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3 3胚胎工程的應(yīng)用及前景 專題3胚胎工程 學(xué)習(xí)導(dǎo)航 專題3胚胎工程 一 胚胎移植1 概念 1 移植對象 雌性動物體內(nèi)的 或者通過 及其他方式得到的胚胎 2 移植受體 移植到 的其他雌性動物的體內(nèi) 3 移植結(jié)果 發(fā)育為新個體 早期胚胎 體外受精 同種的 生理狀態(tài)相同 2 生理學(xué)基礎(chǔ) 1 同種動物的供 受體排卵后 生殖器官的 是相同的 2 早期胚胎形成后 在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系 而處于 狀態(tài) 3 受體對外來胚胎基本上不發(fā)生 4 供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系 但其 不受影響 生理變化 游離 免疫排斥反應(yīng) 遺傳特性 3 基本程序 同期發(fā)情 超數(shù)排卵 人工受精 桑椹胚 196 的液氮 手術(shù) 二 胚胎分割1 概念 是指采用機械方法將 分割成2等份 4等份或8等份等 經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù) 所得后代遺傳物質(zhì)完全相同 2 原理 細胞的 3 繁殖方式 生殖或 早期胚胎 全能性 無性 克隆 桑椹胚 囊胚 內(nèi)細胞團 三 胚胎干細胞1 概念 由 或 中分離出來的一類細胞 簡稱ES或EK細胞 2 早期胚胎 原始性腺 3 應(yīng)用 1 可以用于治療人類的某些 2 可以培育出人造組織器官 解決目前臨床上存在的供體器官不足和器官移植后 的問題 3 是研究體外 的理想材料 4 可用于對哺乳動物個體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律的研究 頑癥 免疫排斥 細胞分化 1 判一判 1 胚胎移植時 可以將早期胚胎移植到不同種的雌性動物的子宮內(nèi) 2 胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移 3 對于不同發(fā)育階段的胚胎 分割的具體操作完全相同 2 填一填胚胎移植的基本程序?qū)懗鰣D中字母代表的過程 a b c 同期發(fā)情 超數(shù)排卵 移植胚胎 胚胎移植 1 獲取胚胎供體的方法 1 雌性動物體內(nèi)早期胚胎 2 通過體外受精和早期胚胎的培養(yǎng)得到 3 通過哺乳動物體細胞核移植及培養(yǎng)而得到 2 胚胎移植成功與否的兩個重要條件 1 胚胎移植一般應(yīng)在同種的雌性供體和受體之間進行 這里的 同種 是指 同物種 2 進行胚胎移植的供 受體生理狀態(tài)要相同 供 受體雌性動物的發(fā)情時間一致 移入受體子宮內(nèi)胚胎的位置應(yīng)與其在供體子宮內(nèi)的位置相同或相似 4 胚胎移植的意義 1 加速育種工作和品種改良 2 大量節(jié)省購買種畜的費用 3 一胎多產(chǎn) 4 保存優(yōu)良品種資源和瀕危物種 5 可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力 大大縮短了供體本身的繁殖周期 增加供體一生繁殖后代的數(shù)量 5 地位 是胚胎工程其他技術(shù)的最后一道 工序 特別提醒 1 同期發(fā)情處理的目的 在胚胎移植操作中應(yīng)對供體和受體母畜進行同期發(fā)情處理 使它們的生理狀態(tài)達到同步或一致 這樣才能使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件 這是胚胎移植成功的關(guān)鍵 2 胚胎移植操作的對象是早期胚胎而不是受精卵 2012 高考江蘇卷改編 通過胚胎移植技術(shù) 可以實現(xiàn)良種牛的快速繁殖 下列相關(guān)敘述正確的是 A 對供體和受體母牛都要進行相同激素處理B 受精和胚胎的早期培養(yǎng)都需要在體外進行C 對沖卵獲得的原腸胚檢查合格后方可移植D 