胚胎工程高考命题

胚胎工程包括体内受精和早期细胞发育、体外受精和早期胚胎培养、胚胎工程的应用及前景。胚胎工程的内容是新课标教材新增添的内容，也是生物技术的重要组成部分，更是高考的热点。下面就高考试卷中涉及本部分的两个热点题型进行分析，期望帮助考生提高解题能力。

一、 热点题型分析

热点题型1 对比体内、外受精及其早期胚胎发育过程，解答胚胎工程原理题

例1 下列有关哺乳动物和卵细胞的发生以及受精作用的叙述中，正确的是（ ）

A. 采集到的和卵细胞相遇即可发生受精作用

B. 排卵就是排出成熟卵细胞的过程

C. 卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成

D. 受精作用完成的标志是在卵黄膜和透明带之间观察到两个极体

解析 本题考查、卵细胞的形成及体外受精的知识。熟记、卵子及受精过程是正确解答该题的关键。采集到的必须经获能处理后才能受精，采集的卵细胞若是通过冲卵取出的，则不需要培养直接就可与获能的受精，若从卵巢取出的卵细胞则需要培养成熟后才可以与获能的受精；排卵排出的可能是初级卵母细胞或次级卵母细胞，而不是成熟的卵细胞；哺乳动物卵细胞形成的场所，未排卵之前是在卵巢进行的，排卵之后减数分裂的继续完成则是在输卵管中。

答案 D

例2 下图表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中，DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化趋势（横坐标为发育时间）。其中正确的是（ ）

A. ①② B. ①③

C. ②④ D. ③④

解析 本题考查的是动物早期胚胎发育过程中物质及细胞结构变化情况。熟悉胚胎的早期发育过程是正确解答该题的关键。受精卵发育成囊胚的过程中，需要通过细胞的有丝分裂，使细胞数目增多。该过程中每个细胞DNA含量不变；所有细胞中总DNA量为2N・2N，呈指数函数形式增长；囊胚的总体积不变，但由于细胞数目增多，故每个细胞的体积减小。细胞有丝分裂过程需要消耗能量，能量由细胞呼吸过程中有机物氧化分解产生，故有机物总量在减少。

答案 A

例3 请回答下列与哺乳动物和卵子发生有关的问题：

（1） 精细胞经变形后，高尔基体发育形成的顶体，顶体内含有的_______能协助穿过卵母细胞的放射冠和透明带。

（2） 某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于_________卵母细胞阶段。当该细胞发育至减数第二次分裂______期时，才具备受精能力。若在卵黄膜和透明带之间看到两个极体，则表明_________过程已完成。

（3） 动物的早期胚胎移植到同种且____

________与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎，常用______________激素对供体进行处理，其目的是获得更多的___

___________，经人工授精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜_______________。

（4） 若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到桑椹胚或囊胚阶段的早期胚胎进行______________处理，再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置于______________条件下。

解析 本题考查受精作用过程。熟记具体受精过程是正确解答该题的关键。（1） 顶体内含有的顶体酶能协助穿过卵母细胞的放射冠和透明带。（2） 动物排卵时处于减数第一次分裂的细胞称为初级卵母细胞，减数第二次分裂中期的细胞才具备受精能力，受精作用完成的标志是在卵黄膜和透明带之间看到两个极体。（3） 胚胎移植时受体的生理状态要和供体一致，才能保证胚胎成活。为了获得更多的早期胚胎，常用促性腺激素对供体进行处理，其目的是获得更多的卵母细胞。细胞膜具有选择透过性，活胚胎细胞不能被染色，原因是细胞膜对染料的吸收具有选择性。死细胞会被染色，因为细胞膜失去选择透过性。（4） 若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体的常用方法是胚胎分割，要注意胚胎一定要分割均匀。生物学中常采用液氮冷冻的方法保存早期胚胎和生殖细胞。

答案 （1） 顶体酶

（2） 初级 中 受精

（3） 生理状态 促性腺 卵母细胞 对物质的吸收具有选择透过性

（4） 胚胎分割 冷冻（或液氮）

题型攻略

【知识储备】和卵子的发生过程的几个重点问题分析：

（1） 哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前（即胎儿时期）完成的，这是和卵子在发生上的重要区别，但不是唯一的区别，如发生场所、过程及结果也不相同。

