高中生物技术与生物工程第三章胚胎工程第3节胚胎工程的新进展学案.docx

第三节胚胎工程的新进展1说出胚胎细胞核移植的概念、特点和应用。(重点)2简述嵌合体的含义和应用。(难点)3举例说明转基因动物技术的用途。 胚 胎 细 胞 核 移 植1概念把早期胚胎细胞的核取出后注入到去核的卵细胞中，使之在体内或体外发育成早期胚胎甚至成熟个体的技术。由此得到的早期胚胎称为重组胚，发育成的动物个体称为核移植个体。2特点(1)因供体核来源于同一个胚胎，所以所有的核移植个体在遗传性状上是完全相同的。(2)通过连续胚胎细胞核移植的方式培育出的动物，完全保留了亲代的遗传性状。(3)可无限度地获得遗传性状完全相同的后代。3应用对扩大优良家畜的繁殖以及拯救濒危野生动物具有重大意义。探讨：结合动物细胞核移植的过程，分析为什么体细胞核移植较胚胎细胞核移植更困难？提示：动物体细胞比胚胎细胞分化程度高，分裂能力弱，实现细胞核的全能性更困难。探讨：下图为某哺乳动物生殖过程示意图(b为卵细胞)，据图思考相关问题：(1)动物个体的产生分别属于什么生殖方式？提示：有性生殖和无性生殖。(2)图中a、b、c三种细胞产生的方式一样吗？提示：不一样，a、b为减数分裂，c为有丝分裂。(3)动物个体的产生表明了什么？提示：动物个体的产生表明高度分化的动物细胞核也具有发育成完整个体的潜在能力。1胚胎细胞核移植与体细胞核移植技术的比较(1)不同点来源不同，胚胎细胞核移植的细胞核来自早期胚胎细胞，而体细胞核移植的细胞核来自已分化了的体细胞。(2)相同点都是将细胞核注入到去核卵细胞中，都是利用了细胞核的全能性，都属于克隆技术。2细胞核移植技术的几个易错点(1)细胞核移植技术中，注入去核卵母细胞中的也可以是整个细胞。(2)核移植技术的供体细胞不能选择生殖细胞的细胞核，因为生殖细胞与正常体细胞相比，遗传物质是减半的。(3)哺乳动物细胞核移植可分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。胚胎细胞核移植较易成功，体细胞核移植较难成功。(4)该技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。(5)克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。1进行哺乳动物克隆，细胞核供体细胞不能是()A乳腺细胞B卵细胞C胃腺细胞 D胚胎细胞【解析】细胞核移植的供体细胞可以是胚胎细胞或体细胞，但不能是生殖细胞。【答案】B2我国科学家2001年在山东莱阳农学院培养出克隆牛“康康”和“双双”的过程如下图，请分析回答：(1)a、b所指细胞工程的名称分别是_和_。(2)“康康”和“双双”之间能否进行器官移植？_。为什么？_。(3)实施细胞工程时，所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是_。【答案】(1)核移植胚胎移植(2)能它们具有几乎完全相同的遗传物质，移植后不会发生免疫排斥反应(3)卵细胞体积大，易于操作；卵细胞含有使细胞核的全能性表现出来的物质嵌 合 体 与 转 基 因 动 物1嵌合体(1)含义将不同品种甚至不同种的受精卵或早期胚胎镶嵌在一起，体外培养至囊胚，再通过“代孕妈妈”最终培育出具有不同遗传性状的完整个体。(2)应用建立实验动物遗传病的模型，研究治疗方案和筛选药物。在家畜改良方面，由于嵌合体动物可集不同品种动物的基因于一体，就有可能把亲代动物的优良遗传性状集中表现出来，从而形成具有高度杂种优势的杂合个体。2转基因动物(1)动物转基因技术科学家将大鼠的生长激素基因导入小鼠受精卵中，再将受精卵移植到代孕母鼠体内发育，结果得到了带有大鼠生长激素基因的转基因小鼠。这种鼠成年体重是正常小鼠的两倍，被称为“超级小鼠”。(2)动物“生物反应器”将药用蛋白的外源基因导入雌性家畜的体内，并使之在家畜的乳腺中特异性表达出相应的产物。探讨：嵌合体身上具有不同遗传性状的原因是什么？提示：嵌合体可集不同品种动物的基因于一体。探讨：分析用转基因动物生产药物的过程，思考以下问题：就药物基因而言，最理想的表达场所是哪里？乳腺生物反应器有哪些优点？讨论用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器操作过程是怎样的？提示：转基因动物的乳腺。产量高、质量好、成本低、易提取。a.获取目的基因；b.构建基因表达载体；c.显微注射导入哺乳动物受精卵中；d.将受精卵送入母体内发育成转基因动物。探讨：分析用转基因动物作器官移植的供体时，应采取什么措施？提示：抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因。1嵌合体与植物体细胞杂交技术的比较(1)植物体细胞杂交，又称植物细胞融合，是指将植物不同种、属甚至科间的原生质体通过人工方法诱导融合，然后进行离体培养，使其成为杂种植物的技术。该杂种植物的细胞中含两种植物的遗传物质。(2)嵌合体是遗传学上用以指不同遗传性状嵌合或混杂表现的个体。可以用不同种的受精卵或早期胚胎镶嵌在一起，经体外培养、胚胎移植，最终培育出具有不同遗传性状的完整个体。2用转基因动物生产药物(1)转基因生物：科学家将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中，然后，将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。(2)乳腺生物反应器或乳房生物反应器：优点是产量高、质量好、成本低、易提取。操作过程：获取目的基因(例如血清白蛋白基因)构建基因表达载体(在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子)显微注射导入哺乳动物受精卵中形成胚胎将胚胎移入母体动物发育成转基因动物(只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达)。