1、课时分层作业 四十三 胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题(30分钟100分)1.(10分)回答下列关于胚胎工程的问题：(1)能收集到供体胚胎的生物学基础是_；在胚胎分割技术中，由于已经出现_，所以要均等分割囊胚的_，该结构将发育成胎儿的_。(2)若要对胚胎的性别进行鉴定，应取囊胚的_细胞进行鉴定，所运用的技术是_。(3)ES细胞在结构上的特点是_，体外培养ES细胞，加入_可使其只分裂不分化。【解析】(1)早期胚胎形成后在一定时间内不会与母体子宫建立组织联系，而是处于游离状态，这就为胚胎的收集提供了可能；在胚胎分割技术中，由于已经出现细胞分化，所以要均等分割囊胚的内细胞团，内细胞团将发育成胎儿
2、的各种组织。(2)可取囊胚的滋养层细胞进行胚胎的性别鉴定，所运用的技术是DNA分子杂交技术。(3)ES细胞在结构上具有细胞核大，核仁明显的特点，体外培养ES细胞，加入抑制因子可使其只分裂不分化。答案：(1)早期胚胎形成后在一定时间内不会与母体子宫建立组织联系，而是处于游离状态细胞分化内细胞团各种组织(2)滋养层DNA分子杂交(3)细胞核大，核仁明显抑制因子2.(12分)(2018贵阳模拟)请回答与胚胎工程有关的问题：(1)胚胎工程是指对动物_进行的多种显微操作和处理技术。胚胎工程任何一项技术获得的胚胎，都必须通过_给受体才能获得后代。(2)动物细胞工程的基础技术是_；胚胎工程的理论基础是_。(
3、3)在胚胎移植的流程中，首先要对供体、受体进行选择，并用激素进行_处理。胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下_的转移。【解析】(1)胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子进行的多种显微操作和处理技术。胚胎工程中任何一项技术获得的胚胎，都必须通过胚胎移植给受体才能获得后代。(2)动物细胞培养是动物细胞工程的基础技术；体内受精和早期胚胎发育的规律(或配子的发生、受精和早期胚胎的发育规律)是胚胎工程的理论基础。(3)在胚胎移植的流程中，首先要对供体、受体进行选择，并用激素进行同期发情处理。胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。答案：(1)早期胚胎或配子胚胎移植(2)动物细胞培
4、养技术体内受精和早期胚胎发育的规律(或配子的发生、受精和早期胚胎的发育规律)(3)同期发情空间位置【知识总结】胚胎移植过程中的两个“两次”(1)胚胎移植过程中两次使用激素：第一次是用激素对供、受体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素处理供体使其超数排卵。(2)胚胎移植过程中有两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母畜是否妊娠进行检查。3.(12分)(2018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_、_。
5、(2)与受精和受精后有关的过程有：第一次卵裂开始；卵细胞膜反应；顶体反应；穿越透明带；雌、雄原核的形成；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：顶体反应；穿越透明带；卵细
6、胞膜反应；雌、雄原核的形成；核膜消失，雌、雄原核融合；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)(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：
7、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。4.(12分)(2018石家庄模拟)科研人员把猪卵母细胞进行人为的孤雌激活处理，使其发育成胚胎，将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。这种克隆猪不同于核移植获得的克隆猪
8、，现将两种技术进行比较。(1)图中过程是获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，那么获得核移植克隆猪的技术流程是_(填序号)。(2)孤雌生殖克隆猪仍然是二倍体生物，但由于缺失_方亲本基因，导致其生长发育中出现多种问题，给研究者提供了很好的材料。(3)卵母细胞能够发育成早期胚胎，进而发育成克隆猪说明卵母细胞具有_。(4)体细胞核移植技术中也会用到卵母细胞，需要选择_期的卵母细胞，并用微型吸管吸出_。(5)早期胚胎移植时，必须移植到同种_的其他雌性动物子宫中，才可能移植成功。(6)可以从两种不同的克隆猪中提取mRNA进行研究，也可通过_方法得到多种cDNA，并通过_技术扩增产物。【解析】(1)图中过程是获得
9、孤雌生殖克隆猪的技术流程，那么获得核移植克隆猪的技术流程是。(2)孤雌生殖克隆猪仍然是二倍体生物，但由于缺失父方亲本基因，导致其生长发育中出现多种问题，给研究者提供了很好的材料。(3)卵母细胞能够发育成早期胚胎，进而发育成克隆猪，说明卵母细胞具有全能性。(4)体细胞核移植技术中也会用到卵母细胞，需要选择减数第二次分裂中期(或M中期)的卵母细胞，并用微型吸管吸出细胞核和第一极体。(5)早期胚胎移植时，必须移植到同种生理状态相同的其他雌性动物子宫中，才可能移植成功。(6)可以从两种不同的克隆猪中提取mRNA进行研究，也可通过反转录方法得到多种cDNA，并通过PCR技术扩增产物。答案：(1)(2)父
10、(3)全能性(4)减数第二次分裂中(或M中)细胞核和第一极体(5)生理状态相同(6)反转录PCR5.(12分)如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：(1)过程将胚胎干细胞置于饲养层细胞上，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_；过程将带有遗传标记的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。(2)过程是培育转基因小鼠，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_。过程得到的小鼠畸胎瘤里面全是软骨、神经管
