第六节 胚胎工程(二)

胚胎工程 二 胚胎工程 二 主讲 黄冈中学优秀生物教师 严贻兰 一 知识概述一 知识概述 1 体外受精和早期胚胎培养 2 胚胎工程的应用及前景 二 重点知识归纳及讲解二 重点知识归纳及讲解 一 体外受精和早期胚胎培养 1 体外受精步骤 1 卵母细胞的采集和培养 2 精子的采集和获能 3 体外受精 获能的精子和培养成熟的卵子可以在获能液或专用的受精溶 液中完成受精过程 2 胚胎的早期培养 1 培养液成分巧记 2 用于胚胎移植的胚胎一般在原肠胚以前 二 胚胎工程的应用 1 胚胎移植 1 实质 胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置 的转移 2 生理学基础 3 基本程序 以牛为例 2 试管动物生产流程 3 克隆动物的培育流程 4 胚胎分割 5 胚胎干细胞 1 干细胞类型 2 胚胎干细胞 来源 早期胚胎或原始性腺 特点 培养过程 应用前景 用于治疗人类的某些顽症 培育成组织器官 用于器官移 植 用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究 对 ES 细胞的培养和诱导 为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效手段 典型例题 例 下列有关胚胎工程的叙述 正确的是 A 试管动物 的生殖方式属于无性生殖 B 卵裂球时期每一个细胞的体积比受精卵大 C 通过胚胎移植技术可充分发挥良种母畜的繁殖潜力 D 对某一胚胎的干细胞核移植 产生的动物中雄性和雌性的概率各占 1 2 解析 试管动物 是通过体外受精 体内发育获得的个体 属于有性生殖 卵裂球时期每一个细胞的体积比受精卵小 对某一胚胎的干细胞核移植 产 生的子代动物个体性别相同 答案 C 例 2 图中 a 表示基因工程 c 表示发酵工程 d 表示克隆技术 则 e 和 b 分 别表示 A 胚胎移植和细胞培养 B 显微注射技术和细胞培养 C 细胞培养和花粉离体培养 D 显微注射技术和药粉离体培养 解析 基因工程 发酵工程和克隆技术中都涉及细胞培养 因而可确定 e 表示 细胞培养 b 可以表示花粉离体培养 答案 C 例 3 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 答案 1 超数排卵 冲卵 胚胎移植 2 只产生具有优良遗传特性的胚胎 健康的体质和正常的繁殖能力 3 胚胎分割移植 桑椹胚期和囊胚期 此时还未出现细胞分化 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 返回 同步测试同步测试 一 选择题一 选择题 1 下列有关哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述正确的是 A 移植用的胚胎一般取发育到桑椹胚或囊胚 B 滋养层细胞发育成胎膜和胎盘在囊胚期 C 分割囊胚阶段的内细胞团不要求均等 D 卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加 2 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 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 3 供 受体母牛选择好后 要用激素进行同期发情处理的原因是 A 防止受体牛不愿意接受胚胎 B 只有受体与供体的生理状态相同 被移植的胚胎才能继续正常发育 C 只要发情排卵后 各阶段时间内的变化 供 受体生理状态完全相同 D 同期发情处理后 卵细胞和精子受精结合能力强 4 下列说法不正确的是 A 胚胎工程技术包括胚胎移植 胚胎分割 体外生产胚胎技术 B 试管牛的培育过程属于克隆过程 C 提供胚胎的个体称为 供体 接受胚胎的个体叫 受体 D 胚胎移植实际上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 5 下列哪项不是哺乳动物克隆实验的缺点 A 重构胚胎成功率低 B 流产率高 C 胎儿畸形率高 D 克隆后的胚胎着床率高 6 试管婴儿是指 A 在试管内把受精卵培育成足月的婴儿 B 成熟的卵和精子在试管内完成受精过程 C 把精子移植到母体内 D 将发育的胚胎移植到母体发育 7 下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述 正确的是 A 卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加 B 胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割 C 胚胎干细胞具有细胞核大 核仁小和蛋白质合成旺盛等特点 D 胚胎干细胞是一类未分化细胞 可从早期胚胎中分离获取 8 下列关于利用胚胎工程技术繁殖优质奶羊的叙述 错误的是 A 对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理 B 人工授精后的一定时间内 收集供体原肠胚用于胚胎分割 C 利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎 D 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 9 下列过程在胚胎移植中没有必要进行的是 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 胚胎移植常采用手术法和非手术法两种方法 10 以下是制定并研究设计的 试管牛 工厂化生产技术流程 其中正确的 顺序应是 卵母细胞的采集和培养 精子的采集和获能 画出 试管牛 工厂化生产技术流程图 受精 胚胎的早期培养 A B C D 显示提示 提示 提示 1 A 解析 