第39讲 胚胎工程及安全性伦理

第39讲 胚胎工程及安全伦理1.自然情况下，牛的生育率很低，通过现代生物科技手段，可以实现良种牛的快速繁殖。请根据提示，回答下列问题： (1)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。(2)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。2.胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培养试管牛的过程。 (1)从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是_；从良种公牛采集的精子需_后才能进行受精作用。(2)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外，还需要提供_气体以维持_。(3)图中过程A称为_，它在胚胎工程中的意义在于_。(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是_；获得转基因母牛后，如果_即说明目的基因已经表达。3.英国剑桥大学的罗伯特爱德华兹教授荣获该年度的诺贝尔生理医学奖，授予理由是“他使试管受精技术用于治疗不孕症成为可能，为占总人口比例超过10%的不孕夫妇带来了福音”。胚胎工程等生物工程技术正在改变着人类的生活。请回答下面相关问题： (1)用来培养受精卵的营养液除水和无机盐以外，还需添加_等物质。(2)体外受精及培养过程需在_条件下及无菌环境中进行。母体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生_ _，这为胚胎在母体内存活提供了可能。(3)现在大多数人反对设计婴儿性别，原因_。4.长期以来，优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈，近年来发展起来的细胞工程和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机，请据图完成下列问题：(1)在试管牛和克隆羊的培育过程中都用到的生物技术有_、_ (至少写出两项)。(2)和受精有关的过程有：第一次卵裂开始；释放第二极体；顶体反应；穿越透明带；雌、雄原核的形成；核膜消失，雌、雄原核融合。其正确的顺序为_(填序号)。(3)从A到E中，适宜于牛的胚胎移植时期的有_；图中标号3为_，它将来可发育为胎膜和胚盘。(4)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。 (5)试管牛E的性别为_，克隆羊多利的性状和_最接近，原因是_。5.下图表示胚胎移植的基本程序、早期胚胎发育过程。请回答下列问题：(1)请在图中空格处将内容补充完整：，。(2)超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射。(3)冲卵实质上是用特定装置，将供体母牛子宫内的冲洗出来。(4)如果胚胎发育到了F期，这时细胞就是胚胎干细胞。6.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_。若要使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)。 1. (1)同期发情超数排卵冲卵桑椹胚囊胚(2)早期胚胎的培养卵母细胞的采集精子的采集和获能(精子的获取)受精 2.(1)使卵母细胞成熟(或使卵母细胞获得受精能力)获能 (2)CO2培养液(基)的pH(3)胚胎移植提高优良母畜的繁殖率(4)显微注射法牛奶中含有人类白细胞介素(或牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素)3 (1)维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清(2) 37免疫排斥反应 (3)可能破坏人类正常性别比例4.(1)动物细胞培养、胚胎移植、卵母细胞的采集技术 (2)(3)D、E滋养层细胞 (4)生理状态(5)雌性或雄性(不能确定)白面绵羊因为克隆羊多利的细胞核来自于白面绵羊，生物体的性状主要是由细胞核基因控制的5.(1)同期发情处理移植胚胎 (2)促性腺激素 (3)早期胚胎 (4)内细胞团6.(1)早期胚胎培养胚胎移植 (2)获能第一极体 (3)促性腺激素(4)目的基因的获取 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7.下图为经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程。请回答下列问题：(1)在进行体外受精前要对精子进行_处理。(2)进行胚胎分割时，应选择发育到_时期的胚进行操作。通过胚胎分割产生的两个或多个个体共有的根本特点是_。(3)指的是_。(4)受体母牛必须和供体牛属于_。8.牛胚胎移植的基本程序如下图所示，请据图回答：(1)图中a、b、c过程分别是指_、_、_。(2)供体母牛的主要职能是_；受体母牛必须具备_。