浙科版选修三 胚胎工程 学案.doc

第二节胚胎工程1.胚胎工程通常指各种胚胎操作技术，研究对象主要限定于高等脊椎动物，特别是哺乳类。2.哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获能和受精等几个主要步骤。3.试管动物技术运用的技术手段主要有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。4.胚胎移植是指将良种家畜的早期胚胎分别移植到同期发情的代孕母的子宫内，通过代孕母妊娠产仔的技术。5.胚胎分割是指借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕母的子宫中发育，产生同卵多仔后代的技术。一、胚胎工程1概念：胚胎工程通常指各种胚胎操作技术。2研究对象：主要限定于高等脊椎动物，特别是哺乳类。3研究的重点内容：体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。二、体外受精和胚胎体外培养1体外受精(1)含义：采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在试管中受精。(2)过程：精子的获能：将成熟的精子放入培养液中培养，使精子达到获能状态。卵细胞的采集与培养：最常用的方法是卵巢经超数排卵处理后，用穿刺针吸取卵泡液，取出卵母细胞，然后在体外进行人工培养，促进其成熟。受精：获能的精子和成熟后的卵细胞在体外合适的环境下共同培养一段时间，便可受精。受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入和着床，通常移植的适宜时期是发育到8细胞以上的胚胎。经分娩产仔就得到“试管动物”。2胚胎体外培养(1)含义：是指通过人工创造的环境，对获取的早期胚胎进行体外培养。(2)特点：胚胎不同发育期需要不同成分的培养液，尚无从受精卵到新生儿的全体外胚胎培养技术。三、胚胎移植1概念：将良种家畜的早期胚胎分别移植到同期发情的代孕母的子宫内，通过代孕母妊娠产仔的技术。2作用：为胚胎工程获得后代的唯一方法；提高良种家畜的繁殖率。四、胚胎分割1概念借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕母的子宫中发育，产生同卵多仔后代的技术。2操作要求分割对象早期胚胎或卵裂球分割工具切割针或切割刀，或者是酶分割要求均等分割胚胎分割优点快速繁殖良种畜五、胚胎干细胞1概念：是受精卵分裂发育成早期胚胎(囊胚)时，内细胞团的细胞。2特点：是一种未分化细胞，具有发育全能性和二倍体核型。3胚胎干细胞培养(1)培养要求：既能促进胚胎干细胞的生长，又要抑制其分化。一般用胚胎成纤维细胞做饲养层。(2)培养过程：4胚胎干细胞核移植(1)含义：是指把胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术。(2)目的：培养出与细胞核供体极为相似的“复制品”。1下列关于培育试管婴儿的叙述，错误的是()a培育试管婴儿时，受精过程及早期胚胎发育过程在体外进行b试管婴儿的发育场所主要在试管内c试管婴儿的发育场所主要在母体内d试管婴儿具有双亲的遗传特性解析：选b早期胚胎必需移植到母体子宫内才能培育试管婴儿。2以下各项在试管婴儿技术中没有涉及的是()a体外受精b核移植c胚胎移植 d胚胎体外培养解析：选b试管婴儿技术利用体外受精得到受精卵，体外培养至早期胚胎后移植到子宫内，最后经分娩得到试管婴儿，所以不存在核移植。3表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛，产生这一结果最可能的原因是()a胚胎分割移植 b胚胎移植c试管动物培育 d受精卵移植解析：选a表现型不同的母牛，其基因型一定不同，生育出基因型完全相同的小牛，根据题目给出的选项，很可能是胚胎分割移植。因为由一个胚胎分割开的细胞的基因型完全相同。1胚胎移植的基本程序(以牛为例)(1)对供体良种母牛、受体母牛一般用激素进行同期发情处理。(2)用激素对供体良种母牛做超数排卵处理。(3)超数排卵的母牛发情后，选择同种优秀的公牛进行配种或人工授精。(4)胚胎的收集：配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)。(5)冲卵后，对胚胎进行质量检查，把符合要求的胚胎移植给受体。(6)受体母牛产下胚胎移植的犊牛。特别提醒胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变。