2020-2021学年高中生物-专题3-胚胎工程-2-体外受精和早期胚胎培养课时练习（含解析）新人教

PAGE7-体外受精和早期胚胎培养(30分钟100分)一、选择题(共4小题,每小题6分,共24分)1.下列关于卵母细胞采集的叙述,不正确的是 ()A.有些动物在采集卵母细胞时要用促性腺激素处理B.从输卵管中取出的卵子,可直接与获能的精子在体外受精C.对有些动物可以直接从活体卵巢中吸取卵母细胞D.采集的卵母细胞,都可直接与获能的精子在体外受精【解析】选D。卵子采集的方法有两种:①先用促性腺激素处理供体,从输卵管中冲取卵子,可直接与获能的精子在体外受精;②从已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞或直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞,通过这种方式获得的卵母细胞要在体外经过人工培养成熟后,才能与获能的精子受精。2.(2020·太原高二检测)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【解析】选C。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,A错误;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,B错误;胚胎分割技术中,随着胚胎分割次数的增多,分割胚的发育能力明显降低,该技术获取同卵多胚的数量是有限的,C正确;维生素和激素都不能提供能量,D错误。3.某研究人员从人的皮肤细胞中提取出细胞核,然后将其植入去核的牛卵母细胞中,从而培育出了混合胚胎。该胚胎发育到一定阶段时,可从中提取胚胎干细胞供医学研究使用。下列有关说法错误的是 ()A.上述过程运用的生物工程技术有核移植、早期胚胎培养等B.用于去核的牛卵母细胞一般处于MⅡ期C.该混合胚胎的遗传物质主要来自人的细胞核D.该胚胎发育到囊胚期时,其中的每个细胞都是胚胎干细胞【解析】选D。发育到囊胚期的胚胎中,只有内细胞团的细胞是胚胎干细胞,其他细胞均已发生了分化。4.体外受精技术又称“试管婴儿技术”。下列说法错误的是 ()A.将收集到的精子放到一定浓度的肝素溶液中培养是为了诱导精子获能B.受精过程防止多精入卵的生理反应包括透明带反应和卵细胞膜反应C.进行早期胚胎培养时,培养液中除加入一些必要的营养成分外,还应添加血清等天然成分D.一般将胚胎培养至囊胚或原肠胚时,再进行胚胎移植【解析】选D。将收集到的精子放在一定浓度的肝素溶液中培养是为了诱导精子获能,精子获能后才能进行受精作用;受精过程中,透明带反应和卵细胞膜反应防止了多精入卵;由于动物细胞培养液的成分到目前为止还没有完全弄清楚,所以应加入血清等天然成分;胚胎移植应在嚢胚阶段或桑椹胚阶段进行。【误区警示】关于“试管动物”的三个错误认识(1)“试管动物”的培育过程并不全在试管中进行,只是受精作用和早期胚胎培养在试管中进行。(2)采集到的精子和卵子不能直接进行受精作用,精子需经获能处理,卵子需培养到减数第二次分裂中期。(3)并不是任何时期的早期胚胎均可进行胚胎移植,一般选择桑椹胚或囊胚进行胚胎移植。二、非选择题(共5小题,共76分)5.(14分)Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗,其技术流程如图所示(图中数字序号表示的是相关过程)。请回答下列有关问题:(1)过程①利用的技术是,过程②利用的技术是,过程③中涉及基因工程技术,其中作为受体细胞的是。

(2)过程③中获取的目的基因是,可以根据该基因的设计引物,利用PCR技术扩增目的基因片段。按此方法和图示技术流程,完成Rag2基因缺失小鼠的基因治疗涉及的酶有和耐高温的DNA聚合酶(Taq酶)等。

(3)图中造血干细胞中的遗传物质至少有个来源。为检测Rag2基因的表达情况,可提取治疗后小鼠骨髓细胞的蛋白质,用进行杂交实验。

【解析】(1)过程①是将培养的上皮细胞的细胞核移入去核的卵母细胞形成重组细胞,进而得到重组胚胎,因此利用的技术是(体细胞)核移植技术。过程②利用的是早期胚胎培养技术。过程③是借助基因工程技术,将目的基因导入ES细胞,即作为受体细胞的是ES细胞。(2)过程③中获取的目的基因是正常的Rag2基因。扩增Rag2基因,需根据一段已知Rag2基因的脱氧核苷酸序列(或碱基对序列或遗传信息)设计引物。图示中,获得单个的上皮细胞需用胰蛋白酶;在将正常的Rag2基因导入ES细胞前需要用到限制性核酸内切酶、DNA连接酶构建基因表达载体;利用PCR技术扩增目的基因片段的过程中离不开耐高温的DNA聚合酶(Taq酶)等。(3)图中造血干细胞中的遗传物质至少有三个来源,分别是Rag2基因缺失小鼠的上皮细胞中的核基因、卵母细胞的细胞质基因和目的基因(正常的Rag2基因)。为检测Rag2基因的表达情况,可提取治疗后小鼠骨髓细胞的蛋白质,用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。答案:(1)(体细胞)核移植早期胚胎培养ES细胞(2)正常的Rag2基因脱氧核苷酸序列(或碱基对序列或遗传信息)限制性核酸内切酶、DNA连接酶、胰蛋白酶(3)三抗Rag2蛋白的抗体6.(14分)如图为通过体外受精培育家兔的流程图,请据图回答下列相关问题:(1)图中①所用的方法是用激素处理,使其超数排卵,然后,从中冲取卵子。

