1、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
2、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
3、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
4、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
5、(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
6、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
7、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
8、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
9、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： 【导学号：99310057】(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。【
10、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
11、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
12、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
13、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：(
14、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
15、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，使之在体内或体外发育成早期胚胎甚至成熟个体。2.胚胎细胞核移植技术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。3.嵌合体是指利用胚胎工程的方法，将不同种的受精卵或早期胚胎镶嵌在一起，体外培养至囊胚，再将其移植到一个“代孕妈妈”体内，最终培育出具有不同遗传性状的完整个体。4.由于早期胚胎细胞具有发育的全能性，利用这一特性，使之为人类服务。人们可以结合基因工程、细胞工程等手段，对哺乳动物的胚胎进行某种人为的工程技术操作，定向改造动物的性状。学业分
16、层测评(十一) (建议用时：45分钟) 学业达标1下列不属于胚胎工程优点的是() 【导学号：99310058】A胚胎分割提高了家畜胚胎的利用率B胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力C胚胎移植可以产生定向基因突变D可以保存品种资源和濒危物种【解析】胚胎分割提高家畜胚胎的利用率，胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，但不能改变基因型，不能产生定向基因突变，胚胎工程可保存品种资源和濒危物种。【答案】C2以性染色体组成为XY的牛早期胚胎细胞核取代卵细胞核，经多次卵裂后，植入母牛子宫孕育，所生牛犊()A为雌性B性别不能确定C为雄性 D雌、雄比例为11【解析】因细胞核来自于雄性个体，核移植后所
17、发育成的个体的性染色体组成为XY，故性别为雄性。【答案】C3动物嵌合体技术的产物可以是()A重组胚 B核移植个体C嵌合体动物 D杂合体动物【解析】动物嵌合体技术可以形成嵌合体胚胎，然后发育成嵌合体动物。【答案】C4下列哪一个过程能够形成嵌合体动物()A精子和卵细胞结合B体细胞核与去核受精卵结合C两种不同的受精卵嵌合在一起培养D两种相同的早期胚胎细胞嵌合在一起培养【解析】嵌合体是由不同的受精卵或早期胚胎镶嵌在一起培养而成的，即镶嵌在一起的细胞是两种或多种不同的细胞。题中A项属于受精，B项属于核移植技术。【答案】C5由同一个胚胎得到的核移植个体在遗传性状上之所以相同，原因是()A供体核来源于同一受
18、精卵发育成的胚胎细胞B供体核注入的去核受精卵相同C重组胚胎的发育条件完全相同D利用胚胎分割移植技术培育而成的【解析】同一胚胎细胞是由受精卵这一个细胞增殖而来的，所以这些细胞中含有相同的遗传物质。将这些细胞的细胞核取出后，注入到去核卵细胞中，使之发育成的重组胚胎细胞中含有相同的遗传物质，因此形成的核移植个体的遗传性状相同。【答案】A6一般情况下，下列细胞中分化程度由高到低的顺序依次是() 【导学号：99310059】卵细胞受精卵胚胎干细胞造血干细胞神经细胞A BC D【解析】这五种细胞中，神经细胞是高度特化的体细胞，卵细胞也发生了较高程度的细胞分化，而受精卵是尚未分化的细胞，胚胎干细胞和造血干细
19、胞的分化程度都很低，但造血干细胞是由胚胎干细胞进一步分化形成的，故选D。【答案】D7科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并分泌抗体。下列叙述不正确的是()A该技术将导致定向的变异B受精卵是理想的受体细胞C垂体分泌的促性腺激素能促进浆细胞产生抗体D可采用人工合成法获得目的基因【解析】垂体分泌的促性腺激素能促进性器官分泌性激素，不能促进浆细胞产生抗体。【答案】C8德国某大学有人设想将山羊(甲)和绵羊(乙)通过嵌合体技术产生出一只嵌合体小羊(丙)。此羊发育成熟后正常繁殖，后代的性状()A一定与嵌合体羊(丙)相似B一定与山羊(甲)相似C一定与绵羊(乙)相似D一定不与嵌合体羊(丙)相似【解析】嵌合体羊体
20、内有两种细胞，但没有杂合细胞，因此，形成的生殖细胞可能是山羊的或绵羊的但一定不会是嵌合的。【答案】D9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。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能分泌到尿液中。构建“生物反应器”的受体细胞及目的基因表达的细胞分别是()A体细胞、体细胞 B体细胞、膀胱上皮细胞C受精卵、体细胞 D受精卵、膀胱上皮细胞【解析】利用膀胱“生物反应器”生产药用蛋白，受体细胞必须是具有全能性的受精卵，目的基因表达的细胞是膀胱上皮细胞，通过尿液提取药物。【答案】D102n/4n嵌合体胚胎是指用四倍体(4n)胚胎与二倍体胚