2胚胎移植的供体和受体(1)供体的选择：具有优良遗传特性的个体。(2)受体须具备的条件：同种的、生理状态相同的一般雌性。3移植胚胎的来源(1)雌性动物体内的早期胚胎。(2)通过体外受精和早期胚胎的培养得到。(3)通过哺乳动物体细胞核移植及培养得到。4试管动物技术与克隆(核移植)技术的比较试管动物克隆动物主要技术手段体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植核移植、早期胚胎培养、胚胎移植实例试管牛“多莉”羊过程遗传特点继承了双亲(提供精子和卵子的个体)的遗传性状全部性状几乎与提供细胞核的亲本一致特别提醒试管动物与克隆动物的三个不同(1)起点不同：试管动物是受精卵，克隆动物是经核移植后的重组细胞。(2)遗传来源不同：试管动物来源于双亲，克隆动物主要来源于供核一方。(3)生殖方式不同：试管动物为有性生殖，克隆动物为无性生殖。题组冲关1胚胎工程的操作对象一般不包括()a早期胚胎细胞b精子、卵子c受精卵 d转基因技术解析：选d胚胎工程操作的对象是动物配子或早期胚胎。2下列生物技术不需要进行胚胎移植的是()a克隆绵羊b培育优良品种试管牛c制备单克隆抗体d培育分泌人的抗体的转基因羊解析：选c单克隆抗体的制备所需的技术手段是动物细胞融合和动物细胞培养。转基因动物、试管动物以及克隆动物都需进行胚胎移植。3请根据流程图回答以下问题：(1)所做的处理是_过程，是_过程，是_过程，是_过程。(2)完成过程所需的培养液配制有何要求？_。(3)过程进行的最适宜时期是_。 (4)试用流程图表示体外受精过程。解析：由图可知表示哺乳动物体外受精和胚胎移植的过程。据图分析可知：为精子的获能，为体外受精过程，为体外早期胚胎的培养，为胚胎移植。过程培养液配制时需配制一系列含有不同成分的培养液。答案：(1)精子的获能体外受精体外早期胚胎的培养胚胎移植(2)配制一系列含有不同成分的培养液(3)发育到8细胞以上的胚胎，如早期囊胚(4)4牛胚胎移植的基本程序如下图，请据图回答：(1)图中a、b、c过程分别是指_、_、_。(2)供体牛的主要职能是_，受体牛必须和供体牛属于_。(3)在胚胎移植过程中，供、受体母牛选择好后，要用动物激素进行同期发情处理，这样处理的目的是_，以保证移植的胚胎能够继续正常发育。(4)你认为胚胎移植技术在生产实践中的主要意义有哪些？_。解析：(1)图示a、b、c过程依次为对供体母牛进行超数排卵处理、配种后胚胎的收集和向受体母牛的胚胎移植。(2)供体牛主要是提供具有优良遗传特性的胚胎，受体牛必须和供体牛属于同一物种。(3)为使受体接受胚胎应对供、受体进行同期发情处理。(4)胚胎移植技术可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，加快优良种畜的繁殖速度，迅速推广新品种。答案：(1)超数排卵处理胚胎的收集胚胎移植(2)产生具有优良遗传特性的胚胎同一物种(3)使供、受体母牛处于相同的生理状态(4)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1胚胎分割(1)过程：(2)基础和特点：理论基础：细胞的全能性。特点：每个后代具有相同的遗传特性。(3)注意事项：对囊胚阶段胚胎进行分割时一定要均分内细胞团，若分割不均，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。分割的份数越多，技术难度会越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率自然会越低。2胚胎干细胞(1)胚胎干细胞的种类：胚胎发育过程中不同干细胞的发育分化过程：受精卵全能干细胞多能干细胞专能干细胞。三种干细胞的比较：名称全能干细胞多能干细胞专能干细胞特点具有形成机体的任何组织或器官直至形成完整个体的潜能具有分化成多种细胞或组织的潜能，但不能发育成完整的个体只能分化成某一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞举例胚胎干细胞造血干细胞神经干细胞应用用于病人的器官移植等造血干细胞移植是治疗血液系统疾病、遗传性血液病等的有效手段通过神经干细胞移植治疗脑瘫、头颅外伤等病症(2)干细胞研究的应用价值：进行基因敲除，获得基因敲除动物，如用基因敲除手段可以获得适合人体移植的猪器官，减弱或消除排斥反应。培育用于移植的细胞、组织或器官。在试管中改良并创造动物新品种，再结合基因工程等技术培育出生长快、抗病力强、高产的家畜品种，生产有价值的动物等。