人教版选修3 3.3 胚胎工程的应用及前景 学案.doc

33胚胎工程的应用及前景1胚胎移植是指将雌性动物体内的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。2胚胎移植前一般用孕激素对供、受体进行同期发情处理。3胚胎分割的对象是桑椹胚或囊胚，在对囊胚分割时，应注意将内细胞团均等分割。4胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，简称es或ek细胞。5胚胎干细胞在形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显，功能上具有发育的全能性。一、胚胎移植1概念(1)移植对象：雌性动物体内的早期胚胎或通过体外受精及其他方式得到的胚胎。(2)移植条件：移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内。(3)供体：在胚胎移植中提供胚胎的个体。(4)受体：在胚胎移植中接受胚胎的个体。(5)实质：是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。2意义(1)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(2)大大缩短了供体本身的繁殖周期，增加供体一生繁殖后代的数量。3生理学基础填表生理学基础意义同种动物的供、受体排卵后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了相同的生理环境早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态为胚胎的收集提供了可能受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应为胚胎在受体内的存活提供了可能供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其遗传特性不受任何影响为移植后代胚胎继续发育提供了营养等方面的保障4基本程序对供、受体的选择和处理配种或进行人工授精对胚胎的收集、检查、培养或保存对胚胎进行移植移植后的检查。二、胚胎分割1概念：指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。2特点：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质。3实质：胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。4选择胚胎：应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。5操作要求：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。三、胚胎干细胞1来源：由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。2特点(1)形态上：体积小、细胞核大、核仁明显。(2)功能上：具有发育的全能性。(3)体外培养条件下，可以增殖而不发生分化。3应用(1)用于治疗人类的某些顽症。(2)培育人造组织器官。(3)是研究体外细胞分化的理想材料。1表现型不同的母牛生出基因型相同的小牛，产生这一结果最可能的原因是()a试管动物培养b胚胎移植c胚胎分割移植 d受精卵移植解析：选c胚胎分割可以看做动物的无性繁殖或克隆的方法之一，供移植的胚胎来自同一个受精卵，这样表现型不同的母牛最可能生出基因型相同的小牛。2在胚胎移植中供体的主要职能是()a提供优良的供体基因 b提供优良遗传特性的胚胎c提供卵细胞 d提供精子解析：选b胚胎移植过程中提供胚胎的个体为供体，胚胎移植主要是为了获得良种家畜，因而供体的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎。3下列哪项与胚胎分割的过程或特点不符合()a在囊胚或桑椹胚阶段进行分割b可分割成2等份、4等份等c是动物克隆的方法之一d胚胎移植后获得的动物个体之间性状完全相同解析：选d对分割后的胚胎进行移植，获得的后代个体之间遗传物质是相同的，因此这种增加动物个体数量的方法属于克隆。但表现型是基因型与环境条件共同作用的结果，即使不考虑分割后的胚胎之间可遗传变异的发生，在基因型完全相同的情况下，后代不同个体之间的性状也不是完全相同的。4下列关于es细胞的叙述，不正确的是()a细胞体积小，细胞核明显b体外培养可以增殖而不分化c目前已经可以在体外诱导分化出不同器官d可以从哺乳动物囊胚的内细胞团中分离获取解析：选c从理论上讲es细胞可在体外诱导分化出不同的器官，但到目前为止还没有培养出任何真正的器官。5胚胎移植主要包括以下步骤，正确的顺序是()配种或进行人工授精检查对胚胎进行移植移植后的检查对供体、受体的选择和处理对胚胎的收集培养或保存a bc d解析：选a胚胎移植的基本程序：对供体、受体进行选择和处理配种或进行人工授精对胚胎进行收集、检查、培养或保存对胚胎进行移植进行移植后的检查。1胚胎移植的实质早期胚胎在相同生理环境条件下的空间位置转移，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此能保持其原来的遗传特性。2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。3胚胎移植的供体和受体(1)供体的职能：产生具有优良遗传特性的胚胎。(2)受体须具备的条件：健康的体质和正常的繁殖能力。同种的、生理状态相同的其他雌性动物，没有生殖隔离，生殖环境相同。4胚胎移植的条件(1)胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。这里的“同种”是指“同物种”。(2)进行胚胎移植的供、受体生理状态要相同。应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体子宫内的位置相同或相似。5胚胎移植的基本程序(以牛为例)(1)对供、受体母牛进行选择，并用激素进行同期发情处理。(2)用激素对供体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。这时的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。(6)将收集的胚胎直接向受体移植或放入196 的液氮中保存。(7)胚胎的移植：手术法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。非手术法：将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。(8)对受体母牛进行是否妊娠的检查。(9)受体母牛产下胚胎移植的犊牛。题组冲关1下列关于胚胎移植的说法，错误的是()a对供体、受体要进行选择b要用激素对供体进行超数排卵处理c供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应d胚胎移植常采用的两种方法是手术法和非手术法解析：选c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，在进行胚胎移植时没有必要对受体进行免疫检查。在胚胎移植时，应选择有健康的体质和正常繁殖能力的个体作为受体，选择遗传性能和生产性能优秀的个体作为供体。