线,辨析类胚胎模型、嵌合体、PGT 的利弊,准备开放性简答表述。
第二部分 三大核心·主干速记
内容速览:胚胎工程的理论基础;胚胎工程技术及应用
一图串联
核心梳理
核心知识1 胚胎工程理论基础
考点1:胚胎工程理论基础
1.胚胎工程:指对生殖细胞、受精卵 或早期胚胎 细胞进行多种显微操作和处理,然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代,以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
(1)操作对象:动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞。
(2)技术种类:体外受精、胚胎移植、胚胎分割。
(3)特点:获得的胚胎需移植到雌性动物体内生产后代。
(4)理论基础:哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。
2.受精
(1)概念:受精是精子和卵子结合形成合子(受精卵)的过程。
(2)场所:在自然条件下,哺乳动物的受精在输卵管内完成。
(3)过程:包括受精前的准备阶段和受精阶段。
①准备阶段1—精子获能
A.概念:刚刚排出的精子不能立即与卵子受精,必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后,才能获得受精能力,这一生理现象称为“精子获能”。
B.研究精子获能机制的意义:实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能,为体外受精技术的建立奠定了基础。
C.使精子获能的方法:直接利用雌性动物生殖道使精子获能;将精子培养在人工配制的获能液中使其获能。
②准备阶段2—卵子的准备
卵子一般在排出2-3h后才能被精子穿入;动物排出的卵子成熟程度不同有的可能是初级卵母细胞,如马、犬等;有的可能是次级卵母细胞,如猪、羊等;排出的卵子都要在输卵管内进一步成熟;卵子具备与精子受精能力的时期MⅡ期。
③受精阶段
【知识拓展】与受精过程有关的易错点
(1)不同哺乳动物排出的卵子成熟程度不同,有的可能是初级卵母细胞,如马、犬等;有的可能是次级卵母细胞,如猪、羊等。
(2)受精的标志≠受精完成的标志:常以观察到两个极体或雌、雄原核为受精的标志;而受精完成的标志是雌雄原核的融合。
3.胚胎早期发育
(1)受精卵:胚胎发育早期,在 透明带内 进行。分裂方式为有丝分裂 。细胞数目越来越多,胚胎总体积基本不变。
(2)桑葚胚:卵裂产生的子细胞形成致密的细胞团,形似桑葚。桑葚胚及以前的细胞都具有全能性。
(3)囊胚:细胞开始出现分化,形成内细胞团和滋养层细胞,中间的空腔称为囊胚腔。该时期细胞的全能性仍比较高。内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。
(4)原肠胚:有了三胚层的分化,是细胞分化最关键的时期。
核心知识2 胚胎工程技术及其应用
考点1:体外受精
1.过程:包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。
2.意义:是提高动物繁殖能力的有效措施,可以为胚胎移植提供可用胚胎。
考点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。
(1)胚胎来源:体外受精及其他方式得到的胚胎。
(2)供体和受体:①提供胚胎的个体称为供体②接受胚胎的个体叫受体。
2.实质:早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
3.地位:胚胎工程的最终技术环节。
4.意义:
(1)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力;
(2)缩短了供体本身的繁殖周期;
(3)对供体施行超数排卵处理后,可获得多枚胚胎,经移植可得到多个后代,使供体生产下的后代数量是自然繁殖的十几倍到几十倍。
5.过程:
(1)对供、受体的选择和处理
①对供、受体进行的相同处理:同期发情处理。
②只对供体进行的操作:超数排卵处理。
(2)配种或人工授精:应选择同种的优良公牛。
(3)胚胎的收集、检查、培养或保存
①胚胎收集的基础:哺乳动物早期胚胎形成后,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;
②该阶段检查的目的:检查胚胎的质量;
③胚胎保存的方法:-196℃液氮中保存。
(4)胚胎的移植:一般选择移植桑葚胚或囊胚阶段的胚胎
(5)移植后的检查:第二次检查的目的:对受体进行妊娠检查(检查受体是否妊娠)。
【易错提醒】胚胎移植过程的说明
1.两次使用激素
(1)第一次对受、供体进行同期发情处理。(2)第二次用于供体的超数排卵。
2.两次检查
(1)第一次对收集的胚胎进行检查。(2)第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
3.胚胎移植成功的两个条件
(1)胚胎移植一般在同种的雌性供体和受体之间进行(2)进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。
考点3:胚胎分割
1.概念:采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
2.材料:应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
3.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。
4.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。
5.胚胎干细胞:
(1)来源:从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。
(2)特点
(3)应用
6.胚胎分割的优点:
(1)可以促进优良动物品种的繁殖;
(2)产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料;
(3)在胚胎移植前,进行性别鉴定、遗传病筛查 等,对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义。
7.胚胎移植的局限性
采用胚胎分割技术产生 同卵多胎 的可能性是有限的,分割次数越多,分割后胚胎成活的概率越小 ,目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高。
第三部分 分层专练·靶向攻关
题型专攻·基础题(北京视野,单选,2大题型)
考查重点:胚胎工程的理论基础;胚胎工程技术及应用
题型一:胚胎工程的理论基础
1.(25-26高三下·北京海淀·期中)研究者将早期胚胎不同位置的两种细胞a和b置于相同培养液中进行独立培养或混合培养,结果如下图。下列叙述错误的是( )
A.培养液中通常应加入动物血清 B.细胞a和b来自滋养层细胞
C.独立培养后细胞a和b出现稳定性差异 D.细胞的“命运”可被环境信号改变
2.(25-26高三上·北京丰台·开学考试)为挽救白犀牛物种,科学家进行了南白犀的胚胎移植。采集不同地区现存南白犀的精子和卵母细胞,体外受精后发育成胚胎再进行移植。下列叙述正确的是( )
A.所获取的卵母细胞可直接用于体外受精
B.体外受精的实质是雌雄原核融合
C.囊胚的所有细胞都具有全能性
D.胚胎分割次数越多,胚胎成活概率越高
3.(2025·北京·模拟预测)下列关于利用胚胎工程培育优质奶牛的叙述,正确的是( )
A.从优良公牛采集的成熟精子需获能后用于体外受精
B.体外受精得到的受精卵需立即植入代孕母牛子宫
C.受精卵分裂过程中卵裂球的体积会不断增大
D.培育出的优质奶牛其遗传性状与受体母牛保持一致
4.(2025·北京海淀·一模)对人类胚胎从2细胞阶段到囊胚阶段进行细胞发育追踪,发现大多数内细胞团细胞主要来源于2细胞阶段其中一个分裂较早的细胞——细胞M。下列叙述错误的是( )
A.2细胞阶段细胞间差异可能与基因选择性表达有关
B.胚胎发育的后期,大部分体细胞来源于细胞M
C.内细胞团将来会发育成胎儿的胎盘、胎膜等结构
D.相比小鼠模型,该实验要遵循更严格的伦理要求
5.(2025·北京朝阳·一模)mTOR是一种对细胞生长和增殖有调节作用的胞内蛋白激酶。抑制mTOR活性可使小鼠囊胚的内细胞团增殖减慢,进而导致胚胎发育停滞;当mTOR被重新激活时,囊胚发育恢复正常。下列叙述错误的是( )
A.通过体外受精和胚胎培养技术可获得小鼠囊胚
B.受体母鼠接受移植的囊胚前需进行同期发情处理
C.移植前用mTOR抑制剂处理囊胚可提高移植成功率
D.该研究可为体外培养胚胎的非冷冻保存提供依据
6.(25-26高三上·北京海淀·阶段检测)体外培养发现绝大多数的克隆胚胎在囊胚阶段出现发育阻滞。Wnt信号通路抑制剂处理克隆囊胚后,供体的核移植胚胎出生率可大幅提高。下列相关叙述不正确的是( )
A.胚胎发育早期依次经历卵裂、囊胚和桑葚胚
B.动物克隆需用到动物细胞培养、核移植和胚胎移植等技术
C.可利用上述原理,敲除人类胚胎的Wnt基因以提高出生率
D.推测胚胎发育过程中,Wnt信号可能减少异常胎儿的出生
7.(24-25高三上·北京朝阳·期中)研究者在哺乳动物胚胎的2细胞阶段对细胞进行标记,追踪到囊胚阶段,发现大多数内细胞团细胞主要来源于2细胞阶段中的一个细胞,即在胚胎发育的早期阶段,细胞的命运已经开始表现出显著的不均衡性。相关叙述错误的是( )
A.基因表达的差异可能影响2个细胞的命运
B.内细胞团发育为胚胎的大部分和胎盘的一部分
C.滋养层的细胞来源也表现出显著不均衡性
D.此研究有助于为辅助生殖技术提供理论基础
8.(2024·北京·模拟预测)下图为猪精子和卵子正在受精的过程。下列相关叙述不正确的是( )
A.图中B细胞中正在进行同源染色体的交叉互换
B.图中A和B细胞需要相互识别才能完成受精作用
C.图中A细胞需要到减数第二次分裂期具备受精能力
D.精子与卵细胞膜结合后阻止后来精子再进入透明带
9.(2024·北京东城·二模)雌性小鼠在精子入卵后,被激活的卵子会完成MII排出第二极体(如图),第二极体仅与受精卵分裂形成的2个子细胞之一接触。在甲时期去除第二极体会导致胚胎明显缩小,不能正常存活,这一异常可通过向细胞1中注射第二极体的细胞提取液加以改善。在乙时期后去除第二极体对胚胎发育无显著影响。下列叙述错误的是( )
A.极体的形成与减数分裂时细胞质不均等分裂有关
B.MII的过程中不会发生染色体DNA的复制
C.胚胎细胞与第二极体间可能进行物质交换与信息交流
D.第二极体会被保留成为胚胎的组成部分以发挥重要作用
10.(2023·北京西城·二模)将来自灰毛鼠某种组织的癌细胞注入白毛鼠早期胚胎中,再将胚胎植入代孕雌鼠体内,生出的大鼠具有灰白条纹(嵌合体)。相关叙述正确的是( )
A.灰白条纹鼠所有体细胞遗传信息相同
B.抑癌基因表达水平上调导致细胞癌变
C.胚胎发育中癌细胞基因表达发生变化
D.嵌合体相互交配后代均为灰白条纹鼠
题型二:胚胎工程技术及应用
11.(2026·北京大兴·三模)治疗性克隆有望解决供体器官短缺和免疫排斥等问题。下图表示治疗性克隆的过程。下列说法错误的是( )
A.细胞A为去核卵母细胞
B.动物细胞培养基中需加入抗生素
C.胚胎干细胞分化为多种体细胞是基因选择性表达的结果
D.该过程应用了核移植、动物细胞培养和胚胎移植等技术
12.(2026·北京·三模)线粒体DNA突变引发的遗传病严重危害人类健康,研究者通过如下技术规避这类遗传病。下列叙述错误的是( )
A.取核和去核的操作均需要在显微镜下进行
B.核移植获得的卵母细胞需培养至MⅡ期才能进行体外受精
C.受精卵的早期发育会依次经过桑葚胚、囊胚等阶段
D.经胚胎移植后分娩的新生儿只含有捐献者和父亲的遗传物质
13.巴马香猪不仅肉质醇美,口感极佳,还可作为医用模型。科技工作者利用胚胎工程技术促进巴马香猪的快速繁育与应用。下列叙述不正确的是( )
A.为提高体外受精成功率,新采集的精子应直接用于体外受精
B.采用激素注射等方法对雌性香猪进行超数排卵处理
C.受精卵发育到桑葚胚或囊胚阶段时,可进行胚胎分割并移植
D.胚胎分割技术可增加移植胚胎数目,还可产生遗传性状相同的后代
14.我国科学家培育出世界首只高比例胚胎干细胞嵌合体猴,这对于理解灵长类胚胎干细胞全能性具有重要意义。培育过程如下图,下列说法不正确的是( )
A.从雌猴采集卵母细胞后需要在体外进行成熟培养
B.可从嵌合体胚胎滋养层细胞取样进行 DNA 分析
C.绿色荧光可用来判断嵌合体胚胎中细胞的来源
D.嵌合体猴具有 A、B、C、D、E猴的遗传物质
15.(23-24高三上·北京丰台·期末)我国科学家成功构建了首个活产的嵌合灵长类动物——嵌合幼猴。研究人员将遗传信息改造后的胚胎干细胞(ES细胞)注射到受体猴囊胚中,再将胚胎移植到代孕母猴中,生育出嵌合幼猴。下列叙述错误的是( )
A.植入胚胎前通常需要对代孕母猴注射相关的性激素
B.嵌合幼猴中来源于ES细胞的遗传信息一定能传给后代
C.嵌合幼猴的部分组织细胞会发出绿色荧光
D.嵌合幼猴是由两种来源的细胞发育而成的
16.(23-24高三上·北京大兴·期末)现代生物工程的操作常常涉及如图的流程,下列说法错误的是( )
A.若为植物体细胞杂交过程,需用纤维素酶和果胶酶处理①和②细胞
B.若为单克隆抗体制备过程,④代表筛选出的产生所需抗体的杂交瘤细胞
C.若为动物细胞融合的过程,形成③杂种细胞依赖于细胞膜的流动性
D.若为试管牛生产的流程,则获得精子①后可直接与②进行体外受精
17.(2023·北京延庆·一模)控制哺乳动物的性别对于畜牧生产有着十分重要的意义,目前分离精子技术是有效地控制方法,再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管动物。试管牛的培育如下图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.试管牛的培育属于有性生殖
B.过程①指的是体外受精技术和胚胎移植技术
C.采集来的精子和卵母细胞可以直接用于受精
D.经胚胎移植产生的后代,其遗传特性与受体保持一致
18.(26-27高三上·北京房山·开学考试)对胚胎干细胞的F基因进行改造,提高该蛋白的稳定性。将改造的细胞制备为成体细胞M,并输入老年食蟹猴体内,结果老年食蟹猴体内衰老标志物水平显著降低。下列叙述错误的是( )
A.M是由基因改造后的胚胎干细胞分裂分化而成
B.M抗衰老原因是F基因表达水平提高
C.可从染色质状态等判断食蟹猴细胞衰老状况
D.该结果对人类抗衰老研究具有重要参考价值
19.(2026·北京丰台·一模)下列生物工程技术中,不需要用到胚胎移植技术的是( )
A.利用成纤维细胞等培养出可供移植的皮肤
