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专题3胚胎工程3.3胚胎工程的应用及前景学习目标：1.简述胚胎移植的现状和意义。2.掌握胚胎移植的生理学基础及胚胎移植的基本程序。(重、难点)3.了解胚胎分割的概念、意义及操作过程。(重点)4.了解胚胎干细胞的特性及应用。(重点)自主探新知预习一、胚胎移植1．胚胎移植概念(1)对象：雌性动物体内的或通过及其他方式得到的胚胎。(2)移植条件：、相同的其他雌性动物体内。(3)供体：在胚胎移植中的个体。早期胚胎体外受精同种生理状态提供胚胎(4)受体：在胚胎移植中的个体。(5)本质：生产胚胎的和孕育胚胎的共同繁殖后代的过程。(6)地位：是胚胎工程其他技术的一道“工序”。2．胚胎移植的意义(1)充分发挥雌性优良个体的。(2)了供体本身的繁殖周期。(3)对供体施行处理后，增加后代数量。接受胚胎供体受体最后繁殖潜力大大缩短超数排卵3．胚胎移植的生理学基础及相应意义生理学基础意义同种动物的供、受体生殖器官的_________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收集提供了可能游离生理变化生理环境母体子宫受体对外来胚胎基本上不发生_______________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胚胎继续发育提供了营养等方面的保障遗传特性免疫排斥反应生理和组织4.胚胎移植的基本程序二、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作动物无性繁殖或克隆的方法之一相同的遗传物质同卵双胎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。均等分割桑椹胚囊胚操作液分割针分割刀半个空透明带裸半胚胚胎三、胚胎干细胞1．来源：哺乳动物的胚胎干细胞(embryonicstemcell)简称ES或EK细胞，是由或中分离出来的一类细胞。2．原始性腺早期胚胎3．主要用途(1)可以用于治疗。(2)可以培育出。(3)可以揭示和细胞凋亡的机理。(4)可以用于哺乳动物的个体发生和的研究。发育规律人类的某些顽症人造组织器官细胞分化1．判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)移植的胚胎只能来自体内受精或者体外受精直接产生的胚胎。()(2)胚胎移植时，供体母畜需要具备优良的遗传性能。()(3)胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行，因为两者生理特征相近，易于成功。()(4)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割。()(5)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。()(6)胚胎干细胞可以来源于早期胚胎，也可以来源于成熟个体。()提示：(1)×移植的胚胎还可以是通过转基因、核移植等技术获得的胚胎。(2)√(3)√(4)×胚胎分割时需将囊胚的内细胞团均等分割。(5)√(6)×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。2．下列过程在胚胎移植中没有必要进行的是()A．对供体、受体要进行选择B．要用激素对供体进行超数排卵处理C．供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应D．胚胎移植常采用手术法和非手术法两种方法C[移入受体的是胚胎，并且受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥反应，所以C选项中的过程在胚胎移植中没有必要进行。胚胎移植主要步骤有供、受体的选择，用促性腺激素对供体进行超数排卵处理。胚胎移植常采用手术法和非手术法。]3．下列关于胚胎干细胞特点的叙述，不正确的是()A．当受精卵发育成囊胚时，所有的细胞都是胚胎干细胞B．胚胎干细胞是一种未分化的细胞，具有发育的全能性C．在适当的条件下，胚胎干细胞可以分化为多种组织D．培养胚胎干细胞的关键是需要一种培养体系，必须能促进干细胞生长的同时还要抑制干细胞的分化A[当受精卵发育成囊胚(早期胚胎)时，内细胞团的细胞是胚胎干细胞，具有发育的全能性。培养时需一种培养体系，必须既能促进干细胞的生长，同时，还要抑制干细胞的分化。]合作攻重难探究胚胎移植[思考交流]1．胚胎移植时，对供体、受体的生理状态有什么要求？提示：生理状态相同。只有受体与供体的生理状态相同，被移植的胚胎才能继续正常发育。2．怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？供体胚胎移入受体子宫时，在位置上有要求吗？提示：(1)应对供体和受体母畜用激素进行同期发情处理，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。(2)有要求。胚胎移入受体子宫的位置应该与其在供体内的位置相同或相似。3．胚胎移植过程中，对供、受体的选择，有哪些要求？提示：(1)供体：遗传性能和生产性能优秀。(2)受体：有健康的体质和正常繁殖能力。4．对供体母牛进行超数排卵时注射的激素是哪类激素？为什么要用激素处理供体母牛？提示：(1)注射的是促性腺激素。(2)给供体母牛注射促性腺激素可使其一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的卵子，经人工授精，可以获得数量较多的可移植胚胎。5．胚胎移植过程中需要进行几次检查？分别检查什么？提示：两次检查。第一次在冲卵后，对胚胎进行质量检查；第二次是对受体母畜进行是否妊娠的检查。6．胚胎移植成功的标志是什么？提示：移植的胚胎在受体内能正常发育并分娩。[归纳总结]特别提醒：体外受精形成的胚胎进行胚胎移植属于有性生殖，核移植形成的胚胎进行胚胎移植属于无性生殖，即判断胚胎移植为何种生殖方式，关键要看胚胎是通过何种方式发育而来的。2．胚胎移植的生理学基础生理学基础意义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为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境，这是胚胎移植成功的关键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，而是处于游离状态为胚胎的收集提供了可能受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥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受体只为胚胎提供营养物质和发育的场所，不会影响胚胎的遗传特性3.