第二节胚胎工程的主要技术及应用

高三生物选修三导学案胚胎工程的主要技术及应用胚胎工程1第二节胚胎工程的主要技术及应用【学习目标】1、说出胚胎移植技术的概念及其应用。2、举例说出胚胎干细胞移植的应用及其发展前景。3、举例说出胚胎工程应用。【考纲要求】胚胎工程的理论基础：A级胚胎干细胞的移植：A级胚胎工程的应用：B级【共同探究】一、胚胎工程的概念1.技术手段：体外受精技术、胚胎、胚胎、胚胎、胚胎冷冻保存和性别控制技术。2.胚胎工程的操作对象是：生殖细胞、早期胚胎细胞。3.理论基础是：二、体外受精1.概念：哺乳动物的和在体外人工控制的环境中完成的技术。2.基本原理：人工模拟体内环境，包括营养、、PH等使成熟，同时使，最终完成，并有计划地保存胚胎等。3具体操作:A.卵母细胞的采集和培养（1）卵母细胞的采集：对不同动物,采取卵母细胞的方法不同①对实验动物，家畜猪、羊等：用处理，使其超数排卵，再从中冲取卵子。②对大家畜或大型动物，如牛：从已屠宰母畜的卵巢中采集或借助一定的工具直接从活体动物的卵巢中吸取。（2）卵母细胞的培养：采集的卵母细胞在体外人工培养成熟（培养到时期），才能与获能的精子受精。B、精子的采集和获能（1）精子的采集：收集的方法有假阴道法,手握法和电刺激等。（2）精子的获能处理：不同动物的精子常采用不同的方法。①：啮齿动物、家兔和猪等动物的精子，放入人工配制的获能液培养一段时间。②：牛、羊等动物的精子，放在一定浓度的进行化学诱导使之获能。C、受精：的精子和培养的卵子在溶液或专用的溶液中共同培养一段时间，才能完成受精。【思考题1】：采集的卵母细胞必须经人工培养的目的是；精子和卵子也必须放在培养液的小滴中共同培养的目的是。【思考题2】：哺乳动物体外受精的过程是①卵母细胞的采集②精子的采集③卵母细胞的人工培养④精子获能处理⑤精子和成熟卵子在受精液中共同培养⑥精子用Ca2+处理⑦卵母细胞用一定浓度肝素溶液处理高三生物选修三导学案胚胎工程的主要技术及应用胚胎工程2⑧体外受精⑨受精卵培养【思考题3】下列有关哺乳动物体外受精的叙述，正确的是A.给实验动物注射促性腺激素，使其产生更多的精子B.从输卵管中采集的卵母细胞经培养后才能与获能的精子受精C.获能的精子和成熟的卵子，不能在获能溶液中完成受精D.卵母细胞与精子受精后才能完成减数第二次分裂4.应用①研究哺乳动物生殖细胞的发生、、发育机制等。②充分利用优良品质资源，缩短家畜，加快品种改良速度。③是哺乳动物技术、技术、转基因技术和性别控制技术等不可缺少的组成部分。三．胚胎移植1、概念：是指将良种母畜配种后，从其生殖道取出，或者，移植到相同的同种母畜体内，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。【思考题4】：胚胎移植的胚胎来源有、、等。2、应用：胚胎移植是、、或体外受精等胚胎工程技术的最后一道“工序”。3、意义：可充分发挥个体繁殖潜力。【小资料】：胚胎移植的意义还有：①加速育种和品种改良工作（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）；②大量节省购买种畜的费用（经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换，代替活畜的引种或进出口）；③通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎；④可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物。【小资料】胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力的原因是：供体主要职能只是产生优良特性的胚胎，因而大大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。即大大缩短了供体本身的繁殖周期和增加了供体一生繁殖的后代数量。【思考题5】（10海南卷）请回答胚胎工程方面的问题：（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＿＿＿＿＿＿＿＿＿。【思考题6】：下列现代生物技术成果的获得必须通过胚胎移植是高三生物选修三导学案胚胎工程的主要技术及应用胚胎工程3A.转基因良种鸡B.重组酵母乙肝疫苗C.单克隆抗体D.试管婴儿4、生理基础（1）发情排卵后一段时间内，同种动物的供、受体的生理变化相同，为供体胚胎进入受体提供相同的生理环境；（2）早期胚胎形成后，在一定时间内，没有与母体子宫建立组织联系，而处于游离状态，为提供可能；（3）受体对外来胚胎基本不发生，为胚胎在受体内的存活提供可能；（4）供体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。【小资料】：胚胎移植成功与否必须具有的两个条件是：①胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。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②进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。因为受体和供体的生理状态相同，被移植的胚胎才能继续正常发育。5、基本程序：如下图请根据右图回答下列问题：（1）第一步是。其中的①选择指供体公、母牛应该是具有的个体，而受体母牛必须具有的能力。②处理是指用对供体、受体母牛进行，其目的是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处理是指用对供体母牛进行处理，使之。（2）第二步是配种或人工授精。（3）第三步是。其中④冲卵是指将供体母畜体内的受精卵或状态的冲洗出来。（4）第四步是。其方法有手术法和非手术法。必须注意的是，移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体体内的位置，移入胚胎一侧的受体子宫角对应的卵巢必须有黄体存在。（5）第五步是移植后的检查。其主要内容是对受体母牛进行是否的检查。