B.利用乳腺生物反应器生产珍贵的医用蛋白
C.利用本地黄牛快速大量繁殖引进的良种奶牛
D.利用试管婴儿技术帮助有生育困难的夫妇
20.(25-26高三上·北京东城·期末)波尔山羊具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中常采用胚胎移植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母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.生产中对提供精子的波尔公山羊无需进行筛选
D.为确保受体与供体母羊生理状态一致,需同期发情处理
两年重难·情境题(主要北京模拟,单选、非选择题)
设题创新:异种体细胞核移植,考查胚胎移植(T3);Leigh综合征,考查胚胎工程技术(T5);MSTN基因,考查胚胎培养(T8);黑色素干细胞的动态变化,考查胚胎工程应用(T13)
1.传统体细胞核移植技术效率低下,原因之一是着床后滋养层发育缺陷,中国科学院团队成功破解了这一难题,技术流程如下图。下列叙述错误的是( )
A.用PEG诱导二倍体胚胎细胞融合可获得T4E
B.T4E将发育成克隆胚胎的胎膜与胎盘组织
C.重构胚和T4E中表达的基因完全不同
D.通过该技术获得的克隆小鼠为二倍体
2.巴中科研团队通过体细胞核移植技术繁育濒危青峪猪,操作流程如图所示,下列叙述正确的是( )
A.①应选取分化程度高的猪体细胞,完整注入卵母细胞内
B.该技术成功的理论基础是动物体细胞的全能性
C.②过程培养至囊胚或原肠胚,才能进行③步骤
D.胚胎移植前还需对代孕母猪进行同期发情处理
3.为解决人体器官移植供体短缺问题,科研人员敲除猪体内SIX1和SALL1基因,培育出肾脏发育缺陷的猪胚胎;再将过量表达MYCN和BCL2基因的人诱导多能干细胞(iPSCs)注入猪囊胚,培育出人-猪嵌合胚胎,用来培育人源化肾脏。下列叙述错误的是( )
A.利用限制酶敲除SIX1基因时,会破坏四处磷酸二酯键
B.去除卵母细胞核时可以用紫外线短时间照射处理
C.由题中信息可知,人iPSCs能够分化形成各种类型的细胞
D.患者移植自体iPSCs培育的肾脏后,理论上不会出现免疫排斥反应
4.在异种体细胞核移植(iSCNT)过程中,组蛋白乙酰化水平异常是限制克隆胚胎发育效率的重要原因。为探究组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Sc)对克隆胚胎早期发育的影响,科研人员开展了相关实验,结果如下表所示。下列说法正确的是( )
组别
克隆胚胎数
卵裂率(%)
4细胞期率(%)
8细胞期率(%)
对照组
95
9.47
6.32
5.26
Sc处理组
91
23.08
20.87
9.89
A.iSCNT过程中可采用紫外线长时间照射的方式完成卵母细胞去核
B.可用电刺激等方法激活重构胚,使其通过减数分裂完成胚胎发育
C.据表可知,提高组蛋白乙酰化水平能够提高克隆胚胎的发育效率
D.Sc对iSCNT胚胎发育效率的影响程度随发育进程的推进而减弱
5.Leigh综合征是一种由线粒体DNA缺陷引发的严重神经系统疾病。“三亲试管婴儿”的诞生为该疾病患者带来福音,其培育流程如下图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.图示中卵母细胞B来自Leigh综合征患者
B.“三亲试管婴儿”的产生采用了无性繁殖技术
C.“三亲试管婴儿”能避免Leigh综合征患者的遗传物质传递给后代
D.“三亲试管婴儿”是通过“设计试管婴儿”技术完成的,不符合伦理
6.通过动物细胞工程技术,可以利用患者自身的细胞在体外诱导发育成特定的组织器官,然后再移植回患者体内。图1和图2表示利用自身细胞进行器官移植的两种方法,其中诱导多能干细胞(iPS细胞)类似于人类的胚胎干细胞。下列叙述正确的是( )
A.两种方法均需进行动物细胞培养,动物细胞培养时会出现细胞贴壁生长现象,原代培养结束后用胃蛋白酶处理后,才能进行传代培养
B.利用两种方法所获得的组织器官的遗传物质均与患者的完全相同,因此移植后不会发生免疫排斥反应
C.可利用农杆菌转化法或显微注射法将Oct3/4基因、Sox基因、c-Myc基因和Klf基因导入成纤维细胞
D.图2中卵母细胞去核实际去除的是纺锤体—染色体复合物,核移植时供体细胞不用去核,可整个注入去核的卵母细胞中
7.科学家用组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA和组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA处理重构胚,培育出克隆猴的操作流程如图所示。已知组蛋白乙酰化修饰与基因转录激活有关。下列叙述错误的是( )
A.可用灭活的仙台病毒诱导胎猴体细胞与去核卵母细胞发生融合
B.组蛋白去甲基化和组蛋白去乙酰化等修饰利于重构胚的分裂发育
C.操作②胚胎移植前,应选择同种健康受体母猴进行同期发情处理
D.以克隆猴为实验动物构建的人类疾病模型,可用于医学研究
8.MSTN基因是牛羊育种的“黄金靶点”,其表达的肌抑素会抑制肌肉生长。我国研究团队用单倍体干细胞育种策略成功培育出MSTN基因编辑牛羊,其流程如下图所示。下列说法中错误的是( )
A.可将精子注入去核卵母细胞培养获得含单倍体干细胞的胚胎
B.单倍体胚胎干细胞需要经过基因编辑抑制MSTN基因的表达
C.单倍体干细胞入卵可诱导卵子形成雌原核并释放第二极体
D.单倍体干细胞育种比传统育种更快速获得纯合优良牛羊品种
9.为解决器官短缺问题,研究人员尝试培育含有人源化肾脏组织的人—猪嵌合胚胎。研究中构建了肾脏发育缺陷的猪胚胎,将过量表达 MYCN 和BCL2 基因的人诱导多能干细胞(iPSCs)注入桑葚胚或囊胚后进行移植。实验流程如图所示。下列叙述正确的是( )
注:SIXI和SALLI基因缺失导致肾脏发育异常;MYCN基因具有促进细胞增殖等功能;BCL2基因能够抑制细胞凋亡。
A.对卵母细胞去核时,显微操作是直接吸取、去除细胞核
B.将猪胎儿成纤维细胞注入去核猪卵母细胞的过程直接体现了动物细胞核的全能性
C.与①相比,向桑葚胚中注入iPSCs后进行移植,利用了实验设计的加法原则
D.嵌合胚胎肾脏组织的形成完全依赖于注入的iPSCs,与猪胚胎自身细胞无关
10.近年来由于栖息地丧失和人为捕猎,亚洲黑熊数量骤减,近日动物学家在某林地发现了少量野生亚洲黑熊。他们期望通过体外受精、胚胎移植等方法拯救亚洲黑熊,其过程如下图。以下说法正确的是( )
A.供体黑熊A需要采用性激素处理使卵泡发育和超数排卵
B.E后代遗传性状与A和C一致,F后代遗传性状与B一致
C.D受体雌性必须和动物园亚洲黑熊♀A、野生亚洲黑熊♀B同期发情处理
D.①过程黑熊C获能后的精子需要与培养到MII期的黑熊A卵细胞发生受精
11.学习以下材料,回答(1)-(5)题。
自体移植离我们还远吗?2022年3月,我国科学家通过两个关键因子,诱导DNA去甲基化,将人类多能性干细胞转化为8细胞阶段全能性胚胎样细胞(简称8CL细胞)。这是目前全球通过无转基因、快速和可控的方法,获得的体外培养的“最年轻”的人类细胞。相比于诱导多能干细胞(简称iPS细胞),这些细胞不仅能分化成胎盘组织,还有潜力发育成更成熟的器官。该研究成果,让我们相信自体移植离我们不再遥远。人体许多疾病或意外伤害,都是由组织或器官受到损伤而引起的。器官移植是治疗此类疾病的有效方法之一,但器官移植患者需服用药物降低自身免疫系统的功能,这会增加被病原体感染的概率,甚至出现恶性肿瘤的风险。随着干细胞技术的发展,科研人员探索利用自体器官移植解决上述问题。胚胎干细胞(简称ES细胞)存在于早期胚胎中,具有分化形成机体的所有组织、器官甚至个体的潜能。由于ES细胞的来源有限,限制了它在医学上的应用。2006年,科学家利用病毒将原癌基因(c-Myc)、抑癌基因(KIf4)、Sox2和Oct4等转入高度分化的小鼠成纤维细胞中,获得iPS细胞。在探索肌萎缩侧索硬化(ALS,俗称“渐冻症”)的治疗中,科研人员利用iPS细胞诱导分化成异常的运动神经元建立ALS疾病模型,用于进行大规模药物筛选及药效机制研究。在Ⅰ型糖尿病的治疗中,iPS细胞定向分化为胰岛B细胞,将其输入患者体内,替代被破坏的胰岛B细胞,显著改善了患者的血糖控制。从ES细胞到iPS细胞,再到8CL细胞的技术突破,都为早期胚胎发育的基础研究提供了一种新的体外研究系统,有助于我们了解早期胚胎发育和疾病发生之间的关系,以及研究和治疗出生缺陷和各种发育疾病,也使个体化器官再生最终有可能成为现实。
(1)ES细胞和8CL细胞具有__________性,其分化过程从分子水平上看是__________的结果。
(2)利用成纤维细胞获得iPS细胞的过程中,转入c-MyC、KIf4、Sox2和Oct4等的作用是__________。
(3)结合文中信息,下列可以应用iPS细胞实现的有__________。
A.利用iPS细胞研究完整的哺乳动物胚胎发育过程
B.利用iPS细胞分化获得神经元,用于治疗阿尔茨海默病
C.利用iPS细胞诱导形成疾病模型细胞,对药物的安全性和有效性进行检测
D.诱导入的iPS细胞形成囊胚并植入子宫,使其进一步发育成新个体
(4)与异体器官移植相比,自体器官移植的优势是__________。
(5)相较于ES细胞和iPS细胞,我国科学家研究获得的8CL细胞的优势:__________。
12.对某基因型为AaXBY的小鼠(2n=40)的性腺组织细胞进行荧光标记,初级精母细胞内的A、a和B基因均被标记。图Ⅰ为精原细胞分裂过程中核DNA、染色体、染色单体的数量变化。请回答下列问题:
(1)图Ⅰ中丙可表示__________的数量变化,图Ⅰ中b时期的细胞中含有的荧光标记数可能为__________个(不考虑变异)。
(2)若图Ⅱ()表示小鼠减数分裂Ⅱ产生子细胞的部分过程,则图中m的数值为__________,bc段形成的原因是__________。
(3)实验过程中,发现该小鼠与一只雌性小鼠(aaXbXb)的后代中,有一只基因型为AaXBXbY的变异个体。若不考虑基因突变,则其应是__________(填“父本”或“母本”)产生的配子发生异常所致,该异常发生的原因是__________。
(4)研究发现小鼠受精卵首次细胞分裂时,它是以“双纺锤体”(每一套亲代染色体各有一个对应的纺锤体)的形式进行的,而“双纺锤体”在形成过程中可能出现异常,分裂产生异常子细胞,如图Ⅲ所示。
a.胚胎工程中,常以__________作为受精的标志。
b.试比较图中编号为①②③的三个核的异同,①和③的染色体数__________(填“相同”或“不同”),①和②携带的遗传信息__________(填“相同”或“不同”)。
c.请推测图中异常子细胞乙最可能是__________。
A. B. C. D.
13.(2024·北京东城·二模)学习以下材料,回答 (1)~(5)题。
黑色素干细胞的动态变化
毛发的生长周期包括生长期、退化期和休止期(毛发脱落),毛发的生长和更新由毛囊的变化所驱动,毛囊的结构如图。毛发呈现出黑色是由于黑色素干细胞(McSC)分化的成熟黑色素细胞产生真黑色素将毛发“染”成了黑色。在人类和大多数动物毛囊中,McSC的耗尽会导致毛发变白。
研究人员构建McSC带有红色荧光标记的模型小鼠,对毛囊持续观察,研究McSC的生命历程。发现在毛发的生长期初期,McSC在毛囊的毛基质区增殖后全部分化为TA细胞(一种中间状态的细胞,可快速增殖,然后 分化为成熟的黑色素细胞);生长期中后期,在毛基质区全部为成熟黑色素细胞,这些细胞会在生长期结束时死亡;在生长期中后期,隆起区出现McSC,并表现出增殖能力;退化期后期,McSC出现在隆起区下部,到休止 期大多数McSC则定位到毛基质区并保持未分化状态。研究人员据此提出大胆假设,毛基质区的大部分TA细胞会随着毛囊的生长而分化,McSC数量的维持依赖于TA细胞的分化、这有别于以往对成体干细胞的认知。
进一步研究发现,WNT蛋白是McSC分化不可或缺的信号分子,缺乏WNT蛋白将使得成熟黑色素细胞生成不足。McSC和TA细胞在隆起区和毛基质区的移动,使它们能够处于不同的WNT信号水平,从而可逆地走向分化或去分化。
对黑毛小鼠进行反复拔毛以加速毛囊老化的实验中,检测到在第七个休止期的毛基质区有显著的McSC丢失,这些小鼠表现出毛发变灰。值得注意的是,老化的毛囊中许多McSC已经改变了位置,分散到隆起区,而不在毛基质区紧密聚集。隆起区的McSC数量从拔毛前的10%增加到了50%。
小鼠毛发变白机制可能同样存在于人类,对此进行深入研究有望为实现白发变青丝提供依据。
(1)干细胞是动物或人体内保留的少数具有___________能力的细胞。成熟黑色素细胞由McSC转变而来,请从分子或细胞水平提出可以区分这两种细胞的检测思路___________(答出2条)。
(2)文中提到对McSC的认知“有别于以往对成体干细胞的认知”,是指McSC可来源于___________。
(3)综合文中内容,完善McSC在毛发生长周期中的生命历程___________。(在答题纸实线框中以文字和箭头的形式作答)
(4)根据文中信息,下列与WNT有关的推测合理的是___________(多选)。
A.毛基质区WNT基因表达量在生长期高于休止期
B.隆起区WNT基因表达在生长期中后期被上调
C.持续激活隆起区WNT信号,会促进McSC分化
(5)根据文中研究成果提出有望使反复拔毛小鼠毛色扭转的思路 。
14.孤雄单倍体胚胎干细胞是在体外培养的、能无限增殖的“人造精子”,它携带单套遗传物质,兼具干细胞的增殖能力和精子的受精能力。研究人员依照图甲流程获得小鼠(2n=40)孤雄单倍体胚胎干细胞:
(1)从小鼠的卵巢中采集卵母细胞,体外培养至__________期,通过__________法去核(此时的“核”其实是__________);将精子注入去核的卵母细胞获得单倍体细胞。
(2)将单倍体细胞体外培养至__________阶段,取其中的内细胞团获得胚胎干细胞,由于单倍体细胞在培养过程中会出现二倍体化(有的细胞在分裂期时发生异常,跳过分裂期重新进入分裂间期),因此需要对胚胎干细胞利用流式细胞仪(分别测定每一个细胞中的DNA含量)进行分选,分选结果如图乙,其中__________(填字母)峰对应的细胞为研究人员想要的孤雄单倍体胚胎干细胞。
(3)将小鼠“人造精子”注入卵细胞后进行体外胚胎培养,发现胚胎发育率显著低于普通精子。研究人员对比了“人造精子”和普通精子基因的甲基化情况,发现“人造精子”的H19基因甲基化水平明显低于普通精子。据此推测“人造精子”的H19基因__________(填“过高”或“过低”)表达,很可能抑制胚胎发育,可证实该推测的实验思路是__________。
15.供体细胞的分化状态和表观遗传修饰模式是影响体细胞核移植胚胎发育的重要因素。为研究供体细胞RNAm6A修饰(即RNA某位点的甲基化)水平对猪核移植胚胎发育的影响,研究者进行系列实验。