(3)为了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是_；处理的时期是_；理由是_。(4)从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞，称为ES或EK细胞。这类细胞的形态特征有_ _。(5)你认为胚胎移植技术在生产实践中的主要意义有哪些？_ _。9.请回答下列与胚胎移植有关的问题：(1)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_。(2)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。10.世界卫生组织解释克隆为“遗传上同一机体或细胞系(株)的无性繁殖”。相对于植物克隆而言，动物尤其是高等动物的克隆比较困难，下图表示哺乳动物克隆的几种方法的主要步骤，据图回答下列问题：(1)方法2获得的小牛的细胞核遗传物质来源于_。方法3中和发育成的小牛的遗传物质_(相同/不同)。(2)细胞B取自囊胚的_，具有全能性，称为_细胞。囊胚_(已经/尚未)出现分化。(3)应用图示方法_得到的小牛与供体1遗传物质最相似。(4)克隆也可以理解为复制、拷贝，结合世界卫生组织的定义，你认为还有哪些现代生物技术也属于克隆？_ _。(5)美国总统奥巴马签署行政令，决定解除对使用联邦政府资金支持胚胎干细胞研究的限制。对此，各界反应不一，你的态度及理由是_。11.克隆羊的成功轰动世界，它不仅奠定了克隆性治疗疾病的基础，而且解决了器官移植中供体不足的问题，但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和应用，请据图回答：(1)图中所涉及的现代生物技术有_ _和_等。(2)下列有关胚胎移植的叙述，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、受体的生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受C供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应D不同动物胚胎移植的时间不同，人的胚胎移植最好在原肠胚时期进行(3)图中两个克隆动物长大后，各方面特征与原型动物相同，这说明_具有全能性，早期胚胎发育在_阶段以前的细胞是全能细胞。(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、无毒及氧气充足的环境中，还需要保证细胞生活所需的_等。(5)图中从“内细胞团到胚胎干细胞”的培养过程中，一般用_处理内细胞团，使之分散成单个细胞。7.（1)获能 (2)桑椹胚或囊胚具有相同的遗传物质 (3)囊胚腔 (4)同一物种8. (1)超数排卵 冲卵 胚胎移植(2)产生具有优良遗传特性的胚胎健康的体质和健康的繁殖能力(3)胚胎分割移植桑椹胚和囊胚期此时还未出现细胞分化或分化程度低(4)体积小、细胞核大、核仁明显(5)胚胎移植技术可以加快优良种畜的繁殖速度，迅速推广新品种9.(1)生理状态 促性腺 卵母细胞 对物质的吸收具有选择透过性(2)胚胎分割 冷冻(或液氮)10.(1)供体1和供体2相同(2)内细胞团胚胎干已经(3)1(4)单克隆抗体、植物组织培养、PCR等(5)支持，胚胎干细胞的研究，有利于治疗人类某些顽症(治疗性克隆)，以及揭示细胞分化和细胞凋亡的机理等；反对，胚胎干细胞取自胚胎，胚胎也是生命，另外可能被用于克隆人研究，引起伦理问题(合理即可)11.(1)核移植胚胎移植细胞培养(任意两个) (2)A、B (3)体细胞核桑椹胚(4)血清温度和pH(5)胰蛋白酶备选2.下面是以小鼠为对象进行的研究工作，请分析回答问题。(1)进行小鼠胚胎工程操作时，首先在光控周期下(光照14 h，黑暗10 h)饲养成年雌鼠，并注射促性腺激素，目的是_。然后从雌鼠输卵管中取出卵子，在一定条件下培养成熟；并从雄鼠附睾中取出精子，在一定条件下培养一段时间，目的是_。再在37、5%CO2条件下，精卵共同作用4 h，冲洗后继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的变化，第5天可以看到胚胎发生收缩，细胞间隙扩大，接着胚胎内部出现裂隙，这是胚胎_期开始的标志。(2)如果体外受精后，在精核与卵核融合之前，用微型吸管吸除雄核，再用细胞松弛素B处理(作用类似于用秋水仙素处理植物细胞)，处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是_ (3)如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵细胞中，由重组细胞发育成小鼠丙，则小鼠丙的基因来源于_。(4)如果将外源基因导入小鼠受精卵，则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵DNA中。这种受精卵有的可发育成转基因小鼠，有的却死亡。请分析因外源基因插入导致受精卵死亡的最可能的原因。_。