题组冲关5胚胎分割是一种现代生物技术，关于这一技术的叙述正确的是()a胚胎分割可以将早期胚胎任意分割成多份b胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎c胚胎分割技术不能繁殖良种家畜d胚胎分割技术可以分割任意时期胚胎解析：选b胚胎分割常选择卵裂球或囊胚时期的胚胎，早期胚胎不能被任意分割成多份。胚胎分割技术是繁殖良种家畜的方法之一。6下列有关胚胎干细胞的说法错误的是()a利用干细胞治疗某些顽疾，因为干细胞具有再生各种组织、器官的潜能b在功能上，胚胎干细胞具有发育的全能性c用骨髓移植法治疗白血病的优点之一是不发生排斥反应d异体骨髓移植成功后，康复者的血型有可能发生改变解析：选c胚胎干细胞体外培养，可以被诱导分化成人造组织器官用于器官移植，也可移植胚胎干细胞修复坏死、退化的组织细胞。骨髓移植必须进行配型实验，即使是配型合适的骨髓，移植造血干细胞后也会有排斥反应，只是排斥反应较小而已。异体骨髓移植，受体的血细胞来自异体骨髓造血干细胞的增殖，故血型有可能发生改变。7阅读如下资料：资料甲：传统哺乳动物的胚胎干细胞是在经核移植构建成重组胚胎的过程中获得的。资料乙：目前某些生物学家在哺乳动物的体细胞中导入4个多能性相关的基因、2种特殊组蛋白的基因，在添加特殊化合物的培养基中培养，能快速获得诱导性多能干细胞(ips)。但是，这种方法诱导的多能干细胞必须应用逆转录病毒才能进行基因组整合。资料丙：应用ips已经成功培养和分化出心肌、神经、胰腺、骨等多种体细胞和不同的组织，多能干细胞的研究在器官再生、修复和疾病治疗方面极具应用价值。回答下列问题：(1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至_期的内细胞团中分离得到的一类细胞。(2)ips建立的过程需将病毒介导后的细胞接种于_细胞上，并于es细胞专用培养体系中培养，以维持不分化状态；所用逆转录病毒相当于基因工程中的_，且病毒应对生物体_。(3)在体外培养条件下，培养液中加入_因子，可诱导ips向不同类型的组织细胞分化，分化的实质是细胞中基因_的结果。(4)对上述两种方法获得的由自体干细胞诱导分化形成的相应组织、器官进行移植，与传统器官移植相比，其优点是可避免发生_反应。解析：(1)胚胎干细胞简称es或ek细胞，来源于早期胚胎。(2)将es细胞培养在饲养层细胞上，或添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化状态。由于“这种方法诱导的多能干细胞必须应用逆转录病毒才能进行基因组整合”，因此逆转录病毒相当于基因工程中的载体，作为载体应对受体细胞无害。(3)胚胎干细胞在体外培养条件下，在培养液中加入分化诱导因子，就可诱导es细胞定向分化，细胞分化的实质是细胞中基因的选择性表达。(4)自体干细胞诱导分化形成的组织、器官，与自身的抗原性是一致的，因此不会引起免疫排斥反应。答案：(1)囊胚(2)饲养层载体无害(3)分化诱导选择性表达(4)免疫排斥随堂基础巩固1华南虎是国家一级保护动物，可采用试管动物技术进行人工繁殖，该技术包括的环节有()转基因核移植体外受精体细胞克隆胚胎移植abc d解析：选d试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟、获能和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术，该技术包括的环节有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植，不包括转基因、核移植和体细胞克隆。2培育试管山羊的基本过程如图所示，若要培育成功，下列叙述正确的是()a甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵b乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟c丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液d丁过程中早期胚胎需移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内解析：选a甲为获取卵母细胞的过程，可用促性腺激素处理母山羊，使其超数排卵；乙过程的目的之一是促进卵母细胞成熟到减数第二次分裂中期和使精子获能，而不是使精子成熟；乙过程中使精子获能需要获能溶液，丙过程为培养早期胚胎，需用发育培养液，两者成分不同；丁过程中早期胚胎需移植到与供体生理状态相同而不是性状相同的代孕母羊子宫内。