（2） 的发生中两次减数分裂是连续的，是在的曲细精管内进行的。卵子的发生中两次减数分裂是不连续的，减数第一次分裂在卵巢内完成，产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，在与的结合过程中完成减数第二次分裂，产生一个成熟的卵子和第二极体。当原核融合时，第一极体完成分裂，形成2个第二极体。有的哺乳动物的第一极体不再分裂。

（3） 不同种动物的形态相似，大小略有不同，但与动物的体型大小无关。

（4） 哺乳动物卵巢、卵泡和卵子的关系。

卵巢是卵子形成、卵泡存在的场所，内部包含许许多多不同发育阶段的卵泡，而成熟的卵泡中可释放出卵子，其中卵子的外面有辅助结构――透明带，由卵丘细胞（卵泡细胞）形成放射冠，而卵子外面的胞膜即卵黄膜。排卵指卵子从卵泡中排出，而非卵泡从卵巢中排出。

【易错指导】

（1） 对卵裂阶段，细胞的物质含量和体积大小的变化模糊不清：

① 误认为卵裂阶段的细胞分裂方式包括减数分裂，实际上在该过程中只进行有丝分裂。

② 误认为卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量要增多，细胞体积要增大。受卵膜制约，从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有减小，所以每个细胞体积减少；伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中DNA含量保持相对稳定；该过程中有机物总量减少，因为一直通过呼吸消耗，但不能从外界吸收。

（2） 不能对胚胎发育与胚胎工程中的有关概念进行正确的区分

① 对、卵子的发生、发育和结合场所不熟；发生场所――曲细精管；卵子的发生场所――卵巢和输卵管；受精场所――输卵管；发育场所――输卵管和子宫；发生时间及特点――初情期后，两次分裂连续进行；卵子发生时间及特点――胚胎性别分化以后，两次分裂不连续。

② 不能正确区分受精的标志和受精完成的标志。看到两个极体是受精的标志，雌雄原核膜融合是受精完成的标志。

③ 对囊胚和桑椹胚在胚胎发育过程中所处的阶段、特点和在胚胎工程中的应用没有完全掌握；胚胎发育过程中开始分化的阶段是囊胚，可以移植或分割的阶段为桑椹胚和囊胚。

④ 忽略“透明带反应”和“卵黄膜的封闭作用”在受精过程中的生物学意义；两者构成了防止多精入卵的两道屏障。

⑤ 体外受精易忽视“获能”和“卵子成热”问题。

热点题型2 关注胚胎工程的应用趋势，解答胚胎工程应用题

例4 胚胎干细胞研究在医学上有重大应用价值。通过移植胚胎干细胞期望可以治疗的疾病是（ ）

①糖尿病 ②血友病 ③唐氏综合征（21三体综合征） ④老年痴呆症 ⑤白化病

⑥肝衰竭 ⑦镰刀型细胞贫血症

A. ①②⑤⑦ B. ②③④⑥

C. ①②④⑥⑦ D. ②③④⑤

解析 本题考查胚胎干细胞的应用。理解胚胎干细胞的特点、弄清题目所给疾病的病因是正确解答该题的关键。糖尿病、老年痴呆症和肝衰竭分别是胰岛B细胞、神经细胞和肝细胞受损或衰老引起的疾病，有望通过移植胚胎干细胞的方法加以治疗。血友病和镰刀型细胞贫血症虽然是由于遗传物质改变引起的疾病，其致病基因只在血细胞中表达，只影响血液的功能，有望通过移植造血干细胞的方法加以治疗。唐氏综合征（21三体综合征）和白化病也是遗传物质改变引起的疾病，但影响范围大，不能用移植胚胎干细胞方法进行治疗。

