胚胎工程的应用及前景

1 / 23胚胎工程的应用及前景本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址莲山课件 k胚胎工程的应用及前景一、知识与技能目标1、掌握胚胎胚胎移植的生理学基础、基本程序和应用，胚胎移植的重要地位和作用。2、认同胚胎分割的应用及其意义。3、掌握胚胎干细胞的概念和分离途径及研究意义。二、过程与方法目标阅读教材，了解胚胎移植的现状，总结胚胎移植的意义。有关“胚胎移植的生理学基础”的四点内容，要重点掌握，并分析“为什么胚胎移植要在动物发情排卵后一段时间内进行” ，了解胚胎移植的原则，为理解胚胎移植基本程序奠定基础。有关“胚胎移植的基本程序”内容，建议阅读教材后，自己能够恰当进行概述。学习过程中注重自读、设问、讨论等多种形式的综合运用。关于“胚胎干细胞”的学习过程，建议自己阅读教材和通过报刊、杂志、互联网等媒体搜集资料，撰写一篇关于2 / 23胚胎干细胞应用价值的综述，其中要对胚胎干细胞的来源、功能及特点进行说明。写好的综述要在班里交流，并恰当评价。在学习本节时，如果有条件，可到家畜良种场参观，或倾听胚胎工程专家的专题讲座，以开阔视野，加深认识。三、情感与价值观目标1、认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用。2、关注胚胎工程的研究进展和应用价值。四、教学过程概念：是指将雌性动物的，或者通过及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、相同的其他动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体叫供体，接受胚胎的个体叫。应用：胚胎移植是、 、或体外受精等技术的最后一道“工序”现状：在的胚胎移植中，技术方法更为简便、实用。意义：可充分发挥个体繁殖潜力。供体主要职能只是产生优良特性的胚胎，缩短繁殖胚胎移植周期胚胎移植成功与否关系到：供体和受体的1）供、受体的生理变化相同，为胚胎提供相同的生理环境3 / 23生理学基础 2）早期胚胎没有与母体子宫建立组织联系，为提供可能3）受体对外来胚胎基本不发生，为胚胎的存活提供可能4）胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其不受影响1）供、受体的选择和处理（使用激素进行处理、处理）2）或人工受精基本程序 3）胚胎收集（冲卵） 、检查（胚胎发育到或囊胚） 、培养或保存（196的液氮）4）胚胎移植：手术法（引出子宫和卵巢将其注入） ；非手术法（用移植管将其送入子宫）5）移植后的检查（是否妊娠）等概念：指采用方法将早期胚胎切割成 2、4 或 8 等份等，经移植获得双胎或多胎的技术。仪器设备：和显微操作仪操作程序 1）选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有的培养皿胚胎分割 2）用分割针或分割刀切开胚胎，吸出半个，注入空或直接将移植给受体。分割囊胚时要将均等分割。此时还可用分割针分割，做胚胎 DNA 分析。局限：刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹上存在差异，的可能性有限。4 / 23概念：由或中分离出来的一类细胞。简称 ES 或 Ek 细胞。特点形态上：体积小、大、核仁明显功能上：具有，即可分化为成年动物体任何一种组织细胞；在体外胚胎干细胞可增殖而不发生；可冷冻保存；可进行遗传改造1）移植 ES 细胞修复坏死或退化部位，治愈糖尿病、肝(心)衰竭、等病症意义 2）ES 细胞体外诱导分化，可培育3）ES 细胞在牛黄酸、丁酰环腺苷酸等诱导因子作用下可向不同类型组织细胞答案：早期胚胎体外受精生理状态雌性受体转基因核移植牛雌性优良生理状况生殖器官胚胎收集免疫排斥反应遗传物质同期发情超数排卵配种桑椹胚机械同卵实体显微镜操作液透明带裸半胚内细胞团滋养层性别鉴定同卵多胎早期胚胎原始性腺细胞核发育的全能性分化成骨不良人造组织器官分化五、例题分析例将雌性动物的早期胚胎，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5 / 23雌性动物的体内。