21、胎(2n)或胚胎干细胞(ES细胞)进行聚合，形成由二倍体和四倍体细胞组成的嵌合体。2n/4n嵌合体胚胎的构建常用方法如下图，请据图分析回答：(1)受精卵是胚胎发育的开端，图中的卵细胞达到_时期，才具备受精的能力，而精子需经过_过程才能和卵细胞结合。(2)2n的ES细胞来自胚胎发育过程的_期，本实验中从功能上说明了该细胞_。(3)2n/4n嵌合体胚胎的构建用到的现代生物工程技术主要有：_。(4)ES细胞经嵌合体方法培育的动物与核移植方法培育的动物相比，遗传物质来源的区别主要是什么？_。【解析】(1)具有受精能力的卵细胞实际上是处于第二次减数分裂中期的次级卵母细胞。精子必须先在雌性生殖道停留一段时
22、间，才具备使卵子受精的能力，这一过程称为精子获能。(2)囊胚期的细胞未分化，具有发育的全能性。(3)2n/4n嵌合体胚胎的构建用到的现代生物工程技术主要有：动物细胞培养、动物细胞融合和胚胎移植。【答案】(1)减数第二次分裂中期精子获能(2)囊胚具有发育的全能性(3)动物细胞培养、动物细胞融合和胚胎移植(4)用ES细胞经嵌合体方法克隆的动物是完全的复制体，而用核移植方法克隆的动物只是核型一致，但胞质类型却不一定相同能力提升11下列有关动物基因工程的说法，错误的是()A将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速度B将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低C
23、利用基因工程技术，得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要的药品的生产问题D用转基因动物作为器官移植的供体时，由于导入的是调节因子，而不是目的基因，因此无法抑制抗原的合成【解析】用转基因动物作为器官移植的供体时，由于抑制或除去了抗原决定基因，能够抑制抗原的合成。【答案】D12上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了30多倍，标志着我国转基因研究向产业化的目标又迈进了一大步。以下与此有关的叙述中，正确的是() 【导学号：99310060】A人白蛋白基因开始转录时，在DNA聚合酶的作用下以DNA
24、分子的一条链为模板合成mRNAB所谓“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因C人们只能在转基因牛的乳汁中获取到人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中是纯合的，在其他细胞中则是杂合的D如果人白蛋白基因的序列是已知的，可以用化学方法合成该目的基因【解析】人白蛋白基因开始转录时，在RNA聚合酶的作用下以DNA分子的一条链为模板合成mRNA；所谓“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中的人白蛋白基因更多地进行转录、翻译，产生更多的人白蛋白；人们只能在转基因牛的乳汁中获取到人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中表达。【答案】D13通过“基因敲除”
25、技术培育出的嵌合体猪可为人类提供()A高蛋白食品B不含某种蛋白质的肉食C免疫排斥反应大大降低的供体器官D与人完全相同的供体器官【解析】通过“基因敲除”技术培育出的嵌合体猪不含主要组织相容性抗原基因，猪的器官移植到人体后会大大降低免疫排斥反应。【答案】C14下图是以两栖类动物卵所做的实验图解，看图回答问题：(1)通过图中实验，可得出什么结论？受体细胞为什么要用卵细胞？(2)重新组合的细胞图中(1)发育成蝌蚪时要经历哪几个阶段？(3)利用该重组细胞图中(1)克隆蝌蚪时，应利用发育过程中哪个时期的胚胎细胞进行分离？(4)若此动物是哺乳动物，图示过程与两栖类动物相同的是_，不同的是_。【答案】(1)分
26、析图可知，已分化的小肠上皮细胞的细胞核移植到去除细胞核的卵细胞中，可发育成一个新的个体，该过程即为克隆，由此可得出的结论是已分化的肠上皮细胞的细胞核含有和受精卵一样的全套基因，细胞核具有全能性。用卵细胞的原因：一是由于卵细胞体积大便于操作；二是由于卵细胞的细胞质中使动物体细胞核表现全能性的物质。(2)卵裂期囊胚期原肠胚期组织器官形成。(3)卵裂期和囊胚期的内细胞团还没有出现细胞的分化，因此用该时期的胚胎细胞分离可培养成许多一模一样的个体。(4)都需要形成重组细胞哺乳动物的胚胎需移植到另一只哺乳动物的子宫中发育15图为牛胚胎移植过程示意图，请回答下列问题。(1)阶段常用_激素对供体母牛进行处理，
27、其目的是获得更多的卵子。(2)冲卵的生理基础是_。(3)胚胎移植时，为保证成活率这时的胚胎应发育到_或_阶段。(4)若要通过获得遗传物质完全相同的多个新个体，可对阶段检查合格的胚胎进行_技术处理，该过程中应注意对_进行均等分割。(5)克隆动物培育的过程与图示繁殖过程相比，克隆动物特有的技术手段是_技术，这两种动物繁殖的方式相比，实质性的区别为前者是_繁殖。【解析】(1)要使供体超数排卵，阶段常用促性腺激素处理，目的是获得更多的卵子。(2)冲卵的生理基础是早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系。(3)胚胎移植时，为保证成活率，胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。(4)要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的多个新个体，可对阶段检查合格的胚胎进行胚胎分割处理，要保证对内细胞团进行均等分割。(5)克隆动物培育的过程与图示繁殖过程相比，克隆动物特有的技术手段是核移植技术，这两种动物繁殖的方式相比，实质区别为前者是无性繁殖，后者是有性生殖。【答案】(1)促性腺(2)早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系(3)桑椹胚囊胚(4)胚胎分割内细胞团(5)核移植无性