答案 C

例5 自然情况下，牛的生育率很低，通过现代科技手段，可以实现良种牛的快速繁殖。请按照提示，回答下列问题：

（1） 使一头良种雄性黄牛，在一年内繁殖数百头后代，最简便的方法是__________。

（2） 现有一头良种雌性黄牛，采用胚胎移植的方法，可使这头良种牛一年生下数十头自己的后代。其操作过程中需要用激素对该良种母牛（供体）和代孕母牛（受体）进行__

________处理；还要用激素使供体母牛_____

_____。胚胎收集的过程也叫做__________。用于移植的胚胎应发育到__________或____

______阶段。

（3） 采用试管动物技术还可以使普通雌性黄牛产下奶牛、良种肉牛等不同品种小牛。该技术中首先要做的是体外受精和_______。体外受精主要包括__________、__________和__________等几个主要步骤。

解析 本题要求运用胚胎工程的技术手段，快速繁殖良种牛。熟记胚胎工程的技术手段是正确解答该题的关键。（1） 通过人工授精的方法，可以在短时间内大量繁殖优良品种。（2） 胚胎移植进行前，首先要对供体母牛和代孕母牛进行同期处理，同时还要用激素处理供体母牛使其超数排卵；人工收集发育到桑椹胚或囊胚阶段的胚胎进行移植。（3） 试管动物技术包括体外受精和胚胎早期培养，体外受精又包括的采集和获能、卵母细胞的采集和受精三个阶段。

答案 （1） 人工授精

（2） 同期 超数排卵 冲卵 桑椹胚 囊胚

（3） 早期胚胎的培养 卵母细胞的采集

的采集和获能（的获取） 受精

例6 克隆羊的成功不仅奠定了疾病克隆性治疗的基础，又解决了器官移植中供体不足的问题，同时也给人类带来了一些过去尚未遇到的问题。下图为人类对克隆羊技术的拓展图和应用。请据图回答问题。

（1） 图中所涉及的现代生物技术有____

____________________等。（至少写三个）

（2） （多选）下列有关胚胎移植的叙述中，正确的有（ ）

A. 冲卵指的是从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子

B. 只有供、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育

C. 供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应

D. 不同动物其胚胎移植的时间不同，人的胚胎移植最好在四细胞阶段进行

（3） 图中两个婴儿长大后，外貌、性格和其他特征与原型男人基本相同，这说明_____

_______具有全能性。

（4） 使用培养基进行胚胎干细胞培养时，通常要加入___________等天然成分，除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中，还需要保证细胞生活所需的__________和__________；早期胚胎发育在__________阶段以前的细胞是全能细胞。

（5） 图中从“内细胞团到胚胎干细胞”的培养过程中，必须用_________处理内细胞团，使之分散成单个细胞。干细胞形成组织、器官必须要进行__________和__________。

（6） 在体外培养胚胎干细胞能否获得动物器官？__________为什么？____________

_________________。

解析 本题考查胚胎工程的应用及胚胎干细胞的培养与应用，熟记核移植、胚胎移植、胚胎分割等相关过程和胚胎干细胞等相关概念是正确解答该题的关键。

（1） 获得重组细胞，主要采用核移植技术。重组细胞到早期胚胎，涉及到细胞培养。胚胎进入代孕母体，则采用胚胎移植。早期胚胎分为胚胎1和2，通过胚胎分割。

（2） 大量研究表明，受体对移植入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排排斥，这是能够进行胚胎移植的生理基础之一。

（3） 2个婴儿的遗传物质主要来自供核的亲本，将来与供核的亲本外貌很相似。

（4） 由于人们对细胞所需营养物质还没有全搞清楚，因此在在使用合成培养基时，通常加入血清、血浆等天然成分。桑椹胚细胞还没有出现分化，因此认为是全能性细胞。

（5） 胰蛋白酶能使细胞分散开来。

（6） 通过胚胎干细胞体外诱导分化，还可以培育出人造组织器官。但胚胎干细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。

