专题 3 胚胎工程

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1、 (1)动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理 论基础 (2)胚胎干细胞的移植 (3)胚胎工程的应用(1)哺乳动物精子和卵子的发生 (2)胚胎移植的基本过程和理论基础 (3)胚胎分割和胚胎干细胞的应用一、体内受精和早期胚胎发育 1精子、卵子的发生和受精作用 (1)精子、卵子发生的比较项目精子的发生卵子的发生 场所睾丸的曲细精管 内雌性动物的卵巢内时期初情期开始，直 到生殖机能衰退胚胎时期性别分化 以后项 目精子的发生卵子的发生过 程卵原细胞的增 殖初级卵母 细胞形成卵 泡初级卵母 细胞减数分裂 成熟的卵子(2)受精过程 受精前的准备阶段精子获能：正常情况下在雌性动物的生殖道 内完成。 卵子的准备

2、：发育到减数第二次分裂中期， 才具备与精子受精的能力。受精阶段 获能的精子穿越放射冠(顶体内的酶释放出来 ，直接溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子 穿越放射冠的通道) 穿越透明带(精子与透明带接触，顶体酶溶解 透明带形成一条孔道，借自身运动可以穿过) 进入卵黄膜(卵黄膜表面有大量的微绒毛，抱 合精子，精子外膜与卵黄膜融合，精子入卵) 形成原核(精子形成雄原核，卵子完成第二次 分裂，排出第二极体后形成雌原核) 配子结合(雌、雄原核充分发育后，相向移动 ，彼此接触，二者体积缩小、合并，两组核 染色体合为一组)2早期胚胎发育 (1)过程：受精卵卵裂期桑椹胚 囊胚原肠胚 (2)各时期的特点 个体发育的起

3、点是受精卵。 卵裂期：细胞分裂使细胞数目增加，但胚 胎总体积并不增加或略有缩小，因此每个细 胞的体积会随分裂的进行不断缩小，但核内 遗传物质并未减少。桑椹胚时期：细胞均未分化，细胞全能性 最高，是胚胎分割的最佳时期。 囊胚期：出现囊胚腔，细胞开始分化，但 其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。 原肠胚期：出现原肠腔，个体较大的细胞 称为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织 ，个体较小的细胞，称为滋养层细胞，将来 发育成胎膜和胎盘。二、胚胎工程三个操作的流程 1试管动物生产流程2克隆动物的培育流程(1)根据发育成D新个体的卵细胞核由B动物提 供，而性别及大多数遗传性状是由核内遗传 物质决定的，B、D两

4、者的性别及大多数遗传 性状相同。 (2)克隆动物的起点是经过核移植形成的一个 细胞，其遗传物质主要来自供核一方。3胚胎移植的培育流程以牛胚胎移植为例：(1)供体选择的条件是具有遗传性能和生产性 能优良的个体；受体选择的条件是健康体质 、正常繁殖能力的同种个体。对供体多用促 性腺激素处理，使之产生更多的卵细胞。 (2)冲卵本质是冲出早期胚胎。 (3)对早期胚胎在体外培养到桑椹胚或囊胚阶 段进行移植。(4)胚胎移植后一定要对母牛进行是否妊娠的 检查。 (5)胚胎分割技术只是在以上技术的基础上采 用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份 或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎，一 般选择发育良好、形态

5、正常的桑椹胚或囊胚 ，且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。三、胚胎干细胞3胚胎干细胞、衰老细胞、癌细胞特征区别衰老细胞癌细胞胚胎干细 胞 细胞 膜通透性改变糖蛋白减少 ，黏着性降 低，易扩散无改变细胞 体积水分减少， 细胞萎缩， 体积减小细胞小细胞小衰老细胞癌细胞胚胎干细 胞 细胞 核核体积增大 ，染色质固 缩正常核大、核 仁明显形态 结构改变改变正常功能因酶活性降 低，代谢缓 慢；因色素 积累，影响 信息交流无限增殖， 代谢旺盛增殖而不 分化(2010年山东潍坊一检)下图为利用生物 技术生产单克隆抗体和经体外受精培育优质 奶牛的过程。请回答下列问题：(1)细胞

6、A的形成过程中常用的诱导因素有 _。 (2)过程中直接产生的A细胞可能有_种 (只考虑两个细胞融合)，经选择性培养的杂交 瘤细胞，还需要进行_，经多次筛 选就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细 胞，进行体内或体外培养。(3)过程优质奶牛的培育过程需要进行胚胎 移植，移植后的胚胎能在受体子宫中存活， 其生理基础是_。 (4)若要同时获得多头与此优质奶牛相同的小 牛，可对中囊胚进行_，操作过程 中需要特别注意的问题是_。【解析】 (1)诱导动物细胞融合可用离心、 振动、电刺激处理，聚乙二醇处理或灭活的 病毒处理。(2)两类细胞放在一起，经诱导融 合可形成3种由两个细胞融合的细胞：B细胞 与B细胞、

7、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞、B细胞 与骨髓瘤细胞融合成的杂交瘤细胞，经选择 性培养，多次检测和筛选获得能产生专一抗 体的杂交瘤细胞，再经体外培养或体内培养 获得大量的单克隆抗体。(3)受体子宫的生理状态与供体子宫的生理状 态相同，供体对移植胚胎不发生免疫排斥反 应，能保证移植的胚胎在受体子宫中存活。 (4)胚胎分割移植产生的小牛，遗传物质相同 ，在进行分割时要注意将囊胚期的内细胞团 均等分割。【答案】 (1)灭活的病毒、聚乙二醇、电刺 激等 (2)3 克隆化培养和抗体检测 (3)受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应 (4)胚胎分割(移植) 将囊胚的内细胞团进行均 等分割(2009年宁夏高考题)下图为哺

8、乳动物 的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答：(1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至_期的 内细胞团或胎儿的_中分离得到的一类细胞 。 (2)图中分化程度最低的干细胞是_。在体 外培养条件下，培养液中加入_因子，可 诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化 。 (3)在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是 机体细胞中基因_的结果。(4)某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓 移植可以达到治疗的目的。骨髓移植的实质 是将上图中的_细胞移植到患者体内。 (5)若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析， 上述红细胞、白细胞、皮肤细胞、神经细胞 中不能选用作为供体的细胞是成熟的_， 其原因是_ _。(6)若某药物可抑

9、制肝肿瘤细胞DNA的复制， 使用该药物可使肝肿瘤细胞停留于细胞周期 的_期。 (7)在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段 ，用_细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次 筛选最终得到能分泌_的杂交瘤细胞。【解析】 胚胎干细胞是指动物胚胎发育成 囊胚期时的细胞或胎儿中的原始性腺中分离 出来的一类细胞。胚胎干细胞是一种高度未 分化细胞，它具有发育的全能性，在体外培 养时，培养液中加入分化诱导因子后能分化 出成体动物的所有组织和器官。细胞分化的 实质是基因的选择性表达的结果。骨髓移植 实际移植的是骨髓中的造血干细胞，通过骨 髓移植可以治疗白血病。通过细胞增殖可以大量的克隆细胞，哺乳动 物成熟的红细胞没有细胞核，

10、不能进行增殖 。DNA的复制发生在细胞分裂的间期，用药 物抑制肿瘤细胞DNA的复制可使肿瘤细胞停 留在细胞分裂间期。制备单克隆抗体时，可 用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，得到杂交瘤 细胞。杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生 特异性抗体。【答案】 (1)囊胚 原始性腺细胞 (2)胚胎 干细胞 分化诱导 (3)选择性表达 (4)造血 干 (5)红细胞 成熟的红细胞中无细胞核 (6)间 (7)B淋巴 特异性抗体1(2009年江苏高考题)下列关于哺乳动物胚 胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是( ) A卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不 断增加 B胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分 割C胚胎干细胞具有细胞

11、核大、核仁小和蛋白 质合成旺盛等特点 D胚胎干细胞是一类未分化细胞，可从早期 胚胎中分离获取 【解析】 卵裂过程中细胞数目增加，而有 机物总量减少；细胞分割时需均等分割囊胚 内细胞团；胚胎干细胞的特点是：细胞小， 细胞核大，核仁明显；胚胎干细胞未分化， 可从早期胚胎中获取。 【答案】 D2下列不属于动物细胞工程应用的是( ) A大规模生产干扰素，用于抵抗病毒引起的 感染 B为大面积烧伤的病人提供移植的皮肤细胞 C大规模生产食品添加剂、香料等 D利用胚胎移植技术，加快优良种畜的繁殖【解析】 动物细胞工程常用的技术手段有 动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体 、胚胎移植，核移植等，其中动物细胞培

12、养 技术是其他动物细胞工程技术的基础。在题 目给出的选项中，大规模生产干扰素、为烧 伤病人提供移植的皮肤细胞和胚胎移植技术 都离不开动物细胞的培养。大规模生产食品 添加剂、香料等利用的技术手段是发酵工程 。 【答案】 C3(2007年高考宁夏理综)现有A和B两个肉牛 品种，A品种牛的细胞组成可表示为A细胞核 、A细胞质，B品种牛则为B细胞核、B细胞质 。 (1)如果要获得一头克隆牛，使其细胞由A细胞 核和B细胞质组成，基本步骤是：从A品种牛 体内取出体细胞，进行体外培养。然后再从 培养细胞中取出_注入B品种牛的_卵 母细胞，经过某种刺激和培养后，可形成胚 胎，该胚胎被称为_，将该胚胎移入代 孕

13、母牛的_中，通过培育可达到目的。(2)一般来说，要想大量获得这种克隆牛比较 难，原因之一是卵母细胞的数量_，为解 决这一问题，可以用_激素处理B品种母牛 。 (3)克隆牛的产生说明_具有全能性。克 隆牛的性状主要表现_品种牛的特征 。由A、B两品种杂交得到的牛与克隆牛相比 ，杂交牛细胞核的遗传物质来自_个亲本 ，细胞质来自_性亲本，克隆牛和杂交牛 的遗传物质组成_(相同，不同)。【解析】 (1)克隆动物采用核移植，胚胎移 植技术。 (2)用促性腺激素处理母牛，可以促进卵细胞 的形成和排出。(3)动物细胞的全能性表达受 到抑制，但克隆牛(羊)等动物的过程可以证明 其细胞核仍具有全能性。克隆牛的性状主要 由核基因控制，因此主要表现为供核的母牛 性状。杂交牛中细胞核的遗传物质来自公牛 和母牛两个亲本，而细胞质基因来自母牛亲 本，所以杂交牛和克隆牛的遗传物质不同。【答案】 (1)细胞核 去核 重组胚胎 子 宫 (2)不足 促性腺 (3)动物体细胞核 A 两 雌 不同