1、3.3 胚胎工程的应用及前景 学案【学习目标】1.举例说出胚胎移植和胚胎分割。2.认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用。3.关注胚胎工程的研究进展和应用价值。【学习重点】1.胚胎移植的生理学基础、基本程序和应用。2.胚胎分割的应用意义。3.胚胎干细胞研究的意义。【学习难点】1.胚胎移植的生理学基础。2.胚胎干细胞的概念和分离途径。【学习过程】A、自主学习 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
2、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（用移植管送
3、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 1选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有 的培养皿操作程序 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。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
4、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 2ES细胞体外诱导分化，可培育 3ES细胞在牛黄酸、丁酰环腺苷酸等分化诱导因子作用下可向不同类型组织细胞 答案：A、自主学习：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 分化特别提醒由于ES细胞能长期维持未分化状态
5、，有全能分化的潜能和无限增殖的能力，在体外培养时仍能维持正常和稳定的染色体组型，在特定的环境诱导下，能分化成各类细胞系。因此，它是细胞的源头，是唯一不死的全能或多能细胞，并能够无限分化，它能制造机体需要的全能细胞。重点难点突破一、胚胎移植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，是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”，胚胎工程的任何一项技术，最后都必须经过移植才能获得后代。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换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性能保持其原来的优良特性。供体与受体的生理状况，为胚移植奠定了一定的生理学基础，为移植的成功完成提供
6、可能。二、胚胎移植的生理掌基础1哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。2哺乳动物的早期胚胎形成后，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，这就为胚胎的收集提供了可能。3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。 4供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。三、胚胎移植的基本程序可以以牛胚胎移植为例，把移植的基本程序用流程图形式表示出来。如图331所示： 四、胚胎移植成功与否要有两个条件1胚胎移植一般应在同种的雌性供
7、体和受体之间进行。这是因为，同种动物之间的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功。在这里同“种”是指同“物种”。例如：加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛，生出了荷斯坦奶牛。2进行胚胎移植的供体的生理状态要相同。五、胚胎分割1胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一，生物的无性繁殖方式统称为克隆。就胚胎分割技术本身而言，是将同一胚胎分割成几部分，借助胚胎移植技术产生遗传物质完全相同的后代，是一种无性繁殖的方式，因此，也属于动物克隆的一种方法。2具体操作一以二分胚胎的分割和移植为主，用分割针或分割刀片将胚胎分开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚移植给受体。实践证明，采
8、用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能性是有限的，到目前为止，最常见的是经分割产生的同卵双胎，而同卵多胎成功的比例都很小。六、胚胎干细胞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，包括人类早期胚胎的胚囊内细胞群，具有胚胎细胞的特性。它能长期维持未分化状态，又有全能分化的潜能和无限增殖的能力，在体外培养时仍能维持正常和稳定的染色体组型，在特定的环境诱导下，能分化成各类细胞系。因此，它是细胞的源头，是唯一不死的全能或多能细胞，并能够无限分化，它能制造机体需要的全部细胞。关于它的分离、培养的研究，以及选择、检测和全能性的维持，不仅是胚胎工程的前沿课题之一，也是当前生命科学研究的热门课题之一。书本
9、中的讨论（见书本P76）1.在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？例如，供、受体的发情时间要一致吗？供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似吗？答：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。因此，必须做到供、受体母畜的发情时间一致。同时还要做到移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同或相似，移入胚胎一侧的受体子宫角对应的卵巢必须有黄体存在。2.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。你认为这样的概括正确吗？答：胚胎移
10、植成功率的高低与供、受体生理环境条件一致性密切相关。只有供、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。所以我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。这样的概括是正确的。书本中的旁栏思考题（见书本P79）对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割？提示：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，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。书本中的思考与探究（见书本P81）1.右图是同学们到某良种
11、场进行参观后，看到的胚胎移植繁育良种奶牛的技术流程示意图。请看图思考并讨论以下各题。（1）用文字完成下面的流程图。答： 对供、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理； 配种或人工授精； 收集胚胎； 胚胎移植； 对受体母畜进行是否妊娠的检查。（2）应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛？在中，为什么要用促性腺激素处理供体母牛，在促性腺激素处理供体母牛前，为什么需要对供体和受体母牛进行同期发情处理？答：供体公、母牛应该是具有人类所需的优良遗传性状的个体，而受体母牛必须具有正常的孕育、生殖后代的能力；需要用促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排卵，这样就可以获得较多的胚胎；在促性腺激素处理供体母牛前，对供