4(1)促进排卵(或超数排卵)使精子获能囊胚(2)容易获得纯合子并缩短育种时间(3)小鼠甲(体细胞)的核基因和小鼠乙(卵细胞)的细胞质基因(4)外源基因的插入使受精卵内生命活动所必需的某些基因不能正常表达解析第(1)小题中注射促性腺激素和在光控周期下饲养成年雌鼠的目的是促进排卵；取出的精子要在一定条件下培养是为了使精子获能；囊胚期开始的标志是胚胎收缩，细胞间隙扩大，胚胎内部出现裂隙。第(2)小题的处理类似于单倍体育种的方法，因此，能轻松总结出其优点是容易获得纯合子并能缩短育种时间。第(3)小题的方法是动物的“克隆”，其基因来源是：核基因来自小鼠甲，质基因来自小鼠乙。由第(4)小题的题干叙述可知外源基因要随机插入到小鼠的受精卵DNA中，在插入过程中可能会破坏原有基因的完整性，使其不能表达，假如破坏的基因是对小鼠生长发育至关重要的基因，则小鼠会死亡。8控制哺乳动物性别对于畜牧生产具有重要意义。目前，通过分离精子技术选择含不同性染色体的精子进行受精是控制哺乳动物性别的有效方法。含X染色体的牛精子中DNA含量比含Y染色体精子高4%左右，人们现在能够利用这一差异把牛含X染色体的精子与含Y染色体的精子分离。请结合图解回答：(1)精子在受精以前必须进行_处理。(2)受精卵在体外培养时，培养液中除加入必需的核苷酸、氨基酸、无机盐离子、维生素、激素等外，还要加入少量的_及通入一定浓度的CO2，通入CO2的主要目的是_。(3)如果想利用牛乳腺反应器生产人的干扰素，应选择上图中的_为受体细胞，将基因表达载体导入受体细胞的常用方法是_；要最终确定目的基因是否表达，需要对牛的_进行检测，若_，说明目的基因成功表达，否则说明目的基因没有表达。(4)该受体细胞培养至一定时期可通过_的方法，从而一次得到多个转基因牛个体。8(1)获能(2)动物血清调节pH(3)受精卵甲显微注射法乳汁牛乳中含有人的干扰素 (4)胚胎分割移植解析(1)精子获能后才具备受精能力。(2)在培养受精卵时，培养液中要加入动物血清使受精卵正常分裂，通入CO2调节培养液的pH。(3)用牛的乳腺反应器生产人的干扰素，转基因牛必须为雌性，应选择受精卵甲为受体细胞，因为受精卵甲为XX，发育为雌性。目的基因导入动物受体细胞一般为显微注射法。若目的基因表达成功，则牛的乳汁中含有人的干扰素。(4)一次得到多个转基因牛可利用胚胎分割技术将早期胚胎分割为多份，再进行胚胎移植。9随着科学技术的发展，人们可以根据人类的需求来改造生物的性状，在许多领域取得了可喜的成果，如图是利用奶牛乳汁生产血清白蛋白的图解，根据下图回答：(1)在此工程过程中涉及的现代生物技术主要有_。(2)在基因工程中，我们称为_，在进入之前要用_等工具来构建基因表达载体。(3)图中一般经_处理可以得到，从到的过程中一般用未受精的卵细胞去核后作为受体，不用普通的体细胞，原因是_。(4)从AD中选出到的过程中正确的操作方法_，把送入的最佳时期是_。(5)是生出的后代，那么的遗传性状和_最相似，为什么？_，如果的数量太少常用_来扩增。要实现批量生产血清白蛋白，则要求的性染色体是_，利用该方法得到的动物叫做_。(6)用这种方法生产药物与工厂化生产药物的优越性在于_。和某些转基因羊可通过分泌乳汁来生产人类所需药物，这类的转基因动物被称为_。2下图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解，根据下图回答：(1)在此工程过程中涉及到的现代生物技术主要有_。(2)在基因工程中，我们称为，在进入之前要用等工具来构建基因表达载体，能实现进入的常用方法是。(3)图中一般经处理可以得到，从到的过程中一般利用未受精的去核卵细胞为受体，而不用普通的体细胞，原因是_。(4)从AD中选出到的过程中正确的操作方法，把送入的最佳时期是。(5)是生出的后代，那么的遗传性状和最相似，为什么？_，如果的数量太少，常用来扩增。要实现批量生产血清白蛋白，则要求的性染色体是，利用该方法得到的动物叫做。(6)用这种方法生产药物与工厂化生产药物相比，优越性在于。和某些转基因羊可通过分泌乳汁来生产人类所需药物，这样的转基因动物被称为。2(1)核移植技术、动物细胞培养、基因工程、早期胚胎培养(2)目的基因限制酶、DNA连接酶和载体显微注射法(3)胰蛋白酶卵细胞大，易操作，体细胞的细胞核在卵细胞质中才能表现出全能性(4)C桑椹胚和囊胚(5)荷斯坦奶牛因为个体的核遗传物质大部分来自荷斯坦奶牛，只是为胚胎发育提供营养和场所，并没有获得的遗传信息PCR技术XX转基因克隆动物(6)节约资源、降低成本等乳腺生物反应器(2011福建卷，32)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_进行PCR扩增，然后用Mst 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 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，据此判断该胎儿为_(正常/患者/携带者)。(1)精子获能胚胎移植(2)DNA限制性核酸内切(3)正常一、受精1准备阶段：包括_和_。2受精阶段：(1)精子与卵子相遇时，首先发生_，以形成精子穿越放射冠的通路。(2)防止多精子入卵受精的两道屏障是_和_作用。二、胚胎发育1卵裂期特点2早期胚胎发育的阶段(1)桑椹胚：这一阶段的细胞都属于_。(2)囊胚(3)原肠胚：具有_、中胚层和_三个胚层