1嵌合体动物之所以能表现出不同动物的性状，原因是()A它的每个体细胞中含有不同动物的遗传信息B它的不同体细胞中可能含有不同的遗传信息C它的每个体细胞中都含有相同的遗传信息D它的不同体细胞中都含有相同的遗传信息【解析】假若某嵌合体动物是由两种受精卵或早期胚胎镶嵌在一起培养而成的，这个动物体就是由两种不同遗传信息的细胞组成的，即此动物能表现出两种动物的遗传特性。镶嵌在一起的这两种动物细胞增殖和分化为各种组织细胞，形成了嵌合体动物。嵌合体培育过程中存在着细胞间的嵌合，但不存在细胞融合。【答案】B2继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答： (1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是_。(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转入_中，原因是_。(3)通常采用_技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。(4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_细胞中特异表达。【解析】在基因工程中，若受体细胞是动物细胞，常采用显微注射的方法导入目的基因。若要使小鼠膀胱上皮细胞合成人的生长激素，在进行基因转移时，当作受体细胞的通常是受精卵，其原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中得以表达。检测目的基因是否插入到受体细胞的基因组，通常采用的是DNA分子杂交技术。【答案】(1)显微注射法(2)受精卵(或早期胚胎)受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中得以表达(3)DNA分子杂交(DNA分子探针)(4)膀胱上皮1胚胎细胞核移植与胚胎移植的最大区别是()A将早期胚胎植入受体母畜体内B将胚胎细胞核取出后注入去核卵细胞中C胚胎培养D可用于培育优良家畜【解析】胚胎细胞核移植的主要内容是将供体的细胞核注入去核卵细胞中，而胚胎移植是将早期胚胎植入合适的“代孕妈妈”的子宫中。这两个过程中都需要胚胎培养技术，都可以用于优良家畜的繁殖。【答案】B21982年，美国科学家运用基因工程技术得到体型巨大的“超级小鼠”，其运用的方法是()A把植物的生长素基因和细胞分裂素基因分别注入到小白鼠的受精卵中B把牛的生长激素基因和大象的生长激素基因分别注入到小白鼠的卵细胞中C把人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注入到小白鼠的受精卵中D把人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注入到小白鼠的卵细胞中【解析】人的生长激素基因和牛的生长激素基因是在小白鼠的受精卵中得到表达的。【答案】C3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技术和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机。下面是科学家快速繁殖良种奶牛的两种方法，请据图回答：(1)在试管牛E和克隆牛G的培育过程中都必须用到的两项技术是_和_。(2)_作用激活次级卵母细胞完成减数第二次分裂。(3)科学家将人的抗胰蛋白酶基因转入上图的重构卵中，发现克隆牛G的乳汁中含人的抗胰蛋白酶，说明_得到表达。(4)培育中要对母牛D注射_激素，其目的是_，以便将胚胎移至母牛D的子宫内。【解析】(1)在试管牛E是采用体外授精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术形成的；克隆牛G是采用核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等技术形成的，所以它们培育过程中都必须用到的生物技术有早期胚胎培养(动物细胞培养)和胚胎移植。(2)受精作用激活次级卵母细胞完成减数第二次分裂。(3)克隆牛G的乳汁中含人的抗胰蛋白酶，说明人的抗胰蛋白酶基因得到表达。(4)培育中要对母牛D注射孕激素，使其同期发情，以便将胚胎移至母牛D的子宫内。【答案】(1)动物细胞培养胚胎移植(2)受精(3)人的抗胰蛋白酶基因(4)孕使其同期发情4原有基因通过DNA重组技术得以改造的动物称为转基因动物。现在这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，人类控制蛋白质合成的基因可以替代羊染色体上的相似基因，下图表示这一技术的基本过程。请回答：(1)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊染色体内，原因是_。(2)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是_。将人体蛋白质基因“插入”羊体细胞染色体中的酶是_。(3)举出两例说明转基因技术的应用：_。【解析】(1)人体蛋白质基因要能够“插入”到羊染色体内，要求人的DNA分子和羊染色体的DNA分子必须具有相同的空间结构和化学组成。(2)基因的“剪刀”是限制性内切酶，基因的“针线”是DNA连接酶。(3)实际的例子还有：培育抗虫棉、基因治疗、在动物的乳腺细胞中培育人类需要的激素、抗体、酶等。【答案】(1)人和羊DNA分子的空间结构、化学组成相同(2)限制性内切酶DNA连接酶(3)培育抗虫棉；提供器官移植的来源(其他合理答案亦可)课堂小结：网络构建核心回扣1.胚胎细胞核移植是指借助显微操作技术，把早期胚胎的核取出，将其注入到预先去核的卵细胞中，使之