在用激素对供、受体进行同期发情处理的同时，还要用促性腺激素对供体进行超数排卵处理，以得到更多的卵子。胚胎的移植方法有手术法和非手术法两种。2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基础和特点(1)理论基础：细胞的全能性。(2)物质基础：每个细胞核内具有相同的遗传物质。(3)特点：每个后代具有相同的遗传特性。2过程3注意事项(1)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。(2)分割的份数越多，每一份的细胞数会越少，不但难以做到均等分割，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团的细胞所受的影响会越大。因此，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。题组冲关3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胚胎分割技术属于有性生殖方式，因此不属于克隆d胚胎分割技术可以分割任意时期胚胎解析：选b胚胎分割常选择桑椹胚或囊胚时期的胚胎，早期胚胎不能被任意分割成多份。胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。4如图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图，请据图回答下列问题：(1)填出图中字母所代表的结构名称：a_；b_；c_；d_。(2)写出甲、乙、丙过程的技术名称：甲_；乙_；丙_。(3)进行乙过程时，所取的样本是_。进行甲过程时，所使用的主要仪器设备是_，本过程的技术关键是_。(4)尽管胚胎分割技术在多种动物中取得成功，但仍然存在一些问题，同时很难取得同卵多胎，成功率较高的是_。解析：(1)根据囊胚的结构可知图中字母所代表的结构名称分别是，a为囊胚腔；b为透明带；c为滋养层；d为内细胞团。(2)图中表示的甲、乙、丙过程的技术分别是胚胎分割、做dna分析性别鉴定、胚胎移植。(3)进行乙过程时，所采取的样本是滋养层细胞；进行甲过程时，所使用的基本仪器是显微操作仪和实体显微镜；本过程的技术关键是将内细胞团均等分割。(4)尽管胚胎分割技术在多种动物中已取得成功，但仍然存在一些问题，如刚出生的动物体重偏轻，毛色和斑纹上还存在差异等。同时很难取得同卵多胎，成功率较高的是同卵双胎。答案：(1)囊胚腔透明带滋养层内细胞团(2)胚胎分割做dna分析性别鉴定胚胎移植(3)滋养层细胞显微操作仪和实体显微镜将内细胞团均等分割(4)同卵双胎1胚胎干细胞的种类(1)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(2)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胚胎干细胞的分离培养过程3胚胎干细胞的应用前景(1)es细胞可用于治疗人类的某些顽症。利用es细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植es细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。(2)通过es细胞体外诱导分化， 可以培育出人造组织器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。(3)es细胞是研究体外细胞分化的理想材料。es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。在培养液中加入分化诱导因子，可以诱导es细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。(4)es细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。题组冲关5下列有关胚胎干细胞的说法不正确的是()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。6阅读如下材料：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_期的内细胞团或胎儿的_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，来源于早期胚胎或原始性腺。(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，如牛黄酸、丁酰环腺苷酸等化学物质时，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)桑椹胚或囊胚原始性腺(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下列有关动物胚胎移植的叙述，错误的是()a供体的主要职能是产生具有优良遗传特性的胚胎b受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态c超数排卵技术要使用一定的激素d通过胚胎移植获得的动物都属于无性生殖的产物解析：选d供体的主要职能是产生具有优良性状的胚胎，受体的主要职能是为胚胎的后期发育提供营养物质和发育空间；受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态，这就为胚胎移入受体提供了相同的生理环境；超数排卵技术要使用一定的激素，即促性腺激素；若用于移植的胚胎是经过受精作用得到的，则该过程为有性生殖；若胚胎是通过细胞核移植得到的，则该过程为无性生殖。2胚胎移植的意义或用途不包括()a良种畜群迅速扩大，加速育种工作和品种改良b不受时间、地域限制，节省购买种畜的费用c一次给受体母羊植入多个胚胎，可增加双胞胎和多胞胎的比例d新个体具有供、受体共同的遗传物质解析：选d胚胎移植中的“受体”仅为“代孕”，不能为胚胎提供遗传物质。3关于胚胎分割，以下说法正确的是()a胚胎分割可产生基因型完全相同的新个体b胚胎分割次数越多，产生的新个体也越多c胚胎分割属于有性生殖d胚胎分割若在囊胚期，不仅内细胞团要均等分割，滋养层细胞也要均等分割，否则不易成功解析：选a胚胎分割的后代来自同一个受精卵，所以基因型都完全相同，属于无性生殖；胚胎分割次数越多，成功率越低；若在囊胚期分割，需要将内细胞团均等分割。4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。5以下关于胚胎干细胞的叙述，不正确的是()aes细胞的分离和培养可以应用于基础生物学、畜牧学和医学等方面bes细胞可用于治疗帕金森综合征、少年糖尿病和老年痴呆症等c现在已经通过诱导es细胞的定向分化成功治愈癌症、心脑血管疾病和某些组织器官的损伤des细胞是研究体外细胞分化的理想材料解析：选c目前，对于es细胞的研究已有了很大进展。在动物实验方面，用es细胞诱导分化出某些组织细胞已经成功治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症，而对于人类这方面疾病的治疗，还有待进一步研究。心脑血管疾病、癌症不是es细胞所能治疗的。6通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是()a对供体和受体母牛都要进行相同激素处理b冲卵是指把卵细胞从子宫中冲洗出来c对获得的原肠胚检查合格后方可移植d胚