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3.3 胚胎工程的应用及前景,一、胚胎移植 1.概念： (1)对象：雌性动物体内的_，或者通过体外受精及 其他方式得到的胚胎。 (2)条件：同种的、_的其他雌性动物体内。 (3)供体：_的个体。 (4)受体：_的个体。 2.地位：胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。,早期胚胎,生理状态相同,提供胚胎,接受胚胎,3.生理学基础及相应的意义：,生理变化,生理环境,母体子宫,游离,收集,免疫排斥,生理和组织,遗传特性,4.程序和方法： (1)程序： (2)方法：_和非手术法。,超数排卵,冲卵,胚胎移植,手术法,二、胚胎分割 1.概念：,同卵双胎,相同的遗传物质,2.操作程序： (1)选择胚胎：选择发育良好、形态正常的_或_， 将其移入盛有_的培养皿中。 (2)分割胚胎：用_或_将胚胎切开，吸出其中 的_，注入预先准备好的_中，或直接将 _移植入受体。 3.囊胚分割要求：内细胞团_，否则会影响分割后胚 胎的恢复和进一步发育。,桑椹胚,囊胚,操作液,分割针,分割刀片,半个胚胎,空透明带,裸半胚,均等分割,三、胚胎干细胞 1.来源：由_或_中分离出来的一类细胞。 2.特点： (1)形态：体积小、细胞核大、_明显。 (2)功能：具有发育的_。 (3)体外培养条件下，可以增殖而不发生分化。,早期胚胎,原始性腺,核仁,全能性,3.主要用途： (1)治疗人类的_。 (2)培育出人造组织器官，用于_。 (3)揭示_和细胞凋亡的机理。 (4)哺乳动物的_和发育规律的研究。,某些顽症,器官移植,细胞分化,个体发生,【微点拨】 1.胚胎移植的实质是什么？ 提示：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移，能保持原来的优良性状。 2.胚胎移植时，可以将早期胚胎移植到不同种的雌性动物的子宫内吗？ 提示：不可以。胚胎移植时只能移植到同种雌性动物的子宫内。,3.在进行胚胎分割时，是否份数越多得到的后代就越多？说明原因。 提示：不是。如果分割份数过多，就难以做到均等分割，且每一份的细胞数目越少，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率会降低，得到的后代就越少。 4.在胚胎分割时，为什么将内细胞团均等分割？ 提示：对囊胚阶段胚胎进行分割时一定要将内细胞团均等分割，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。,5.胚胎干细胞可以进行分化吗？ 提示：可以。胚胎干细胞是全能干细胞，可以定向诱导分化为各种细胞、组织、器官甚至个体。,1.下列对于优良种畜胚胎移植的说法，不正确的是( ) A.供体母牛必须是同一物种的良种 B.受体母牛必须是同一物种的良种 C.供体公牛必须是同一物种的良种 D.受体母牛可以是同物种的具有生殖能力的普通健康牛 【解析】选B。胚胎移植是繁育优良种畜的最后一道工序，所提供精子和卵子的供体必须是同种的良种，而受体母牛可以是同物种的、具有生殖能力的普通健康牛。,2.胚胎移植主要包括以下步骤，正确的操作程序是( ) 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、受体的选择和处理 对胚胎的收集 培养或保存 A. B. C. D. 【解析】选A。胚胎移植的基本操作程序是：选择性状优良的供体和受体，进行同期发情处理；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(手术法和非手术法)；移植后，对母牛进行是否妊娠的检查。,3.胚胎分割技术研究的理论根据是( ) A.细胞分化 B.细胞全能性 C.细胞增殖 D.细胞再生 【解析】选B。早期胚胎具有很高的全能性，可以发育为一个完整的个体。,4.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。,5.(2014台州模拟)下列有关干细胞的叙述，错误的是( ) A.干细胞可以用来彻底治疗21三体综合征 B.干细胞可以分化成多种细胞 C.胚胎和成体中都有干细胞的存在 D.干细胞可以增生更多干细胞 【解析】选A。人体发育过程中存在多种干细胞，如骨髓造血干细胞；干细胞可以进行增殖分化，但是不能治疗21三体综合征，这是由于该病患者体细胞多了一条21号染色体。,6.下列有关胚胎干细胞的叙述错误的是( ) A.形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显 B.功能上具有发育的全能性，可诱导形成各种组织细胞 C.是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞 D.