專題三胚胎工程3．3胚胎工程的應(yīng)用及前景1．掌握胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)、基本程序和應(yīng)用。2．了解胚胎分割的應(yīng)用意義。3．掌握胚胎干細(xì)胞的概念和分離途徑。一、胚胎移植1．概念(1)移植對(duì)象：雌性動(dòng)物體內(nèi)的

，或者通過(guò)___________及其他方式得到的胚胎。(2)移植條件：

、

相同的其他雌性動(dòng)物的體內(nèi)。早期胚胎體外受精同種的生理狀態(tài)提供胚胎接受胚胎3．在胚胎工程中的地位：胚胎移植是胚胎工程其他技術(shù)的

一道“工序”。4．胚胎移植的意義(1)充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的

。(2)大大縮短了供體本身的

，增加供體一生繁殖后代的數(shù)量，從而推動(dòng)了畜牧業(yè)的發(fā)展。最后繁殖潛力繁殖周期5．胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)生理學(xué)基礎(chǔ)意義同種動(dòng)物的供、受體排卵后，生殖器官的

是相同的為供體的胚胎移入受體提供了相同的__________早期胚胎形成后，在一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而處于

狀態(tài)為胚胎的收集提供了可能受體對(duì)外來(lái)胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)為胚胎在受體內(nèi)存活提供了可能供體胚胎可與受體子宮建立正常的

和

聯(lián)系，但其

不受影響為移植后的胚胎繼續(xù)發(fā)育提供了營(yíng)養(yǎng)等方面的保障生理變化生理環(huán)境游離生理組織遺傳特性1．胚胎移植過(guò)程中，對(duì)供受體的選擇，有哪些要求？提示：供體需要遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀，受體要求有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力。機(jī)械早期胚胎同卵雙胎多胎遺傳物質(zhì)無(wú)性繁殖克隆2．主要儀器設(shè)備：

和

。3．操作程序(1)選擇胚胎：選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的

或

，將其移入盛有

的培養(yǎng)皿中。(2)分割胚胎：用

或

將胚胎切開(kāi)，吸出其中的

，注入預(yù)先準(zhǔn)備好的

中，或直接將

移植入受體。實(shí)體顯微鏡顯微操作儀桑椹胚囊胚操作液分割針?lè)指畹镀雮€(gè)胚胎空透明帶裸半胚三、胚胎干細(xì)胞1．來(lái)源由

或

中分離出來(lái)的一類細(xì)胞。2．特點(diǎn)(1)形態(tài)上：

小、

大、

明顯。(2)功能上：具有發(fā)育的

。(3)體外培養(yǎng)條件下，可以只

而不

。對(duì)它可以進(jìn)行冷凍保存，也可進(jìn)行遺傳改造。早期胚胎原始性腺體積細(xì)胞核核仁全能性增殖分化3．主要用途(1)用于治療人類的

。(2)培育出

。(3)揭示

和

的機(jī)理。(4)用于哺乳動(dòng)物的

和發(fā)育規(guī)律的研究。某些頑癥人造組織器官細(xì)胞分化細(xì)胞凋亡個(gè)體發(fā)育2．用本人臍帶血中干細(xì)胞培育出人體需要的器官用來(lái)移植治病是否需要激發(fā)細(xì)胞的全能性？該治療技術(shù)有何優(yōu)勢(shì)？提示：不需要移植本人的干細(xì)胞培育出的器官，由于是由自身的細(xì)胞培育成的，不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，所以不用長(zhǎng)期給他使用免疫抑制藥物。一、胚胎移植1．胚胎移植的基本程序(1)供、受體的選擇和處理(使用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理、超數(shù)排卵處理)。(2)配種或人工授精。(3)胚胎收集(沖卵)、檢查(胚胎發(fā)育到桑椹胚或囊胚)、培養(yǎng)或保存(－196℃的液氮)。(4)胚胎移植：手術(shù)法(引出子宮和卵巢將其注入)、非手術(shù)法(用移植管將其送入子宮)。(5)移植后的檢查(是否妊娠)。

如圖是胚胎移植繁育良種奶牛的技術(shù)流程圖，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)在流程②中，要用________激素處理供體母牛，目的是________。(2)流程圖中，第________(填序號(hào))步要進(jìn)行沖卵。(3)第⑧步中產(chǎn)生的犢牛與受體母牛的遺傳性狀是否一樣？________________，原因是____________________________________________________________________。(4)用胚胎移植繁育良種奶牛屬于哪類生殖方式？____________，該技術(shù)的意義是__________________________________________________。答案：(1)促性腺使供體母牛超數(shù)排卵(2)④