(1)核移植的受体是________细胞,核移植后的重构胚发育至囊胚期可利用_______技术转移到代孕母体子宫内以获得子代个体,从早期胚胎中分离获得的具有自我更新和分化潜能的________可用于医学研究。
(2)RNAm6A修饰可通过提高mRNA结构的稳定性影响早期胚胎发育。猪骨髓间充质干细胞(甲组)属于多能干细胞,猪胎儿成纤维细胞(乙组)则是处于分化终端的体细胞。研究者比较了两细胞内RNAm6A修饰水平及其作为核供体时重构胚的发育效率,结果如图1、2。
结果表明,核供体细胞的分化程度越高,________越低。
(3)研究发现甲组细胞内甲基转移酶M(催化RNAm6A修饰)的表达水平高于乙组,为验证RNAm6A修饰与核移植胚胎发育能力的关系,研究者进行如下实验:
组别
对核供体细胞的处理方法
核移植胚胎发育能力的检测结果
胚胎总数
胚胎卵裂率
囊胚率
对照组
导入空载体
187
59.4%
16.8%
实验组
导入M基因过表达载体
185
71.3%
27%
导入空载体是为了排除_______等对实验结果的干扰。结果表明,_________可提高核移植胚胎的发育能力。
(4)为研究导致不同供体细胞RNAm6A修饰水平差异的原因,研究者分析了M基因启动子的甲基化水平,发现骨髓间充质干细胞中M基因启动子的甲基化水平为22%,而猪胎儿成纤维细胞则为50%。
据此设计实验:实验组用DNA甲基化抑制剂处理骨髓间充质干细胞,对照组不处理;检测两组的M基因启动子甲基化水平。
请修正实验方案:________。研究者通过实验证实了M基因启动子的甲基化是导致不同供体细胞RNAm6A修饰水平差异的原因。
(5)进一步研究表明,RNAm6A修饰水平高的供体细胞核移植胚胎中DNA损伤位点较少。综上,推测猪骨髓间充质干细胞核移植胚胎发育的能力较高的原因________。
五年真题·压轴题(主要北京视野,单选、非选择题)
高频考点:胚胎工程的理论基础;胚胎工程技术及应用
1.(2024·北京·高考真题)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
2.(2022·北京·高考真题)将黑色小鼠囊胚的内细胞团部分细胞注射到白色小鼠囊胚腔中,接受注射的囊胚发育为黑白相间的小鼠(Mc)。据此分析,下列叙述错误的是( )
A.获得Mc的生物技术属于核移植
B.Mc表皮中有两种基因型的细胞
C.注射入的细胞会分化成Mc的多种组织
D.将接受注射的囊胚均分为二,可发育成两只幼鼠
3.(2026·贵州·高考真题)利用胚胎干细胞法构建转基因动物的流程如图。下列叙述错误的是( )
A.甲可以通过将获能的精子和成熟的卵子共培养获得
B.可从嵌合体动物发绿色荧光的皮肤组织中分离胚胎干细胞
C.进行①过程后乙须在代孕动物体内正常孵化才能继续发育
D.可从嵌合体动物的后代中筛选出所需转基因动物个体
4.(2026·湖南·高考真题)科研人员将6个处于4细胞期的恒河猴胚胎融合后,成功培育出了二倍体嵌合体猴。下列叙述正确的是( )
A.该融合胚胎在体外发育成嵌合体猴
B.4细胞期胚胎细胞具有发育成完整个体的潜能
C.该嵌合体猴的培育过程运用了动物细胞融合技术
D.该嵌合体猴的体细胞中含有12个染色体组
5.(2026·广东·高考真题)中华鲟和长江鲟均为国家重点保护动物,其性成熟时间分别约为20年和5年。如图示我国科学家运用鱼类生殖干细胞移植技术成功繁殖中华鲟的过程,该技术显著缩短了繁殖周期。下列分析错误的是( )
A.①示从供体中华鲟分离性腺组织
B.②使用胰蛋白酶处理,获取生殖干细胞
C.③示干细胞移植过程,应在无菌环境中操作
D.④示体外受精,受精卵基因组均与中华鲟的相同
6.(2026·广东·高考真题)研究人员发现,B7-H4蛋白在人滋养层细胞和某种乳腺癌细胞中高表达,且该蛋白与孕激素、细胞毒性T细胞的关系见图。已知细胞毒性T细胞可杀伤滋养层细胞和癌细胞。据图分析,下列叙述错误的是( )
A.滋养层细胞将来会发育成胎膜和胎盘的一部分
B.该种乳腺癌细胞通过表达B7-H4蛋白逃避免疫监视
C.孕妇体内孕激素水平低下可能因免疫异常导致流产
D.孕激素类似物可抑制该种乳腺癌患者体内癌细胞生长
7.(2026·黑吉辽蒙卷·高考真题)为模拟胚胎发育过程中子宫的力学环境,科学家设计了水凝胶材料,小鼠囊胚在其内部生长,如下图。下列叙述正确的是( )
A.囊胚置于水凝胶之前,已经历了桑葚胚阶段
B.胚胎培养时,物质分子由培养基至胚胎单向转移
C.水凝胶基质硬度越大,越有利于胚胎生长
D.囊胚孵化后,与水凝胶接触的部位由滋养层变为透明带
8.(2025·重庆·高考真题)为保护濒危哺乳动物甲,科研工作者将甲的近亲物种乙(种群数量多)进行了如图所示的研究,下列叙述正确的是( )
A.克隆动物的核基因组来源于甲、乙
B.体外受精需用获能的精子与MI期的卵母细胞受精
C.囊胚①的内细胞团可发育为胎盘、个体
D.滋养层可影响内细胞团的发育
9.(2025·云南·高考真题)孕酮具有促进子宫内膜增生,为受精卵着床做准备的作用。某奶牛场发现一头高产奶量母牛生产两胎后重复配种均未成功妊娠,该牛可正常排卵但孕酮量低于正常母牛。为获得该母牛的后代,下列说法正确的是( )
A.运用体外受精或人工授精技术可提高该牛的妊娠率
B.使用外源促性腺激素处理该牛获得更多卵子进而可获得多枚胚胎
C.体外受精或人工授精后形成受精卵移植到健康受体可提高存活率
D.使用该牛MⅡ期卵母细胞的细胞核进行核移植可获得可育后代
10.(2025·河北·高考真题)生物工程在社会生产中的应用日益广泛,下列相关技术和方法错误的是( )
A.利用组织培养技术实现兰花的快速繁殖和优良性状的保持
B.在没有CO2的有氧环境中进行胚胎干细胞培养
C.利用灭活病毒诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合
D.对供体母牛注射促性腺激素使其超数排卵用于胚胎制备
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第41讲 胚胎工程
第一部分 五年考情·精准定向
北京考情概览 北京热点情境 北京备考策略
第二部分 两大核心·主干速记
一图串联·核心梳理·易错辨析
核心知识01 胚胎工程的理论基础
核心知识02 胚胎工程技术及应用
第三部分 分层专练·靶向攻关
题型专攻·基础题(北京视野,单选,2大题型)
两年重难·情境题(北京模拟,单选、非选择题)
五年真题·压轴题(北京视野,单选、非选择题,含2026年高考真题)
第一部分 五年考情·精准定向
考情概览
新课标要求
考题统计
1. 胚胎形成经过了哪些过程?
2. 受精和早期胚胎发育的基本过程是怎样的?
3. 胚胎工程技术主要包括哪些内容?它们的原理分别是什么?
4. 胚胎工程在生产实践中有哪些应用?
2024年北京卷,胚胎移植技术;胚胎干细胞技术
2022年北京卷,胚胎移植技术,胚胎分割技术;
1.考查频次:该专题在高考中出现频率不大,近5年北京高考,有两年对该知识点考查。该专题内容在高考中主要以选择题的形式考查对知识点的识记和理解。
2.考查要点:考查内容聚焦两大板块:一是胚胎移植技术;二是胚胎分割技术。
热点情境
情境1:清华团队搭建低光毒性高通量活细胞光片显微镜,无损伤连续记录人类受精后 120h(着床前 5 天)胚胎卵裂全过程。临床试管婴儿中大量胚胎在 2 细胞 / 囊胚阶段发育停滞;研究证实早晚期胚胎停滞是两套独立调控通路,可筛选优质胚胎、提升试管婴儿妊娠成功率。
对应知识点:胚胎工程理论基础,胚胎工程技术。
情境2:中科院动物所(北京)体细胞核移植获得克隆猴。将猴体细胞核移入去核 MⅡ 卵母细胞,激活重构胚,体外培养至囊胚,胚胎移植入代孕母猴子宫获得克隆后代。存在重构胚囊胚率低、胚胎发育阻滞问题。
对应知识点:胚胎移植技术,胚胎发育。
备考策略
1. 抓核心结构辨析:
重点分清卵裂期、囊胚(内细胞团 / 滋养层)、原肠胚,区分各类胚胎细胞的发育去向,规避北京卷高频概念陷阱。
2. 梳理技术主线流程:
以体外受精→早期胚胎培养→胚胎移植为主线,串联超数排卵、精子获能、同期发情、胚胎分割、PGT,记清每一步操作目的。
3. 对接本地科研情境:
熟悉中科院动物所、清华的类囊胚、原肠模型、克隆猴等北京常考科研素材,学会从长题干提取胚胎、干细胞相关信息。
4. 关注技术伦理与评价:
牢记人类胚胎 14 天伦理红线,辨析类胚胎模型、嵌合体、PGT 的利弊,准备开放性简答表述。
第二部分 三大核心·主干速记
内容速览:胚胎工程的理论基础;胚胎工程技术及应用
一图串联
核心梳理
核心知识1 胚胎工程理论基础
考点1:胚胎工程理论基础
1.胚胎工程:指对生殖细胞、受精卵 或早期胚胎 细胞进行多种显微操作和处理,然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代,以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
(1)操作对象:动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞。
(2)技术种类:体外受精、胚胎移植、胚胎分割。
(3)特点:获得的胚胎需移植到雌性动物体内生产后代。
(4)理论基础:哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。
2.受精
(1)概念:受精是精子和卵子结合形成合子(受精卵)的过程。
(2)场所:在自然条件下,哺乳动物的受精在输卵管内完成。
(3)过程:包括受精前的准备阶段和受精阶段。
①准备阶段1—精子获能
A.概念:刚刚排出的精子不能立即与卵子受精,必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后,才能获得受精能力,这一生理现象称为“精子获能”。
B.研究精子获能机制的意义:实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能,为体外受精技术的建立奠定了基础。
C.使精子获能的方法:直接利用雌性动物生殖道使精子获能;将精子培养在人工配制的获能液中使其获能。
②准备阶段2—卵子的准备
卵子一般在排出2-3h后才能被精子穿入;动物排出的卵子成熟程度不同有的可能是初级卵母细胞,如马、犬等;有的可能是次级卵母细胞,如猪、羊等;排出的卵子都要在输卵管内进一步成熟;卵子具备与精子受精能力的时期MⅡ期。
③受精阶段
【知识拓展】与受精过程有关的易错点
(1)不同哺乳动物排出的卵子成熟程度不同,有的可能是初级卵母细胞,如马、犬等;有的可能是次级卵母细胞,如猪、羊等。
(2)受精的标志≠受精完成的标志:常以观察到两个极体或雌、雄原核为受精的标志;而受精完成的标志是雌雄原核的融合。
3.胚胎早期发育
(1)受精卵:胚胎发育早期,在 透明带内 进行。分裂方式为有丝分裂 。细胞数目越来越多,胚胎总体积基本不变。
(2)桑葚胚:卵裂产生的子细胞形成致密的细胞团,形似桑葚。桑葚胚及以前的细胞都具有全能性。
(3)囊胚:细胞开始出现分化,形成内细胞团和滋养层细胞,中间的空腔称为囊胚腔。该时期细胞的全能性仍比较高。内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。
(4)原肠胚:有了三胚层的分化,是细胞分化最关键的时期。
核心知识2 胚胎工程技术及其应用
考点1:体外受精
1.过程:包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。
2.意义:是提高动物繁殖能力的有效措施,可以为胚胎移植提供可用胚胎。
考点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。
(1)胚胎来源:体外受精及其他方式得到的胚胎。
(2)供体和受体:①提供胚胎的个体称为供体②接受胚胎的个体叫受体。
2.实质:早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
3.地位:胚胎工程的最终技术环节。
4.意义:
(1)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力;
(2)缩短了供体本身的繁殖周期;
(3)对供体施行超数排卵处理后,可获得多枚胚胎,经移植可得到多个后代,使供体生产下的后代数量是自然繁殖的十几倍到几十倍。
5.过程:
(1)对供、受体的选择和处理
①对供、受体进行的相同处理:同期发情处理。
②只对供体进行的操作:超数排卵处理。
(2)配种或人工授精:应选择同种的优良公牛。
(3)胚胎的收集、检查、培养或保存
①胚胎收集的基础:哺乳动物早期胚胎形成后,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;
②该阶段检查的目的:检查胚胎的质量;
③胚胎保存的方法:-196℃液氮中保存。
(4)胚胎的移植:一般选择移植桑葚胚或囊胚阶段的胚胎
(5)移植后的检查:第二次检查的目的:对受体进行妊娠检查(检查受体是否妊娠)。
【易错提醒】胚胎移植过程的说明
1.两次使用激素
(1)第一次对受、供体进行同期发情处理。(2)第二次用于供体的超数排卵。
2.两次检查
(1)第一次对收集的胚胎进行检查。(2)第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
3.胚胎移植成功的两个条件
(1)胚胎移植一般在同种的雌性供体和受体之间进行(2)进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。
考点3:胚胎分割
1.概念:采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
2.材料:应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
3.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。
4.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。
5.胚胎干细胞:
(1)来源:从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。
(2)特点
(3)应用
6.胚胎分割的优点:
(1)可以促进优良动物品种的繁殖;
(2)产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料;
(3)在胚胎移植前,进行性别鉴定、遗传病筛查 等,对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义。
7.胚胎移植的局限性