11、、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。(3)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。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。(2)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。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。过程的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
12、。(3)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)营养物质发育的全能性(2)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(3)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，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。6.(12分)Leigh氏综合征是一种攻击神经系统的严重神经障碍的疾病，其致病基因位于线粒体DNA中
13、，一位母亲约有1/4的线粒体携带有这种致病基因。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了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。其具体过程如图所示：(1)该母亲的前两个孩子患病的原因是细胞分裂过程中细胞质的遗传物质的分配是_(填“均匀”或“随机”)的，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_，导致后代患病。(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。激活的卵母细胞与_的精子在体外完成受精后移入_中继续培养至816个细胞阶段，经检查合格后，才能移植入母亲的子宫继续发育。
14、【解析】(1)减数分裂产生卵细胞的过程中，细胞质中的遗传物质(线粒体内的DNA)是随机分配的。如果产生了含较多缺陷线粒体的卵细胞，由于受精卵的线粒体几乎全部来自卵细胞，则导致后代容易患病而死亡。(2)提供细胞核的卵母细胞是该母亲的卵母细胞，即B。取卵之前，该母亲需要注射促性腺激素以促进其排卵。激活的卵母细胞与获能的精子才能在体外完成受精，形成的受精卵需要在发育培养液中继续培养到816个细胞阶段，经检查合格后，才能移植入母亲的子宫继续发育。答案：(1)随机卵细胞(或母亲)(2)B促性腺获能发育培养液1.(15分)(2018广东六校联考)为了加快优良种牛的繁殖速度，科学家采用了以下两种方法，请根据
15、图示信息回答下列问题：(1)试管牛的培育属于_(“有性生殖”或“无性生殖”)；试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的工程技术有早期胚胎培养、_等；克隆牛的培育依据的原理是_。(2)促使B牛多排卵的激素一般是_。对B牛和D牛要进行_处理。(3)在受精的过程中，卵子受精的标志是_。(4)要培育高产奶率的转基因牛，如建立生产生长激素的乳腺生物反应器，科学家将_和乳腺蛋白基因的_、_等调控组件重组在一起(该过程需要用到的酶是_)，再通过_法导入牛的_中。【解析】(1)试管牛的培育属于有性生殖，试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的工程技术有早期胚胎培养、胚胎移植等；克隆牛的培育依据的原理是动物细胞核具有全能性
16、。(2)一般用促性腺激素处理供体母牛，促使其超数排卵；胚胎移植时，要对受体母牛和供体母牛进行同期发情处理。(3)在受精的过程中，卵子受精的标志是在透明带和卵细胞膜间有两个极体。(4)要培育高产奶率的转基因牛，如建立生产生长激素的乳腺生物反应器，科学家将生长激素基因和乳腺蛋白基因的启动子、终止子等调控组件重组在一起(该过程需要用到的酶是限制酶和DNA连接酶)，再通过显微注射法导入牛的受精卵中。答案：(1)有性生殖胚胎移植动物细胞核具有全能性(2)促性腺激素同期发情(3)在透明带和卵细胞膜间有两个极体(4)生长激素基因启动子终止子限制酶和DNA连接酶显微注射受精卵【延伸探究】(1)去核卵母细胞在核
17、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)受精完成的标志是什么？提示：雌雄原核的融合。2.(15分)良种牛繁育的产业化技术的部分过程如图所示。请据图回答下列问题：(1)在产生后代E的过程中，图中的A、B、C、D牛中，_牛可以是非良种个体。(2)若是体外受精，需要提供发育至_期的卵子和已_的精子。过程通过显微操作去除受体卵子细胞核的目的是使重构卵的_完全来自良种牛B；过程用物理或化学方法处理的目的是_，使其完成细胞分裂和发育进程。(3)用于移植的胚胎需要用发育培养液培养至适宜的阶段。在使用合成培养液培养时，通常还需加入_等天然物质。在
18、培养过程中，需要适时_培养液，主要目的是清除代谢产物，防止代谢产物积累对早期胚胎造成危害。(4)与F相比，E更具有多样性，其原因是：E是有性生殖后代，其亲代减数分裂过程中会发生_。【解析】(1)供体A、B、C要具有优良的遗传特性，受体D只需要具有正常的繁殖能力即可，不需要具有优良的遗传特性。(2)体外受精时，需要提供成熟(或处于减数第二次分裂中期)的卵子和已获能的精子。过程通过显微操作去除受体卵子细胞核的目的是使重构卵的核遗传物质完全来自供体母牛B；过程用物理或化学方法处理的目的是激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。(3)在使用合成培养基时，通常还需加入血清等天然物质后再进行培养。在培养过程中，需要适时更换培养液，主要目的是清除代谢产物，防止代谢产物积累对早期胚胎造成危害。(4)F是克隆动物，属于无性生殖的产物，而E属于试管动物的产物，属于有性生殖的产物，由于其亲代减数分裂过程中会发生基因重组，因此与F相比，E更具有多样性。答案：(1)D(2)减数第二次分裂中获能核遗传物质激活受体细胞(3)血清更换(4)基因重组- 8 -