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3.3胚胎工程的应用及前景学习目标1.说出胚胎移植和胚胎分割的实例。2.认识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。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：生理学基础意义同种动物的供、受体排卵后生殖器官的_________是相同的为供体的胚胎移入受体提供了相同的_________早期胚胎形成后，在一定时间内不会与_________建立组织上的联系，而是处于_____状态为胚胎的_____提供了可能受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生_________反应为胚胎在受体内的存活提供了可能供体胚胎可与受体子宫建立正常的___________联系，但其_________不受任何影响为移植后代胚胎继续发育提供了营养等方面的保障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：对象早期胚胎方法机械方法目的获得_________或多胎特点来自同一胚胎的后代具有_______________实质胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一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()①配种或进行人工授精②检查③对胚胎进行移植④移植后的检查⑤对供、受体的选择和处理⑥对胚胎的收集⑦培养或保存A.⑤①⑥②⑦③④B.①⑤⑥②⑦③④C.⑤①⑥⑦②③④D.①⑤⑥⑦②③④【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：①大大缩短了供体本身的繁殖周期。②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：类别特点来源或举例应用全能干细胞具有形成机体的任何组织或器官直至形成完整个体的潜能桑椹胚细胞或囊胚细胞及早期胚胎细胞，受