采用胚胎分割技术产生 同卵多胎 的可能性是有限的,分割次数越多,分割后胚胎成活的概率越小 ,目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高。
第三部分 分层专练·靶向攻关
题型专攻·基础题(北京视野,单选,2大题型)
考查重点:胚胎工程的理论基础;胚胎工程技术及应用
题型一:胚胎工程的理论基础
1.(25-26高三下·北京海淀·期中)研究者将早期胚胎不同位置的两种细胞a和b置于相同培养液中进行独立培养或混合培养,结果如下图。下列叙述错误的是( )
A.培养液中通常应加入动物血清 B.细胞a和b来自滋养层细胞
C.独立培养后细胞a和b出现稳定性差异 D.细胞的“命运”可被环境信号改变
【答案】B
【详解】A、动物细胞培养时,培养液中通常应加入动物血清以提供必要的生长因子和营养物质,A正确;
B、细胞a和b是早期胚胎中具有分化潜能的细胞,根据其分化方向(肌细胞、神经细胞),它们应来自内细胞团(内细胞团将来发育成胎儿的各种组织),而非滋养层细胞(滋养层将来发育成胎膜和胎盘),B错误;
C、在独立培养条件下,细胞a发育为肌肉细胞,细胞b发育为神经细胞,二者出现了形态、功能上的稳定性差异,C正确;
D、混合培养时,细胞a的分化方向发生改变(可发育为神经细胞),说明细胞的 “命运” 可被环境信号改变,D正确。
2.(25-26高三上·北京丰台·开学考试)为挽救白犀牛物种,科学家进行了南白犀的胚胎移植。采集不同地区现存南白犀的精子和卵母细胞,体外受精后发育成胚胎再进行移植。下列叙述正确的是( )
A.所获取的卵母细胞可直接用于体外受精
B.体外受精的实质是雌雄原核融合
C.囊胚的所有细胞都具有全能性
D.胚胎分割次数越多,胚胎成活概率越高
【答案】B
【分析】体外受精是通过人工操作使卵子在体外受精,经培养发育为早期胚胎后,再进行移植产生的个体。胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式获得的胚胎,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。
【详解】A、卵母细胞需在体外培养至MⅡ中期才能受精,不能直接使用,A错误;
B、体外受精的实质是精子与卵子的细胞核融合(即雌雄原核融合),B正确;
C、囊胚的滋养层细胞已分化,失去全能性,并非所有细胞均具有全能性,C错误;
D、胚胎分割次数过多会导致细胞数量不足,降低胚胎成活率,D错误。
故选B。
3.(2025·北京·模拟预测)下列关于利用胚胎工程培育优质奶牛的叙述,正确的是( )
A.从优良公牛采集的成熟精子需获能后用于体外受精
B.体外受精得到的受精卵需立即植入代孕母牛子宫
C.受精卵分裂过程中卵裂球的体积会不断增大
D.培育出的优质奶牛其遗传性状与受体母牛保持一致
【答案】A
【分析】胚胎移植的基本程序主要包括:①对供、受体的选择和处理(选择遗传特性和生产性能优秀的供体,具有健康的体质和正常繁殖能力的受体。用激素进行同期发情处理,用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理);②配种或人工授精;③对胚胎的收集、检查、培养或保存(对胚胎进行质量检查,此时的胚胎应发育到椹或胚囊胚阶段);④对胚胎进行移植;⑤移植后的检查。
【详解】A、在体外受精过程中,从优良公牛采集的成熟精子通常需要在体外进行获能处理,以提高其受精能力,A正确;
B、体外受精得到的受精卵需要先在体外培养至桑葚胚或囊胚阶段才能进行胚胎移植,B错误;
C、胚胎发育早期,细胞数量不断增加,但胚胎的总体积并不增加,这种受精卵的早期分裂称为卵裂,C错误;
D、胚胎工程中,供体负责产生具有优良遗传特性的胚胎,受体母牛只承担妊娠和育仔任务,D错误。
故选A。
4.(2025·北京海淀·一模)对人类胚胎从2细胞阶段到囊胚阶段进行细胞发育追踪,发现大多数内细胞团细胞主要来源于2细胞阶段其中一个分裂较早的细胞——细胞M。下列叙述错误的是( )
A.2细胞阶段细胞间差异可能与基因选择性表达有关
B.胚胎发育的后期,大部分体细胞来源于细胞M
C.内细胞团将来会发育成胎儿的胎盘、胎膜等结构
D.相比小鼠模型,该实验要遵循更严格的伦理要求
【答案】C
【分析】在胚胎发育的早期阶段,虽然所有细胞都包含相同的遗传信息,但不同细胞开始表现出不同的形态和功能,这主要是由于基因的选择性表达。因此,2细胞阶段细胞间的差异确实可能与基因选择性表达有关
【详解】A、在胚胎发育的早期阶段,虽然所有细胞都包含相同的遗传信息,但不同细胞开始表现出不同的形态和功能,这主要是由于基因的选择性表达。因此,2细胞阶段细胞间的差异确实可能与基因选择性表达有关,A正确;
B、题目描述中提到,大多数内细胞团细胞主要来源于2细胞阶段其中一个分裂较早的细胞——细胞M。由于内细胞团是胚胎发育的关键部分,它最终会分化成多种组织和器官,因此可以推断,在胚胎发育的后期,大部分体细胞确实会来源于细胞M,B正确;
C、实际上,内细胞团(ICM)在胚胎发育过程中主要负责形成胚胎的本体,即未来的胎儿,而胎盘和胎膜等结构则主要由滋养层细胞发育而来,C错误;
D、由于涉及人类胚胎的研究,与小鼠模型相比,确实需要遵循更为严格的伦理标准和规定。这是为了保护人类的尊严和权益,防止滥用和不道德的实验行为,D正确。
故选C。
5.(2025·北京朝阳·一模)mTOR是一种对细胞生长和增殖有调节作用的胞内蛋白激酶。抑制mTOR活性可使小鼠囊胚的内细胞团增殖减慢,进而导致胚胎发育停滞;当mTOR被重新激活时,囊胚发育恢复正常。下列叙述错误的是( )
A.通过体外受精和胚胎培养技术可获得小鼠囊胚
B.受体母鼠接受移植的囊胚前需进行同期发情处理
C.移植前用mTOR抑制剂处理囊胚可提高移植成功率
D.该研究可为体外培养胚胎的非冷冻保存提供依据
【答案】C
【详解】A、体外受精技术可以获得受精卵,再通过胚胎培养技术能够将受精卵培养至囊胚阶段,A正确;
B、在胚胎移植过程中,受体母鼠接受移植的囊胚前需进行同期发情处理,这样可以使受体与供体的生理状态相同,为胚胎移入受体提供相同的生理环境,提高胚胎移植的成功率,B正确;
C、因为抑制mTOR活性会使小鼠囊胚的内细胞团增殖减慢,导致胚胎发育停滞,所以移植前用mTOR抑制剂处理囊胚会不利于胚胎的正常发育,不能提高移植成功率,C错误;
D、根据题干中mTOR活性对胚胎发育的影响,我们可以通过调节mTOR活性来控制胚胎发育的进程,这就为体外培养胚胎的非冷冻保存提供了依据,例如可以在需要时抑制mTOR活性使胚胎发育停滞,从而实现非冷冻保存,D正确。
故选C。
6.(25-26高三上·北京海淀·阶段检测)体外培养发现绝大多数的克隆胚胎在囊胚阶段出现发育阻滞。Wnt信号通路抑制剂处理克隆囊胚后,供体的核移植胚胎出生率可大幅提高。下列相关叙述不正确的是( )
A.胚胎发育早期依次经历卵裂、囊胚和桑葚胚
B.动物克隆需用到动物细胞培养、核移植和胚胎移植等技术
C.可利用上述原理,敲除人类胚胎的Wnt基因以提高出生率
D.推测胚胎发育过程中,Wnt信号可能减少异常胎儿的出生
【答案】A
【详解】A、胚胎发育早期依次经历卵裂、桑葚胚和囊胚,A错误;
B、动物克隆的过程确实需要用到动物细胞培养来培养细胞,核移植技术将体细胞核移入去核卵母细胞,胚胎移植技术将重组胚胎移入代孕母体,B正确;
C、由题干信息可知,Wnt信号通路抑制剂处理克隆囊胚后,供体的核移植胚胎出生率可大幅提高,所以敲除人类胚胎的Wnt基因可以提高出生率,C正确;
D、由题干信息可知,体外培养发现绝大多数的克隆胚胎在囊胚阶段出现发育阻滞,当使用Wnt信号通路抑制剂处理克隆囊胚后(Wnt信号阻断),供体的核移植胚胎出生率可大幅提高,因此推测胚胎发育过程中,Wnt信号可能减少异常胎儿的出生,从而比Wnt信号阻断后胚胎出生率更低,D正确。
故选A。
7.(24-25高三上·北京朝阳·期中)研究者在哺乳动物胚胎的2细胞阶段对细胞进行标记,追踪到囊胚阶段,发现大多数内细胞团细胞主要来源于2细胞阶段中的一个细胞,即在胚胎发育的早期阶段,细胞的命运已经开始表现出显著的不均衡性。相关叙述错误的是( )
A.基因表达的差异可能影响2个细胞的命运
B.内细胞团发育为胚胎的大部分和胎盘的一部分
C.滋养层的细胞来源也表现出显著不均衡性
D.此研究有助于为辅助生殖技术提供理论基础
【答案】B
【分析】内细胞团的细胞是胚胎干细胞,是一种未分化的细胞,具有发育全能性,将来发育成胎儿的各种组织。滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。所以做基因诊断时,通常取少量滋养层细胞诊断是否患有遗传病,这样不会影响胎儿发育。
【详解】A、分析题意,大多数内细胞团细胞主要来源于2细胞阶段中的一个细胞,由此可知,基因表达的差异可能影响2个细胞的命运,A正确;
B、内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘,B错误;
C、囊胚阶段,大多数内细胞团细胞主要来源于2细胞阶段中的一个细胞,即在胚胎发育的早期阶段,细胞的命运已经开始表现出显著的不均衡性,由此推测,滋养层的细胞来源也表现出显著不均衡性,C正确;
D、该项研究可以了解到在胚胎发育的早期阶段,细胞的命运已经开始表现出显著的不均衡性,可以为辅助生殖技术提供理论基础,D正确。
故选B。
8.(2024·北京·模拟预测)下图为猪精子和卵子正在受精的过程。下列相关叙述不正确的是( )
A.图中B细胞中正在进行同源染色体的交叉互换
B.图中A和B细胞需要相互识别才能完成受精作用
C.图中A细胞需要到减数第二次分裂期具备受精能力
D.精子与卵细胞膜结合后阻止后来精子再进入透明带
【答案】A
【分析】受精是精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程,包括受精前的准备阶段和受精阶段。在自然条件下,哺乳动物的受精在输卵管内完成。
【详解】A、图中B细胞为精子细胞,已经完成的减数分裂,同源染色体的交叉互换发生在减数第一次分裂的前期,图中B细胞不会发生同源染色体的交叉互换,A错误;
B、图中B细胞为精子细胞,A细胞为卵子,精子与卵子需要相互识别才能完成受精作用,B正确;
C、A细胞为卵子,处于减数第二次分裂中期的卵子才具备受精能力,C正确;
D、精子与卵细胞膜结合过程中会发生复杂的生理反应阻止后来精子再进入透明带,D正确。
故选A。
9.(2024·北京东城·二模)雌性小鼠在精子入卵后,被激活的卵子会完成MII排出第二极体(如图),第二极体仅与受精卵分裂形成的2个子细胞之一接触。在甲时期去除第二极体会导致胚胎明显缩小,不能正常存活,这一异常可通过向细胞1中注射第二极体的细胞提取液加以改善。在乙时期后去除第二极体对胚胎发育无显著影响。下列叙述错误的是( )
A.极体的形成与减数分裂时细胞质不均等分裂有关
B.MII的过程中不会发生染色体DNA的复制
C.胚胎细胞与第二极体间可能进行物质交换与信息交流
D.第二极体会被保留成为胚胎的组成部分以发挥重要作用
【答案】D
【分析】1、减数分裂的过程:(1)减数分裂Ⅰ前的间期:染色体的复制和相关蛋白质的合成;(2)减数分裂Ⅰ:①前期:联会,同源染色体上的非姐妹染色单体互换;②中期:同源染色体成对的排列在赤道板上;③后期:同源染色体分离,非同源染色体自由组合;④ 末期:细胞质分裂;(3)减数分裂Ⅱ:①前期:染色体散乱的 排布于细胞内;②中期:染色体形态固定、数 目清晰;③后期:着丝粒分裂,姐妹染色单体 分开成为染色体,并均匀地移向两极;④末期:核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
2、受精过程为:顶体反应→穿越放射冠→穿越透明带(透明带反应)→卵细胞膜反应(卵黄膜封闭作用)→卵子完成减数分裂Ⅱ并释放第二极体→雌雄原核的形成、核膜消失,雌、雄原核融合形成合子→第一次卵裂开始。
【详解】A、减数分裂Ⅰ的后期由于细胞质不均等分裂导致形成大小不同的两个细胞,大的细胞被称为次级卵母细胞,小的细胞叫极体,可见极体的形成与减数分裂时细胞质不均等分裂有关,A正确;
B、减数分裂的特点是DNA只复制一次,而细胞分裂两次,所以在减数分裂Ⅱ的过程中不会发生染色体DNA的复制,B正确;
C、由题干信息可知,第二极体仅与受精卵分裂形成的2个子细胞之一接触,所以胚胎细胞与第二极体间可能进行物质交换与信息交流,C正确;
D、由题干信息可知,雌性小鼠在精子入卵后,被激活的卵子会完成减数分裂Ⅱ排出第二极体,D错误。
故选D。
10.(2023·北京西城·二模)将来自灰毛鼠某种组织的癌细胞注入白毛鼠早期胚胎中,再将胚胎植入代孕雌鼠体内,生出的大鼠具有灰白条纹(嵌合体)。相关叙述正确的是( )
A.灰白条纹鼠所有体细胞遗传信息相同
B.抑癌基因表达水平上调导致细胞癌变
C.胚胎发育中癌细胞基因表达发生变化
D.嵌合体相互交配后代均为灰白条纹鼠
【答案】C
【分析】嵌合体小鼠个体中含有不同来源的细胞,即该生物体中嵌合了两种具有不同遗传物质的细胞(一种是基因型被改变了的细胞,另一种是原来的基因型的细胞)。本题中子代嵌合体小鼠既有来自正常白毛鼠的细胞,也有来自灰毛鼠的癌细胞,所以嵌合体具有灰白条纹。
【详解】A、灰白条纹鼠体内的细胞来源不同,部分细胞来自白毛鼠早期胚胎,部分细胞来自灰毛鼠的癌细胞,所以不是所有的体细胞遗传信息相同,A错误;
B、抑癌基因,也称肿瘤抑制基因,或俗称抗癌基因,是一类存在于正常细胞内可抑制细胞生长并具有潜在抑癌作用的基因,所以抑癌基因的表达水平上调会抑制细胞的癌变,B错误;
C、癌细胞注入白毛鼠的早期胚胎,在胚胎发育中,类似于早期胚胎细胞,后续也会进行分裂分化为各种组织、器官的细胞,细胞内的基因会选择性表达,C正确;
D、嵌合体的生殖细胞的遗传物质有两种可能性,后代可能为白毛鼠、灰毛鼠以及灰毛和白毛基因都具有的小鼠,D错误。
故选C。
题型二:胚胎工程技术及应用
11.(2026·北京大兴·三模)治疗性克隆有望解决供体器官短缺和免疫排斥等问题。下图表示治疗性克隆的过程。下列说法错误的是( )
A.细胞A为去核卵母细胞
B.动物细胞培养基中需加入抗生素
C.胚胎干细胞分化为多种体细胞是基因选择性表达的结果
D.该过程应用了核移植、动物细胞培养和胚胎移植等技术
【答案】D
【详解】A、治疗性克隆的核移植操作中,需将患者正常体细胞核移入去核卵母细胞中构建重组细胞,因此细胞A为去核卵母细胞,A正确;
B、动物细胞培养时为避免杂菌污染,需要在培养基中加入抗生素,B正确;
C、细胞分化的实质是基因的选择性表达,胚胎干细胞分化为多种功能不同的体细胞,是基因选择性表达的结果,C正确;
D、该过程应用了核移植、动物细胞培养、胚胎干细胞诱导分化技术,没有将早期胚胎移植到受体子宫的操作,不涉及胚胎移植技术,D错误。
12.(2026·北京·三模)线粒体DNA突变引发的遗传病严重危害人类健康,研究者通过如下技术规避这类遗传病。下列叙述错误的是( )
A.取核和去核的操作均需要在显微镜下进行
B.核移植获得的卵母细胞需培养至MⅡ期才能进行体外受精
