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第二节胚胎工程第三章胚胎工程1．描述体外受精和胚胎体外培养。(重点)2.简述胚胎移植和胚胎分割。(重点)3．说出胚胎干细胞的培养和胚胎干细胞核移植。(重点)4.举例说出胚胎工程的应用。第三章胚胎工程一、胚胎工程1．含义：通常指各种胚胎操作技术。2．研究对象：主要限定于高等脊椎动物，特别是哺乳动物。3．研究的重点内容：体外受精、___________________、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。二、体外受精和胚胎体外培养1．体外受精(1)含义：采集雌性动物的___________和雄性动物的精子，使其在试管中受精。胚胎体外培养卵细胞(2)过程①精子的采集及获能：从附睾中取出成熟的精子，并放入培养液中培养，使其达到___________状态。②卵细胞的采集：最常用的方法是卵巢经___________处理后，用穿刺针吸取卵泡液，取出卵母细胞，然后在体外进行人工培养，促进其成熟。③受精：_______________和成熟后的卵细胞在体外合适的环境下共同培养一段时间，便可受精。获能超数排卵获能的精子1．精子获能是指精子获得能量吗？提示：不是。指获得受精的能力。2．胚胎体外培养(1)含义：指应用人工创造的环境，对获取的___________进行体外培养。(2)条件：必须配制一系列__________________________，用以培养不同发育时期的胚胎。早期胚胎含有不同成分的培养液三、胚胎移植1．含义：指将经济价值较高、遗传性状优秀的母畜，经___________处理，使其超数排卵后受精，然后将发育的早期胚胎分别移植到___________的代孕母的子宫内，通过代孕母妊娠产仔的技术。激素同期发情2．基本过程3．移植时间：通常移植的最适宜时期是发育到8细胞以上的胚胎，如早期囊胚。四、胚胎分割1．含义：指借助____________技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕母子宫中发育，产生____________后代的技术。2．优点：可__________________________，是一种快速繁殖良种畜的方法。3．过程显微操作同卵多仔成倍增加胚胎数量2．胚胎分割的次数越多，产生的新个体越多。对吗？提示：不对。次数不能太多，否则由于切割时的损伤或营养物质过少，细胞不能发育。五、胚胎干细胞(ES细胞)1．含义：指当受精卵分裂发育成早期胚胎(囊胚)时，__________的细胞。2．特点：是一种未分化细胞，具有_______________和二倍体核型。在适宜条件下能分化为多种细胞、组织。3．培养(1)关键：需要一种_______________，既能促进胚胎干细胞的生长，同时还要抑制胚胎干细胞的分化。内细胞团发育全能性培养体系(2)流程4．胚胎干细胞核移植指把胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过__________、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术。胚激活体外受精1．含义：指哺乳动物的精子和卵细胞在体外人工控制的环境中完成受精的过程。2．基本原理：人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使卵细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用。3．过程(1)卵母细胞的采集和培养。(2)精子的采集和获能。(3)受精：获能的精子和培养成熟的卵细胞结合。下列关于牛体外受精胚胎工厂化生产的叙述，正确的是()A．精子和卵细胞受精形成受精卵后即可移入母牛子宫B．采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液中形成受精卵C．成熟卵细胞与获能的精子相遇形成受精卵需培养到一定阶段才可移植D．体外受精胚胎的工厂化生产即胚胎发育和受精过程只需在体外进行[解析]卵细胞要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精，受精卵发育到囊胚阶段才能移植，移植入母体后继续发育形成幼体产出。[答案]C[思维升华](1)有些动物在采集卵母细胞时，为了获得更多的卵子，应用什么激素处理？该激素能否口服？提示：用促性腺激素处理雌性动物，使其排出更多的卵子。用促性腺激素处理时，只能注射不能口服，因为促性腺激素是肽类化合物，口服会因消化道的消化作用而失去原有的效应。(2)试管婴儿的受精、发育都是在体外进行的吗？提示：不是。受精及早期胚胎培养过程在体外进行，早期胚胎以后的发育过程在体内进行。试管动物和克隆动物的比较(1)不同点试管动物克隆动物技术原理或手段体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植细胞核的全能性、核移植、胚胎移植等实例试管牛“多莉”羊试管动物克隆动物过程试管动物克隆动物遗传特点继承了双亲(提供精子和卵子的个体)的遗传性状全部性状几乎与提供细胞核的亲本一致(2)相同点：两者都采用了胚胎移植技术和动物细胞培养技术。下列关于试管动物技术的叙述，正确的是()A．应用该技术繁育后代的过程属于无性生殖B．应用该技术繁育后代的过程属于有性生殖C．试管动物技术是利用体细胞繁育后代的技术D．试管动物技术培育动物的过程全部在体外进行解析：选B。试管动物技术进行的是体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植，因为其后代的产生经过了两性生殖细胞的结合，所以属于有性生殖。胚胎移植和胚胎分割1．胚胎移植(1)胚胎移植的基本程序以牛胚胎移植为例，胚胎移植的基本程序的流程图表示为：(2)胚胎移植的生理学基础①供体与受体相同的生理环境：哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供体、受体生殖器官的生理变化是相同的，这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。