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“人造子宫”
（热点背景
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早前关于人造子宫，最大的挑战就是要解决胎儿脑出血的风险，因为人造子宫内发育会使用抗凝药物，
就会增加早产儿脑出血的风险。2017 年时的“人造子宫”事实上，是一个模拟胎盘封闭的无菌体环境，里
面的小羊通过脐带和类似管子一样的装置连接，形成完整的血液循环。里面的液体是人工羊水，不仅能提
供氧气，将废物排出，还能提供胎儿发育所需的激素和营养。研究人员会将人造子宫安放在一个黑暗、恒
温的环境里，同时还会为其播放母亲的心跳声。在2017 年，费城儿童医院的研究人员，就已经初步取得了
成功，当时小羊胎儿能在这个生物袋中成功存活28 天。
2024 年，根据《儿科研究》的最新研究，密歇根大学的研究人员已经开发出了一种不依赖全身抗凝就
能体外孕育的创新技术，而且已经在小羊身上进行了测试。
人造子宫研究的主要障碍突破了，该团队也取得了更大的成果。在生物袋中，成功“孕育”了300 多
只小羊胎儿，它们的运动、睡眠状态、呼吸、吞咽，都和母体内发育是一样的。不仅如此，它们还发育出
了健康的肺部、大脑和其他身体器官。
在人造子宫里的发育随时被监测，这意味着可以将孕育过程可视化，可以更好干预早产儿的身体情况。
如果再往长远考虑，实现体外孕育，那就可以解放女性，甚至有人觉得能促进性别平等。但缺点也是很明
显的，最大的问题，目前所有成功的案例，只针对羊。目前，关于人造子宫人体试验的申请，还没有通过，
美国FAD 和其他权威机构，以及医学专家们，正在多方讨论中。预计，会在2024 年宣布结果。
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1. 考察胚胎工程。
①胚胎工程的概念：对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移
植到雌性动物体内生产后代,满足人类的各种需求。
②胚胎工程技术:体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
③受精过程：
过程
主要变化
第一步:精子穿越卵细胞膜外的结构
释放多种酶,溶解卵细胞膜外的一些结构
第二步:精子接触卵细胞膜
透明带发生生理反应(防止多精入卵的第一道屏障)
第三步:精子入卵
卵细胞膜发生生理反应(防止多精入卵的第二道屏障),
雌、雄原核形成
第四步:受精卵形成
雌雄原核靠近,核膜消失,形成合子
④胚胎早期发育的过程
发育过程
特点
受精卵
受精卵形成后即在输卵管内进行 有丝分裂 ，开始发育
卵裂期
分裂方式：有丝分裂
特点：在透明带中细胞数量不断增加,胚胎的总体积不增加
桑葚胚
致密的细胞团，没有分化，属于全能干细胞（胚胎干细胞）
囊胚
①细胞开始出现分化（内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层
将来发育为胎膜和胎盘）;
②出现 囊胚腔 （含有液体的腔）
③孵化：透明带破裂，胚胎从中伸展出来
原肠胚
出现胚层分化：内胚层、中胚层和外胚层
发育过
程图示
⑤胚胎移植的过程：
⑥胚胎移植的生理学基础及意义：
生理学基础
意义
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哺乳动物发情排卵后,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化
是相同的
为供体的胚胎移入受体提供相同的生
理环境
哺乳动物的早期胚胎形成后,在一定时间内不会与母体子宫建立
