胚胎工程
(时间：45分钟 满分：50分)
一、选择题(每小题2分，共24分)
1．下列关于精子和卵子发生的叙述正确的是( )
A．精子从精巢中或卵子从卵巢中排出时均完成了减数分裂过程
B．精子和卵子的形成均发生在初情期以后
C．精原细胞和卵原细胞都通过有丝分裂方式增加数量
D．成熟的精子和卵子的形成都要经过变形
解析：选C 精巢中精子排出时完成了减数分裂过程，但卵巢中卵子排出时并没有完成减数分裂过程；精子的形成发生在初情期以后，卵子在动物的胚胎出现性别分化以后就已经开始形成；只有精子的形成需要经过变形。
2．下列有关体外受精的说法，不正确的是( )
A．在体外受精前，要对精子进行获能处理
B．可从雌牛的卵巢中吸取卵母细胞，直接与获能的精子受精
C．受精过程中，防止多精入卵的第二道屏障是卵细胞膜反应
D．精子入卵后被激活的卵子才能完成减数第二次分裂
解析：选B 在体外受精前，必须对精子进行获能处理；对于大家畜或大型动物，直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞，要在体外人工培养至成熟后，才能与获能的精子受精；精子入卵后被激活的卵子才能完成减数第二次分裂；受精过程中，防止多精入卵的第一、二道屏障分别是透明带反应和卵细胞膜反应。
3．在生物工程中，所用物质和其发挥的作用组合正确的是( )
A．Ca2＋——诱导精子和卵细胞结合
B．胃蛋白酶——动物细胞培养时分散细胞
C．聚乙二醇——诱导细胞分化
D．促性腺激素——促进供体母畜超数排卵
解析：选D 用钙离子处理能使大肠杆菌处于感受态，利于目的基因的导入；动物细胞培养时分散细胞用的是胰蛋白酶或胶原蛋白酶；聚乙二醇能诱导细胞的融合；促性腺激素能促进供体母畜超数排卵。
4．(江苏高考)下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，错误的是( )
A．精子在获能液中于37 ℃、5%CO2条件下培养的目的是使精子获能
B．小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用
C．分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异
D．注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育
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解析：选C 精子在获能液中于适宜条件下培养可以使精子获能；小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射促性腺激素能促进其超数排卵；分割的胚胎细胞虽有相同的遗传物质，但由于生物的性状还受环境等因素的影响，故发育成的个体会存在形态学差异；胚胎干细胞可以发育成组织、器官，注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育。
5．哺乳动物受精卵在卵裂期发生的变化是( )
A．细胞的总面积与总体积的比值逐渐增大
B．细胞的数目增多，有机物含量大增
C．每个细胞的DNA含量不断增加，全能性增高
D．逐渐出现了原肠腔，并有了胚层的分化
解析：选A 卵裂过程中进行有丝分裂，细胞数目增多，总体积变化不大，消耗有机物使其含量减少。出现原肠腔和进行胚层的分化，是原肠胚的特征。
6．(江苏高考)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分离
B．诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞
C．受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于营养液
D．步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同
解析：选B 步骤甲、乙分别指受精作用、胚胎移植；诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素，只能作用于性腺；受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自卵细胞中的卵黄；受精过程使用的培养液是获能溶液或专用的受精溶液，与早期胚胎培养液有区别。
7．下列关于高等哺乳动物胚胎工程的相关叙述，错误的是( )
A．体外受精时对精子要进行获能处理，卵母细胞也需要培养到减Ⅱ中期
B．早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液中通常都需要加入该种动物的血清
C．受精作用和卵裂过程发生于输卵管，胚胎发育过程中细胞不断分裂，但不发生凋亡
D．进行胚胎移植前，可将培养到适宜时期的早期胚胎进行保存
解析：选C 在胚胎发育过程中，细胞不断分裂，也会发生细胞凋亡。
8．如图是哺乳动物胚胎发育过程中的某时期的胚胎，下列说法正确的是( )
A．此图表示原肠胚，胚胎内的细胞出现了分化
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B．图中①、②、③依次表示透明带、滋养层、内细胞团
