資源簡介

3.2胚胎工程技術及其應用
學習目標
1、簡述精子和卵子受精前需要具備的條件。
2、描述受精過程。
3、簡述哺乳動物的胚胎發育過程及其主要特點。
4、認同胚胎工程建立及發展的意義。
基礎梳理
（一）體外受精
1.試管動物：通過人工操作使卵子在_______受精，經培養發育為___________后，再進行移植產生的個體。
2.體外受精技術的主要步驟：__________________、_____________和_______。
3.過程
3．過程

（二）胚胎移植
1.概念：是指將通過________及其他方式得到的胚胎，移植到_________、_______________雌性動物體內，使之繼續發育為新個體的技術。
2.分析胚胎移植的生理學基礎
胚胎移植成功與否關系到：供體和受體的______________
（1）供、受體_________的生理變化相同，為胚胎提供相同的生理環境。怎樣保證胚胎移植
前后所處的生理環境保持一致？
（2）早期胚胎沒有與母體子宮建立組織聯系，為_____________提供可能。
（3）受體對外來胚胎基本不發生___________，為胚胎的存活提供可能。
（4）胚胎能與受體子宮建立正常的生理和組織聯系，但其______________不受影響。
3.胚胎移植的基本程序
供、受體的選擇和處理（使用激素進行_______處理、________處理）
_____________或人工受精。
胚胎收集（沖卵）、檢查（胚胎發育到______或囊胚）、培養或保存（-196℃的液氮）
胚胎移植：手術法（引出子宮和卵巢將其注入）；非手術法（用移植管將其送入子宮）
移植后的檢查（是否妊振）等。
4.胚胎移植的意義
（1）充分發揮雌性優良個體的____________。
（2）__________了供體本身的繁殖周期。
（3）對供體施行_________處理后，增加后代數量。
（三）胚胎分割
1.概念：采用_________將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經移植獲得同卵雙胎或多胎的技術。
2.所需主要儀器設備：_____________和______________。
3.操作對象及要求：選擇發育良好、形態正常________或囊胚，將它移入盛有操作液的培養皿中，在顯微鏡下用________或________分割。在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內細胞團______分割。
4.胚胎分割的意義
（1）促進優良動物品種的繁殖，產生________相同的后代用于遺傳學研究。
（2）對胚胎進行__________、______________等，對于人工控制動物性別、動物繁育健康后代有重要意義。
隨堂訓練
1.下列是人工授精和體外受精，相同點是（ ）
A.人工授精能更有效地發揮優良公畜的優良特性
B.體外受精能更有效地發揮母畜的繁殖潛能
C.人工授精和體外受精的本質相同
D.人工授精的精卵結合過程發生在母畜體內，而體外受精的過程發生在母畜體外
2.下列關于哺乳動物胚胎工程的敘述，錯誤的是（ ）
A.胚胎分割時，最好選擇桑葚胚或原腸胚
B.胚胎干細胞可從早期胚胎中分離獲取
C.胚胎移植時，受體母畜的生理狀態必須與供體母畜相同
D.受精過程及早期胚胎發育過程可以在體外進行
3.下列關于胚胎移植生理學基礎的說法，錯誤的是（ ）
A.早期胚胎處于游離狀態，為胚胎的移植提供了可能
B.供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理、組織上的聯系，這是供體胚胎正常發育的生理基礎
C.受體子宮與外來胚胎不發生排斥反應，這為胚胎在受體內存活提供了可能
D.胚胎移植產下的個體在細胞質基因控制的性狀上與受體性狀相似
4.某種野豬數量少，繁殖率低。利用體外受精等胚胎工程技術能有效提高該種野豬的繁殖率。下列相關說法正確的是（ ）
A.卵母細胞需人工培育至減數第一次分裂中期才具備寫精子受精的能力
B.胚胎發育早期，卵裂時細胞的數量和胚胎總體積都在不斷增加
C.可以對發育良好的囊胚滋養層進行均等分割以獲得更多優良性狀的胚胎
D.可選擇健康的家豬作為胚胎移植的受體
5.下列關于胚胎分割技術的敘述，錯誤的是（ ）
A.胚胎分割操作在動物的子宮內進行
B.用分割針或分割刀對早期胚胎進行分割
C.分割后的胚胎可移植到受體子宮內進一步完成胚胎發育
D.對囊胚進行分割時要注意將內細胞團均等分割
6.下列關于胚胎工程在動物育種中應用的敘述，正確的是（ ）
A.從家兔輸卵管沖取的成熟卵子可以直接與獲能的精子在體外受精
B.移植的胚胎中一定含有來自不同個體的數量相等的核遺傳物質
C.在桑椹胚時期進行胚胎分割時，應注意將內細胞團均等分割