组织上的联系,而是处于游离状态
提供胚胎收集的基础
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
提供移入胚胎存活的基础
供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但供体胚胎
的遗传特性在孕育过程中不受影响
提供保留遗传特性的基础
注意：
①受精标志是观察到两个极体或者雌、雄原核；受精完成的标志：雌、雄原核的融合，形成合子。
②胚胎早期发育的场所：输卵管、子宫
③胚胎移植过程中两次激素的使用:a.第一次用激素:对供、受体进行同期发情处理。b.第二次用激素:对供体
进行超数排卵处理。
一、单选题
1．胚胎工程技术有着广泛的应用，例如某科研团队应用生物技术生产人的血清蛋白，其过程如图所示。
下列有关说法正确的是（ ）
A．基因A 可导入胚胎细胞的细胞质中或细胞核中
B．小牛1 和小牛2 的性别相同，都是雌性或者雄性
C．重组细胞2 与重组细胞1 的遗传物质有所不同
D．图中利用了体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术
2．体外受精技术是提高动物繁殖能力的有效措施，该技术还可以为胚胎移植提供可用的胚胎。下列关于
体外受精和胚胎移植的叙述，正确的是（ ）
A．从卵巢中获得的卵母细胞培养成熟后才能与刚获取的精子进行受精
B．经胚胎移植给受体获得的后代可能具有两个或多个亲本的遗传物质
C．给供体动物饲喂一定量的激素后可实现超数排卵，以增加胚胎的数量
D．需要对受体注射免疫抑制剂以降低其对外来胚胎的免疫排斥反应
3．通过核移植等技术获得克隆哺乳动物（二倍体）的一般流程如图所示。下列说法错误的是（ ）
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A．注入去核卵母细胞内的既可以是供体的体细胞核，也可以是供体的细胞
B．体细胞核移植难度低于胚胎细胞核移植
C．过程②构建的重构胚具有发育成完整个体的能力
D．可以通过乙醇、蛋白酶合成抑制剂等方法激活重构胚
4．近些年，在我国干燥、缺水的戈壁无人区，科学家发现了小规模野化单峰骆驼群。科学家期望通过胚
胎移植等方法拯救野化单峰骆驼，其过程如下图。以下说法正确的是（ ）
A．精子的头部是细胞核，头部的顶体由中心体发育而来
B．若过程①表示体外受精过程，则E 后代的发育是在体外完成的
C．过程②表示通过显微操作法去除核膜包被的细胞核
D．过程③表示早期胚胎培养，获得的F 后代是克隆动物
5．胚胎工程中各种操作技术如图所示，下列分析正确的是（ ）
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A．d 可直接移植给受体，形成d 的关键是要对a 的内细胞团均等分割
B．胚胎干细胞在形态上的特点有细胞体积大，核小，核仁明显
C．早期囊胚a、b、c 基因型相同，但发育得到的个体表型不一定相同
D．代孕母牛应用孕激素提前做好同期发情处理，避免移植胚胎发生免疫排斥
6．亚洲黑熊又称为月熊，是食肉目熊科的哺乳动物。近年来由于栖息地丧失和人为捕猎，亚洲黑熊数量
骤减，目前处于易危状态。近日动物学家在某林地发现了少量野生亚洲黑熊。他们期望通过体内受精、胚
胎移植等方法拯救亚洲黑熊，其过程如下图。下列相关叙述错误的是（ ）
A．胚胎工程操作中对黑熊A、D 均需激素处理，前者为促性腺激素，后者为孕激素
B．D 雌性黑熊受体必须和动物园亚洲黑熊♀A、野生亚洲黑熊♀B 进行同期发情处理
C．E 的遗传性状由A、C 决定，性别不确定；F 的遗传性状由A、B 决定，性别为雌性