C．②和③表示的细胞均具有发育的全能性
D．胚胎从②中伸展出来的过程叫做孵化
解析：选B 题图表示囊胚；①、②、③依次表示透明带、滋养层、内细胞团；③(内细胞团)中的细胞能发育形成胎儿的各种组织，具有发育的全能性，但②将发育成胎膜和胎盘，不具有发育的全能性；胚胎从①(透明带)中伸展出来的过程叫做孵化。
9．下列关于胚胎工程的叙述，错误的是( )
A．移植胚胎的遗传特性在孕育过程中不受受体的影响
B．胚胎干细胞在体外培养条件下，可以增殖，维持不分化状态，但目前还不能使其分化为其他组织细胞
C．胚胎移植时，受体母畜的生理状态必须与供体母畜相同
D．就目前的胚胎分割移植而言，产生的同卵双胎较多，同卵多胎成功率较低
解析：选B 目前已经能够诱导胚胎干细胞分化出某些组织细胞。
10．如图表示牛胚胎移植的流程，其中①～④表示相应的操作过程。相关叙述错误的是( )
A．过程①注射相关激素，使供、受体同期发情
B．过程②注射促性腺激素，达到超数排卵的目的
C．过程③主要涉及人工授精和从卵巢中冲取胚胎
D．过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎
解析：选C 图中过程①表示供、受体同期发情处理，该过程需要注射孕激素；过程②注射促性腺激素，达到超数排卵的目的；过程③主要涉及体内受精和从输卵管中冲取胚胎；过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎。
11．如图为某生物工程操作流程模式图，下列说法正确的是( )
A．若此图表示基因工程的操作流程，且甲为质粒，则乙表示重组DNA分子
B．若此图表示动物细胞融合过程，则形成丙(杂种细胞)的原理是细胞全能性
C．若此图为试管婴儿的培育过程，则应包括体外受精、细胞培养和胚胎移植等过程
D．若此图为试管牛生产的技术流程图，则获得甲(精子)后可直接与乙进行体外受精
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解析：选C 若此图表示基因工程的操作流程，且甲为质粒，则乙表示目的基因，丙表示重组DNA分子。若此图表示动物细胞融合过程，则形成丙(杂种细胞)的原理是细胞膜具有一定的流动性。若此图为试管婴儿的培育过程，则应包括体外受精、细胞培养和胚胎移植等过程。若此图为试管牛生产的技术流程图，则获得的甲(精子)需要进行获能培养后才能与卵细胞乙进行体外受精。
12．下图表示利用二倍体小鼠所做的实验，下列有关叙述正确的是( )
A．过程①需运用动物细胞融合技术
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 动物细胞融合是指两个动物细胞融合成一个动物细胞，如浆细胞与骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞，而此图并没有出现该现象，图中仅是两个8细胞胚的堆积(16细胞胚)。图中囊胚的细胞基因型不同，因为一半细胞为白鼠基因型，一半细胞为黑鼠基因型。代孕母鼠必须与供胚母鼠同期发情处理，使生殖器官的生理变化相同，这样接受外来胚胎才能成功。嵌合体幼鼠仍为二倍体，因为并没有发生2个二倍体细胞融合成1个四倍体细胞的过程。
二、非选择题(除注明外，每空1分，共26分)
13．(6分)哺乳动物单倍体胚胎干细胞技术是遗传学研究的新手段，该项技术为研究隐性基因功能提供了理想的细胞模型。如图表示研究人员利用小鼠获取单倍体胚胎干细胞的方法。请分析回答。
(1)方法一中，研究人员需对实验小鼠注射__________，使其____________，从而获得更多的卵母细胞。用SrCl2溶液处理、激活卵母细胞，在体外选用特制的培养液培养至________期，从内细胞团中分离、筛选出胚胎干细胞。采用这种方法获得的单倍体胚胎干细胞称为孤雌单倍体胚胎干细胞。
(2)采用方法二可获得孤雄单倍体胚胎干细胞。受精阶段，防止多精入卵的第一道屏障是________________。研究人员用特定方法去除细胞M中的________原核，再对处理后的细胞进行进一步的培养、分离和筛选。
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(3)研究发现，小鼠单倍体胚胎干细胞存在自发二倍体化的现象。可以通过测定并分析细胞内DNA分子的含量，或利用显微镜观察细胞中的染色体数目进行确定，最好选择处于________________(写出分裂类型及时期)的细胞进行观察。
解析：(1)方法一中，对实验小鼠注射促性腺激素，可使其超数排卵，从而获得更多的卵母细胞。胚胎发育至囊胚时分化为内细胞团和滋养层细胞。(2)受精阶段，防止多精入卵的第一道屏障是透明带反应。精卵细胞融合后，先形成雄原核和雌原核，去除细胞M中的雌原核，再对处理后的细胞进行进一步的培养、分离和筛选，即可获得孤雄单倍体胚胎干细胞。(3)显微镜观察细胞中的染色体数目，最好选择处于有丝分裂中期的细胞进行观察。此时染色体形态固定，数目清晰。
答案：(1)促性腺激素 超数排卵 囊胚 (2)透明带反应 雌 (3)有丝分裂中期
14．(8分)如图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所作的一系列研究，请据图分析回答：