因桑椹胚或囊胚时期的细胞未分化 所以移植的胚 胎一般取桑椹胚或囊胚 滋养层细胞发育成胎膜和胎盘是在原肠胚期 对囊胚阶段的内细胞团的分割要求均等 卵裂期胚胎中细胞数目增加 但有机物总量在不断减少 2 C 解析 考查动物细胞工程的内容和胚胎分割 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 很可能是将胚胎分割移植 因为由一个胚胎分割开的 细胞的基因型完全相同 3 B 解析 对供体和受体同时用激素同期发情处理是为了保证 供体和受体具有相同的生理状态 以确保胚胎移植后能正常发育 4 B 5 D 解析 重构胚胎受细胞核和细胞质的相互影响 生活力不 如受精卵 所以克隆后胚胎着床率低 6 B 解析 试管婴儿是指人的卵细胞和精子在体外完成受精作 用 发育到早期胚胎的一定阶段 再移入到母体子宫内继续发育到足 月诞生的婴儿 由于受精过程和早期胚胎通常在试管中完成 所以叫 试管婴儿 7 D 解析 卵裂期胚胎中细胞数目增加 而有机物总量不断减 少 胚胎分割时需将囊胚的内细胞团均等分割 胚胎干细胞是一类可 从早期胚胎中分离获得的未分化细胞 其具有细胞核大 核仁大 蛋 白质合成旺盛等特点 8 B 解析 本题考查胚胎工程的相关知识 意在考查考生对胚 胎工程的理解 人工授精后的一定时间内 收集供体的早期胚胎 如 囊胚 用于胚胎分割 所以 B 选项错误 9 C 10 B 解析 试管牛 工厂化生产的流程是卵母细胞的采集和 培养 精子的采集和获能 受精 胚胎的早期培养 画出 试管牛 工厂化生产技术流程图 二 简答题二 简答题 11 下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图 请回答 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 图中分化程度最低的干细胞是 在体外培养条件下 培养液中加入 因子 可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞 分化 3 在机体内 皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因 的结果 4 某患者不能产生正常的白细胞 通过骨髓移植可以达到治疗的目的 骨髓移植的实质是将图中的 细胞移植到患者体内 5 若要克隆某种哺乳动物 从理论上分析 上述红细胞 白细胞 皮 肤细胞 神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的 其原 因是 6 若某药物可抑制肝肿瘤细胞 DNA 的复制 使用该药物可使肝肿瘤细 胞停留于细胞周期的 期 7 在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段 用 细胞与 骨髓瘤细胞融合 经多次筛选最终得到能分泌 的杂交瘤细胞 显示答案 11 1 囊胚 原始性腺细胞 2 胚胎干细胞 分化诱导 3 选择性表达 4 造血干 5 红细胞 细胞中无细胞核 6 间 7 B 淋巴 特异性抗体 解析 本题主要考查了干细胞的概念和分化程度 细胞分化的本 质是基因的选择性表达 胚胎干细胞可以分化成不同种类的细胞 造 血干细胞可以分化出各种血细胞 克隆技术的本质是细胞核基因的全 部有序地表达 哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核 END 课外拓展课外拓展 胚胎干细胞 ES 细胞 的来源和主要特点是什么 ES 细胞来源于早期胚胎 是从早期胚胎细胞中分离出来的 它具有胚胎 细胞的特性 体积较小 细胞核大 核仁明显 在功能上 具有发育的全能 性 可分化为成年动物任何一种组织细胞 另一方面 在体外培养条件下 ES 细胞可不断增殖而不发生分化 可进行冷冻保存 也可以进行某些遗传改 造 ES 细胞的主要用途是什么 ES 细胞可用于研究哺乳动物个体发生和发育的规律 也是在体外条件下 研究细胞分化的理想材料 ES 细胞通过诱导分化可产生新的组织细胞 用于 治疗人类的组织损伤和某些顽症 还可通过 ES 细胞的体外诱导分化 定向培 育人造组织器官 用于器官移植 解决供体器官不足和移植后免疫排斥的问 题 ES 细胞的研究历史是怎样的 ES 细胞的研究是从 1958 年史蒂文斯 Stevens 发现小鼠畸胎瘤细胞 embryonic carcinoma cell EC 开始的 EC 细胞因具有可以分化为生殖 细胞和其他细胞的特性而引起人们的注意 研究人员开始寻求从正常小鼠胚 胎中分离培养类似 EC 细胞的可能性 1987 年 伊文思 Evans 和考夫曼 Kaufman 历时 8 年 从延迟着床的小鼠胚胎中分离得到了 ES 细胞 当时 用两人名字的第一个字母命名为 EK 细胞 从此以后 小鼠 ES 细胞的分离技 术逐渐成熟 成为研究小鼠胚胎发育不可缺少的技术环节 1988 年 德奇曼 Doetschman 等建立了仓鼠的 ES 细胞系 1994 年 惠勒 Wheeler 和罗 伯特 Robert 的研究小组分别用胚胎和原始生殖细胞 primadial germ cell PGC 培养获得了猪的 ES 细胞 1998 年 美国威斯康星大学汤姆森 Thomson 等人利用不同的方法分别从人的体外受精囊胚和 PGC 中分离得到 了人的全能 ES 细胞 人的 ES 细胞的分离成功引起了生物和医学界的密切关 注 为在体外培养人类所需的组织细胞 取代病人体内坏死组织细胞 治疗 各种疑难病症提供了新的途径 END 高考解析高考解析 例 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 A B C D 答案 D 解析 试管动物技术的核心环节就是体外受精 早期胚胎培养 胚胎移植 例 2 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 若要获得的转基因牛