C.受精卵的早期发育会依次经过桑葚胚、囊胚等阶段
D.经胚胎移植后分娩的新生儿只含有捐献者和父亲的遗传物质
【答案】D
【详解】A、取核、去核均属于显微操作,需要借助显微镜完成,A正确;
B、体外受精时,卵母细胞需培养至MⅡ期(减数第二次分裂中期)才具备与精子受精的能力,B正确;
C、受精卵进行早期胚胎发育的过程依次为卵裂期、桑葚胚、囊胚、原肠胚等阶段,C正确;
D、该新生儿的核遗传物质一半来自提供卵母细胞核的母亲、一半来自父亲,细胞质中的遗传物质来自捐献者,共含三方的遗传物质,并非只含有捐献者和父亲的遗传物质,D错误。
13.巴马香猪不仅肉质醇美,口感极佳,还可作为医用模型。科技工作者利用胚胎工程技术促进巴马香猪的快速繁育与应用。下列叙述不正确的是( )
A.为提高体外受精成功率,新采集的精子应直接用于体外受精
B.采用激素注射等方法对雌性香猪进行超数排卵处理
C.受精卵发育到桑葚胚或囊胚阶段时,可进行胚胎分割并移植
D.胚胎分割技术可增加移植胚胎数目,还可产生遗传性状相同的后代
【答案】A
【分析】1、胚胎移植的基本程序主要包括:①对供、受体的选择和处理(选择遗传特性和生产性能优秀的供体,具有健康的体质和正常繁殖能力的受体。用激素进行同期发情处理,用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理);②配种或人工授精;③对胚胎的收集、检查、培养或保存(对胚胎进行质量检查,此时的胚胎应发育到桑葚或胚囊胚阶段);④对胚胎进行移植;⑤移植后的检查。2、胚胎分割移植的特点:来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质,胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。
【详解】A、新采集的精子需要经过获能处理后才能用于体外受精,而不是直接用于体外受精,A错误;
B、采用激素注射等方法对雌性香猪进行超数排卵处理,以获取更多的卵子,该操作是可行的,B正确;
C、受精卵发育到桑葚胚或囊胚阶段时,细胞还未发生分化或分化程度较低,可进行胚胎分割并移植,C正确;
D、胚胎分割技术可增加移植胚胎数目,因为分割后的胚胎来自同一个受精卵,具有相同的遗传物质,所以可产生遗传性状相同的后代,D正确。
故选A。
14.我国科学家培育出世界首只高比例胚胎干细胞嵌合体猴,这对于理解灵长类胚胎干细胞全能性具有重要意义。培育过程如下图,下列说法不正确的是( )
A.从雌猴采集卵母细胞后需要在体外进行成熟培养
B.可从嵌合体胚胎滋养层细胞取样进行 DNA 分析
C.绿色荧光可用来判断嵌合体胚胎中细胞的来源
D.嵌合体猴具有 A、B、C、D、E猴的遗传物质
【答案】D
【分析】胚胎工程指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理,然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代,以满足人类的各种需求。包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
【详解】A、从雌猴采集卵母细胞后需要在体外培养至MⅡ期(减数分裂Ⅱ中期),才具备与精子受精的能力,A正确;
B、囊胚包括滋养层、内细胞团和囊胚腔,可从嵌合体胚胎滋养层细胞取样进行 DNA 分析,B正确;
C、对胚胎干细胞进行荧光蛋白标记,绿色荧光可用来判断嵌合体胚胎中细胞的来源,C正确;
D、嵌合体猴具有 A、B、C、D猴的遗传物质,不含代孕母猴E猴的遗传物质,D错误。
故选D。
15.(23-24高三上·北京丰台·期末)我国科学家成功构建了首个活产的嵌合灵长类动物——嵌合幼猴。研究人员将遗传信息改造后的胚胎干细胞(ES细胞)注射到受体猴囊胚中,再将胚胎移植到代孕母猴中,生育出嵌合幼猴。下列叙述错误的是( )
A.植入胚胎前通常需要对代孕母猴注射相关的性激素
B.嵌合幼猴中来源于ES细胞的遗传信息一定能传给后代
C.嵌合幼猴的部分组织细胞会发出绿色荧光
D.嵌合幼猴是由两种来源的细胞发育而成的
【答案】B
【分析】由图中可看出,整个过程涉及的技术有:胚胎体外培养、胚胎干细胞培养、胚胎移植等。嵌合幼猴是由ES细胞和囊胚细胞发育而成。
【详解】A、植入胚胎前通常需要对代孕母猴注射相关的性激素,使之处于易受孕的生理状态,A正确;
B、嵌合幼猴中来源于ES细胞的遗传信息是否遗传给后代,取决于基因的表达状况和存在位置,基因在不同的细胞中表达状况不同,若ES存在于体细胞中,则不会遗传给后代,所以,来源于ES细胞的遗传信息不一定能传给后代,B错误;
C、由于ES细胞经过了荧光标记,所以嵌合幼猴的部分组织细胞会发出绿色荧光,C正确;
D、依据题干信息,嵌合幼猴是由ES细胞和囊胚细胞发育而成,D正确。
故选B。
16.(23-24高三上·北京大兴·期末)现代生物工程的操作常常涉及如图的流程,下列说法错误的是( )
A.若为植物体细胞杂交过程,需用纤维素酶和果胶酶处理①和②细胞
B.若为单克隆抗体制备过程,④代表筛选出的产生所需抗体的杂交瘤细胞
C.若为动物细胞融合的过程,形成③杂种细胞依赖于细胞膜的流动性
D.若为试管牛生产的流程,则获得精子①后可直接与②进行体外受精
【答案】D
【分析】植物体细胞杂交的原理是细胞膜具有流动性和植物细胞具有全能性,动物细胞融合的原理是细胞膜具有流动性。
【详解】A、植物细胞融合之前需要去壁,其细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此需用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞。故若图示为植物体细胞杂交过程,需用纤维素酶和果胶酶处理①和②细胞,A正确;
B、制备单克隆抗体时,选择被抗原免疫过的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合成的杂交瘤进行克隆培养。所以,若图示为单克隆抗体制备过程,④代表筛选出的产生所需抗体的杂交瘤细胞,B正确;
C、动物细胞融合的原理是细胞膜具有流动性,若图示为动物细胞融合的过程,形成③杂种细胞依赖于细胞膜的流动性,C正确;
D、若图示为试管牛生产的流程,则采集到的卵母细胞②和精子①,要分别在体外进行成熟培养和获能处理,然后才能用于体外受精,D错误。
故选D。
17.(2023·北京延庆·一模)控制哺乳动物的性别对于畜牧生产有着十分重要的意义,目前分离精子技术是有效地控制方法,再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管动物。试管牛的培育如下图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.试管牛的培育属于有性生殖
B.过程①指的是体外受精技术和胚胎移植技术
C.采集来的精子和卵母细胞可以直接用于受精
D.经胚胎移植产生的后代,其遗传特性与受体保持一致
【答案】A
【分析】分析题图:图示为试管牛培育过程图,牛的精子分离出含Y染色体的精子和含X染色体的精子,与卵细胞结合形成受精卵,因此①表示体外受精过程,接着经过早期胚胎培养过程和胚胎移植形成试管牛.
【详解】A、试管牛的培育过程中,涉及减数分裂和受精作用,属于有性生殖,A正确;
B、过程①指的是体外受精技术,没有涉及胚胎移植技术,B错误;
C、采集来的精子需要经过获能处理才能用于受精,C错误;
D、胚胎移植产生的后代,是经过受精作用形成的,其遗传特性与提供精子和卵细胞的亲本相同,而与受体一般不一致,D错误。
故选A。
18.(26-27高三上·北京房山·开学考试)对胚胎干细胞的F基因进行改造,提高该蛋白的稳定性。将改造的细胞制备为成体细胞M,并输入老年食蟹猴体内,结果老年食蟹猴体内衰老标志物水平显著降低。下列叙述错误的是( )
A.M是由基因改造后的胚胎干细胞分裂分化而成
B.M抗衰老原因是F基因表达水平提高
C.可从染色质状态等判断食蟹猴细胞衰老状况
D.该结果对人类抗衰老研究具有重要参考价值
【答案】B
【详解】A、胚胎干细胞具有分裂分化能力,基因改造后的胚胎干细胞经分裂、分化可制备为成体细胞M,A正确;
B、题干明确说明改造F基因的作用是提高该蛋白的稳定性,并非提高F基因的表达水平,B错误;
C、细胞衰老的特征包含染色质固缩、染色加深,因此可通过染色质状态判断食蟹猴细胞的衰老状况,C正确;
D、食蟹猴为哺乳动物,与人类亲缘关系较近,该研究结果对人类抗衰老研究具有重要参考价值,D正确。
19.(2026·北京丰台·一模)下列生物工程技术中,不需要用到胚胎移植技术的是( )
A.利用成纤维细胞等培养出可供移植的皮肤
B.利用乳腺生物反应器生产珍贵的医用蛋白
C.利用本地黄牛快速大量繁殖引进的良种奶牛
D.利用试管婴儿技术帮助有生育困难的夫妇
【答案】A
【详解】A、利用成纤维细胞培养可供移植的皮肤,仅涉及动物细胞培养技术,只需获得皮肤组织,无需发育为完整动物个体,不需要胚胎移植,A符合题意;
B、构建乳腺生物反应器需要先获得导入药用蛋白基因的早期胚胎,再通过胚胎移植将胚胎移入代孕母体内发育为转基因动物,需要用到胚胎移植,B不符合题意;
C、快速大量繁殖良种奶牛,需要将良种奶牛的早期胚胎移植到本地代孕黄牛体内发育,需要用到胚胎移植,C不符合题意;
D、试管婴儿技术需要将体外受精得到的早期胚胎,移植到母体子宫内继续发育,需要用到胚胎移植,D不符合题意。
20.(25-26高三上·北京东城·期末)波尔山羊具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中常采用胚胎移植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母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.生产中对提供精子的波尔公山羊无需进行筛选
D.为确保受体与供体母羊生理状态一致,需同期发情处理
【答案】C
【详解】A、供体母羊需选择遗传性状优良的健康个体,并进行超数排卵处理以获取更多卵母细胞,A正确;
B、胚胎移植前可采集滋养层细胞进行性别鉴定或遗传病筛查,因为滋养层细胞将来发育成胎盘和胎膜,B正确;
C、提供精子的波尔公山羊需筛选具有优良遗传性状的个体,确保后代品质优良,如具有生长速度快、肉质细嫩等优点,C错误;
D、受体与供体母羊需同期发情处理,使二者子宫生理状态同步,有利于胚胎植入和存活,D正确。
故选C。
两年重难·情境题(主要北京模拟,单选、非选择题)
设题创新:异种体细胞核移植,考查胚胎移植(T3);Leigh综合征,考查胚胎工程技术(T5);MSTN基因,考查胚胎培养(T8);黑色素干细胞的动态变化,考查胚胎工程应用(T13)
1.传统体细胞核移植技术效率低下,原因之一是着床后滋养层发育缺陷,中国科学院团队成功破解了这一难题,技术流程如下图。下列叙述错误的是( )
A.用PEG诱导二倍体胚胎细胞融合可获得T4E
B.T4E将发育成克隆胚胎的胎膜与胎盘组织
C.重构胚和T4E中表达的基因完全不同
D.通过该技术获得的克隆小鼠为二倍体
【答案】C
【详解】A、PEG(聚乙二醇)是细胞融合诱导剂,二倍体胚胎细胞融合后,染色体加倍,可以得到四倍体胚胎 T4E,A正确;
B、题干注明 T4E 发育成囊胚的滋养层;而滋养层细胞将来发育成胎膜、胎盘,B正确;
C、重构胚和T4E发育成不同的组织,但表达的基因并非完全不同,如ATP合成酶基因都表达,C错误;
D、克隆小鼠的个体本体由重构胚的内细胞团(二倍体)发育而来,T4E 只发育胎盘胎膜,不形成胎儿本体,所以克隆小鼠是二倍体,D正确。
2.巴中科研团队通过体细胞核移植技术繁育濒危青峪猪,操作流程如图所示,下列叙述正确的是( )
A.①应选取分化程度高的猪体细胞,完整注入卵母细胞内
B.该技术成功的理论基础是动物体细胞的全能性
C.②过程培养至囊胚或原肠胚,才能进行③步骤
D.胚胎移植前还需对代孕母猪进行同期发情处理
【答案】D
【详解】A、体细胞核移植时应选择分化程度低的体细胞,且操作时将供体细胞核注入去核卵母细胞,并非完整注入体细胞,A错误;
B、该技术成功的理论基础是动物体细胞的细胞核具有全能性,高度分化的动物体细胞本身全能性受限制,不具有发育成完整个体的能力,B错误;
C、胚胎移植时需将早期胚胎培养至桑葚胚或囊胚阶段,原肠胚分化程度过高,不适用于胚胎移植,C错误;
D、胚胎移植前对代孕母猪进行同期发情处理,可保证代孕母猪生殖器官的生理状态与供体一致,为移入的胚胎提供适宜的着床发育的生理环境,D正确。
3.为解决人体器官移植供体短缺问题,科研人员敲除猪体内SIX1和SALL1基因,培育出肾脏发育缺陷的猪胚胎;再将过量表达MYCN和BCL2基因的人诱导多能干细胞(iPSCs)注入猪囊胚,培育出人-猪嵌合胚胎,用来培育人源化肾脏。下列叙述错误的是( )
A.利用限制酶敲除SIX1基因时,会破坏四处磷酸二酯键
B.去除卵母细胞核时可以用紫外线短时间照射处理
C.由题中信息可知,人iPSCs能够分化形成各种类型的细胞
D.患者移植自体iPSCs培育的肾脏后,理论上不会出现免疫排斥反应
【答案】C
【详解】A、敲除一个基因,需要限制酶在基因两侧各切一个切口,一个切口断裂2个磷酸二酯键,两个切口一共断裂4处磷酸二酯键,A正确;
B、卵母细胞去核方法:梯度离心、 紫外短时间照射、显微操作均可,B正确;
C、仅根据题干给出的信息无法推导出人iPSCs能够分化形成各种类型细胞的结论,C错误;
D、iPSCs来自该患者,患者移植该种肾脏后,理论上不会出现免疫排斥反应,D正确。
4.在异种体细胞核移植(iSCNT)过程中,组蛋白乙酰化水平异常是限制克隆胚胎发育效率的重要原因。为探究组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Sc)对克隆胚胎早期发育的影响,科研人员开展了相关实验,结果如下表所示。下列说法正确的是( )
组别
克隆胚胎数
卵裂率(%)
4细胞期率(%)
8细胞期率(%)
对照组
95
9.47
6.32
5.26
Sc处理组
91
23.08
20.87
9.89
A.iSCNT过程中可采用紫外线长时间照射的方式完成卵母细胞去核
B.可用电刺激等方法激活重构胚,使其通过减数分裂完成胚胎发育
C.据表可知,提高组蛋白乙酰化水平能够提高克隆胚胎的发育效率
D.Sc对iSCNT胚胎发育效率的影响程度随发育进程的推进而减弱
【答案】C
【详解】A、紫外线长时间照射会破坏卵母细胞细胞质中的功能成分,影响后续重构胚的发育,异种体细胞核移植过程中通常采用显微操作法去核,不可用紫外线长时间照射处理,否则会影响体细胞的发育,A错误;
B、重构胚被激活后通过有丝分裂完成胚胎发育,减数分裂是形成生殖细胞的分裂方式,不参与胚胎发育过程的细胞增殖,B错误;