早期胚胎需移植到與供體生理狀態(tài)相同的代孕母牛體內(nèi) 解析 A錯誤 對供體和受體母牛要進行同期發(fā)情處理 但不一定是相同激素處理 B錯誤 受精和胚胎的早期培養(yǎng)可以在體內(nèi)進行 C錯誤 對沖卵獲得的早期胚胎檢查合格后方可移植 D正確 早期胚胎需移植到與供體生理狀態(tài)相同的代孕母牛體內(nèi) D 1 C項中沖卵是指從子宮中沖出的卵子嗎 2 D項中胚胎能在相同代孕母牛體內(nèi)存活的基礎(chǔ)是什么 提示 1 不是 沖出的是早期胚胎 2 存活基礎(chǔ)是受體對外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng) 2014 山東濟寧高二檢測 如圖為牛胚胎移植示意圖 據(jù)圖分析下列敘述正確的是 A 同期發(fā)情處理與過程a使用的是同一種激素B 過程b的生理基礎(chǔ)是供體與受體生理環(huán)境相同C 過程c有手術(shù)法和非手術(shù)法兩種方法D 圖中供體母牛 供體公牛和受體母牛均要求遺傳性能優(yōu)秀 C 解析 據(jù)圖可知 過程a b c依次是超數(shù)排卵 沖卵 胚胎移植 過程b是從供體母牛子宮內(nèi)沖洗出胚胎 其生理基礎(chǔ)是早期胚胎處于游離狀態(tài) 未與母體子宮建立組織上的聯(lián)系 與受體無關(guān) 對供體母牛和供體公牛要求選擇遺傳性能優(yōu)秀的個體 胚胎分割 1 胚胎分割的基礎(chǔ)和特點 1 理論基礎(chǔ) 細胞的全能性 2 物質(zhì)基礎(chǔ) 每個細胞核內(nèi)具有相同的遺傳物質(zhì) 3 特點 每個后代具有相同的遺傳特性 2 胚胎的選擇 發(fā)育良好 形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚 4 意義 加快繁殖速度 提高了胚胎的利用率 5 注意事項 1 對囊胚階段胚胎進行分割時一定要均分內(nèi)細胞團 若分割不均 會出現(xiàn)含內(nèi)細胞團多的部分正常發(fā)育的能力強 少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良 甚至不能發(fā)育等問題 2 分割的份數(shù)越多 每一份的細胞數(shù)會越少 不但難以做到均等分割 而且作為囊胚期的胚胎內(nèi)細胞團的細胞所受的影響會越大 因此 分割的份數(shù)越多 技術(shù)難度會越大 移植后的恢復(fù)和發(fā)育的難度會越大 移植成功率自然會降低 特別提醒胚胎分割動物和體細胞克隆動物比較 1 相同點 都屬于無性生殖或克隆 最終技術(shù)是胚胎移植 2 不同點 胚胎的來源可能不同 胚胎分割動物可能是雌性動物的早期胚胎或體外受精及其他方式得到的胚胎 體細胞核克隆動物是核移植技術(shù)獲得的重組胚胎 胚胎分割動物具有相同的遺傳物質(zhì) 兩個親本提供的核遺傳物質(zhì)一樣多 而克隆動物的核遺傳物質(zhì)主要由供體細胞核提供 克隆動物的起點是經(jīng)過核移植形成的一個細胞 胚胎分割動物的起點是經(jīng)過受精作用形成的一個細胞 如圖為牛胚胎性別鑒定和分割示意圖 請據(jù)圖完成下列問題 1 填出圖中字母所代表的結(jié)構(gòu)名稱 A B C D 2 寫出甲 乙 丙過程的技術(shù)名稱 甲 乙 丙 進行乙過程時 所取的樣本是 3 進行甲過程時 所使用的基本儀器是 本過程的技術(shù)關(guān)鍵是 囊胚腔 透明帶 滋養(yǎng)層 內(nèi)細胞團 胚胎分割 做DNA分析性別鑒定 胚胎移植 滋養(yǎng)層 實體顯微鏡和顯微操作儀 將內(nèi)細胞團均等分割 4 盡管胚胎分割技術(shù)在多種動物中取得成功 但仍然存在一些問題 如剛出生的動物 上還存在著差異等 目前 成功率較高的是 成功的比例很小 體重偏輕 毛色和斑紋 同卵雙胎 同卵多胎 解析 1 本題表示牛的囊胚分割示意圖 囊胚內(nèi)有一個大的空腔 囊胚腔 A 囊胚外面包著透明帶 B 透明帶里面是囊胚的滋養(yǎng)層 C 和內(nèi)細胞團 D 2 3 胚胎分割所用的主要儀器是實體顯微鏡和顯微操作儀 進行胚胎分割時 要用分割針或分割刀片將胚胎切開 