2020-2021学年高中生物-专题3-胚胎工程-3-胚胎工程的应用及前景课时练习（含解析）新人教版

PAGE8-胚胎工程的应用及前景(30分钟100分)一、选择题(共4小题,每小题6分,共24分)1.为了加快优良种牛的繁殖速度,科学家常采用胚胎移植的方法。下列与胚胎移植相关的叙述中不合理的是 ()A.试管牛和克隆牛的培育过程中均用到胚胎移植B.用来促进供体母牛超数排卵的是下丘脑分泌的促性腺激素C.胚胎移植时应选用发育到桑椹胚期或囊胚期的胚胎D.采取胚胎分割移植技术可同时获得多个性状相同的家畜个体【解析】选B。培育试管牛的技术手段有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植,培育克隆牛的技术手段有细胞核移植、早期胚胎培养和胚胎移植,A正确。促性腺激素是由垂体分泌的,B错误。胚胎移植一般选用桑椹胚期或囊胚期的胚胎,C正确。采取胚胎分割技术可以同时获得多个性状相同的个体,D正确。2.(2020·山东等级考)经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚，通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是（）A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得【解析】选C。本题主要考查胚胎工程。为了获得更多卵子，需要用促性腺激素对雌性个体进行超数排卵，A项正确；刚排出的精子不能与卵子受精，必须进行获能处理即发生相应的生理变化后才能获得受精能力，因此在体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理，B项正确；胚胎移植前要检查胚胎质量，一般动物在桑椹胚或囊胚阶段移植，小鼠可在更早的阶段移植，C项错误；可以通过转基因技术对小鼠胚胎干细胞进行遗传改造，D项正确。3.如图为某科研小组采用“基因靶向”技术先将小鼠的棕褐毛基因导入黑色纯种小鼠的胚胎干细胞(ES细胞)中,再将改造后的胚胎干细胞移植回囊胚继续发育成小鼠的过程。据图分析不正确的是 ()A.该过程使用的工具酶是DNA连接酶和限制性核酸内切酶B.完成第Ⅱ步操作得到由两个DNA片段连接成的产物,必定是载体与棕褐毛基因形成的重组DNA分子C.第Ⅲ步操作后,还需经过筛选目的基因已成功转移到胚胎干细胞的过程,才能将该胚胎干细胞注射到囊胚中D.改造后的胚胎干细胞移植回囊胚能继续发育成小鼠,其根本原因是细胞核中含有一整套的遗传物质【解析】选B。该过程中基因工程部分使用了工具酶——限制性核酸内切酶和DNA连接酶,A项正确;完成第Ⅱ步操作后得到的由两个DNA片段连接成的产物有可能是载体—目的基因,载体—载体,目的基因—目的基因三种重组DNA分子,B项错误;完成目的基因的获取和基因表达载体的构建后完成导入,需筛选出已经获得目的基因的胚胎干细胞才能将胚胎干细胞注射到囊胚中,C项正确;改造时只是导入了棕褐毛基因而没有改变胚胎干细胞原有的遗传物质,改造后的胚胎干细胞中仍保留了小鼠的全套遗传物质,D项正确。4.如图表示利用二倍体小鼠所做的实验,下列分析合理的是 ()A.过程①中细胞数目和有机物总量在不断增加B.图中囊胚的细胞基因型都相同C.代孕母鼠需进行同期发情处理D.嵌合体幼鼠是四倍体【解析】选C。卵裂期胚胎中细胞数目不断增加,但有机物总量在不断减少;图中囊胚的细胞基因来自两种小鼠,故有些细胞基因型不相同;胚胎移植技术中,需要对代孕母鼠进行同期发情处理;嵌合体幼鼠细胞中染色体并未加倍,仍是二倍体。二、非选择题(共6小题,共76分)5.(12分)(2020·铜仁高二检测)请完成下列有关胚胎工程的相关问题:(1)胚胎发育的不同时期有着不同的变化特点,如期以前的细胞具有发育成完整胚胎的潜能;期的滋养层发育为胎儿的胎膜和胎盘。