C、Sc是组蛋白去乙酰化酶抑制剂,可抑制组蛋白去乙酰化过程,提高组蛋白乙酰化水平;表格中Sc处理组的卵裂率、4细胞期率、8细胞期率均显著高于对照组,说明提高组蛋白乙酰化水平能够提高克隆胚胎的发育效率,C正确;
D、Sc处理组与对照组对应指标相比,卵裂率为对照组的2.44倍、4细胞期率约为3.30倍,8细胞期率约为1.88倍,可见Sc的影响程度先升高后降低,并非随发育进程推进而减弱,D错误。
5.Leigh综合征是一种由线粒体DNA缺陷引发的严重神经系统疾病。“三亲试管婴儿”的诞生为该疾病患者带来福音,其培育流程如下图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.图示中卵母细胞B来自Leigh综合征患者
B.“三亲试管婴儿”的产生采用了无性繁殖技术
C.“三亲试管婴儿”能避免Leigh综合征患者的遗传物质传递给后代
D.“三亲试管婴儿”是通过“设计试管婴儿”技术完成的,不符合伦理
【答案】A
【详解】A、Leigh综合征是线粒体DNA(细胞质遗传物质)缺陷引发的疾病,患者的细胞质含致病基因,因此患者只需提供细胞核即可避免致病细胞质遗传给后代。图中卵母细胞B提供细胞核,因此来自Leigh综合征患者,A正确;
B、“三亲试管婴儿”的培育存在体外受精过程,经过了两性生殖细胞的结合,属于有性生殖技术,并非无性繁殖,B错误;
C、该技术仅避免了患者线粒体中的致病遗传物质传递给后代,患者细胞核内的遗传物质仍会传递给后代,C错误;
D、“设计试管婴儿”是指在胚胎移植前进行遗传学诊断、筛选特定性状胚胎的技术,该技术目的是规避线粒体遗传病,不属于设计试管婴儿范畴,且符合生殖伦理,D错误。
6.通过动物细胞工程技术,可以利用患者自身的细胞在体外诱导发育成特定的组织器官,然后再移植回患者体内。图1和图2表示利用自身细胞进行器官移植的两种方法,其中诱导多能干细胞(iPS细胞)类似于人类的胚胎干细胞。下列叙述正确的是( )
A.两种方法均需进行动物细胞培养,动物细胞培养时会出现细胞贴壁生长现象,原代培养结束后用胃蛋白酶处理后,才能进行传代培养
B.利用两种方法所获得的组织器官的遗传物质均与患者的完全相同,因此移植后不会发生免疫排斥反应
C.可利用农杆菌转化法或显微注射法将Oct3/4基因、Sox基因、c-Myc基因和Klf基因导入成纤维细胞
D.图2中卵母细胞去核实际去除的是纺锤体—染色体复合物,核移植时供体细胞不用去核,可整个注入去核的卵母细胞中
【答案】D
【详解】A、动物细胞培养的适宜pH为7.2~7.4,胃蛋白酶在该pH环境下会失活,原代培养结束后需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理使细胞分散,才能进行传代培养,A错误;
B、图1方法中向成纤维细胞导入了外源基因,所得组织器官的遗传物质和患者不完全相同;图2为体细胞核移植技术,所得组织器官的细胞质遗传物质来自卵母细胞,遗传物质也和患者不完全相同,B错误;
C、农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的常用方法,不能用于将目的基因导入动物细胞,导入动物细胞常用显微注射法,C错误;
D、处于减数第二次分裂中期的卵母细胞的染色体与纺锤体结合,去核实际去除的是纺锤体—染色体复合物;核移植时可以不用单独取出供体细胞的细胞核,直接将整个供体细胞注入去核的卵母细胞中,之后诱导细胞融合即可让供体核进入卵母细胞,D正确。
7.科学家用组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA和组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA处理重构胚,培育出克隆猴的操作流程如图所示。已知组蛋白乙酰化修饰与基因转录激活有关。下列叙述错误的是( )
A.可用灭活的仙台病毒诱导胎猴体细胞与去核卵母细胞发生融合
B.组蛋白去甲基化和组蛋白去乙酰化等修饰利于重构胚的分裂发育
C.操作②胚胎移植前,应选择同种健康受体母猴进行同期发情处理
D.以克隆猴为实验动物构建的人类疾病模型,可用于医学研究
【答案】B
【详解】A、诱导动物细胞融合的方法包括生物法(灭活的仙台病毒处理)、化学法、物理法,因此可用灭活的仙台病毒诱导胎猴体细胞与去核卵母细胞融合,A正确;
B、重构胚中注入Kdm4d的mRNA,会通过翻译合成组蛋白去甲基化酶,该酶可使组蛋白去甲基化。用TSA处理重构胚,会使细胞中组蛋白脱乙酰酶无法发挥作用,进而使组蛋白处于乙酰化状态。根据题意,使用两种物质是为了提高相关基因的表达,故推测组蛋白的去甲基化或组蛋白乙酰化都能促进基因表达,有利于胚胎发育,B错误;
C、胚胎移植前需要对同种健康受体母猴进行同期发情处理,保证受体生殖器官的生理状态和供体胚胎发育所需环境一致,提高胚胎移植成功率,C正确;
D、克隆猴与人类亲缘关系较近,以此构建的人类疾病模型能更真实模拟人类疾病的发病机制,可用于医学研究,D正确。
8.MSTN基因是牛羊育种的“黄金靶点”,其表达的肌抑素会抑制肌肉生长。我国研究团队用单倍体干细胞育种策略成功培育出MSTN基因编辑牛羊,其流程如下图所示。下列说法中错误的是( )
A.可将精子注入去核卵母细胞培养获得含单倍体干细胞的胚胎
B.单倍体胚胎干细胞需要经过基因编辑抑制MSTN基因的表达
C.单倍体干细胞入卵可诱导卵子形成雌原核并释放第二极体
D.单倍体干细胞育种比传统育种更快速获得纯合优良牛羊品种
【答案】C
【详解】A、精子是天然的单倍体生殖细胞,将精子注入去核卵母细胞后,可通过体外培养激活胚胎发育,获得含单倍体干细胞的单倍体胚胎,A正确;
B、MSTN基因表达的肌抑素会抑制肌肉生长,育种目标是获得肌肉生长不受抑制的个体,因此需要对单倍体胚胎干细胞进行基因编辑,抑制MSTN基因的表达,B正确;
C、哺乳动物排出的卵母细胞需发育至减数第二次分裂中期才具备受精能力,且仅在受精或人工激活后才会完成减数第二次分裂、释放第二极体;本流程中被注入单倍体干细胞的是去核卵母细胞,无细胞核,无法形成雌原核及释放第二极体,C错误;
D、单倍体干细胞育种获得的编辑后二倍体是纯合子,无需多代连续自交筛选,相比传统杂交育种,能更快速获得纯合的优良牛羊品种,D正确。
9.为解决器官短缺问题,研究人员尝试培育含有人源化肾脏组织的人—猪嵌合胚胎。研究中构建了肾脏发育缺陷的猪胚胎,将过量表达 MYCN 和BCL2 基因的人诱导多能干细胞(iPSCs)注入桑葚胚或囊胚后进行移植。实验流程如图所示。下列叙述正确的是( )
注:SIXI和SALLI基因缺失导致肾脏发育异常;MYCN基因具有促进细胞增殖等功能;BCL2基因能够抑制细胞凋亡。
A.对卵母细胞去核时,显微操作是直接吸取、去除细胞核
B.将猪胎儿成纤维细胞注入去核猪卵母细胞的过程直接体现了动物细胞核的全能性
C.与①相比,向桑葚胚中注入iPSCs后进行移植,利用了实验设计的加法原则
D.嵌合胚胎肾脏组织的形成完全依赖于注入的iPSCs,与猪胚胎自身细胞无关
【答案】C
【详解】A、卵母细胞体积大,去核时去除的是纺锤体-染色体复合物及附近少量细胞质,不是直接单纯吸取细胞核,A错误;
B、动物细胞核的全能性需要体现在“细胞核发育成完整个体”,仅仅将体细胞注入去核卵母细胞,只是完成了供体细胞与去核卵母细胞的结合,还没有发育成个体,不能体现细胞核全能性,B错误;
C、①是SIXI和SALLI双基因敲除的桑葚胚,向桑葚胚中注入iPSCs后进行移植,这是利用了实验设计的加法原则,C正确;
D、嵌合胚胎的发育依赖猪胚胎提供的微环境,例如营养供应、发育信号调控等,人源化肾脏组织的形成虽然以注入的iPSCs为核心,但与猪胚胎自身细胞也存在密切关联,D错误。
10.近年来由于栖息地丧失和人为捕猎,亚洲黑熊数量骤减,近日动物学家在某林地发现了少量野生亚洲黑熊。他们期望通过体外受精、胚胎移植等方法拯救亚洲黑熊,其过程如下图。以下说法正确的是( )
A.供体黑熊A需要采用性激素处理使卵泡发育和超数排卵
B.E后代遗传性状与A和C一致,F后代遗传性状与B一致
C.D受体雌性必须和动物园亚洲黑熊♀A、野生亚洲黑熊♀B同期发情处理
D.①过程黑熊C获能后的精子需要与培养到MII期的黑熊A卵细胞发生受精
【答案】D
【详解】A、超数排卵需要使用促性腺激素处理,若使用性激素会通过负反馈调节抑制促性腺激素的分泌,反而不利于卵泡发育和排卵,A错误;
B、E是有性生殖后代,核遗传物质来自A和C,细胞质遗传物质来自A,且性状还受环境影响,不会与A和C完全一致;F是核移植后代,核遗传物质来自B,细胞质遗传物质来自提供去核卵母细胞的个体,性状也受环境影响,不会与B完全一致,B错误;
C、同期发情处理的目的是让供体和受体的生殖器官生理状态一致,为胚胎移入提供相同的生理环境,仅需要供卵的A和受体D进行同期发情处理,提供体细胞核的B不需要该处理,C错误;
D、体外受精过程中,精子需要先经过获能处理,卵母细胞需要培养到MⅡ期才具备受精能力,二者才能完成受精作用,D正确。
11.学习以下材料,回答(1)-(5)题。
自体移植离我们还远吗?2022年3月,我国科学家通过两个关键因子,诱导DNA去甲基化,将人类多能性干细胞转化为8细胞阶段全能性胚胎样细胞(简称8CL细胞)。这是目前全球通过无转基因、快速和可控的方法,获得的体外培养的“最年轻”的人类细胞。相比于诱导多能干细胞(简称iPS细胞),这些细胞不仅能分化成胎盘组织,还有潜力发育成更成熟的器官。该研究成果,让我们相信自体移植离我们不再遥远。人体许多疾病或意外伤害,都是由组织或器官受到损伤而引起的。器官移植是治疗此类疾病的有效方法之一,但器官移植患者需服用药物降低自身免疫系统的功能,这会增加被病原体感染的概率,甚至出现恶性肿瘤的风险。随着干细胞技术的发展,科研人员探索利用自体器官移植解决上述问题。胚胎干细胞(简称ES细胞)存在于早期胚胎中,具有分化形成机体的所有组织、器官甚至个体的潜能。由于ES细胞的来源有限,限制了它在医学上的应用。2006年,科学家利用病毒将原癌基因(c-Myc)、抑癌基因(KIf4)、Sox2和Oct4等转入高度分化的小鼠成纤维细胞中,获得iPS细胞。在探索肌萎缩侧索硬化(ALS,俗称“渐冻症”)的治疗中,科研人员利用iPS细胞诱导分化成异常的运动神经元建立ALS疾病模型,用于进行大规模药物筛选及药效机制研究。在Ⅰ型糖尿病的治疗中,iPS细胞定向分化为胰岛B细胞,将其输入患者体内,替代被破坏的胰岛B细胞,显著改善了患者的血糖控制。从ES细胞到iPS细胞,再到8CL细胞的技术突破,都为早期胚胎发育的基础研究提供了一种新的体外研究系统,有助于我们了解早期胚胎发育和疾病发生之间的关系,以及研究和治疗出生缺陷和各种发育疾病,也使个体化器官再生最终有可能成为现实。
(1)ES细胞和8CL细胞具有__________性,其分化过程从分子水平上看是__________的结果。
(2)利用成纤维细胞获得iPS细胞的过程中,转入c-MyC、KIf4、Sox2和Oct4等的作用是__________。
(3)结合文中信息,下列可以应用iPS细胞实现的有__________。
A.利用iPS细胞研究完整的哺乳动物胚胎发育过程
B.利用iPS细胞分化获得神经元,用于治疗阿尔茨海默病
C.利用iPS细胞诱导形成疾病模型细胞,对药物的安全性和有效性进行检测
D.诱导入的iPS细胞形成囊胚并植入子宫,使其进一步发育成新个体
(4)与异体器官移植相比,自体器官移植的优势是__________。
(5)相较于ES细胞和iPS细胞,我国科学家研究获得的8CL细胞的优势:__________。
【答案】(1) 全能 基因选择性表达
(2)诱导已分化细胞转变为未分化细胞
(3)BC
(4)可避免免疫排斥
(5)8CL细胞比ES细胞和iPS细胞的全能性更高 / 8CL细胞比ES细胞和iPS细胞“更年轻” / 8CL细胞来源更多,可以规避伦理问题
【分析】1、胚胎干细胞简称ES细胞,来源于早期胚胎或原始性腺(即囊胚期的内细胞团)。
2、胚胎干细胞的特点是:在形态上,表现为体积较小,细胞核大,核仁明显;在功能上,具有发育的全能性,可分化为成年动物任何一种组织细胞;另一方面,在体外培养条件下,ES细胞可不断增殖而不发生分化,可进行冷冻保存,也可以进行某些遗传改造。
【详解】(1)分析题意,胚胎干细胞(简称ES细胞)存在于早期胚胎中,具有分化形成机体的所有组织、器官甚至个体的潜能,故其具有全能性;细胞分化的实质是基因的选择性表达。
(2)iPS细胞是经成纤维细胞诱导分化得到的,成纤维细胞属于分化的细胞,故利用成纤维细胞获得iPS细胞的过程中,转入c-MyC、KIf4、Sox2和Oct4等的作用是诱导已分化细胞转变为未分化细胞。
(3)AD、结合题意“使个体化器官再生最终有可能成为现实”可知,目前的水平还未将iPS细胞成功培育为个体,故不能用于研究完整的哺乳动物胚胎发育过程,诱导入的iPS细胞形成囊胚并植入子宫,使其进一步发育成新个体,会对人类现有的伦理道德观念造成冲击,A、D错误;
BC、“科研人员利用iPS细胞诱导分化成异常的运动神经元建立ALS疾病模型”,利用iPS细胞分化获得神经元,用于治疗阿尔茨海默病,也可利用iPS细胞诱导形成疾病模型细胞,对药物的安全性和有效性进行检测,B、C正确。
故选BC。
(4)与异体器官移植相比,自体器官移植的优势是可避免免疫排斥。
(5)相较于ES细胞和iPS细胞,我国科学家研究获得的8CL细胞的优势是:8CL细胞比ES细胞和iPS细胞的全能性更高 / 8CL细胞比ES细胞和iPS细胞“更年轻” / 8CL细胞来源更多,可以规避伦理问题。
【点睛】本题主要考查细胞分化、动物细胞培养和胚胎干细胞的特点等有关知识,意在考查考生的识记能力和理解所学知识要点,属于考纲中识记、理解层次的考查。
12.对某基因型为AaXBY的小鼠(2n=40)的性腺组织细胞进行荧光标记,初级精母细胞内的A、a和B基因均被标记。图Ⅰ为精原细胞分裂过程中核DNA、染色体、染色单体的数量变化。请回答下列问题:
(1)图Ⅰ中丙可表示__________的数量变化,图Ⅰ中b时期的细胞中含有的荧光标记数可能为__________个(不考虑变异)。
(2)若图Ⅱ()表示小鼠减数分裂Ⅱ产生子细胞的部分过程,则图中m的数值为__________,bc段形成的原因是__________。
(3)实验过程中,发现该小鼠与一只雌性小鼠(aaXbXb)的后代中,有一只基因型为AaXBXbY的变异个体。若不考虑基因突变,则其应是__________(填“父本”或“母本”)产生的配子发生异常所致,该异常发生的原因是__________。
(4)研究发现小鼠受精卵首次细胞分裂时,它是以“双纺锤体”(每一套亲代染色体各有一个对应的纺锤体)的形式进行的,而“双纺锤体”在形成过程中可能出现异常,分裂产生异常子细胞,如图Ⅲ所示。
a.胚胎工程中,常以__________作为受精的标志。
b.试比较图中编号为①②③的三个核的异同,①和③的染色体数__________(填“相同”或“不同”),①和②携带的遗传信息__________(填“相同”或“不同”)。