要注意將內(nèi)細胞團均等分割 以便于分割后胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育 另一方面 根據(jù)需要 可以用分割針切去一小部分囊胚 不含內(nèi)細胞團 取其滋養(yǎng)層細胞 做DNA分析性別鑒定 以便于獲得健康的個體或已知性別的個體 如圖中乙 4 胚胎分割技術(shù)雖然在多種動物中取得成功 但仍然存在一些問題 如剛出生的動物體重偏輕 毛色和斑紋上還存在著差異等 實踐證明采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胎的可能性是有限的 目前最常見的是經(jīng)分割產(chǎn)生的同卵雙胎 同卵多胎的成功比例較小 胚胎分割提高成活率的方法胚胎分割 要借助實體顯微鏡和顯微操作儀 用分割針或分割刀將胚胎切開 并將分開的胚胎吸出 而不能用鑷子取出且分割時要將內(nèi)細胞團均等分割 保證分割移植后的每一份胚胎正常發(fā)育 胚胎分割是一種現(xiàn)代生物技術(shù) 關(guān)于這一技術(shù)的敘述正確的是 A 胚胎分割可以將早期胚胎任意分割成多份B 胚胎分割技術(shù)可以獲得同卵雙胎或多胎C 胚胎分割技術(shù)屬于有性生殖方式 因此不屬于克隆D 胚胎分割技術(shù)可以分割任意時期胚胎解析 胚胎分割常選擇桑椹胚或囊胚時期的胚胎 一般分割成同卵雙胎 并不能任意分割成多份 胚胎分割可以看作是動物無性繁殖或克隆的方法之一 B 1 干細胞種類 胚胎干細胞 具有形成機體的任何組織或器官直至形成完整個體的潛能 桑椹胚細胞或囊胚細胞及早期胚胎細胞 受精卵 胚胎干細胞 用于病人的器官移植等 具有分化成多種細胞或組織的潛能 但不能發(fā)育成完整的個體 內(nèi)細胞團細胞 原始性腺細胞 造血干細胞 造血干細胞移植是治療血液系統(tǒng)疾病 遺傳性血液病等的有效手段 只能分化成某一種類型或功能密切相關(guān)的兩種類型的細胞 骨髓干細胞 皮膚生發(fā)層細胞 神經(jīng)干細胞 神經(jīng)干細胞移植治療腦癱 頭顱外傷等病癥 2 胚胎發(fā)育過程中不同干細胞發(fā)育分化過程 受精卵 全能干細胞 多能干細胞 專能干細胞 3 干細胞的獲得途徑 1 從體外培養(yǎng)的早期胚胎獲得 2 從早期流產(chǎn)的胎兒獲得 3 從克隆的胚胎獲得 4 從成體獲得 特別提醒正確理解干細胞的功能 1 各類功能干細胞都可以分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細胞 2 各類干細胞在體外條件下培養(yǎng) 可以只增殖而不分化 3 理論上講 ES細胞可以分化成各種組織細胞 可形成各種器官 但是 目前從ES細胞向不同組織 細胞定向 的特定條件還不是十分清楚 這限制了當(dāng)前ES細胞的臨床應(yīng)用 2012 高考天津卷 下列有關(guān)干細胞的敘述 錯誤的是 A 自體干細胞移植通常不會引起免疫排斥反應(yīng)B 胚胎干細胞在體外培養(yǎng)能增殖但不能被誘導(dǎo)分化C 組織的細胞更新包括細胞凋亡和干細胞增殖分化等過程D 造血干細胞具有分化出多種血細胞的能力 可用于治療白血病 B 解析 自體干細胞不屬于異物 不會引起自身的免疫排斥反應(yīng) 故A選項正確 胚胎干細胞具有全能性 在體外培養(yǎng)可以增殖分化 故B選項錯誤 組織的細胞更新包括增殖 分化和凋亡過程 故C選項正確 造血干細胞具有分化出多種血細胞的能力 可以治療白血病 故D選項正確 胚胎干細胞具有發(fā)育的全能性 即具有形成機體的任何組織或器官 甚至完整個體的潛能 在體外培養(yǎng)既可增殖 也可分化 而造血干細胞為多能干細胞可分化為多種血細胞 2014 廣東省實驗中學(xué)高二質(zhì)檢 胚胎干細胞是人胚胎發(fā)育早期囊胚中未分化的細胞 下列敘述錯誤的是 A 胚胎干細胞具有發(fā)育的全能性B 胚胎干細胞有很強的增殖能力C 胚胎干細胞能分化成造血干細胞D 胚胎干細胞體積比受精卵大解析 胚胎發(fā)育早期 隨細胞分裂的進行 細胞數(shù)目不斷增加 但胚胎的總體積并不增加或略有縮小 每個細胞的體積不斷減小 所以 胚胎干細胞的體積要比受精卵的體積小得多 D