(2)体外受精过程中,对精子进行获能处理的常用方法有和。

(3)胚胎的早期培养过程,培养液的成分应包括无机盐、有机盐、维生素、氨基酸、和核苷酸等营养物质,以及动物血清等天然成分。

(4)胚胎移植能够成功的生理学基础是,这为胚胎在受体内的存活提供了可能。胚胎移植实际上是和共同繁殖后代的过程。进行胚胎移植的优势是

。

【解析】(1)在囊胚期细胞开始出现分化,在桑椹胚期以前的细胞具有发育成完整胚胎的潜能,囊胚期滋养层将来发育成胎膜和胎盘。(2)对精子进行获能处理常用方法有培养法和化学诱导法。(3)胚胎的早期培养过程,培养液的成分应包括无机盐、有机盐、维生素、氨基酸、激素和核苷酸等营养物质,以及动物血清等天然成分。(4)胚胎移植能够成功的生理学基础是受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,这为胚胎在受体内的存活提供了可能。胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。胚胎移植大大缩短了供体本身的繁殖周期,可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力。答案:(1)桑椹胚囊胚(2)培养法化学诱导法(3)激素(4)受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应生产胚胎的供体孕育胚胎的受体可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力6.(10分)如图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)进行的一系列研究,请据图分析回答:(1)图中的胚胎干细胞(ES细胞)可以从早期胚胎或中分离获取。

(2)过程Ⅰ将胚胎干细胞置于γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上,并加入动物血清、抗生素等物质,维持细胞的状态。在此过程中,饲养层提供干细胞分裂、增殖所需的。

(3)过程Ⅱ将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔,通过组织化学染色,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。

(4)过程Ⅲ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。

(5)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中里面全是软骨、神经管、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。

(6)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(ES细胞)可以从早期胚胎或原始性腺中分离获取。(2)过程Ⅰ将胚胎干细胞置于γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上,并加入动物血清、抗生素等物质,可维持细胞只增殖不分化的状态;在此过程中,饲养层可提供干细胞分裂、增殖所需的营养物质。(3)将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔,通过组织化学染色,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发育的全能性的特点。(4)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,并且可以遗传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用。(5)在器官移植时,发生的免疫反应属于细胞免疫,细胞免疫主要是T细胞起作用,因此去除胸腺,不能形成T细胞,不发生细胞免疫,使移植的组织细胞不会被排斥,从而获得免疫缺陷的小鼠。(6)该研究中,包含的生物技术有转基因技术和动物细胞培养等。答案:(1)原始性腺(2)只增殖不分化营养物质(3)发育的全能性(4)使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用(5)使移植组织细胞不会被免疫排斥(6)转基因技术、动物细胞培养7.(10分)(2020·长沙高二检测)中国科研人员利用小鼠胚胎干细胞,在培养皿中培养出了类似于早期胚胎(囊胚)的结构——“类胚胎”,为科研人员提供了一个关于早期发育的细胞培养模型。回答下列问题:(1)胚胎干细胞形态上具有的特点,其可以取自囊胚的,也可取自。

(2)对取出的胚胎干细胞进行克隆化培养,培养液中的营养除正常的有机和无机营养外,还需加入等一些天然成分。为防止代谢产物积累,需。

(3)为使培养的胚胎干细胞维持不分化状态,可采取的措施是

。

(4)由胚胎干细胞培养出的“类胚胎”能否体现动物细胞的全能性?。说明原因:。

【解析】(1)胚胎干细胞形态上具有体积小、细胞核大、核仁明显的特点;其可以取自囊胚的内细胞团,也可取自原始性腺。(2)在体外进行动物细胞培养时,培养液中的营养除正常的有机和无机营养外,还需加入血清等一些天然成分;同时为防止代谢产物积累而对细胞增殖产生影响,需及时更换培养液。(3)在体外进行培养时,若将胚胎干细胞培养在饲养层细胞上,胚胎干细胞在体外培养时可维持不分化状态。(4)因为“类胚胎”是一种类似于早期胚胎(囊胚)的结构,并非一个完整的动物个体,故由胚胎干细胞培养出的“类胚胎”不能体现动物细胞的全能性。答案:(1)体积小、细胞核大、核仁明显内细胞团原始性腺(2)血清及时更换培养液(3)将胚胎干细胞培养在饲养层细胞上(4)不能“类胚胎”是一种类似于早期胚胎(囊胚)的结构,并非一个完整的动物个体8.(10分)据第三次全国大熊猫野外种群调查,全世界野生大熊猫不足1600只,因此,如何保护和繁殖大熊猫是亟待解决的问题,现设计如下繁殖过程。请回答下列问题:(1)克隆熊猫培育技术为胚胎干细胞核移植,培育成功的部分原因是卵细胞质具有调控发育的作用。图中A过程是。