D．无论是体内受精还是核移植所得胚胎，需培养至囊胚阶段，再移植到D 受体内着床
7．关于胚胎工程的描述，不正确的是（ ）
A．胚胎移植是供体和受体共同繁殖后代的过程，后代具有供体和受体的遗传共性
B．借助超数排卵、体外受精、胚胎分割等技术可以得到较多胚胎
C．转基因动物和克隆动物的培养都离不开胚胎移植技术
D．利用试管动物技术繁殖出新个体属于一种有性生殖
8．我国科学家成功用诱导多能干细胞（iPS 细胞）克隆出了活体小鼠，部分流程如下图所示，其中Kdm4d
为组蛋白去甲基化酶，TSA 为组蛋白脱乙酰酶抑制剂。下列说法错误的是（ ）
A．组蛋白乙酰化和去甲基化可以使生物发生可遗传变化
B．①过程中小分子化合物能诱导小鼠成纤维细胞脱分化为iPS 细胞
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C．③过程获得的重构胚细胞中的线粒体来自去核的卵母细胞
D．若④过程中对重构胚进行胚胎分割，移植后可获得多只克隆鼠
9．下列有关胚胎工程的叙述，正确的是（ ）
A．胚胎分割是指借助一定的技术将原肠胚一分为二
B．胚胎分割获得的后代的表型完全相同
C．选用同种、同期发情的母畜作受体时，基本上不会发生免疫排斥反应
D．试管动物是指，从体外受精到完成整个胚胎发育，都在体外的试管中进行所得到的动物
10．精子载体法是以精子作为外源基因载体携带外源基因进入卵细胞，形成转基因动物的方法。某科研小
组利用精子载体法将人的促卵泡激素（β-FSH）基因导入受精卵中形成转基因牛来生产促卵泡激素。下列
有关说法错误的是（ ）
A．①过程需将精子处于能吸收环境中外源DNA 分子的生理状态
B．②过程采用体外受精技术，通过基因重组获得双亲遗传物质
C．常选取早期胚胎囊胚期中的滋养层细胞进行动物遗传病筛查
D．④过程经同期发情处理过的代孕牛基本不发生免疫排斥反应
二、非选择题
11．雌性哺乳动物在早期胚胎发育过程中1 条 X 染色体会发生整体范围内的沉默（基因转录活性被抑
制），仅有少数“逃逸”基因仍能正常表达，这一生理过程称作X 染色体失活（XCI）。XCI 能保证雌、
雄间X 染色体上基因表达水平的一致，也造成体外受精胎儿性别比例的失衡。
(1)为制备体外受精（IVF）的胚胎，研究人员采用超数排卵方法采集小鼠 期卵母细胞，另一方面，
将成年健康公鼠的精子在体外条件下进行 处理，将二者置于适当的培养液中完成体外受精。收集
早期胚胎，移植到经过 处理的代孕母鼠中，获得的胚胎含有 （单/双/三）亲的遗传物质。
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(2)研究人员从囊胚的 取样，对体外受精的早期胚胎进行性别鉴定，下表中结果显示胎儿性别比例
（雄/雌） 自然生产 （IVO）胎儿的性别比例。
组
别
胚胎数
活仔率（%）
雄/雌
IVO
81
56.25
1.08
IVF
82
45.58
1.48
(3)为进一步揭示体外受精的胎儿性别比例失衡的原因，研究人员剖取第7.5 天的小鼠胚胎进行胎儿发育情
况统计，结果如图1 （右上方）。
①结果显示IVO 组雌、雄胎儿形态异常比率 ，而在IVF 组中， 。
②研究人员收集不同组别的胚胎细胞，定量检测具代表性的“非逃逸”基因，结果显示这些基因的表达在
IVF 雌性胚胎中显著 IVO 雌性胚胎， 说明IVF 雌性胚胎XCI 不足。
③已有研究表明，XCI 高度依赖激活因子 RNF12，研究人员利用免疫荧光技术检测RNF12 蛋白的表达量
如图2。
注：均为鉴定性别后的雌性胚胎，DAPI 标记细胞核所在位置，标尺：50μm
结果显示 。
(4)综上所述，XCI 造成体外受精的胎儿性别比例失衡的可能原因是体外受精过程引发小鼠部分雌性胚胎