(1)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，维持细胞不分化的状态。在此过程中，饲养层提供干细胞增殖所需的____________________，加入抗生素是为了____________________。该过程对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。
(2)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。在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是____________。
(3)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____________________________________________________。将构建好的表达载体导入胚胎干细胞最常用的方法是__________________。
(4)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤里面全是软骨、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____________________，该过程研究的意义在于解决__________________________________问题。
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解析：(1)胚胎干细胞培养时所用的饲养层细胞可以供给干细胞增殖所需的营养物质，加入抗生素是为了防止杂菌污染。(2)胚胎干细胞具有发育的全能性，通过组织化学染色，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。在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是原肠胚。(3)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，并且可以传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。将基因表达载体导入动物细胞最常用的方法是显微注射法。(4)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。Ⅳ过程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。
答案：(1)营养物质 防止杂菌污染 (2)发育的全能性 原肠胚 (3)使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达，并且可以传给下一代 显微注射法 (4)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
15．(12分)胚胎工程技术包含的内容很丰富，下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)应用1中获得的小牛，其遗传物质来源于________________，细胞B的名称是________________________________________________________________________。
(2)应用2中牛完成体内受精的场所是________，刚移植在子宫内的胚胎，其发育程度一般为____________，胚胎移植后可以通过________从母体获得正常发育所需要的物质。这种试管牛的产生，采用的胚胎工程技术有___________________________________________(至少答出2种)等。
(3)应用3中的细胞D取自囊胚的________，细胞C取自牛胎儿的____________。
(4)应用4中通过__________技术获得二分胚①和②，同时，可以通过取样____________进行分子水平的早期胚胎性别鉴定。
解析：(1)由图示可看出应用1中获得的小牛，其遗传物质来源于供体1和供体2，细胞B为处于MⅡ期的卵母细胞。(2)体内受精的场所为输卵管；胚胎移植一般选择桑椹胚或囊胚进行移植；胚胎移植后可以通过胎盘从母体获得正常发育所需要的物质；试管牛应用了体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等技术手段。(3)胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，因此细胞D取自囊胚的内细胞团，细胞C取自原始性腺；(4)利用胚胎分割可获得多个胚胎；利用滋养层的细胞可进行早期胚胎性别鉴定，也可通过对染色体的分析进行性别鉴定。
答案：(1)供体1和供体2(2分) MⅡ期卵母细胞(或减数第二次分裂中期的卵母细胞) (2)输卵管 桑椹胚或囊胚 胎盘 体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植(2分) (3)内细胞团 原始性腺 (4)胚胎分割 滋养层
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