答案 （1） 核移植、胚胎移植、细胞培养

（2） ABD

（3） 动物体细胞核

（4） 血清 温度 pH 桑椹胚

（5） 胰蛋白酶 细胞分裂 细胞分化

（6） 不能 胚胎干细胞在体外培养条件下可以增殖而不发生分化

题型攻略

【知识储备】 试题出现的与“胚胎工程”高频知识点总结：

（1） 胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。

（2） 移植胚胎来源及生殖方式：核移植后进行早期胚胎培养（无性生殖）；体外受精后进行早期胚胎培养（有性生殖）；体内受精冲卵胚胎移植（有性生殖）。

（3） 促性腺激素两次处理：①同期处理；②超数排卵。

（4） 两次检查：①收集胚胎检查；②移植后是否妊娠检查。

（5） 对囊胚进行分割时，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。

【易错指导】

（1） 误认为胚胎移植过程中的冲卵冲出的是卵子；应该是早期胚胎，而不是冲出卵子。体外受精过程中的冲卵冲出的是卵子。

（2） 误认为高等哺乳动物的卵子就是成熟的、已经完成减数分裂的卵细胞；实际上能和结合的卵子的主要部分是处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞，在与的结合过程中完成减数第二次分裂。

（3） 因为胚胎干细胞的分裂能力强、分化程度低，误认为胚胎干细胞的体积也较大；实际上胚胎干细胞的特征是体积小、核大、核仁明显。

巩固训练

1. 下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述中，正确的是（ ）

A. 胚胎干细胞具有发育全能性，它可发育成新个体

B. 滋养层细胞发育成胎膜和胎盘是在囊胚期

C. 诱导胚胎干细胞分化的培养基中不需要加入饲养层细胞

D. 胚胎工程的操作对象是受精卵，而不是生殖细胞

2. “试管婴儿”技术是通过将不孕夫妇的和卵细胞取出在试管中完成受精，并在试管中培养使其发育成早期胚胎，再将胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。它不仅使一部分不能生育的男女重新获得了生育的机会，也为人类的优生开辟了新的途径。“试管婴儿”所涉及的技术和原理不包括（ ）

A. 克隆技术 B. 细胞膜融合

C. 细胞培养 D. 胚胎移植

3. 在试管牛的生产过程中，不是必需的操作是（ ）

A. 卵母细胞的采集和培养

B. 受精卵中导入抗病毒基因

C. 的采集和获能

D. 胚胎的早期培养和移植

4. 科学家已成功地利用人体表皮细胞制造出了具备胚胎干细胞功能的细胞（即类胚胎干细胞），下列有关叙述中，错误的是

（ ）

A. 表皮细胞是高度分化的细胞

B. 类胚胎干细胞能够分化成多种细胞

C. 表皮细胞和类胚胎干细胞具有相同的基因组

D. 表皮细胞在形成过程中丢失了某些基因

5. 哺乳动物的下列四种生理活动发生的顺序是（ ）

①透明带反应 ②透明带破裂

③顶体反应 ④卵黄膜封闭

A. ①②③④ B. ③①④②

C. ④③②① D. ①③②④

6. 高等哺乳动物受精后不久，受精卵开始进行细胞分裂。经桑椹胚、囊胚、原肠胚和组织器官的分化，最后发育成一个完整的幼体，完成胚胎发育的全过程，下列有关叙述错误的是（ ）

A. 右图是胚胎发育过程中囊胚期示意图，①、②、③依次称之为透明带、滋养层、内细胞团

B. 高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵卵裂期桑椹胚囊胚期原肠胚期幼体，其中最关键的时期是原肠胚期

C. 高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束

D. 进行胚胎分割时，应选择原肠胚期的胚胎进行

7. 科学家已成功地利用人体表皮细胞制造出了具备胚胎干细胞功能的细胞（即类胚胎干细胞），下列有关叙述中，错误的是

（ ）

A. 类胚胎干细胞与人体表皮细胞相比，功能有差异，形态、结构也有差异

B. 类胚胎干细胞和表皮细胞中的DNA、mRNA和蛋白质都完全相同

C. 表皮细胞在形成过程中基本上没有丢失基因

D. 人体表皮细胞的质核比（细胞质/细胞核的比值）比类胚胎干细胞的大

8. 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：

请根据图示信息回答：

（1） 试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的工程技术有________、________等。