D.鑒定胚胎性別時可根據減數第一次分裂中期細胞中染色體的形態確定
7.科學家剝離小鼠囊胚滋養層細胞得到內細胞團（ICM），并將其置于飼養層細胞上培養得到小鼠ES細胞，過程如圖所示，請回答下列問題。
（1）體外動物細胞培養過程中CO2的主要作用是_____，定期更換培養基的目的是_____。
（2）飼養層細胞可以合成和分泌促有絲分裂因子，可以合成和分泌細胞分化抑制因子，因而飼養層在分離培養ES細胞中具有_____和_____兩個方面的作用。
（3）ES細胞在形態中的特點是_____。若實現ES細胞定向誘導分化，需要在培養基中加入_____。
（4）利用胚胎干細胞誘導分化成的新膀胱移植最大優點是_____。
（5）為了保證遺傳的穩定性，囊胚的獲取還可以采用_____技術，該過程通常用去核的卵母細胞作為受體細胞除了它體積大、易操作、營養物質豐富外，還因為它含有_____的物質。
答案解析
1.答案：C
解析：人工授精能更有效地發揮優良公畜的優良特性，這是兩者的區別，A不符合題意；體外受精能更有效地發揮母畜的繁殖潛能，這是兩者的區別，B不符合題意；二者的本質都是兩性生殖細胞的結合，C符合題意；人工授精的精卵結合過程發生在母畜體內，而體外受精的過程發生在母畜體外，這是兩者的區別，D不符合題意。
2.答案：A
解析：胚胎分割時，最好選擇桑葚胚或囊胚，A錯誤；胚胎干細胞來源于早期胚胎，具有發育的全能性，B正確；胚胎移植時，受體母畜的生理狀態必須與供體母畜相同，這樣可以保證胚胎植入一個相似的生理環境，C正確；培育試管動物時，受精過程及早期胚胎發育過程在體外進行，D正確。
3.答案：D
解析：早期胚胎在相當一段時間內是獨立存在的，未與子宮建立實質性聯系，這為胚胎的移植提供了可能，A正確；供體胚胎，在一定時期后會與受體子宮建立生理上和組織上的聯系，從而保證了以后正常發育所需要的營養條件，B正確；一般來說，同一物種的受體子宮對于具有外來抗原性質的胚胎并沒有免疫排斥現象，這為胚胎在受體內存活提供了可能，C正確；供體胚胎的遺傳性狀與供體性狀相似，D錯誤。
4.答案：D
解析：卵母細胞需人工培育至減數第二次分裂時期才具備與精子受精的能力，A錯誤；胚胎發育早期，細胞的數量不斷增加，但胚胎的總體積并不增加，B錯誤；可以對發育良好的囊胚進行分割以獲得更多優良性狀的胚胎，分割時應注意將內細胞團均等分割，C錯誤；進行胚胎移植時，一般選用同種生物作為移植的受體，本題中可選擇健康的家豬作為受體，D正確。
5.答案：A
解析：胚胎分割是指采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經移植獲得同卵雙胎或多胎的技術；來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質，因此胚胎分割可以看作動物無性繁殖或克隆的方法之一；目前以二分胚的分割和移植效率最高。胚胎分割是在體外進行的，A錯誤；胚胎分割時，應用分割針或分割刀對早期胚胎進行分割，分割后可移植到受體子宮內進一步完成胚胎發育，B、C正確；為保證個體的成活率及發育的一致性，對囊胚進行分割時要注意將內細胞團均等分割，D正確。
6.答案：A
解析：從輸卵管沖取的成熟卵子可以直接與獲能的精子在體外受精；移植的胚胎的細胞中不一定含有來自不同個體的數量相等的遺傳物質；在囊胚時期進行胚胎分割時，應注意將內細胞團均等分割；鑒定胚胎性別時可選擇滋養層細胞，進行DNA鑒定，也可以觀察有絲分裂中期細胞中染色體的形態；故選A。
7.答案：（1）維持培養液的pH；補充營養物質，清除有害代謝廢物
（2）促進細胞的增殖；抑制細胞的分化
（3）體積小，細胞核大，核仁明顯；分化誘導因子
（4）不會引起免疫排斥反應
（5）核移植；促進細胞核全能性表達
解析：（1）動物細胞培養需要一定的氣體環境，即95%的空氣和5%的CO2，其中CO2的主要作用是維持培養液的pH；定期更換培養基可以補充營養物質，并能清除有害代謝廢物，防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成危害。
（2）飼養層細胞可以合成和分泌促有絲分裂因子促進細胞的增殖，可以合成和分泌細胞分化抑制因子抑制細胞的分化。
（3）ES細胞在形態中的特點是體積小，細胞核大，核仁明顯；胚胎干細胞可通過定向誘導分化形成相應的組織細胞，需要在培養基中加入分化誘導因子。
（4）新器官是經過胚胎干細胞誘導分化形成的，與器官接受者具有相同的遺傳物質，因此新膀胱移植后，不會成為抗原，不會引起免疫排斥反應。
（5）為了保證遺傳的穩定性，囊胚的獲取還可以采用核移植技術；該過程通常用去核的卵母細胞作為受體細胞除了它體積大、易操作，營養物質豐富外，還有它含有促進細胞核全能性表達的物質。

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