3下列关于试管动物技术的叙述，正确的是()a应用该技术繁育后代的过程属于无性生殖b试管动物的遗传物质来源于两个个体c试管动物技术是利用体细胞繁育后代的技术d试管动物技术培育动物的过程全部在体外进行解析：选b试管动物技术利用体外受精、胚胎移植繁育后代，该过程经过了两性生殖细胞的结合，遗传物质来源于两个个体，所以属于有性生殖。4下列关于胚胎干细胞特点的叙述，错误的是()a囊胚时期所有的细胞都是胚胎干细胞b胚胎干细胞是未分化的细胞，具有发育全能性c在适当的条件下，胚胎干细胞可以分化为多种细胞和组织d培养胚胎干细胞的关键是需要一种培养体系，这种体系必须能促进干细胞的生长同时还要抑制干细胞的分化解析：选a当受精卵发育至囊胚期时，内细胞团的细胞是胚胎干细胞，具有发育的全能性。培养时需要一种既能促进干细胞的生长，同时还要抑制干细胞分化的培养体系。5下列有关干细胞的叙述，错误的是()a自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应b胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化c胚胎干细胞的遗传物质在质和量上与受精卵相同d造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力，可用于治疗白血病解析：选b机体免疫系统对自身正常的细胞通常不会产生免疫排斥反应；若给予适宜的环境条件，胚胎干细胞在体外也能被诱导分化；胚胎干细胞是受精卵经有丝分裂形成的，其遗传物质与受精卵相同；白血病是一类造血干细胞异常的恶性疾病，患者血液中的血细胞异常，用正常的造血干细胞取代异常的造血干细胞可治疗该病。6es细胞可被诱导分化为不同的组织细胞，从而可以治疗人类的某些顽症。(1)es细胞是_的简称，在形态上，表现为体积小、细胞核大、核仁明显；在功能上，具有_，将重组胚胎培养到_时期，从该时期的_中进行分离，从而获得es细胞。(2)在培养液不加入_，可诱导es细胞定向分化成所需的各种特定类型细胞，细胞分化的本质原因是基因_。(3)科学家将体外培养的es细胞进行诱导使其定向分化为胰岛细胞，并进行了胰岛素释放实验：控制培养液中_的浓度，检测细胞分泌的胰岛素的量，如图为实验结果，据此分析确认es细胞诱导成功。得到此结论的依据是_。解析：(1)es细胞是胚胎干细胞的简称，胚胎干细胞在功能上具有发育的全能性，可将重组胚胎培养到囊胚期，从内细胞团中分离获得的。(2)在培养液中无饲养层细胞时，在培养液中加入分化诱导因子，可诱导es细胞定向分化成所需的各种特定细胞，细胞分化的本质是基因的选择性表达。(3)由于胰岛素具有降血糖的作用，因此控制培养液中葡萄糖的浓度来检测胰岛细胞分泌胰岛素的量。由图可知，在糖浓度高时，胰岛素分泌量增多，在糖浓度低时，胰岛素分泌量减少，故通过分析可确认es细胞诱导成功。答案：(1)胚胎干细胞(发育的)全能性囊胚内细胞团(2)饲养层细胞选择性表达(3)葡萄糖在糖浓度高时，胰岛素分泌量增多，在糖浓度低时，胰岛素分泌量减少课时跟踪检测1关于牛体外受精形成胚胎的叙述，正确的是()a精子和卵细胞受精形成受精卵后即可移入母牛子宫b采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液才能形成受精卵c成熟卵细胞与收集来的获能精子相遇形成的受精卵，需培养到一定阶段才可移植d胚胎发育和受精过程只需在体外进行解析：选c体外受精的原理是人工模拟体内环境，包括营养、温度、ph等，使初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用。因此，卵母细胞必须在体外经过人工培养成熟后，才能与获能的精子受精，受精卵必须发育到囊胚阶段才能进行移植，移植到母体子宫内后继续发育，形成幼体产出。2某研究小组准备对某种动物的胚胎干细胞进行细胞培养。下列有关叙述正确的是()a胚胎干细胞在不加饲养层的培养基中培养会出现细胞分化b可从原肠胚中获取胚胎干细胞c胚胎干细胞在原代培养过程中不会出现接触抑制的现象d胚胎干细胞经培养能分裂分化成新个体解析：选a加饲养层的胚胎干细胞不分化，不加饲养层的胚胎干细胞能分化成组织、器官；胚胎干细胞来源于囊胚的内细胞团，原肠胚已经发生细胞分化；如果不出现接触抑制现象，那么细胞已经发生癌变，因此胚胎干细胞的原代培养也会出现接触抑制现象；胚胎干细胞虽然具有发育全能性，但是凭目前技术还不能由胚胎干细胞发育成新个体。