，引发 ，导致雌性发育异常及雄/雌比例升高。
12．I、紫杉醇红豆杉细胞产生的一种高效抗癌物质，在植物体中含量极低，可通过植物细胞工程相关技术
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来获取，请分析回答下列问题：
(1)首先要获取外植体，然后培养出愈伤组织，该培养基中含有一定量的蔗糖，其作用是 。下表为
四种不同外植体在相同培养条件下诱导愈伤组织的实验结果，由表中结果可知诱导愈伤组织较适宜的两种
外植体分别是 。
外植体
愈伤组织体积
诱导率/%
不带叶茎段
很大
99.5
带叶茎段
很小
90
叶片
很小
20
成熟胚
较大
80
注：诱导率 （%）=形成的愈伤组织数量/接种的外植体数量×100%。
注：生长速率=每天每升培养基中增加的细胞干重克数。
(2)将愈伤组织接种到适宜培养液中进行细胞培养，该过程 （填“体现”或“未体现”）细胞的全
能性。据图（右上方）分析2，4-D 对细胞生长和紫杉醇合成的作用分别是 ，为获得最大紫杉醇
总产量， 最适合的2，4-D 浓度应为 （填“0.5”“1.0”或“2.0”） mg·L⁻¹。
(3)与从天然植株中提取相比，利用上述技术生产紫杉醇的重要意义是 （答出两点）。
Ⅱ、请根据下列两个资料回答相关问题：
资料 1：用化学方法激活小鼠成熟的卵母细胞得到 phESC（孤雌单倍体干细胞），然后通过基因编辑技术
使 phESC 中的3 个基因沉默， phESC 的细胞核状态便可接近精子细胞核的状态，如图1。
资料2：用化学方法激活小鼠的精子得到ahESC（孤雄单倍体干细胞），然后对ahESC 中的8 个基因进行
编辑，ahESC 的细胞核便具有卵细胞核的特点，如图2。
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(4)体内受精时，在精子触及卵细胞膜的瞬间， 会迅速产生生理反应阻止后来的精子进入。
(5)用促性腺激素对雌性小鼠进行 处理可得到大量卵母细胞，这些卵母细胞转化为 phESC 的过程
相当于植物组织培养中的 过程。
(6)ahESC 与精子和去核卵母细胞融合后，得到的融合细胞的性染色体组成可能是 。
(7)据图分析只依赖雄性小鼠 （填“能”或“不能”）得到孤雄小鼠，请写出理由支持你的判断
。
13．抗凝血酶Ⅲ是一种药用蛋白，对预防和治疗静脉血栓、心肌梗死、脑血管病变具有重要作用。为了提
高抗凝血酶Ⅲ的产量，科研人员设计利用崂山奶山羊乳腺生物反应器制备抗凝血酶Ⅲ，并获得了成功。制
作崂山奶山羊乳腺生物反应器的流程如图1 所示。回答下列问题：
(1)获取抗凝血酶Ⅲ基因后，需要通过PCR 技术对该基因进行扩增，该技术的原理是 ，
前提是 。PCR 技术的过程一般包括 、 、子链
延伸三个阶段。
(2)获取重组质粒后，将重组质粒导入受精卵。从崂山奶山羊A 的卵巢中获取卵子和从崂山奶山羊B 的睾丸
中获取精子，其中精子要进行 处理才具备受精的能力。图1 中步骤⑤是指 ，该
项技术的优势是 。
(3)科研人员通过实验获得三只转基因奶山羊D（甲、乙、丙）。科研人员对甲、乙、丙三只奶山羊和非转
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基因奶山羊进行了基因检测。检测结果显示非转基因奶山羊体内无抗凝血酶Ⅲ基因，甲、乙、丙三只奶山
羊体内均含有抗凝血酶Ⅲ基因。进一步检测抗凝血酶Ⅲ的表达情况，结果如图2 所示。
注：图中黑色条带为抗原—抗体杂交带，表示相应蛋白质的存在。M 泳道条带为相应标准蛋白所在位置。
根据以上信息分析，该检测结果说明 。
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