与胚胎移植有关的几个问题(1)供体公牛、母牛和受体母牛的选择：应选择遗传特性和生产能力优秀的个体作为供体，选择具有健康体质和正常繁殖能力的个体作为受体。(2)受精卵既可通过体内受精获得，也可通过人工授精获得。(3)冲卵后，对胚胎进行质量检查，胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。收集到的胚胎可直接向受体移植，也可放入－196℃的液氮中保存。(4)胚胎移植过程中两次使用激素：第一次用孕激素对供、受体母牛进行同期发情处理；第二次用促性腺激素使供体母牛超数排卵。(5)胚胎移植过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行质量检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。(6)产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体母牛，性别取决于公牛提供何种类型的精子，这两个方面与受体母牛没有关系。特别提醒：1作为胚胎受体的条件2冲卵是将供体母畜子宫内的胚胎冲出来，而不是把卵子冲出来。3胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。1．牛胚胎移植的基本程序如图所示，下列说法错误的是()A．供体母牛的主要职能是产生具有优良性状的胚胎B．图中a指的是超数排卵，可用促性腺激素处理供体母牛C．配种后需用特制的冲卵装置，将供体母牛体内的胚胎冲洗出来D．应把早期胚胎移植到处于发情状态的母牛的输卵管中D[供体母牛的主要职能是产生具有优良遗传性状的胚胎，A正确；图中a指的是超数排卵，可用促性腺激素处理供体母牛，B正确；冲卵的实质是把供体子宫内的胚胎冲洗出来，C正确；应把早期胚胎移植到处于发情状态的母牛的子宫中，D错误。]易混辨析：排卵、超数排卵和冲卵1排卵：从卵泡中排出卵子，排出的是初级卵母细胞或次级卵母细胞。2超数排卵：给供体母畜注射促性腺激素，使其一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的成熟卵子。3冲卵：用配制好的冲卵液，将供体母畜子宫或输卵管中的早期胚胎冲洗出来。2．试管动物技术正广泛应用于畜牧业生产。请根据试管牛的生产流程图回答相关问题：(1)①②过程分别表示________、________。(2)对供体母牛的要求是____________________，通常母牛每次只排出一枚卵母细胞。(3)在体外培养受精卵时，需要满足以下条件：________________、营养、温度和pH以及气体环境。(4)生产上常用______________期的胚胎进行②过程。[解析](1)由题图可知①②过程分别表示体外受精、胚胎移植。(2)培育试管动物首先选择遗传性能和生产性能优良的母牛。(3)体外培养受精卵时，首先需要无菌、无毒的环境，防止被污染，还要有一定的营养物质，及适宜的外界环境条件。(4)等胚胎发育到桑椹胚或囊胚期时进行胚胎移植。[答案](1)体外受精胚胎移植(2)遗传性能和生产性能优秀(3)无菌、无毒的环境(4)桑椹胚或囊胚胚胎分割[思考交流]1．胚胎分割的对象是什么？选择此时期的胚胎进行分割的原因是什么？提示：桑椹胚或囊胚阶段的胚胎。桑椹胚阶段尚未出现细胞分化，具有全能性；囊胚阶段的内细胞团具有全能性。2．囊胚的内细胞团有何功能？分割囊胚期的胚胎时为什么强调将内细胞团均等分割？提示：囊胚的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。囊胚的内细胞团要均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。3．在胚胎分割时，能否无限分割？原因是什么？提示：不能。分割份数越多，越难以做到均等分割，且每一份的细胞数目就越少，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率会降低。4．从胚胎来源上分析，胚胎分割动物和克隆动物相同吗？提示：不相同。胚胎分割用到的胚胎可能是在雌性动物体内经受精形成的早期胚胎，也可能是体外受精或其他方式得到的胚胎，而克隆用到的胚胎是经体细胞核移植得到的重组胚胎。5．从后代核遗传物质上分析，胚胎分割动物和克隆动物生殖方式相同吗？提示：相同。两者都属于无性繁殖。[归纳总结]1．胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆。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式。2．选用的胚胎：进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。3．操作过程：选发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚→将待分割的胚胎移入操作液的培养皿中→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。4．胚胎分割的实例：哺乳动物胚胎分割和性别鉴定(如图)。5．意义：加快繁殖速度，提高了胚胎的利用率。特别提醒：1在对囊胚进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。2胚胎分割的份数越多，技术难度越大，移植的成功率也越低。3对胚胎进行性别鉴定取滋养层细胞做DNA分析即可。1．近年来发展起来的胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机，下列有关体外受精和胚胎分割移植的说法正确的是()A．体外受精所需的成熟卵细胞可从母体中直接获取，但在受精前要对精子进行获能处理B．进行胚胎分割时，应选择发育到原肠胚时期的胚胎进行操作C．胚胎分割时只能用分割针在显微镜下将胚胎均等分割成若干份D．受体母牛必须和供体牛属于同一物种，移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎不发生免疫排斥反应D[卵巢中获取的卵细胞必须在体外进行培养到减数第二次分裂中期，才能与获能精子融合后形成受精卵，选项A错误；进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚进行分割，选项B错误；胚胎分割时可以在实体显微镜下用切割针或在显微操作仪下用切割刀进行分割，目前