【小资料】：胚胎移植成功率的高低决定于供、受体生理环境的一致性。在胚胎移植过程中，用激素对供、受体母牛进行同期发情处理；移植前检查受体母牛黄体发育的情况，然后将供体胚胎移入受体母牛有黄体一侧的子宫角，这些操作都是为了保证供体、受体母牛的生理环境条件的一致，使移入受体的胚胎能被接受，并继续发育。所以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。高三生物选修三导学案胚胎工程的主要技术及应用胚胎工程4【思考题7】：（1）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的状态C.超数排卵技术要使用一定的激素D.试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行（2）下列对于优良种畜的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.受体母牛可以是同一物种的一般健康牛（3）供体的胚胎移植到受体后，游离的胚胎在发育过程中形成胎盘与受体相连，并通过胎盘与受体的血液进行物质交换。以下说法正确的是A.受体是为供体胚胎提供发育的条件B.受体与胚胎血型应相同，否则会发生免疫排斥反应C.受体与胚胎血液混融在一起D.胚胎心肺功能都能正常运行（4）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，同种动物生殖器官的生理变化都是一样的（5）（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.提高动物的抗病力四、胚胎分割1、概念：指采用方法将一枚胚胎切割成二分胚、四分胚、甚至八分胚，经体内或体外培养后植入受体，以获得同卵双生或同卵多生后代的技术。2、仪器设备：和显微操作仪3、操作程序：（1）选择发育良好、形态正常的胚或胚，移入盛有操作液的培养皿；（2）用分割针或分割刀切开胚胎，吸出半个，注入空透明带中或直接将裸半胚移植给受体。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。4、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。【小资料】：（1）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？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。因此要将内细胞团均等分割，以便胚胎的恢复和进一步发育。（2）为什么说胚胎分割技术也是动物克隆的方法之一？高三生物选修三导学案胚胎工程的主要技术及应用胚胎工程5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。（3）为什么胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低？早期胚胎的体积很小，只有在显微镜下才能看到；再者，细胞数目是有限的。分割的份数越多，不但难以做到均等分割，每一份的细胞数会越少，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大。因此，分割的份数越多，技术的难度会越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率自然会降低。【思考题8】：（1）“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（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（3）（多选）利用克隆技术培育良种牛时，如果多个供体细胞来自同一头牛，培育出的多个牛犊个体在性状上也不完全相同，分析其原因，下列哪些叙述是正确的A．性状变异可由环境条件引起B．基因可能会发生突变C．受体细胞的细胞质基因不同D．细胞核基因发生了重组（4）（多选）克隆动物的方法有（）A.细胞核移植B.胚胎分割C.体外受精D.转基因技术（5）对供体母牛进行胚胎收集、胚胎分割时，胚胎应发育到A.桑椹胚或囊胚B.囊胚或原肠胚C.原肠胚D.8细胞或16细胞【思考题9】：既可进行胚胎性别鉴定，又能进行胚胎移植的最佳示意图是五、胚胎冷冻保存技术和动物性别控制技术1.胚胎冷冻保存技术：（1）含义：将动物的，通过特殊保护剂和降温技术，使其长期保存在超低温环境下。（2）优点：不受和的限制，简化过程。2.动物性别控制技术：（1）含义：通过人为干预，使动物按照繁衍所需性别后代的技术。（2）应用：①防止与性别有关的遗传病的发生。②控制动物的性别以提高低温生产的经济价值。【思考题10】：英国伦敦大学学院医院的医生利用基因诊断和胚胎筛选技术，使一对拥有乳腺癌家族病史的英国夫妇顺利孕育一名排除乳腺癌隐患的婴儿。下列有关叙述，不正确的是A．这项技术属于“设计试管婴儿”，该技术的使用应受到限制B．该项技术中涉及体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等技术C．为保证胚胎移植成功，必须将受精卵在体外培养至原肠胚时期D．在进行乳腺癌基因诊断时可运用DNA分子杂交技术六、胚胎干细胞高三生物选修三导学案胚胎工程的主要技术及应用胚胎工程61、干细胞（1）含义：动物或人胚胎及某些器官中具有的原始细胞。（2）作用：是重建、或、的种子细胞。（3）分类：①专能干细胞：只能分化成类型或功能密切相关的两种类型的细胞。②多能干细胞：具有分化成多种的潜能，但失去了发育成完整个体的能力。③全能干细胞：可分化为全身200种细胞，并进一步形成机体的所有、如胚胎干细胞，是在人胚胎发育早期的中未分化的细胞。2.胚胎干细胞：（1）概念：指在人胚胎发育早期的中未分化的细胞。简称ES或EK细胞。（2）、特点①形态上：体积小、大、核仁明显②功能上：具有增殖能力并保持状态，在一定条件下可分化为；在体外培养条件下，可增殖而不发生；可冷冻保存；可进行遗传改造。【小资料】：胚胎干细胞可从早期胚胎或原始性腺中获取。3、应用（