(2)图中激素处理可使供体,从而可培育更多的早期胚胎。代孕受体在移植前需要经过处理,以便早期胚胎成功植入或着床。

(3)下列对象中,通常不适合胚胎移植的是。

A.受精卵 B.八细胞胚C.桑椹胚 D.早期囊胚(4)为了繁殖更多后代,可以通过技术,产生同卵多仔。下列关于该技术的叙述中,错误的是。

A.增加胚胎数量,快速繁殖B.同卵多仔的表现型一定相同C.该技术涉及显微操作技术【解析】(1)重组细胞中,卵细胞质能调控细胞核的发育,促进其全能性的表达;A过程是将囊胚的内细胞团细胞——胚胎干细胞取出进行培养的过程。(2)图中激素处理供体,会促进其超数排卵,从而产生更多胚胎;为了给移植胚胎创造良好的孕育条件,应对代孕母畜进行同期发情处理。(3)受精卵直接移植成功率不高,通常会先进行胚胎体外培养,然后对早期胚胎进行筛选,选择健康胚胎进行移植,以提高成功率。不同动物移植的最佳时期有差异,因此将受精卵培养到什么阶段视物种而定。故A符合题意。(4)胚胎分割能够将一个胚胎分割成几个胚胎,从而增加繁殖量;胚胎分割处理的是早期胚胎,体积非常小,需要显微操作,可用切割针或切割刀进行切割,使胚胎数量在原来的基础上明显增加,虽然这些胚胎来自同一受精卵,遗传物质相同,但环境因素对其性状表现也有一定的影响,故表现型未必完全一致。故B符合题意。答案:(1)细胞核(胚胎干)细胞培养(细胞克隆)(2)超数排卵同期发情(3)A(4)胚胎分割(和移植)B9.(16分)胚胎工程技术包含的内容很丰富。如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况,其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛,供体2是黄牛。请据图回答下列问题:(1)图中产生小牛的几个途径中,属于无性繁殖途径的有应用(填数字)。

(2)人工授精时,受精卵形成的场所是在,防止多精入卵的屏障有;若在应用2中进行冲卵操作,则该操作的生理学依据是。

(3)若采取体外受精的方法获得受精卵,将优良公牛的精子收集后放在一定浓度的肝素溶液中进行培养,其目的是。

(4)细胞A～D中属于原始性腺细胞的是(填字母)。

(5)为了一次获得多个细胞B,需向供体2注射。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

【解析】(1)图中产生小牛的几个途径中,属于无性繁殖途径的有应用1和4。(2)精子和卵细胞在输卵管结合形成受精卵并进行细胞分裂形成早期胚胎,因此人工授精时,受精卵形成的场所是在供体1的输卵管;精子与卵子的透明带接触时,顶体酶将透明带溶出一条孔道,精子穿越透明带,并接触卵细胞膜,精子接触卵细胞膜的瞬间,会引起透明带反应,因此防止多精入卵的屏障有透明带反应和卵细胞膜反应;由于早期的胚胎都处于游离状态,因此应用2中需进行冲卵操作。(3)采集到的精子要经过获能处理,才能与卵细胞融合,将优良公牛的精子收集后放在一定浓度的肝素溶液中进行培养,其目的是使精子获能。(4)细胞C是胚胎干细胞,应取自胎儿的原始性腺或早期胚胎细胞,故细胞A～D中属于原始性腺细胞的是C。(5)细胞B是卵细胞,为了一次获得多个卵细胞,可向供体2注射促性腺激素;在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,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。答案:(1)1和4(2)(供体1的)输卵管透明带反应和卵细胞膜反应早期的胚胎都处于游离状态(3)使精子获能(4)C(5)促性腺激素将内细胞团均等分割10.(18分)如图为牛胚胎移植示意图,请据图回答:(1)牛胚胎移植程序中,①通常采用进行同期发情处理,然后使供体母牛超数排卵。

(2)③对胚胎进行质量检查时,胚胎应发育到或阶段。

(3)④胚胎移植过程一般有法和法。

(4)⑤过程产生的犊牛的遗传物质与⑥的遗传物质是否相同?,为什么?

。

(5)进行胚胎移植的优势是:。

(6)冲卵的生理基础是: