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1、第42讲 胚胎工程,曲细精管,大量精原细胞,次级精母细胞,精子细胞,卵巢、输卵管,性别分化,大量卵原细胞,初级,第一极体,次级卵母细胞,卵子,精卵质膜融合,原肠胚,体外受精,胚胎移植,胚胎分割,获能,超数排卵,借腹怀胎,激素,无性生殖,饲养层,胚胎培养,胚胎移植,第,探究点一体外受精和早期胚胎培养,1.采集卵母细胞 一是给母畜注射一定量的促性腺激素，促使卵巢产生更多的卵母细胞，然后利用超声波引导法从母畜卵巢内采集这些卵母细胞；二是从屠宰的母畜卵巢内直接获取卵母细胞。 2.体外成熟 刚获取的卵母细胞还没有发育成熟，不能与精子受精。在人工模拟环境(如温度、营养、pH等)条件下，使获取的,第,卵母细
2、胞发育成熟。 3.采集精子和获能 常用方法有假阴道法、手握法和电刺激法。获能方法有培养法和化学诱导法。 4.体外受精 将人工采集的公畜精液与已经成熟的卵母细胞混合，使精子和成熟的卵母细胞在母畜体外完成受精，该过程称为体外受精。,第,5.试管动物生产流程,第,【说明】 用于体外培养的卵细胞的选择 在选择卵母细胞时，无论用哪种方法采集到的卵母细胞，外围一般都应该有数层卵丘细胞所包围，形成一个叫卵丘复合体的结构(COC)，这种结构对于卵母细胞在体外条件下的成熟是十分重要的。在对家畜体外受精的操作中，一般把未成熟的卵母细胞分成A、B、C、D 四级。对A级卵母细胞的要求是有3层以上卵丘细胞包围，卵母细胞
3、的细胞质均匀；B级是少于3层卵丘细胞，但卵母细胞质要均匀；C级为没有卵丘细胞包围的卵母细胞，又称为裸卵，培养效果很差；D级是退化或死亡的卵母细胞，应淘汰。A、B两类卵母细胞培养效果较好。,第,6.胚胎的早期培养 (1)培养液成分。两“盐”：无机盐和有机盐；两“素”：维生素和激素；两“酸”：氨基酸和核苷酸；另有水、血清等物质。 (2)不同动物胚胎移植的时间不同。 牛、羊一般要培养到桑堪胚阶段或囊胚阶段才能进行移植。 小鼠和家兔等实验动物可在更早的时间移植。 人的体外受精胚胎，可在4个细胞阶段移植。,第,第,第,【答案】 (1)促进排卵(或超数排卵)使精子获能(2)容易获得纯合子并缩短育种时间(3
4、)小鼠甲(体细胞)核基因和小鼠乙(卵细胞)的细胞质基因(4)外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达 【解析】 本题综合考查了胚胎移植、体外受精、细胞核移植、转基因技术等生物技术。胚胎移植时用促性腺激素处理的目的是促进排卵；体外受精时精子必须先获能后才能完成受精作用；胚胎发育至囊胚期时胚胎内部形成裂隙，进而形成囊胚腔。秋水仙素处理植物可以使植物细胞的染色体加倍，可用于单倍体育种形成纯合,第,子，由此推知细胞松弛素B的作用是使动物细胞的染色体加倍，因此也具有易获得纯合子，缩短育种年限的优点。由于重组细胞的细胞核来自甲，故其含有甲的细胞核基因；细胞质基因则来自于乙的卵细胞。由于基
5、因是控制生物性状的基本单位，当外源基因插入了某些基因内部时，此基因结构被破坏，所控制的性状就可能无法表达而导致生物体死亡。,第,【点评】 胚胎工程的一个重要内容就是体外受精和早期胚胎培养。要特别注意胚胎早期培养的培养液成分：两“盐”、两“素”和两“酸”。下面变式题就是考查胚胎早期培养的培养液成分的识别,第,第,【答案】 C,【解析】 哺乳动物胚胎的培养液成分一般都比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。,第,探究点二胚胎移植、胚胎分割和胚胎干细胞,1.胚胎移植的培育流程 以牛胚胎移植为例： 图422,第,【说明】 (1)“供体”与“受
6、体”的确定：提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”；供体为优良品种，作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种。 (2)实质：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换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性状均能保持其原来的优良特性。 (3)优势：可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期。 (4)胚胎移植的生理学基础：对供体和受体进行同期发情处理后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化,第,是相同的；早期胚胎形成后处于游离状态，为胚胎的收集提供可能；受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应；移入受体的供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不
7、受影响。 (5)胚胎移植过程中两次使用促性腺激素，第一次对受、供体进行同期发情处理；第二次用于供体的超数排卵。 (6)胚胎移植过程中有两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。 (7)胚胎移植过程产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛，性别取决于公牛提供何种类型的精子，二者与,第,受体牛没有关系。 (8)冲卵的含义是从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子。 (9)不同动物其胚胎移植的时间不同。牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段；小鼠、家兔在桑椹胚前；人胚胎可在4个细胞阶段移植。几乎所有动物不能到原肠胚阶段移植，因为此时分化程度高，移植成功率很低。 2.胚胎分割示意流程,第,【说
8、明】 (1)胚胎分割：对囊胚阶段的胚胎进行分割时，必须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。 (2)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,第,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
9、的恢复和发育的难度会越大，移植成功率自然会降低。 (3)试管婴儿(动物)技术为有性生殖，胚胎分割移植为无性生殖。胚胎移植是有性生殖还是无性生殖取决于胚胎是由受精卵形成的还是由核移植技术形成重组细胞发育而成的。 3.胚胎干细胞 (1)干细胞：指人体中能继续分裂、分化的细胞。,第,(2)胚胎干细胞的来源：哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是从早期胚胎或原始性腺中分离出的一类细胞。 (3)ES细胞特点 形态大小：ES细胞具有胚胎细胞的特性，在形态上，表现为体积小、细胞核大、核仁明显。 功能：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。 在体外培养的条件下，ES细胞可以增殖而不发
10、生分化。对它可以进行冷冻保存，也可进行遗传改造。,第,(4)ES细胞的主要用途 ES细胞可用于研究哺乳动物个体发生和发育的规律，也是研究体外细胞分化的理想材料。ES细胞通过诱导分化可产生新的组织细胞，用于治疗人类的组织损伤和某些顽症。还可通过ES细胞体外诱导分化，定向培育人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和移植后免疫排斥的问题。 (5)ES细胞研究前沿进展 目前，ES细胞分离、培养体系的研究，以及ES细胞的选择、检测和全能性的维持，不仅是胚胎工程的前沿课题之一，也是当前生命科学研究的热门课题之一。,第,第,第,【答案】 (1)囊胚原始性腺细胞 (2)胚胎干细胞分化诱导 (3) 选择性
11、表达 (4) 造血干 (5)红细胞细胞中无细胞核 (6)间(7)B淋巴特异性抗体,第,【解析】 (1)囊胚的内细胞团具全能性。 (2)胚胎干细胞分化最低，在培养液中加入诱导因子可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。 (3)基因的选择性表达实现了细胞分化。 (4)造血干细胞能分化成各种血细胞，维持患者血液中血细胞的正常。 (5)成熟红细胞无细胞核。 (6)间期DNA分子进行复制。 (7)B淋巴细胞与骨髓瘤细胞杂交，形成杂交骨髓瘤细胞，通过两次筛选就可产生特异性抗体。,第,【点评】 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，囊胚阶段细胞开始分化分为内细胞团和滋养层细胞。克隆某种哺乳动物需要供体提供细胞核，而成熟的红细胞没有细胞核，所以不能作为供体。下面的变式题考查了胚胎发育和细胞工程(胚胎干细胞)等知识的相关应用。,第,第,【解析】 A项中，卵裂期有机物总量不断减少；B项中，胚胎分割时需将囊胚的内细胞团均等分割；C项中核仁应较大；D项中胚胎干细胞是一类未分化、分裂能力很强的细胞，可从早期胚胎中分离获取。,【答案】 D,