(3)不一樣犢牛的遺傳物質(zhì)來(lái)源于供體母牛和供體公牛，且胚胎的遺傳特性在孕育過(guò)程中不受受體母牛的影響(4)有性生殖充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛能【名師點(diǎn)睛】(1)胚胎移植過(guò)程中兩次使用激素，第一次對(duì)受、供體進(jìn)行同期發(fā)情處理；第二次用于供體的超數(shù)排卵。(2)胚胎移植過(guò)程中有兩次檢查：第一次對(duì)收集的胚胎進(jìn)行檢查；第二次對(duì)受體母牛是否妊娠進(jìn)行檢查。(3)胚胎移植的實(shí)質(zhì)是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。(4)不同動(dòng)物胚胎移植的時(shí)間不同①牛、羊一般要培養(yǎng)到桑椹胚階段或囊胚階段才進(jìn)行移植；小鼠和家兔等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可在更早的階段移植。②人的體外受精胚胎，可在8個(gè)～16個(gè)細(xì)胞階段移植。解析：“試管牛”不等同于“克隆牛”，前者為有性生殖，后者為無(wú)性繁殖。答案：B【特別提醒】(1)對(duì)囊胚階段胚胎進(jìn)行分割時(shí)一定要均分內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，若分割不均，會(huì)出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)多的部分正常發(fā)育的能力強(qiáng)，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問(wèn)題。(2)分割的份數(shù)越多，每一份的細(xì)胞數(shù)會(huì)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(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞所受的影響會(huì)越大。因此，分割的份數(shù)越多，技術(shù)難度會(huì)越大，移植后的恢復(fù)和發(fā)育的難度會(huì)越大，移植成功率自然會(huì)降低。

下圖為牛胚胎性別鑒定和分割示意圖，請(qǐng)據(jù)圖完成下列問(wèn)題：(1)填出圖中字母所代表的結(jié)構(gòu)名稱：A________；B________；C________；D________。(2)寫(xiě)出甲、乙、丙過(guò)程的技術(shù)名稱：甲________；乙_______；丙_______。進(jìn)行乙過(guò)程時(shí)，所取的樣本是_______。(3)進(jìn)行甲過(guò)程時(shí)，所使用的基本儀器是_______________，本過(guò)程的技術(shù)關(guān)鍵是________________。(4)盡管胚胎分割技術(shù)在多種動(dòng)物中取得成功，但仍然存在一些問(wèn)題，如剛出生的動(dòng)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。(4)胚胎分割技術(shù)雖然在多種動(dòng)物中取得成功，但仍然存在一些問(wèn)題，如剛出生的動(dòng)物體重偏輕，毛色和斑紋上還存在著差異等。實(shí)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(jiàn)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。答案：(1)囊胚腔透明帶滋養(yǎng)層內(nèi)細(xì)胞團(tuán)(2)胚胎分割做DNA分析性別鑒定胚胎移植滋養(yǎng)層(3)實(shí)體顯微鏡和顯微操作儀將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割(4)體重偏輕毛色和斑紋同卵雙胎同卵多胎2．(江蘇高考)軟骨發(fā)育不全為常染色體顯性遺傳病，基因型為HH的個(gè)體早期死亡。一對(duì)夫妻均為該病患者，希望通過(guò)胚胎工程技術(shù)輔助生育一個(gè)健康的孩子。下列做法錯(cuò)誤的是(

)A．首先經(jīng)超排卵處理后進(jìn)行體外受精B．從囊胚中分離細(xì)胞，培養(yǎng)后檢測(cè)基因型C．根據(jù)檢測(cè)結(jié)果篩選基因型為hh的胚胎D．將胚胎培養(yǎng)至原腸胚期后移植到子宮解析：胚胎移植的時(shí)期是桑椹胚或囊胚，D錯(cuò)誤。答案：D三、胚胎干細(xì)胞1．胚胎發(fā)育過(guò)程中不同干細(xì)胞的發(fā)育分化過(guò)程受精卵→全能干細(xì)胞→多能干細(xì)胞→專能干細(xì)胞2．干細(xì)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。3．三種干細(xì)胞的比較名稱全能干細(xì)胞多能干細(xì)胞專能干細(xì)胞特點(diǎn)具有形成機(jī)體的任何組織或器官直至形成完整個(gè)體的潛能具有分化成多種細(xì)胞或組織的潛能，但不能發(fā)育成完整的個(gè)體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(xì)胞舉例受精卵、胚胎干細(xì)胞造血干細(xì)胞神經(jīng)干細(xì)胞應(yīng)用用于病人的器官移植等造血干細(xì)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通過(guò)神經(jīng)干細(xì)胞移植治療腦癱、頭顱外傷等病癥【特別提醒】(1)各類功能干細(xì)胞都具有發(fā)育的全能性，即可以分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。(2)各類干細(xì)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(xì)胞可以分化成各種組織細(xì)胞，可形成各種器官。但是，目前從ES細(xì)胞向不同組織“細(xì)胞定向”的特定條件還不是十分清楚，這限制了當(dāng)前ES細(xì)胞的臨床應(yīng)用。