3下列有关动物胚胎移植的叙述，正确的是()a受体母畜必须选择遗传性状优良的品种b试管婴儿只是受精过程在试管中进行c超数排卵技术要使用一定的促排卵剂d受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能成功移植解析：选c供体需要选择遗传性状优良的品种；试管婴儿除了受精过程在试管中进行以外，胚胎的早期发育也在试管中进行；一般把早期胚胎进行移植，而发育到一定阶段后的胚胎，如原肠胚及以后的胚胎通常不能再进行移植。4下列关于胚胎分割的说法，正确的是()a胚胎分割移植可产生基因型完全相同的新个体b胚胎分割次数越多，产生的新个体也就越多c胚胎分割移植属于有性生殖d胚胎分割若在囊胚期，不仅内细胞团要均等分割，滋养层也要均等分割解析：选a胚胎分割移植的各部分是由一个受精卵经有丝分裂产生的，其基因型完全相同，属于无性生殖。在囊胚期分割时的关键是要注意内细胞团的均等分割。实践证明，同卵多胎的可能性很小，所以不宜分割次数过多。5现在有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐血，在他以后生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病，就可以通过血液中的干细胞来为他治病。关于这个实例说法正确的是()a用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，需要激发细胞的所有全能性b用脐血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病c如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术d如果要移植用他的干细胞培育出的器官，应该长期给他使用免疫抑制药物解析：选c脐血中含有大量未成熟的造血干细胞，将脐血细胞移植，对白血病、再生障碍性贫血等恶性血液病的治疗具有疗效。而用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治疗，只要诱导细胞分化成该组织、器官即可，不需激发其所有全能性；脐血移植属自体移植，基本不会发生免疫排斥反应，不需长期给他使用免疫抑制药物。6下列关于试管动物技术及试管动物的说法，错误的是()a试管动物技术可以通过普通家畜繁育良种家畜b试管动物技术可解决动物生育率低的问题c试管动物的发育场所主要在试管内d试管动物具有双亲的遗传特性解析：选c试管动物技术可使良种家畜的胚胎在普通家畜体内孕育，解决了良种动物生育率低的问题。试管动物具有双亲的遗传特性，发育场所主要在代孕母体内。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)a细胞是_，在进行体外受精前要对精子进行_处理。(2)进行胚胎分割时，通常选择发育到_时期的胚胎进行操作。(3)图中指的是_。(4)通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同遗传性状的根本原因是_。(5)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意_。(6)受体母牛必须和供体牛属于_。移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是_。解析：将获能精子与处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞融合即可得到受精卵，受精卵经过体外培养形成早期胚胎，为了加快繁育优良品种，可以采用胚胎分割技术，常选择发育良好、形态正常的囊胚进行分割，分割后产生的个体因为所含的遗传物质相同，所以性状表现很相似。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，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。大量的研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。答案：(1)卵细胞获能(2)囊胚(3)囊胚腔(4)具有相同的遗传物质(5)要将内细胞团均等分割(6)同一物种受体子宫对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应8把患者体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞中，构建形成重组胚胎，体外培养到一定时期分离出es细胞，将获得的es细胞定向分化为所需的特定类型细胞(如神经细胞、肌肉细胞或血细胞)