c.请推测图中异常子细胞乙最可能是__________。
A. B. C. D.
【答案】(1) 核DNA 2或4
(2) 40 着丝粒分裂,姐妹染色单体分开
(3) 父本 初级精母细胞减数分裂Ⅰ后期X和Y染色体未分离,移向细胞同一极,导致产生了基因型为AXBY的异常精子
(4) 观察到两个极体(或雌、雄原核) 不同 不同 A
【详解】(1)据图可知,甲的数量有2n、n,甲为染色体;乙的数量有2n、4n、0,为染色单体;丙的数量有2n、4n、n,为核DNA;图中b时期甲染色体数为n,乙染色单体为2n,丙核DNA为2n,处于减数分裂Ⅱ前期或中期,此细胞常染色体基因为AA或aa,性染色体为X(两个B)或Y(无荧光标记),A、a和B基因均被标记,所以此时细胞中含有的荧光标记数可能为2(含有Y)或4(含有X)。
(2)图Ⅱ表示减数分裂Ⅱ产生子细胞的过程,bc段数量从m骤降为0,表示从中期到后期姐妹染色单体的变化,中期染色体n=20条,染色单体m=40;m从40降为0的原因是减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分开。
(3)母本基因型为aaXbXb,只能产生基因型为aXb的卵细胞;异常后代基因型为AaXBXbY,其中XB、Y只能来自父本,因此是父本配子发生异常。原因是初级精母细胞减数分裂Ⅰ后期X和Y染色体未分离,移向细胞同一极,导致产生了基因型为AXBY的异常精子。
(4)胚胎工程中,观察到两个极体(或雌、雄原核),通常作为受精的标志。异常子细胞甲的形成过程中,一套染色体的纺锤体分裂异常,导致①仅获得某一亲本的染色体、③获得父本和母本的染色体,所以二者染色体数不同;②是来自另一亲本的染色体,①和②来源不同,因此二者携带的遗传信息不同。正常分裂产生的子细胞是2个核、每个核含两个亲本的遗传物质(一半黑一半白);异常分裂乙,父本与母本的染色体未分配到同一个细胞核内,最终子细胞内会存在4个核(两个黑两个白),与选项A匹配。
13.(2024·北京东城·二模)学习以下材料,回答 (1)~(5)题。
黑色素干细胞的动态变化
毛发的生长周期包括生长期、退化期和休止期(毛发脱落),毛发的生长和更新由毛囊的变化所驱动,毛囊的结构如图。毛发呈现出黑色是由于黑色素干细胞(McSC)分化的成熟黑色素细胞产生真黑色素将毛发“染”成了黑色。在人类和大多数动物毛囊中,McSC的耗尽会导致毛发变白。
研究人员构建McSC带有红色荧光标记的模型小鼠,对毛囊持续观察,研究McSC的生命历程。发现在毛发的生长期初期,McSC在毛囊的毛基质区增殖后全部分化为TA细胞(一种中间状态的细胞,可快速增殖,然后 分化为成熟的黑色素细胞);生长期中后期,在毛基质区全部为成熟黑色素细胞,这些细胞会在生长期结束时死亡;在生长期中后期,隆起区出现McSC,并表现出增殖能力;退化期后期,McSC出现在隆起区下部,到休止 期大多数McSC则定位到毛基质区并保持未分化状态。研究人员据此提出大胆假设,毛基质区的大部分TA细胞会随着毛囊的生长而分化,McSC数量的维持依赖于TA细胞的分化、这有别于以往对成体干细胞的认知。
进一步研究发现,WNT蛋白是McSC分化不可或缺的信号分子,缺乏WNT蛋白将使得成熟黑色素细胞生成不足。McSC和TA细胞在隆起区和毛基质区的移动,使它们能够处于不同的WNT信号水平,从而可逆地走向分化或去分化。
对黑毛小鼠进行反复拔毛以加速毛囊老化的实验中,检测到在第七个休止期的毛基质区有显著的McSC丢失,这些小鼠表现出毛发变灰。值得注意的是,老化的毛囊中许多McSC已经改变了位置,分散到隆起区,而不在毛基质区紧密聚集。隆起区的McSC数量从拔毛前的10%增加到了50%。
小鼠毛发变白机制可能同样存在于人类,对此进行深入研究有望为实现白发变青丝提供依据。
(1)干细胞是动物或人体内保留的少数具有___________能力的细胞。成熟黑色素细胞由McSC转变而来,请从分子或细胞水平提出可以区分这两种细胞的检测思路___________(答出2条)。
(2)文中提到对McSC的认知“有别于以往对成体干细胞的认知”,是指McSC可来源于___________。
(3)综合文中内容,完善McSC在毛发生长周期中的生命历程___________。(在答题纸实线框中以文字和箭头的形式作答)
(4)根据文中信息,下列与WNT有关的推测合理的是___________(多选)。
A.毛基质区WNT基因表达量在生长期高于休止期
B.隆起区WNT基因表达在生长期中后期被上调
C.持续激活隆起区WNT信号,会促进McSC分化
(5)根据文中研究成果提出有望使反复拔毛小鼠毛色扭转的思路 。
【答案】(1) 分裂和分化 观察细胞的形态结构;检测某些特定基因表达的情况;检测细胞中黑色素的含量等
(2)TA细胞的去分化
(3)
(4)AC
(5)促使隆起区的McSC重新恢复移动能力,回到毛基质区,分化为成熟的黑色素细胞
【分析】1、在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程,叫作细胞分化。细胞分化是一种持久性的变化,一般来说,分化的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。2、成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞,包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等。一般认为,成体干细胞具有组织特异性,只能分化成特定的细胞或组织,不具有发育成完整个体的能力。
【详解】(1)干细胞是动物或人体内保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。题干信息:成熟黑色素细胞由McSC转变而来,可见这两种细胞形态、结构功能不同,存在基因的选择性表达,故可以通过观察细胞的形态结构;检测某些特定基因表达的情况;检测细胞中黑色素的含量等区分成熟黑色素细胞和McSC细胞。
(2)成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞,包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等。文中提到对MeSC的认知“有别于以往对成体干细胞的认知”,是指MeSC可来源于TA细胞的去分化。
(3)McSC的生命历程:在毛发的生长期初期,McSC在毛囊的毛基质区增殖后全部分化为TA细胞(一种中间状态的细胞,可快速增殖,然后分化为成熟的黑色素细胞);生长期中后期,在毛基质区全部为成熟黑色素细胞,这些细胞会在生长期结束时死亡;在生长期中后期,隆起区出现McSC,并表现出增殖能力;退化期后期,McSC出现在隆起区下部,到休止期大多数McSC则定位到毛基质区并保持未分化状态。如图:
(4)A、生长期中后期,在毛基质区全部为成熟黑色素细胞,又缺乏WNT蛋白将使得成熟黑色素细胞生成不足,可见毛基质区WNT基因表达量在生长期高于休止期,A正确;
B、隆起区生长期中后期,TA细胞去分化为McSC,可见隆起区WNT基因表达在生长期中后期被下调,B错误;
C、WNT蛋白是McSC分化不可或缺的信号分子,可见持续激活隆起区WNT信号,会促进McSC分化,C正确。
故选AC。
(5)根据文中研究成果:对黑毛小鼠进行反复拔毛以加速毛囊老化的实验中,老化的毛囊中许多McSC已经改变了位置,分散到隆起区,而不在毛基质区紧密聚集。隆起区的MeSC数量从拔毛前的10%增加到了50%;可知使反复拔毛小鼠毛色扭转的思路为促使隆起区的McSC重新恢复移动能力,回到毛基质区,分化为成熟的黑色素细胞。
14.孤雄单倍体胚胎干细胞是在体外培养的、能无限增殖的“人造精子”,它携带单套遗传物质,兼具干细胞的增殖能力和精子的受精能力。研究人员依照图甲流程获得小鼠(2n=40)孤雄单倍体胚胎干细胞:
(1)从小鼠的卵巢中采集卵母细胞,体外培养至__________期,通过__________法去核(此时的“核”其实是__________);将精子注入去核的卵母细胞获得单倍体细胞。
(2)将单倍体细胞体外培养至__________阶段,取其中的内细胞团获得胚胎干细胞,由于单倍体细胞在培养过程中会出现二倍体化(有的细胞在分裂期时发生异常,跳过分裂期重新进入分裂间期),因此需要对胚胎干细胞利用流式细胞仪(分别测定每一个细胞中的DNA含量)进行分选,分选结果如图乙,其中__________(填字母)峰对应的细胞为研究人员想要的孤雄单倍体胚胎干细胞。
(3)将小鼠“人造精子”注入卵细胞后进行体外胚胎培养,发现胚胎发育率显著低于普通精子。研究人员对比了“人造精子”和普通精子基因的甲基化情况,发现“人造精子”的H19基因甲基化水平明显低于普通精子。据此推测“人造精子”的H19基因__________(填“过高”或“过低”)表达,很可能抑制胚胎发育,可证实该推测的实验思路是__________。
【答案】(1) MⅡ(减数第二次分裂中期或减数分裂Ⅱ中期) 显微操作(或梯度离心、紫外线短时间照射、化学物质处理) 纺锤体—染色体复合物
(2) 囊胚 a
(3) 过高 提高人造精子中H19基因的甲基化水平(降低人造精子中H19基因的表达或向人造精子中加入H19基因编码蛋白的抑制剂或敲除人造精子中的H19基因),注入卵细胞后,检测胚胎发育率是否提高
【详解】(1)从小鼠体内获得的卵母细胞需培养至减数第二次分裂中期才具备受精的能力,受精后才能继续发育,为获得孤雄单倍体胚胎干细胞,需对卵母细胞进行去核操作,常用显微操作法,也可用梯度离心、紫外线短时间照射、化学物质处理,因此时卵母细胞处于分裂过程中,没有完整的细胞核结构,去除的“核”为纺锤体-染色体复合物。
(2)如图所示将单倍体细胞体外培养至囊胚阶段,才能从内细胞团获取胚胎干细胞,此时胚胎干细胞的DNA数应为20 ,因为细胞中只有精子的核DNA数,所以经流式细胞仪分选后应选a峰对应的细胞。
(3)基因甲基化会抑制细胞的表达,而“人造精子”的H19基因甲基化水平比普通精子的低,说明“人造精子”的H19基因高表达,因此抑制胚胎的发育。实验思路可以提高人造精子中H19基因的甲基化水平,或者降低人造精子中H19基因的表达,或向人造精子中加入H19基因编码蛋白的抑制剂,或敲除人造精子中的H19基因,注入卵细胞后,检测胚胎发育率是否提高。
15.供体细胞的分化状态和表观遗传修饰模式是影响体细胞核移植胚胎发育的重要因素。为研究供体细胞RNAm6A修饰(即RNA某位点的甲基化)水平对猪核移植胚胎发育的影响,研究者进行系列实验。
(1)核移植的受体是________细胞,核移植后的重构胚发育至囊胚期可利用_______技术转移到代孕母体子宫内以获得子代个体,从早期胚胎中分离获得的具有自我更新和分化潜能的________可用于医学研究。
(2)RNAm6A修饰可通过提高mRNA结构的稳定性影响早期胚胎发育。猪骨髓间充质干细胞(甲组)属于多能干细胞,猪胎儿成纤维细胞(乙组)则是处于分化终端的体细胞。研究者比较了两细胞内RNAm6A修饰水平及其作为核供体时重构胚的发育效率,结果如图1、2。
结果表明,核供体细胞的分化程度越高,________越低。
(3)研究发现甲组细胞内甲基转移酶M(催化RNAm6A修饰)的表达水平高于乙组,为验证RNAm6A修饰与核移植胚胎发育能力的关系,研究者进行如下实验:
组别
对核供体细胞的处理方法
核移植胚胎发育能力的检测结果
胚胎总数
胚胎卵裂率
囊胚率
对照组
导入空载体
187
59.4%
16.8%
实验组
导入M基因过表达载体
185
71.3%
27%
导入空载体是为了排除_______等对实验结果的干扰。结果表明,_________可提高核移植胚胎的发育能力。
(4)为研究导致不同供体细胞RNAm6A修饰水平差异的原因,研究者分析了M基因启动子的甲基化水平,发现骨髓间充质干细胞中M基因启动子的甲基化水平为22%,而猪胎儿成纤维细胞则为50%。
据此设计实验:实验组用DNA甲基化抑制剂处理骨髓间充质干细胞,对照组不处理;检测两组的M基因启动子甲基化水平。
请修正实验方案:________。研究者通过实验证实了M基因启动子的甲基化是导致不同供体细胞RNAm6A修饰水平差异的原因。
(5)进一步研究表明,RNAm6A修饰水平高的供体细胞核移植胚胎中DNA损伤位点较少。综上,推测猪骨髓间充质干细胞核移植胚胎发育的能力较高的原因________。
【答案】(1) 去核的卵母 桑葚胚或囊胚 胚胎干细胞
(2)RNA修饰水平和核移植重构胚的发育效率
(3) 载体 提高供体细胞核的RNAm6A修饰水平
(4)应选择猪胎儿成纤维细胞作为实验材料;还应检测RNA修饰水平
(5)骨髓间充质干细胞M基因启动子甲基化水平低于成纤维细胞,有利于M酶的表达,M酶可提高细胞中的RNAm6A修饰水平,进而减少核移植胚胎的DNA损伤
【分析】1、题图分析:图1中,甲组(猪骨髓间充质干细胞)RNAm6A修饰水平高于乙组(猪胎儿成纤维细胞),说明细胞分化程度越高,RNAm6A修饰水平越低。
图2中,卵裂期作为核供体时重构胚的发育效率远高于囊胚期,并且甲组在两个时期都高于乙组,说明细胞分化程度越高,核移植重构胚的发育效率越低。
2、表格分析:与对照组相比,导入M基因过表达载体胚胎卵裂率、囊胚率都有提高,说明M基因过表达产物甲基转移酶M,能提高核移植胚胎的发育能力。
【详解】(1)核移植的受体一般是去核的卵母细胞,胚胎移植的时期通常是桑椹胚或囊胚。另外,从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞,由于具有自我更新和分化潜能,可用于医学研究。
(2)由图1可知,甲组(骨髓间充质干细胞,分化程度低)的RNAm6A修饰水平高于乙组(胎儿成纤维细胞,分化程度高);从图2能看出,甲组作为供体细胞时核移植重构胚的发育效率(如发育到囊胚的比例等)也高于乙组。所以供体细胞的分化程度越高,RNA修饰水平和核移植重构胚的发育效率越低。
(3)为了实验中为了排除载体对实验结果的影响,对照组应导入空载体。由表格数据可知,实验组导入M基因过表达载体胚胎卵裂率、囊胚率都有提高,说明M基因过表达产物甲基转移酶M,能提高核移植胚胎的发育能力,其作用机制可能是甲基转移酶M通过催化供体细胞核的RNAm6A修饰来提高核移植胚胎的发育能力。