(2)图中的精子要经过处理才能完成[②]受精。

(3)通过图中③过程可以形成含有32个细胞的胚,这时的细胞具有性。

(4)体外受精技术也称试管动物技术,该技术在解决动物等问题上具有重要意义。

【解析】(1)采集卵母细胞的方法之一是用促性腺激素处理供体母畜,使其排出更多的卵子,然后从输卵管中冲取卵子。(2)题图中的精子要经过获能处理才能完成体外受精。(3)早期胚胎发育依次经历卵裂、桑椹胚、囊胚和原肠胚等阶段,通过图中③过程可以形成含有32个细胞的桑椹胚,这时的细胞具有全能性。(4)体外受精技术也称试管动物技术,该技术在解决动物生育率低等问题上具有重要意义。答案:(1)输卵管(2)获能(3)桑椹全能(4)生育率低7.(14分)下图为培养“转基因试管牛”的基本过程示意图,请据图回答下列问题:(1)A过程一般用激素处理供体母牛,使其超数排卵,此前需用激素对供体母牛和代孕母牛进行处理。

(2)采集到的精子在进行体外受精前必须进行处理。

(3)B过程通常用法将含有抗凝血酶基因的表达载体导入受精卵,这样培育出来的试管牛进入泌乳期后,即可从其乳汁中分离出来所需的这一药用蛋白。

【解析】(1)通常采用孕激素对供体母牛和代孕母牛进行同期发情处理,这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存和发育条件,这也是胚胎移植成功与否的关键。(2)采集到的精子必须进行获能处理。(3)将目的基因注入动物细胞常用显微注射法,所培育的转基因牛的乳汁中将表达出该目的基因的产物——抗凝血酶。答案:(1)同期发情(2)获能(3)显微注射抗凝血酶8.(16分)分析图示,回答下列问题。(1)蛙卵受精后经过2～3h,就开始进行卵裂,卵裂时细胞分裂方式为,细胞的数量,但胚胎总体积。

(2)重组细胞A发育成蝌蚪时要经历哪几个阶段?

。

(3)重组细胞A发育成为成蛙的过程中是否需要进行胚胎移植?该过程运用的主要技术手段是什么?。

(4)通过图中实验,你可得出什么结论?

。

【解析】(1)细胞分裂方式常见的有三种,即无丝分裂、有丝分裂、减数分裂。卵裂的实质是受精卵进行的有丝分裂过程,随着分裂次数的增加,细胞数目增加,但每个细胞的质量、体积都在减小,总体积不变或略有减小。(2)重组细胞A发育成蝌蚪与哺乳动物一样要经历卵裂期、桑椹胚期、囊胚期、原肠胚期、组织器官形成期等。(3)重组细胞A发育到成蛙的过程,都是在水中完成的,因此不需要进行胚胎移植,该过程的技术手段是体细胞核移植技术。(4)从整个实验过程可以看出,肠上皮细胞细胞核中含有和受精卵细胞核一样的全套遗传物质(或基因),卵子的细胞质为肠上皮细胞核基因的表达提供了合适的生理环境。答案:(1)有丝分裂增加不增加或略有缩小(2)卵裂期、桑椹胚期、囊胚期、原肠胚期、组织器官形成期(3)不需要;体细胞核移植技术(4)肠上皮细胞细胞核中含有和受精卵细胞核一样的全套遗传基因;卵子的细胞质为肠上皮细胞的核基因表达提供了合适的生理环境9.(18分)亚麻酸(ALA)能够促进卵母细胞体外成熟和囊胚发育。为了给水牛体外胚胎产业化生产中合理使用亚麻酸提供理论依据,科研人员研究了不同浓度的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟、早期胚胎发育的影响。分析回答:①卵母细胞的收集和体外培养:从屠宰场水牛的卵巢中收集并处理卵母细胞,随机分成5组,分别置于不同浓度亚麻酸的培养液中,在39℃、5%CO2的培养箱中培养22～24②卵母细胞成熟判断:在显微镜下观察卵母细胞,判断其是否成熟,统计结果如表1。③体外受精:在受精溶液中进行体外受精后,用显微镜观察判断是否完成受精。④早期胚胎培养:将受精卵移入胚胎培养液中培养44～48h后检查分裂情况,每隔48h更换一次培养液,第5～9天观察囊胚发育情况,统计结果如表2。表1亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟的影响ALA浓度/(μmol·L-1)卵母细胞数核成熟卵子数02291371020113350227166100215137200215135表2亚麻酸对水牛早期胚胎发育的影响ALA浓度/(μmol·L-1)培养卵数分裂数囊胚数030917175103251828250292185971003101888420023114568(1)步骤①中,细胞培养箱中加5%CO2的作用是

。

(2)步骤②中,成熟卵母细胞内染色体的行为特征是,步骤③中,判断是否受精的依据是在卵细胞膜和透明带的间隙可否观察到。

(3)步骤④中,受精卵经过卵裂期、(时期)发育成囊胚,培养过程定期更换培养液的目的是、。

(4)根据实验数据分析,亚麻酸溶液为200μmol·L-1时,对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育起作用。

(5)本实验结果表明,μmol·L-1的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育都较有利,其判断依据是

。

【解析】(1)步骤①(动物细胞培养)过程中,细胞培养箱中加5%CO2的作用是维持培养液pH的相对稳定。(2)成熟卵母细胞处于减数第二次分裂中期,此时染色体的行为特征是染色体的着丝点排列在赤道板上;判断是否受精的依据是在卵细胞膜和透明带的间隙可否观察到两个极体。(3)受精卵经过卵裂期、桑椹胚可发育成囊胚,培养过程定期更换培养液的目的是清除有害代谢产物及补充营养物质。(4)对比亚麻酸浓度为0和200μmol·L-1时,核成熟