(2013山東高考)科學(xué)家通過(guò)誘導(dǎo)黑鼠體細(xì)胞去分化獲得誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(iPS)，繼而利用iPS細(xì)胞培養(yǎng)出與黑鼠遺傳特性相同的克隆鼠，流程如下：(1)從黑鼠體內(nèi)獲得體細(xì)胞后，對(duì)其進(jìn)行的初次培養(yǎng)稱為_(kāi)___________，培養(yǎng)的細(xì)胞在貼壁生長(zhǎng)至鋪滿培養(yǎng)皿底時(shí)停止分裂，這種現(xiàn)象稱為_(kāi)______________________。(2)圖中2－細(xì)胞胚胎可用人工方法從灰鼠輸卵管內(nèi)獲得，這過(guò)程稱為_(kāi)__________________________________，也可以從灰鼠體內(nèi)取出卵子，通過(guò)____________后進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)獲得。(3)圖中重組囊胚通過(guò)____________技術(shù)移入白鼠子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育，暫不移入的胚胎可使用___________________________方法保存。(4)小鼠胚胎干細(xì)胞(ES)可由囊胚的______________分離培養(yǎng)獲得，iPS與ES細(xì)胞同樣具有發(fā)育的全能性，有望在對(duì)人類iPS細(xì)胞進(jìn)行定向________________后用于疾病的細(xì)胞治療。解析：本題考查了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎工程和胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用。從黑鼠體內(nèi)獲得體細(xì)胞后，對(duì)其進(jìn)行的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)，分瓶后的為傳代培養(yǎng)；培養(yǎng)的細(xì)胞在貼壁生長(zhǎng)至鋪滿培養(yǎng)皿底時(shí)停止分裂，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制；細(xì)胞胚胎可從灰鼠輸卵管內(nèi)沖卵獲得；重組囊胚通過(guò)胚胎移植技術(shù)移入白鼠子宮內(nèi)，暫不進(jìn)行胚胎移植的胚胎可放入－196℃的液氮中冷凍保存；哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞簡(jiǎn)稱ES或EK細(xì)胞，是由早期胚胎或原始性腺中分離出來(lái)的一類細(xì)胞。內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來(lái)發(fā)育成胎兒的各種組織，可以作為干細(xì)胞的來(lái)源，iPS與ES細(xì)胞一樣，可通過(guò)誘導(dǎo)定向分化修補(bǔ)某些功能異常的細(xì)胞來(lái)治療疾病。答案：(1)原代培養(yǎng)接觸抑制(2)沖卵體外受精(3)胚胎移植冷凍(4)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)分化【名師點(diǎn)睛】(1)干細(xì)胞的分類①按分化潛能分為：全能干細(xì)胞，如受精卵；多能干細(xì)胞，如ES細(xì)胞；專能干細(xì)胞，如造血干細(xì)胞。②按來(lái)源分：胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。(2)胚胎干細(xì)胞的特點(diǎn)①形態(tài)方面：體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯。②功能方面：具有發(fā)育的全能性，即可分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。③在體外培養(yǎng)的條件下，ES細(xì)胞可以只增殖而不發(fā)生分化，可對(duì)其進(jìn)行冷凍保存，也可進(jìn)行遺傳改造。C．分割的胚胎細(xì)胞有相同的遺傳物質(zhì)，因此發(fā)育成的個(gè)體沒(méi)有形態(tài)學(xué)差異D．注射到囊胚腔中的胚胎干細(xì)胞可以參與個(gè)體器官的發(fā)育解析：分割的胚胎細(xì)胞雖有相同的遺傳物質(zhì)，但由于發(fā)育條件的不同，個(gè)體間也會(huì)存在形態(tài)學(xué)差異，C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C一、討論1．在胚胎移植操作中，怎樣才能使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致？例如，供、受體的發(fā)情時(shí)間要一致嗎？供體胚胎移入受體子宮的位置，應(yīng)與在供體內(nèi)的位置相同或相似嗎？(教材P76)2．胚胎移植實(shí)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。你認(rèn)為這樣的概括正確嗎？(教材P76)提示：胚