(4)实验目的为研究导致不同供体细胞RNAm6A修饰水平差异的原因,而实验方案中只选取了骨髓间充质干细胞一种细胞,因此还需要选取猪胎儿成纤维细胞作为实验材料;另外除了检测两组的M基因启动子甲基化水平,还要检测RNA修饰水平。
(5)由于骨髓间充质干细胞M基因启动子甲基化水平低于成纤维细胞,利于M酶的表达,M酶可提高细胞中的RNAm6A修饰水平,进而减少核移植胚胎的DNA损伤,因此猪骨髓间充质干细胞核移植胚胎发育的能力较高。
五年真题·压轴题(主要北京视野,单选、非选择题)
高频考点:胚胎工程的理论基础;胚胎工程技术及应用
1.(2024·北京·高考真题)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
【答案】C
【分析】该过程利用胚胎干细胞创造出了类胚胎结构,并在体外培养至原肠胚时期,将类囊胚移植进雄猴体内后,成功引起了雌猴的早期妊娠反应有可能会产生新生个体,该过程属于无性生殖。
【详解】A、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;
B、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;
C、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;
D、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。
故选C。
2.(2022·北京·高考真题)将黑色小鼠囊胚的内细胞团部分细胞注射到白色小鼠囊胚腔中,接受注射的囊胚发育为黑白相间的小鼠(Mc)。据此分析,下列叙述错误的是( )
A.获得Mc的生物技术属于核移植
B.Mc表皮中有两种基因型的细胞
C.注射入的细胞会分化成Mc的多种组织
D.将接受注射的囊胚均分为二,可发育成两只幼鼠
【答案】A
【分析】胚胎发育的过程:①卵裂期:细胞进行有丝分裂,数量增加,胚胎总体积不增加;②桑葚胚:32个细胞左右的胚胎(之前所有细胞都能发育成完整胚胎的潜能属全能细胞);③囊胚:细胞开始分化,其中个体较大的细胞叫内细胞团将来发育成胎儿的各种组织;而滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘;胚胎内部逐渐出现囊胚腔(注:囊胚的扩大会导致透明带的破裂胚胎伸展出来,这一过程叫孵化)﹔④原肠胚:内细胞团表层形成外胚层,下方细胞形成内胚层,由内胚层包围的囊腔叫原肠腔。
【详解】A、内细胞团是已经分化的细胞组成,获得Mc的生物技术并未利用核移植技术,A错误;
B、接受注射的囊胚发育为黑白相间的小鼠,说明Mc表皮中有两种基因型的细胞,B正确;
C、内细胞团能发育成胎儿的各种组织,注射的细胞来自黑色小鼠的内细胞团,会分化成Mc的多种组织,C正确;
D、利用胚胎分割技术将接受注射的囊胚均分为二,可发育成两只幼鼠,D正确。
故选A。
3.(2026·贵州·高考真题)利用胚胎干细胞法构建转基因动物的流程如图。下列叙述错误的是( )
A.甲可以通过将获能的精子和成熟的卵子共培养获得
B.可从嵌合体动物发绿色荧光的皮肤组织中分离胚胎干细胞
C.进行①过程后乙须在代孕动物体内正常孵化才能继续发育
D.可从嵌合体动物的后代中筛选出所需转基因动物个体
【答案】B
【详解】A、图中甲是桑葚胚,体外受精时,获能的精子和成熟的卵子在体外共培养可完成受精,受精卵早期发育可得到桑葚胚,因此甲可通过该方式获得,A正确;
B、胚胎干细胞来源于早期胚胎(如囊胚内细胞团)或原始性腺,嵌合体的皮肤组织是高度分化的体细胞组织,即使发绿色荧光,也属于已分化的体细胞,无法从中分离出胚胎干细胞,B错误;
C、①为胚胎移植,乙是囊胚,囊胚需要孵化(透明带破裂,胚胎脱出)后才能着床继续发育,该过程发生在代孕动物体内,C正确;
D、该嵌合体的部分生殖细胞可携带目的基因(来自注入的转基因胚胎干细胞),因此可从嵌合体的后代中筛选得到所需转基因动物个体,D正确。
4.(2026·湖南·高考真题)科研人员将6个处于4细胞期的恒河猴胚胎融合后,成功培育出了二倍体嵌合体猴。下列叙述正确的是( )
A.该融合胚胎在体外发育成嵌合体猴
B.4细胞期胚胎细胞具有发育成完整个体的潜能
C.该嵌合体猴的培育过程运用了动物细胞融合技术
D.该嵌合体猴的体细胞中含有12个染色体组
【答案】B
【详解】A、 哺乳动物早期胚胎体外培养只能发育至桑葚胚或囊胚阶段,后续发育需要将胚胎移植到受体母猴的子宫中才能完成,无法完全在体外发育成嵌合体猴,A错误;
B、 4细胞期属于早期胚胎阶段,该时期的细胞仍具有全能性,具备发育成完整个体的潜能,B正确;
C、 动物细胞融合技术是将两个或多个动物细胞融合为一个单核杂交细胞的技术,该培育过程是将多个完整的早期胚胎整合为嵌合胚胎,运用的是胚胎融合技术,不属于动物细胞融合技术,C错误;
D、 嵌合体猴是由不同来源的二倍体细胞嵌合发育而来,每个体细胞中仍然只含有2个染色体组,染色体组数目不会叠加为12个,D错误。
5.(2026·广东·高考真题)中华鲟和长江鲟均为国家重点保护动物,其性成熟时间分别约为20年和5年。如图示我国科学家运用鱼类生殖干细胞移植技术成功繁殖中华鲟的过程,该技术显著缩短了繁殖周期。下列分析错误的是( )
A.①示从供体中华鲟分离性腺组织
B.②使用胰蛋白酶处理,获取生殖干细胞
C.③示干细胞移植过程,应在无菌环境中操作
D.④示体外受精,受精卵基因组均与中华鲟的相同
【答案】D
【详解】A、本技术的目的是繁殖中华鲟,生殖干细胞存在于性腺组织中,因此①是从供体中华鲟分离性腺组织,A正确;
B、动物组织细胞间通过蛋白质类物质连接,用胰蛋白酶处理可分解胞间连接物质,将性腺组织分散为单个生殖干细胞,B正确;
C、细胞移植操作需要在无菌环境中进行,避免杂菌污染导致移植失败,因此③干细胞移植过程应保持无菌环境,C正确;
D、④表示体外受精作用;题干信息是将从中华鲟性腺组织获得的生殖干细胞移植到了长江鲟仔鱼(未移除性腺),待该长江鲟仔鱼性成熟后,雌雄长江鲟分别产生卵细胞和精细胞进行体外受精作用,再通过胚胎发育获得中华鲟后代,由于该过程中长江鲟仔鱼没有移除性腺,获得的受精卵基因组可能来自长江鲟,D错误。
6.(2026·广东·高考真题)研究人员发现,B7-H4蛋白在人滋养层细胞和某种乳腺癌细胞中高表达,且该蛋白与孕激素、细胞毒性T细胞的关系见图。已知细胞毒性T细胞可杀伤滋养层细胞和癌细胞。据图分析,下列叙述错误的是( )
A.滋养层细胞将来会发育成胎膜和胎盘的一部分
B.该种乳腺癌细胞通过表达B7-H4蛋白逃避免疫监视
C.孕妇体内孕激素水平低下可能因免疫异常导致流产
D.孕激素类似物可抑制该种乳腺癌患者体内癌细胞生长
【答案】D
【详解】A、囊胚阶段,内细胞团发育为胎儿的各种组织,滋养层细胞将来发育为胎膜和胎盘,A正确;
B、乳腺癌细胞表达B7-H4后,抑制了细胞毒性T细胞对自身的杀伤,因此可以逃避免疫监视,B正确;
C、孕妇孕激素水平低下,会使滋养层细胞B7-H4表达减少,对细胞毒性T细胞的抑制作用减弱,细胞毒性T细胞杀伤滋养层细胞,最终可能导致流产,C正确;
D、孕激素类似物与孕激素作用相似,会促进乳腺癌细胞表达更多B7-H4,增强对细胞毒性T细胞的抑制,减少细胞毒性T细胞对癌细胞的杀伤,进而会促进癌细胞生长,D错误。
7.(2026·黑吉辽蒙卷·高考真题)为模拟胚胎发育过程中子宫的力学环境,科学家设计了水凝胶材料,小鼠囊胚在其内部生长,如下图。下列叙述正确的是( )
A.囊胚置于水凝胶之前,已经历了桑葚胚阶段
B.胚胎培养时,物质分子由培养基至胚胎单向转移
C.水凝胶基质硬度越大,越有利于胚胎生长
D.囊胚孵化后,与水凝胶接触的部位由滋养层变为透明带
【答案】A
【详解】A、小鼠早期胚胎发育依次经历受精卵、卵裂、桑葚胚、囊胚阶段,因此囊胚置于水凝胶之前已经历了桑葚胚阶段,A正确;
B、胚胎培养时,物质分子是双向转移的:培养基中的营养物质进入胚胎,胚胎代谢产生的废物排出到培养基中,B错误;
C、水凝胶模拟子宫的力学环境,只有基质硬度与子宫正常力学环境相近时才有利于胚胎生长,并非硬度越大越有利,C错误;
D、囊胚孵化是指囊胚扩大导致透明带破裂、胚胎从透明带中伸出的过程,孵化后透明带消失,与水凝胶接触的部位是滋养层,D错误。
8.(2025·重庆·高考真题)为保护濒危哺乳动物甲,科研工作者将甲的近亲物种乙(种群数量多)进行了如图所示的研究,下列叙述正确的是( )
A.克隆动物的核基因组来源于甲、乙
B.体外受精需用获能的精子与MI期的卵母细胞受精
C.囊胚①的内细胞团可发育为胎盘、个体
D.滋养层可影响内细胞团的发育
【答案】D
【详解】A、克隆动物的核基因组来源于甲,细胞质中的基因来源于乙,A错误;
B、体外受精需用获能的精子与MⅡ期的卵母细胞受精,而不是MI期,B错误;
C、囊胚①的内细胞团可发育为个体,滋养层细胞发育为胎膜和胎盘,C错误;
D、滋养层可影响内细胞团的发育,如滋养层细胞分泌的某些物质可能会影响内细胞团细胞的分化等,D正确。
故选D。
9.(2025·云南·高考真题)孕酮具有促进子宫内膜增生,为受精卵着床做准备的作用。某奶牛场发现一头高产奶量母牛生产两胎后重复配种均未成功妊娠,该牛可正常排卵但孕酮量低于正常母牛。为获得该母牛的后代,下列说法正确的是( )
A.运用体外受精或人工授精技术可提高该牛的妊娠率
B.使用外源促性腺激素处理该牛获得更多卵子进而可获得多枚胚胎
C.体外受精或人工授精后形成受精卵移植到健康受体可提高存活率
D.使用该牛MⅡ期卵母细胞的细胞核进行核移植可获得可育后代
【答案】B
【分析】体外受精是指将卵子和精子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。
【详解】A、该母牛孕酮量低于正常母牛,子宫内膜增生可能不足,不利于受精卵着床,即使运用体外受精或人工授精技术,也难以提高妊娠率,A 错误;
B、使用外源促性腺激素处理该牛,可促使其超数排卵,获得更多卵子,进而可获得多枚胚胎,B 正确;
C 、受精卵要发育到桑葚胚或囊胚期才能移植,C 错误;
D 、核移植过程中MⅡ期卵母细胞提供细胞质,而不是提供细胞核,D 错误。
10.(2025·河北·高考真题)生物工程在社会生产中的应用日益广泛,下列相关技术和方法错误的是( )
A.利用组织培养技术实现兰花的快速繁殖和优良性状的保持
B.在没有CO2的有氧环境中进行胚胎干细胞培养
C.利用灭活病毒诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合
D.对供体母牛注射促性腺激素使其超数排卵用于胚胎制备
【答案】B
【分析】植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其形成完整植株的技术。
【详解】A、植物组织培养技术可以快速繁殖植物,并且由于是无性繁殖,能保持母本的优良性状,兰花可以利用组织培养技术实现快速繁殖和优良性状的保持,A正确;
B、胚胎干细胞培养时,需要一定浓度的CO2,CO2的作用是维持培养液的pH,所以不能在没有CO2的环境中进行胚胎干细胞培养,B错误;
C、诱导动物细胞融合的方法有物理法(如电激)、化学法(如聚乙二醇)和生物法(如灭活病毒),可以利用灭活病毒诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合,C正确;
D、在胚胎工程中,对供体母牛注射促性腺激素,能使其超数排卵,从而获得更多的卵母细胞用于胚胎制备,D正确。
故选B。
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第41讲 胚胎工程
分层专练·靶向攻关
题型专攻·基础题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
B
A
C
C
A
B
A
D
C
题号
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
答案
D
D
A
D
B
D
A
B
A
C
二年重难·情境题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
D
C
C
A
D
B
C
C
D
11.(1) 全能 基因选择性表达
(2)诱导已分化细胞转变为未分化细胞
(3)BC
(4)可避免免疫排斥
(5)8CL细胞比ES细胞和iPS细胞的全能性更高 / 8CL细胞比ES细胞和iPS细胞“更年轻” / 8CL细胞来源更多,可以规避伦理问题
12.(1) 核DNA 2或4
(2) 40 着丝粒分裂,姐妹染色单体分开
(3) 父本 初级精母细胞减数分裂Ⅰ后期X和Y染色体未分离,移向细胞同一极,导致产生了基因型为AXBY的异常精子
(4) 观察到两个极体(或雌、雄原核) 不同 不同 A
13.(1) 分裂和分化 观察细胞的形态结构;检测某些特定基因表达的情况;检测细胞中黑色素的含量等
(2)TA细胞的去分化
(3)
(4)AC
(5)促使隆起区的McSC重新恢复移动能力,回到毛基质区,分化为成熟的黑色素细胞
14.(1) MⅡ(减数第二次分裂中期或减数分裂Ⅱ中期) 显微操作(或梯度离心、紫外线短时间照射、化学物质处理) 纺锤体—染色体复合物
(2) 囊胚 a
(3) 过高 提高人造精子中H19基因的甲基化水平(降低人造精子中H19基因的表达或向人造精子中加入H19基因编码蛋白的抑制剂或敲除人造精子中的H19基因),注入卵细胞后,检测胚胎发育率是否提高
15.(1) 去核的卵母 桑葚胚或囊胚 胚胎干细胞
(2)RNA修饰水平和核移植重构胚的发育效率
(3) 载体 提高供体细胞核的RNAm6A修饰水平
(4)应选择猪胎儿成纤维细胞作为实验材料;还应检测RNA修饰水平
(5)骨髓间充质干细胞M基因启动子甲基化水平低于成纤维细胞,利于M酶的表达,M酶可提高细胞中的RNAm6A修饰水平,进而减少核移植胚胎的DNA损伤
五年真题·压轴题
题号
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答案
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A
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