②早期胚胎处于游离状态：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受体对外来胚胎的认可：大量的研究已经证明，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。④供体胚胎与受体正常联系的建立：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。(3)实质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。2．胚胎分割(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法。(2)具体操作——以二分胚胎的分割和移植为例用切割针或切割刀将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，植入受体。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，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很小。(3)注意事项具体操作时，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。胚胎分割应选择处于卵裂期或囊胚期的胚胎，注意分割时应将内细胞团均等分割，而不是将胚胎均等分割。如图为胚胎移植过程示意图，请回答以下问题：(1)胚胎移植对甲、乙、丙牛的要求分别是________、________和________。丁牛为________。(2)过程①②分别是______________和______________。(3)欲得到更多的后代丁牛，可将收集到的胚胎进行________。(4)过程③常用________________的方法对甲牛进行处理。[解析]仔细观察图解，可知过程①②③分别为同期发情处理、胚胎移植和超数排卵，从而确定对甲牛超数排卵处理的方法通常是注射促性腺激素。胚胎移植时所用的供体公牛和母牛均为优质牛，受体牛为普通牛即可。[答案](1)优质母牛普通母牛优质公牛有价值的后代(优质牛)(2)同期发情处理胚胎移植(3)胚胎分割(4)注射促性腺激素[思维升华](1)一般来说，胚胎分割能选择在原肠胚阶段吗？提示：不能。(2)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：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。关于胚胎分割移植，以下说法不正确的是()A．胚胎分割移植可产生基因型相同的新个体B．胚胎分割的次数是有限的C．胚胎分割移植属于有性生殖D．胚胎分割若在囊胚期，内细胞团要均等分割，否则不易成功解析：选C。胚胎分割移植产生基因型相同的后代，属于克隆，是无性生殖。胚胎干细胞1．胚胎干细胞的特点(1)形态上：体积小，细胞核大，核仁明显，具有二倍体核型。(2)功能上：具有发育的全能性，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。(3)在体外培养的条件下，胚胎干细胞可以增殖而不分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。2．胚胎干细胞与癌细胞的主要区别(1)胚胎干细胞与癌细胞遗传物质不同，胚胎干细胞的遗传物质没有发生基因突变。(2)胚胎干细胞不仅能增殖，而且增殖的细胞还能正常分化。而癌细胞只能增殖，不能分化。3．滋养层细胞和饲养层细胞的区别(1)滋养层细胞：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层细胞最终发育成胎膜和胎盘。(2)饲养层细胞：一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。胚胎干细胞培养的基本过程如图所示，下列相关叙述正确的是()A．①过程的培养液与动物细胞培养的培养液成分的不同之处是不含有动物血清B．②过程采用酶处理的方式将内细胞团细胞分散开C．③过程培养基中需加入经紫外线照射后的成纤维细胞，以促进胚胎干细胞分化D．早期胚胎继续发育会在外层形成滋养层细胞，最终这部分细胞发育为成体的一部分[解析]动物细胞培养液含有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素，以及血清、血浆等天然成分；早期胚胎培养的培养液成分一般都比较复杂，除了一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等，A错误；成纤维细胞可抑制胚胎干细胞的分化，C错误；滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，D错误。[答案]B下列有关胚胎干细胞的叙述，正确的是()A．胚胎干细胞具有发育的全能性，体外培养可发育成新个体B．胚胎干细胞虽然可以在体外被诱导分化成不同类型的组织细胞，但是无法为细胞分化和细胞凋亡的机理研究提供有效手段C．胚胎干细胞可以在饲养层细胞上维持不分化的状态D．通过胚胎干细胞核移植，可以培育出与细胞核供体完全相同的复制品解析：选C。胚胎干细胞具有发育的全能性，但由于条件的限制而不能发育成新个体，只能诱导分化成组织器官，A错误；胚胎干细胞可以在体外被诱导分化成不同类型的组织细胞，从而为细胞分化和细胞凋亡的机理研究提供有效手段，B错误；胚胎干细胞在饲养层细胞上或添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态，C正确；通过胚胎干细胞核移植，可以培育出大部分遗传物质与细胞核供体相同的个体，但还有少部分遗传物质来自受体细胞的细胞质，D错误。本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放