可用于治疗各种疾病，如帕金森综合征、癌症、艾滋病等 【解析】选D。哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的，体积小、细胞核大、核仁明显，具有胚胎细胞的特性，可以治疗人类的某些疾病，如帕金森综合征等，但不能治疗艾滋病。,一、胚胎移植 1.获取胚胎供体的方法： (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。,2.胚胎移植的基本程序(以牛胚胎移植为例)：,3.胚胎移植的意义： (1)加速育种工作和品种改良。 (2)节省大量购买种畜的费用。 (3)一胎多产。 (4)保存优良品种资源和濒危物种。 (5)可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力： 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。,【易错提醒】 (1)供体公、母畜和受体母畜的选择要求不同：供体公、母畜应该是具有人类所需优良遗传性状的个体，而受体母畜必须具有正常的孕育、生殖后代的能力。 (2)冲卵是指将早期胚胎从良种母牛子宫内冲洗出来，而不是冲出卵子。 (3)胚胎移植的对象是早期胚胎，而不是受精卵。,1.(2014台州高三模拟)下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是( ) A.受孕母畜体内的早期胚胎能够移植 B.受体母畜必须与供体母畜处于同期发情的状态 C.超数排卵技术要使用一定的激素 D.试管婴儿的受精及胚胎发育过程都在试管内完成,【解题关键】解答本题需要注意两点： (1)超数排卵与同期发情的处理目的不同。 (2)理解试管婴儿的培育原理。 【解析】选D。胚胎移植操作对象是早期胚胎，即桑椹胚或囊胚。供、受体排卵后产生相同的生理变化，为胚胎移植提供相同的生理环境。超数排卵是对供体用促性腺激素处理，以获得较多的卵子。试管婴儿是用人工方法让卵子和精子在体外受精，并进行早期胚胎发育，然后移植到母体子宫内发育而诞生的婴儿。,2.(2012江苏高考改编)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.受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行 C.对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植 D.早期胚胎需移植到与供体生理状态相同的代孕母牛体内,【解题关键】解答本题应明确两点： (1)同期发情处理的目的是使供受体的生理状态同步或一致，需要注射激素，对供体母牛超数排卵用促性腺激素处理。 (2)早期胚胎移植到受体，在受体体内存活，必要的条件是不能和受体产生免疫排斥反应，所以受体与供体生理状态相同。,【解析】选D。A错误，对供体和受体母牛要用激素进行同期发情处理，但不一定是相同激素处理。B错误，受精和胚胎的早期培养可以在体内进行。C错误，对冲卵获得的早期胚胎检查合格后方可移植。D正确，早期胚胎需移植到与供体生理状态相同的代孕母牛体内。,二、胚胎分割 1.胚胎分割的基础： 理论基础：细胞的全能性。 物质基础：每个细胞核内具有相同的遗传物质。 2.胚胎均分数目： 用分割针或分割刀片将胚胎切成2、4、8等份数，而不是2、3、4、5、6等份数，这与细胞有丝分裂产生的子细胞数目，以及操作难易程度有关。 3.胚胎的选择：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。,4.胚胎分割的过程： 选发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚 移入盛有操作液的培养皿中 用分割针或分割刀片将胚胎切开 吸出其中半个胚胎，注入空透明带中，或将裸半胚移植入受体 着床发育产仔 5.胚胎分割的意义：加快繁殖速度，提高了胚胎的利用率。,【易错提醒】 胚胎分割的两点提醒 (1)胚胎分割没有涉及生殖细胞，可以看成是动物的无性生殖或克隆的方法之一。 (2)胚胎分割产生的最常见的是同卵双胎，而同卵多胎成功的比例都很小。,1.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的胚胎,【解题关键】理解胚胎分割的含义，特别是内细胞团均分的数目应该为2的指数形式，而不是1、2、3、4份等。 【解析】选B。胚胎分割是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，经过移植获得同卵双胎或多胎的技术；需要选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚进行分割，这种技术可以看成动物无性生殖或克隆的方法之一。