以下说法不正确的是（）A这里说的同“种”是指同一“物种”B加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛，生出荷斯坦奶牛，可以移植成功c同种动物之间的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功D不管是否妊娠，同种动物生殖器的生理变化都是一样的例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. 试管动物培养 B. 胚胎移植c. 胚胎分割移植 D. 受精卵移植例 “试管婴儿”技术属于（）A胚胎移植 B组织培养c克隆技术 D基因工程例 （多选）胚胎移植技术目前主要应用于A. 解决某些不孕症者的生育问题B. 治疗某些遗传病c. 提高良种家畜的繁殖力 D. 提高动物的抗病力例在胚胎移植的整个过程中，与之有关的激素包括（）促性腺激素雌激素孕激素雄激素6 / 23ABcD六、巩固练习：1、以下哪一项是胚胎工程的最终技术环节（）A.胚胎分割 B.胚胎移植c.胚胎培育 D.体外生产胚胎技术2、下列有关动物胚胎移植的叙述中，不正确的是（）A从受孕母畜体内取出的受精卵或胚胎均能移植B受体母畜必须处于与供体母畜同步发情状态c超数排卵技术要使用一定的激素D试管婴儿技术只有受精及早期卵裂过程在体外进行3、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4、下列关于胚胎移植的叙述不正确的是（）A、胚胎移植全部属于无性繁殖B、可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力c、大大缩短了供体本身的繁殖周期D、供体的主要职能变为只产生具有优良遗传特性的胚胎5、哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内（） ，这就为胚胎的收集提供了可能A.已经与母体子宫建立组织上的联系7 / 23B.处于游离状态c.处于固定状态D.已经吸附于子宫内壁上6、 “冲卵”是指（）A.把受精卵从子宫冲洗出来 B.把卵细胞从子宫冲洗出来c.把卵细胞冲散，便于收集 D.把胚胎从子宫冲洗出来7、以下哪一种胚胎分割的移植效率最高（）A.二分胚 B.四分胚c.八分胚 D.十六分胚8、进行胚胎胚胎移植时最迟选择哪一时期的胚胎（）A、卵裂期 B、桑椹胚 c、囊胚 D、原肠胚9、从供体母畜收集的胚胎，可以直接向受体移植，也可以放入（）中保存。A.液氧 B.干冰 c.液氮 D.培养箱10、对于桑椹胚和囊胚的胚胎，用分割针或分割刀将胚胎切开，吸出其中半个胚，移入预先准备好的（）中，或直接移植给受体。A.空透明带 B.滋养层 c.饲养层 D.囊胚腔11、在进行囊胚切割时，要注意将()等分。A.透明带 B.滋养层c.内细胞团 D.囊胚腔12、 （多选）胚胎分割所需要的主要仪器设备为（）8 / 23A.显微操作仪 B.电子显微镜c.电子切割仪 D.实体显微镜13以下对于胚胎分割的描述，正确的是（）A只能对囊胚期细胞进行分割B囊胚阶段的胚胎分割份数越多，产生相同基因型的后代个数越多c胚胎分割产生的后代个体表现型完全相同D内细胞团一般到囊胚才出现，胚胎分割时最好将其均等分割，移植成功率才高14、胚胎干细胞的特点是（）A.在形态上，表现为体积大，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性B.在形态上，表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性c.在形态上，表现为体积小，细胞核小，核仁不明显；在功能上不具有发育的全能性D.在形态上，表现为体积大，细胞核小，核仁明显；在功能上具有发育的全能性15干细胞是一种尚未充分分化的未成熟的细胞，它具有再生各种细胞、器官的潜能，医学家们正尝试利用干细胞治疗一些顽疾，用骨髓移植法有效治疗白血病便是成功的例证。