专题23　胚胎工程

胚胎工程的相关技术、理论基础、过程及应用

命题剖析

考向

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以选择题形式考查胚胎工程的相关知识,如胚胎发育的过程、体外受精的操作步骤、胚胎移植和胚胎分割等,考查学生的理解和应用知识的能力







2

通过流程图综合考查胚胎工程相关知识,考查学生获取及处理信息的能力和综合分析的能力,多以非选择题形式出现





命题

动向

命题时可设计新情境来考查胚胎工程的基本操作步骤及注意事项、胚胎干细胞移植的流程及应用等,多以流程图形式出现,题型主要以非选择题为主





1.(2012年浙江理综卷,2,6分)下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述,正确的是(　　)

A.绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性

B.卵裂期细胞的体积随分裂次数增加而不断增大

C.囊胚的滋养层细胞具有发育全能性

D.原肠胚发育分化形成内外两个胚层

解析:本题考查的是胚胎工程有关知识。绝大多数生物的精子与卵细胞的识别具有特异性,同种生物的精子才能识别同种生物的卵细胞;卵裂期细胞分裂次数增多,细胞数目增多,胚胎的体积不变,每个细胞体积变小;囊胚期的内细胞团细胞才具有发育的全能性;原肠胚期包括囊胚腔和原肠腔,包括外胚层、中胚层和内胚层。

答案:A。

2.(2012年江苏生物,9,2分)通过胚胎移植技术,可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是(　　)

A.对供体和受体母牛都要进行相同激素处理

B.受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行

C.对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植

D.胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低

解析:本题考查胚胎移植技术知识。在胚胎移植过程中,对供体和受体母牛进行同期发情处理,故A错;受精和早期胚胎培养在供体内进行,故B错;冲卵得到的桑椹胚或囊胚合格后可移植,移植的胚胎是桑椹胚或囊胚而不是原肠胚,故C错。

答案:D。

3.(2011年浙江理综卷)培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。若要培育成功,下列叙述正确的是(　　)

A.甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵

B.乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟

C.丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液

D.丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内

解析:本题考查胚胎工程的基本过程。图中甲~丁依次为卵母细胞的采集、体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。甲过程中可给供体母山羊注射促性腺激素促进其超数排卵,A项正确。乙过程的目的是完成受精,获得受精卵,B项错误。体外受精(乙过程)一般在获能溶液或专用的受精溶液中完成,所用培养液与丙过程不同,C项错误。丁过程需将早期胚胎移植到与供体生理状态相同的代孕母羊子宫内,但不要求性状相同,故D错误。

答案:A。

4.(2011年广东理综卷)华南虎是国家一级保护动物,可采用试管动物技术进行人工繁殖,该技术包括的环节有(　　)

①转基因　②核移植　③体外受精　④体细胞克隆　⑤胚胎移植

A.①③ B.①④

C.②⑤ D.③⑤

解析:试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精,并培养发育为早期胚胎后,再移植入受体体内发育产生后代的技术。其实质为体外受精、体内发育。

答案:D。

5.(2012年山东理综卷,35,8分)毛角蛋白Ⅱ型中间丝(KIF Ⅱ)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIF Ⅱ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。

(1)过程①中最常用的运载工具是　　　　,所需要的酶是限制酶和　　　　。?

(2)在过程②中,用　　　　处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中,将成纤维细胞置于5% CO2的气体环境中,CO2的作用是　　　　。?

(3)在过程③中,用　　　　处理以获取更多的卵(母)细胞。成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行　　　　处理。?

(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是　　　　。在胚胎移植前,通过　　　　技术可获得较多胚胎。?

解析:本题考查基因工程、细胞工程和胚胎工程的知识,考查的是理解能力。难度较小。(1)考查基因工程的工具,常用的载体是质粒,需要的酶有限制酶和DNA连接酶。(2)用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理组织成单个细胞,培养时需要5%的CO2,其作用是维持培养液的pH。(3)考查卵母细胞的获取方法及核移植技术对卵母细胞的处理。超数排卵使用的激素是促性腺激素,在核移植技术中,卵母细胞提供的是细胞质,所以需要对其进行去核处理。(4)将重组细胞培养成早期胚胎所用技术是早期胚胎培养,可通过胚胎分割技术来获得较多胚胎。

答案:(1)质粒　DNA连接酶

(2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　维持培养基(液)的pH

(3)促性腺激素(或促滤泡素,孕马血清)　去核

(4)早期胚胎培养　胚胎分割

6.(2011年福建理综卷)一对表现型正常的夫妇,生了一个镰刀型细胞贫血症(常染色体隐性遗传病)患儿。在他们欲生育第二胎时,发现妻子的双侧输卵管完全堵塞,不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断,过程如图。

请回答:

(1)过程①是指在体外进行的　　　　处理,从而使精子与卵子结合形成受精卵;过程②称为　　　　。?