,2.下图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图，请据图完成下列问题：,(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 。进行乙过程时，所取的样本是 。 (3)进行甲过程时，所使用的基本仪器是 ， 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，如刚出生的动物 ， 上还存在着差异等；目前，成功率较高的是 ， 成功的比例很小。 【解题关键】解答本题需明确以下两点： (1)识别囊胚的结构、牛胚胎性别鉴定及分割示意图。 (2)胚胎分割的过程及技术手段，了解目前胚胎分割技术的现状。,【解析】(1)本题表示牛的囊胚分割示意图，囊胚内有一个大的空腔囊胚腔(A)，囊胚外面包着透明带(B)，透明带里面是囊胚的滋养层(C)和内细胞团(D)。 (2)(3)胚胎分割所用的主要仪器是实体显微镜和显微操作仪。进行胚胎分割时，要用分割针或分割刀片将胚胎切开，要注意将内细胞团均等分割，以便于分割后胚胎的恢复和进一步发育；另一方面，根据需要，可以用分割针切去一小部分囊胚(不含内细胞团)，取其滋养层细胞，做DNA分析性别鉴定，以便于获得健康的个体或已知性别的个体(如图中乙)。,(4)胚胎分割技术虽然在多种动物中取得成功，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着差异等。实践证明采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，目前最常见的是经分割产生的同卵双胎，同卵多胎的成功比例较小。,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 滋养层 (3)实体显微镜和显微操作仪 将内细胞团均等分割 (4)体重偏轻 毛色和斑纹 同卵双胎 同卵多胎,【互动探究】 (1)对题2图中胚胎进行分割时，得到的后代性别会改变吗？为什么？ 提示：不会。胚胎分割是一种无性生殖方式。 (2)题2中生物工程利用的技术是什么？ 提示：胚胎分割和胚胎移植。,三、胚胎干细胞 1.干细胞种类：,2.胚胎发育过程中不同干细胞发育分化过程：受精卵全能干细胞多能干细胞专能干细胞。,【思维拓展】 干细胞的获得途径 (1)从体外培养的早期胚胎获得。 (2)从早期流产的胎儿获得。 (3)从克隆的胚胎获得。 (4)从成体获得。,1.(2012天津高考)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.组织的细胞更新包括细胞凋亡和干细胞增殖、分化等过程 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,【解题关键】解答本题的关键是明确：胚胎干细胞具有发育的全能性，不但能增殖，而且也能分化。 【解析】选B。自体干细胞不属于异物，不会引起自身的免疫排斥反应，故A选项正确；胚胎干细胞具有发育的全能性，在体外培养可以增殖、分化，故B选项错误；组织细胞的更新包括增殖、分化和凋亡过程，故C选项正确；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，故D选项正确。,2.美国华盛顿大学的一个研究小组首次提取了人类肝脏干细胞。这种干细胞表现出分化多能性，并在动物模型实验中成功地修复了实验鼠的部分肝脏组织。科学家认为，它拥有治疗多种肝病的潜力。下列说法正确的是( ) A.肝脏干细胞可分化出人体所有细胞 B.肝脏干细胞的细胞核具有发育成个体的潜能性 C.肝脏干细胞能够分泌胆汁 D.肝脏干细胞可治疗肝炎,【解题关键】解答本题需注意两点： (1)明确肝脏细胞的功能。 (2)理解肝脏干细胞的特点。 【解析】选B。肝脏干细胞只能分化出肝细胞；肝脏干细胞的细胞核具有全能性；肝脏细胞能分泌胆汁；肝炎是病毒感染引起的，不能用肝脏干细胞治疗。,【变式备选】下列不属于研究胚胎干细胞的用途的是( ) A.有利于阐明细胞分化中各调节因子的作用机制 B.在试管中改良并创造动物新品种 C.生产有价值的药物 D.培育超级小鼠,【解析】选D。干细胞研究在生物科学基础研究中具有极其重要的作用。例如，细胞分化是发育生物学的核心问题之一，利用干细胞就可以将复杂的问题简单化，有利于阐明细胞分化中各调节因子的作用机制。利用胚胎干细胞，可以在试管中改良并创造动物新品种，再结合基因工程等技术可以培育出生长快、抗病力强、高产的家畜品种，以及生产有价值的药物等。而超级小鼠是基因工程的产物。,
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