下列说法中不正确的是（）9 / 23A利用干细胞治疗某些顽疾，是因为干细胞具有再生各种组织、器官的潜能B骨髓分为红骨髓和黄骨髓，其中，只有红骨髓具有造血功能c用骨髓移植法治疗白血病的优点之一是不发生排斥（异）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16、关于 ES 细胞的应用叙述错误的是（）A.可以用于治疗由于细胞坏死，退化或功能异常引起的疾病B.在体外诱导分化可培育出人造组织器官c.是研究体外细胞分化的理想材料D.不能用于治疗糖尿病、肝衰竭等疾病17、奶牛场通过性别控制获得更多的雌性牛犊，以增加牛奶产量。可以采取的方法是（）A通过分离出 X 精子并与卵细胞结合受精B通过分离出 X 精子和 y 精子并与卵细胞结合受精c通过分离出 y 精子并与卵细胞结合受精D通过分离含 X,y 染色体的精子与卵细胞结合受精41 转基因生物的安全性一、知识与技能目标关注转基因生物的安全性问题，对生物技术安全性问题10 / 23讨论的必要性。二、过程与方法目标举例说明转基因生物安全性问题的不同观点和论据。三、情感与价值观目标形成对待转基因生物安全性问题的理性、求实的态度。四、教学过程（一）转基因成果令人叹为观止11972 年国的第一次重组 DNA 获得成功。2转基因生物的重要成果（二）对转基因生物安全性的争论1在转基因生物中，有时候会出现一些人们意想不到的后果。原因是：(1)；(2)；(3)。2转基因生物引发人们在、和三个方面发生了激烈的争论。(见下表)（三）理性看待转基因技术1正确的做法，而不能。2制定政策和法规，如我国制定的基因工程安全管理11 / 23办法 、 。五、例题分析：1下列哪项不是转基因食物潜在的安全隐患()cA转基因植物有可能合成出对人体有直接毒性或潜在毒性的蛋白质B转基因植物合成的某些新的蛋白质有可能成为某些人的过敏源c某些转基因生物可以合成干扰素，进人人体增强相应细胞的免疫力D某些基因足以使植物体内某些代谢途径发生变化，导致转基因农作物营养成分的改变2下列哪项不是转基因成果()BA清除石油污染的假单孢杆菌 B高产青霉素菌株c转基因抗虫棉 D巨型小鼠320 世纪 90 年代，乌干达木薯业遭到了病害的毁灭性打击。科学家究其原因发现，是一种新的病毒引发的疾病，而这种新病毒是由两种已知病毒重组产生的。这一事实有力地支持了下列哪一观点()BA转基因生物有可能成为“入侵的外来物种，威胁生态系统中其他生物的生存B导人转基因生物的外源基因有可能与感染转基因生物的某些细菌或病原体杂交，从而重组出对人类或其他生物12 / 23有害的病原体c转基因植物的抗除草剂基因，有可能通过花粉传播而进入杂草中，使杂草成为除不掉的“超级杂草”D抗虫棉能抵抗棉铃虫，但随着棉铃虫抗性的增强，抗虫棉有可能被淘汰4关于转基因生物引发的安全性问题的叙述，错误的是()cA转基因生物引发的安全性问题包括食物安全、生物安全、环境安全B转基因生物引起安全性问题的原因之一是外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的c转基因生物引发的安全性问题是无法弥补的D转基因生物有可能造成安全性问题，但不能一概而论5科学家发现栽种含有抗除草剂基因的农作物后，会使附近的、与其亲缘关系较近的野生植物也获得抗除草剂基因。下列说法错误的是()BA野生植物通过自然杂交获得抗除草剂基因B野生植物发生了基因突变c基因工程会导致基因污染D转基因生物会危及生物圈的稳定6如今，从土豆、草莓到西红柿，各种各样的转基因产品已经潜入寻常百姓家，有资料显示，我国餐桌上有 5013 / 23以上的大豆色拉油属于转基因食品。然而近年来，有关转基因食品是否影响健康的争论不绝于耳。例如：1999 年，美国康奈尔大学 Iosey 等人将转 Bt 基因(苏云金杆菌杀虫晶体蛋白基因)玉米花粉撒在苦芭菜上，喂食黑脉金斑蝶 4天后死亡率达 44，而对照组无一死亡，研究者认为该转基因玉米对非靶生物有毒。(1)报道转基因作物大面积种植已达 7 年，食用转基因食品的人群至少已有 10 亿之多，至今没有转基因食品不安全的任何实例。转基因食品是安全的，试分析原因。分析：转基因食物被煮熟之后，细胞就被破坏了，进入人肠胃系统后，基因被消化成小分子物质而失去遗传作用。