(2)在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时,要先从羊水中的胎儿细胞提取物质③　　　　进行PCR扩增,然后用Mst Ⅱ对扩增产物进行切割,产生多个片段的酶切产物。据此判断,Mst Ⅱ是一种　　　　　　　　　　　酶。?

(3)不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同,形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如④。据此判断该胎儿为　　　　　　(正常/患者/携带者)。?

解析:本题考查胚胎工程的相关知识。(1)精子取出需经获能处理才能具备受精能力。早期胚胎移入母体子宫的过程称为胚胎移植。(2)产前基因诊断需准备大量待测基因,即需将DNA进行PCR扩增。MstⅡ能对DNA分子进行切割,可见MstⅡ是一种限制性核酸内切酶。(3)假设致病基因用a表示,正常基因用A表示,则患儿基因型为aa,进行电泳只产生一种条带,与父母的基因电泳条带对比可知,父母基因型都为Aa,胎儿的基因电泳条带只有一种,且与患儿不同,则可说明胎儿正常。

答案:(1)精子获能　胚胎移植

(2)DNA　限制性核酸内切

(3)正常

7.(2011年山东理综卷)人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。

(1)卵母细胞除从活体输卵管中采集外,还可从已处死的雌鼠　　　　中获取。?

(2)图中的高血压相关基因作为　　　　,质粒作为　　　　,二者需用　　　　　　　切割后连接成重组载体,该过程与质粒上含有　　　　　　　有关。?

(3)子代大鼠如果　　　　　　　　　和　　　　　　,即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达,然后可用其建立高血压转基因动物模型。?

(4)在上述转基因大鼠的培育过程中,所用到的主要胚胎工程技术是　　　　　　　　、早期胚胎培养和胚胎移植。?

解析:本题考查胚胎工程相关知识。(1)卵母细胞采集可从活体输卵管中采集,也可从处死个体卵巢采集,再将其培养成熟利用。(2)高血压相关基因作为目的基因,与质粒用同种限制酶切割后连接构建基因表达载体,是基因工程的核心环节。此过程要求质粒上有与目的基因相同的限制酶切割位点。(3)在分子水平上说明高血压相关基因表达的标志为合成了相关蛋白质。个体水平上说明高血压相关基因成功表达的标志则为大鼠出现高血压症状。(4)转基因大鼠培育过程流程图显示,精子与卵细胞完成体外受精,形成受精卵。

答案:(1)卵巢　

(2)目的基因　载体　同种限制酶　限制酶切割位点

(3)检测到体内有相关蛋白质　出现高血压

(4)体外受精

8.(2010年海南卷)请回答胚胎工程和基因工程方面的问题:

(1)应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、　　　　、　　　　　　以及在母体中发育和产出等过程。?

(2)在“试管牛”的培育过程中,要使精子和卵母细胞在体外成功结合,需要对精子进行处理,使其　　　　　　　。另外,培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期,该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和　　　　　　。?

(3)通常奶牛每次排出一枚卵母细胞,采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞,常使用的激素是　　　　　　　。?

(4)利用基因工程可以获得转基因牛,从而改良奶牛的某些性状。基因工程的四个基本操作步骤是　、?

基因表达载体的构建、?

和　　　　　　　　　　　　　　。若要获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素,则所构建的基因表达载体必须包括:某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、　　　　　　、　　　　　　　、　　　　　　　和复制原点等。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是　　　　　　　　(显微注射法、农杆菌转化法),为获得能大量产生人干扰素的转基因牛,该基因表达载体应导入的受体细胞是　　　　(受精卵、乳腺细胞)。?

解析:胚胎工程的一般步骤是体外受精,早期胚胎培养和胚胎移植,以形成个体。精子需获能后,才能完成受精作用,培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期,该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和第一极体。基因工程的一般步骤是获取目的基因、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定等;获取的目的基因需要加工修饰,在前面加上较强的启动子,后面缀上终止子,以及载体本身携带的标记基因。把重组的DNA导入动物的受体细胞一般用的是显微注射法。

答案:(1)早期胚胎培养　胚胎移植

(2)获能　第一极体

(3)促性腺激素(其他合理答案也可)

(4)获取目的基因　将目的基因导入受体细胞　目的基因的检测与鉴定　人干扰素基因(或目的基因)　终止子　标记基因　显微注射法　受精卵