12、体和受体母牛进行同期发情处理，才能使它们的生理条件达到同步或一致，使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件。（3）在右侧的流程图中，哪一步需要进行冲卵？冲卵是把母畜的卵子冲出来吗？答：第步需要进行冲卵，冲卵是指将供体母畜体内的受精卵冲出来，而不是把卵子冲出来。（4）用胚胎移植繁育良种种畜具有哪些实用意义？提示：胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。具体表现为：缩短了供体本身的繁殖周期，同时通过超数排卵处理和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代。可在短期大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良工作。经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换，代替活
13、畜的引种或进出口。通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎。可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物。B、典型例题例、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
14、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、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A B C D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C、反馈矫正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
15、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，在一定时间内处于什么状态，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 B. 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
16、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，也可以放入什么中保存。（ ）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，移入预先准备好的什么中，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
17、时，要注意将什么等分。（ ）A. 透明带 B. 滋养层 C. 内细胞团 D. 囊胚腔 12、动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对下图的相关叙述中，错误的是Aa过程表示干细胞能自我更新（ ）Bb、c过程表示干细胞具有分化能力Ca、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同Db过程形成的细胞直接组成器官，可供器官移植使用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
18、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（ ）A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
19、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18哺乳动物体外受精的过程是（ ）采卵 收集精子 卵细胞的
20、人工培养精子获能处理精子和成熟卵子在受精液中共同培养 精子用CaCl2处理卵母细胞用一定浓度肝素溶液处理 体外受精 受精卵培养19（多选）胚胎分割所需要的主要仪器设备为（ ）A.显微操作仪 B.电子显微镜 C.电子切割仪 D. 实体显微镜20、为了大力发展我国的肉牛和奶牛养殖业，科学家们在育种途径上进行了大胆探索，并取得了初步成果。.2002年1月中旬到2月中旬，中国自主完成的首批成年体细胞克隆牛在山东曹县五里墩陆续降生。克隆牛有3个母亲，A牛提供细胞核即供体细胞，B牛提供去除细胞核的卵细胞即受体细胞，两种细胞在电脉冲的刺激下融合之后，通过细胞分裂形成早期胚胎，再将这个胚胎植入C牛子宫内。请回
21、答下列问题：（1）培育出的克隆牛几乎就是_牛复制品，这是因为控制牛性状遗传的物质主要存在于_中。（2）克隆牛的培育成功说明了_。.在克隆技术出现之前，育种工作者已经开始采用胚胎分割移植方法来尽快繁育更多的优质牛。这种育种技术的主要步骤是：将经过人工受精得到的受精卵在试管内培养到8个细胞的胚胎时，进行胚胎分割，均分为4份，再分别移植到多头母牛的子宫内发育、分娩，就能得到多头所需要的小牛。（3）胚胎分割移植要在受精卵培养到8个细胞的卵裂期时进行，其主要原因是：_。（4）通过胚胎分割移植培育出的这些小牛，其性别表现为_。A雌雄的可能性各占50% B全为雌性或全为雄性 C全为雌性 D全为雄性21下图是
22、牛胚胎分割示意图。请据图回答下列问题：(1)进行胚胎分割时，应选择发育到_和_时期的胚进行操作。(2)指的是_，指的是_。(3)通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有的特点是_。(4)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意_，原因是_。22、下面是以小鼠为对象进行的研究工作，请分析回答问题。（1）进行小鼠胚胎工程操作时，首先在光控周期下（光照14h，黑暗10h）饲养成年雌鼠，并注射促进性腺激素，目的是 。然后从雌鼠输卵管中取出卵子，在一定条件下培养成熟；并从雄鼠附睾中取出精子，在一定条件下培养一段时间，目的是 。再在37，5%CO2条件下，精卵共同作用4h，冲洗后继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的
23、变化，第5天右以看到胚胎发生收缩，细胞间隙扩大，接着胚胎内部出现裂隙，这是胚胎_期开始的标志。（2）如果体外受精后，在精核与卵核融合之前，用微型吸管除雄核，再用细胞松弛素B处理（作用类似于用秋水仙素处理植物细胞），处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是 。（3）如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵细胞中，由重组细胞发育成小鼠丙，则小鼠丙的基因来源于 。（4）如果将外源基因导入小鼠受精卵，则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵DNA中。这种受精卵有的可发育成转基因小鼠，有的却死亡。请分析因外源基因插入导致受精卵死亡的最可能原因 。参考答案A、自主学习早期胚胎 体外受精
24、 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B、典型例题例1、D 例2、C 例3、A 例4、B 例5、ACC、反馈矫正1、B 2、A 3、B 4、A 5、B 6、D 7、A 8、C 9、C 10、A 11、C 12、D 13、D 14、B 15、C 16、D 17、A 18、B 19、A D 20.（1）A（供核牛） 细胞核 （2）体细胞的细胞核几乎具有发育为新个体的全部遗传信息 （3）此时还未出现细胞分化 （4）B 21 (1)桑椹胚 囊胚 (2)内细胞团 囊胚腔 (3)具有相同的遗传物质 (4)胚胎分割要将内细胞团均等分割 以免影响胚胎的恢复和进一步发育22、（1）促进排卵（或超数排卵） 使精子获能 囊胚 （2）容易获得纯合子并缩短育种时间 （3）小鼠甲（体细胞）的核基因和小鼠乙（卵细胞）的细胞质基因 （4）外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达