我们所吃的非转基因改良谷物是长期人工选择的结果，人们食用后并未有不适和影响健康。转基因食品仅是农作物品种中加入一两个对人类无害的已知性状的基因等(2)自 1983 年转基因作物在美国问世以来，用生物技术改造农产品的研究与应用进展飞快。2001 年全球转基因作物的种植面积达到了 5000 万公顷。试问：转基因产品到底有什么优势?分析：可缩短育种时间；可定向改造生物的性状；可提高粮食产量，解决粮食问题(3)有人认为转基因生物会造成基因污染，危害生态系统14 / 23的稳定性。你是怎样理解的?分析：转基因生物中所含的外源基因可能会通过杂交在环境中传递，可能会由此产生的超级杂草，超级害虫以及其他超级动物等，使得生物多样性受到破坏等。 （只要合理即可）六、课堂巩固1全球种植转基因农作物的国家已经有十几个，种植面积最大的国家分别是（）cA美国、加拿大、巴西、印度B美国、加拿大、阿根廷、中国c美国、阿根廷、加拿大、中国D美国、中国、印度、巴西2人们培育基因作物的主要目的是（）cA提高物种的多样性 B提高作物的适应能力c提高作物的产量和质量 D加快作物的进化过程3下列不是转基因生物与食品安全的反对者认为的是()DA担心出现滞后效用B担心出现新的过敏源c担心营养成分改变D只要某些重要成分没有发生改变，就可以认为与天然15 / 23品种没有差别4我国在修建的公路和铁路路基下流出了许多动物通道，其目的不包括（）cA保护动物的生存环境 B防止地理隔离的形成c促进动物的进化过程 D维护动物的迁移路线5所谓“实质性等同”是指()cA转基因农作物中的成分完全没发生改变B转基因农作物中的部分成分没发生改变c转基因农作物中只要某些重要成分没有发生改变，就可以认为与天然品种“没有差别”D “实质性等同”是对转基因农作物安全性的最终评价6面对转基因技术的利弊，正确的做法是（）DA坚决抵制转基因生物 B不加区分，全盘接受c应停止有关的实验 D趋利避害，不能因噎废食7下列哪项不利于转基因生物安全性问题的解决()DA1993 年，我国制定了基因工程安全管理办法B2002 年，我国农业部颁布了农业转基因生物标识管理办法c加强对转基因生物的安全性检测D减少转基因农作物的种植面积8有人认为转基因生物势必会打破自然界物种的原有界限，改变生态系统中能量流动和物质循环，会对生态系统16 / 23的稳定性造成破坏。下列哪项是对上述观点的完全反驳()cA种植转基因抗虫作物，可以减少农药的使用量B种植抗除草剂农作物可以保护农田土壤环境c转基因生物不会改变生物原有的分类地位，充其量只能说明是具有某种新特征的同一物种，不会破坏生态系统的稳定性D重组的微生物在降解某些化合物的过程中所产生的中间产物，可能会造成二次污染9下列哪些说法已得到了证实()cA一些转基因植物成为了“入侵的外来物种” ，威胁着生态系统中其他生物的生存B转基因抗除草剂植物已使杂草成为了抗除草剂的“超级杂草”c转 Bt 基因玉米的花粉可使某种斑蝶幼虫死亡D已发现因食用转基因食物而死亡的病例10关于转基因生物的标注，错误的是()cA转基因动植物和微生物，应直接标注“转基因”B转基因农产品的直接加工品，标注为“转基因加工品”c用农业转基因生物加工制成的产品，只要最终销售产品中不再含有或检测不出转基因成分的产品，不需标注17 / 23D转基因农产品的直接加工品，标注为“加工原料为转基因”11下列哪一组生物是通过基因工程方法培育成功的（）DA向日葵与无子西瓜 B超级小鼠和克隆羊c超级绵羊和无子番茄 D超级鱼与抗虫棉1219 世纪 70 年代基因工程技术刚兴起的时候，都以微生物作为实验材料，且必须在“负压”(低于外界大气压)的实验室里操作。这里“负压”的作用主要是（）AA防止重组基因的生物进入人体或逃逸到外界，从而对环境造成基因污染B提高微生物的基因突变频率c加快微生物的繁殖速度D避免其他微生物对实验材料的污染13自 1984 年第一例转基因鱼在我国诞生以来，对转基因鱼的研究取得了长期的进步。研究表明被转移基因可以整合、表达，并能遗传给后代。对转生长激素(GH)基因研究发现，转 GH 基因鱼生长速度快，饵料转化率高。转基因鲤鱼最大个体为对照的最大个体的 2 倍，个别甚至可达对照的 77 倍，转 GH 基因大马哈鱼个体可达对照的 10倍30 倍。