（2） 用来促进B牛多排卵的激素可能是________分泌的促性腺激素。对D牛要进行________处理。此外受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生________反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能；判断卵子是否受精的标志是________。在受精的过程中，首先发生________反应释放出有关的酶直接溶解卵丘细胞之间的物质。防止多精入卵的生理反应有________。E牛的性别是________。为了确保得到所需性别的试管牛，往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定，请举出两种对早期胚胎进行性别鉴定的方法（只需写出名称或简要原理）____________。

（3） 产生F牛的理论依据是________，其生殖方式属于________。请再举一例克隆牛的培育技术________。

（4） 要培育高产奶率的转基因牛，如建立的生产生长素的生物反应器，即：科学家将________重组在一起，通过_________等方法，导入牛的__________中，转基因牛乳腺细胞中含有较多的参与分泌物加工的________等细胞器。

9. 请回答下列有关细胞工程和胚胎工程的问题：一对健康夫妇生下一男婴，1岁时脑出血死亡，2年后女方怀孕6个月时，经羊水及脐带血诊断为男孩且患血友病，遂引产。于是夫妇俩到广州中山医附属一院做试管婴儿。医生培养7个活体胚胎，抽取每个胚胎1~2个细胞检查后，选两个胚胎移植，最后一个移植成功，出生了一健康女婴，她是我国第三代试管婴儿。请回答：

（1） 试管婴儿技术作为现代生物技术和母亲正常怀孕生产的过程的相同之处是____

________，不同点在于____________。

（2） 医生抽取活体胚胎的1或2个细胞后，可通过观察____________判断早期胚胎的性别，你认为医生应选用______性胚胎进行移植，应用现代生物技术，现在人们已能够选取最理想的胚胎，其基因型应该是_______

_____。自然状态下，出现这样的胚胎的概率是____________。该实例体现了现代科学技术应用于社会和人类生活的重要意义。

（3） 供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题。而治疗性克隆能最终解决这两个问题。下图是治疗性克隆的过程图解：

Ⅰ. 请在上图中横线上填上适当的术语：①____________；②____________。

Ⅱ. 上图中的③④表示的生理过程是__

__________。

10. 胚胎移植的基本程序如下图，据图回答下列问题：

（1） 对供体母牛、受体母牛进行的①处理是_________。处理的方法是_________。

（2） 在哺乳动物的受精过程中，有哪些机制可以防止多个入卵受精__________

_________________________________。

（3） 在输卵管内，次级卵母细胞的减数第二次分裂是在___________________过程中完成的。判断卵子是否受精的重要标志是____________________________。

（4） 冲卵之后要进行质量检查，这时的胚胎应发育到____________阶段。

（5） 哺乳动物排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体_____

_____________是相同的，这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。供体胚胎移入受体后可与受体子宫建立___________，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中_____________________。

（6） ②处理是_____________。

（7） 在胚胎工程中通过任何一项技术，如________________________等技术获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。

参考答案

1. C 2. A 3. B 4. D

5. B 6. D 7. B

8. （1） 动物细胞培养 胚胎移植

（2） 垂体 同期 免疫排斥 在透明带和卵黄膜间有两极体 顶体 透明带反应和卵黄膜封闭作用 雌性或雄性 DNA分子杂交技术（利用基因探针鉴定），分析胚胎细胞的染色体组型

（3） 动物细胞核的全能性 无性生殖

胚胎分割

（4） 生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件 显微注射法 受精卵 内质网、高尔基体、线粒体

9. （1） 双亲生殖细胞都融合为合子 试管婴儿是体外受精，胚胎移植的产物 （2） 性染色体形态 女 XBXB 1/4 （3） Ⅰ. ①细胞核 ②内细胞团细胞 Ⅱ. 细胞分化

10. （1） 同期 用促性腺激素处理

（2） 透明带反应、卵黄膜封闭作用

（3） 和卵细胞结合 在卵黄膜和透明带的间隙里可以观察到两个极体

（4） 桑椹胚或囊胚

（5） 生殖器官的生理变化 正常的生理和组织联系 不受任何影响

（6） 对受体母牛进行是否妊娠的检查

（7） 转基因、核移植、体外受精