转基因鱼摄人的食物能用于生长的部分高于非转基因鱼，也就是饵料利用率高。转基因鱼蛋白质转换效18 / 23率也显著高于非转基因鱼，转基因鱼比对照鱼能更有效的利用饲料蛋白质，在投喂低蛋白质(20)饲料时，转基因鱼通过增加摄食量取得较高的特定生长率；投喂高蛋白质(40)饲料时，转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率。转 GH 基因鱼体蛋白质含量增加。但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性是很值得研究的问题，需研究的是转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散问题。只有解决了生态安全性问题，才能真正使转基因鱼广泛应用于渔业生产。在多倍体育种方面，我国自 20 世纪 70 年代中期开始，已在草、鲤、鲢、鳙、水晶彩鲫和白鲫等近 20 种鱼类中获得三倍体和四倍体试验鱼，从目前的研究来看，多倍体鱼类对控制过度繁殖、促进生长、延长寿命以及改进鱼肉品质等都是有效的。总的来说，我国鱼类多倍体育种研究进展较快，且开始进入实用性阶段，如刘筠等最近培育成功的三倍体“湘云鲫” 。请根据上述内容，完成下列各题。(1)转基因鱼成功的物质基础是：。(2)已知人的 GH 是一个含有 191 个氨基酸的蛋白质，若将人的 GH 基因转移到鱼体内，则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是，并写出遗传信息传递和表达过程：。(3)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以至其生长高于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显19 / 23著高于非转基因鱼。其原因是：。(4)鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，试分析引起生态安全性问题的原因：分析：遗传物质均匀 DNA1146复制 DNA（基因）RNA 蛋白质转基因鱼合成了大量生长激素，生长激素能促进合成蛋白质转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼带有转基因，具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他特种竞争，引起生态危机。14对番茄的研究中发现，害虫损伤番茄叶片后，叶上的细胞壁释放出一种类激素因子；这种物质通过细胞组织扩散到茎和其他叶片上，启动了蛋白酶抑制剂的基因，开始高效合成蛋白酶抑制剂，并在茎叶中迅速积累，以对付害虫的再次侵袭。蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，因此害虫取食后，就会因无法消化食物而被杀死。人们尝试着将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米，让玉米获得与番茄相似的抗虫性状，以对付异常猖獗的玉米螟(一种玉米害虫)。试分析回答下列问题：(1)番茄的蛋白酶抑制剂很可能是在茎叶细胞的处合成的。20 / 23(2)将番茄的蛋白酶抑制基因成功地导入玉米内，使玉米形成新的性状，这种变异属于。(3)有人对食用的这种转基因玉米的安全性感到担忧。你认为这种担忧有道理吗?试以已学过的知识进行简要的分析说明。分析：核糖体基因重组有道理。这种转基因玉米的果实（种子）中也可能含有蛋白酶抑制剂，食用后可能抑制人体消化酶的活性，使人无法对食物进行消化而出现病患。无必要。这种转基因玉米的蛋白酶抑制剂主要集中在茎、叶中，而人类食用的是果实（种子）加工而成的食品，因此不会影响人体对食物的消化。无必要。因为人与害虫消化酶的结构是存在差异的，玉米的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，但对人很可能无影响无必要。人类食用的通常是煮熟的玉米食品，玉米蛋白酶抑