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3.2胚胎工程技术及其应用
学习目标
1、简述精子和卵子受精前需要具备的条件。
2、描述受精过程。
3、简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。
4、认同胚胎工程建立及发展的意义。
基础梳理
（一）体外受精
1.试管动物：通过人工操作使卵子在_______受精，经培养发育为___________后，再进行移植产生的个体。
2.体外受精技术的主要步骤：__________________、_____________和_______。
3.过程
3．过程

（二）胚胎移植
1.概念：是指将通过________及其他方式得到的胚胎，移植到_________、_______________雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
2.分析胚胎移植的生理学基础
胚胎移植成功与否关系到：供体和受体的______________
（1）供、受体_________的生理变化相同，为胚胎提供相同的生理环境。怎样保证胚胎移植
前后所处的生理环境保持一致？
（2）早期胚胎没有与母体子宫建立组织联系，为_____________提供可能。
（3）受体对外来胚胎基本不发生___________，为胚胎的存活提供可能。
（4）胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其______________不受影响。
3.胚胎移植的基本程序
供、受体的选择和处理（使用激素进行_______处理、________处理）
_____________或人工受精。
胚胎收集（冲卵）、检查（胚胎发育到______或囊胚）、培养或保存（-196℃的液氮）
胚胎移植：手术法（引出子宫和卵巢将其注入）；非手术法（用移植管将其送入子宫）
移植后的检查（是否妊振）等。
4.胚胎移植的意义
（1）充分发挥雌性优良个体的____________。
（2）__________了供体本身的繁殖周期。
（3）对供体施行_________处理后，增加后代数量。
（三）胚胎分割
1.概念：采用_________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的技术。
2.所需主要仪器设备：_____________和______________。
3.操作对象及要求：选择发育良好、形态正常________或囊胚，将它移入盛有操作液的培养皿中，在显微镜下用________或________分割。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团______分割。
4.胚胎分割的意义
（1）促进优良动物品种的繁殖，产生________相同的后代用于遗传学研究。
（2）对胚胎进行__________、______________等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义。
随堂训练
1.下列是人工授精和体外受精，相同点是（ ）
A.人工授精能更有效地发挥优良公畜的优良特性
B.体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能
C.人工授精和体外受精的本质相同
D.人工授精的精卵结合过程发生在母畜体内，而体外受精的过程发生在母畜体外
2.下列关于哺乳动物胚胎工程的叙述，错误的是（ ）
A.胚胎分割时，最好选择桑葚胚或原肠胚
B.胚胎干细胞可从早期胚胎中分离获取
C.胚胎移植时，受体母畜的生理状态必须与供体母畜相同
D.受精过程及早期胚胎发育过程可以在体外进行
3.下列关于胚胎移植生理学基础的说法，错误的是（ ）
A.早期胚胎处于游离状态，为胚胎的移植提供了可能
B.供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理、组织上的联系，这是供体胚胎正常发育的生理基础
C.受体子宫与外来胚胎不发生排斥反应，这为胚胎在受体内存活提供了可能
D.胚胎移植产下的个体在细胞质基因控制的性状上与受体性状相似
4.某种野猪数量少，繁殖率低。利用体外受精等胚胎工程技术能有效提高该种野猪的繁殖率。下列相关说法正确的是（ ）
A.卵母细胞需人工培育至减数第一次分裂中期才具备写精子受精的能力
B.胚胎发育早期，卵裂时细胞的数量和胚胎总体积都在不断增加
C.可以对发育良好的囊胚滋养层进行均等分割以获得更多优良性状的胚胎
D.可选择健康的家猪作为胚胎移植的受体
5.下列关于胚胎分割技术的叙述，错误的是（ ）
A.胚胎分割操作在动物的子宫内进行
B.用分割针或分割刀对早期胚胎进行分割
C.分割后的胚胎可移植到受体子宫内进一步完成胚胎发育
D.对囊胚进行分割时要注意将内细胞团均等分割
6.下列关于胚胎工程在动物育种中应用的叙述，正确的是（ ）
A.从家兔输卵管冲取的成熟卵子可以直接与获能的精子在体外受精
B.移植的胚胎中一定含有来自不同个体的数量相等的核遗传物质
C.在桑椹胚时期进行胚胎分割时，应注意将内细胞团均等分割
D.鉴定胚胎性别时可根据减数第一次分裂中期细胞中染色体的形态确定
7.科学家剥离小鼠囊胚滋养层细胞得到内细胞团（ICM），并将其置于饲养层细胞上培养得到小鼠ES细胞，过程如图所示，请回答下列问题。
（1）体外动物细胞培养过程中CO2的主要作用是_____，定期更换培养基的目的是_____。
（2）饲养层细胞可以合成和分泌促有丝分裂因子，可以合成和分泌细胞分化抑制因子，因而饲养层在分离培养ES细胞中具有_____和_____两个方面的作用。
（3）ES细胞在形态中的特点是_____。若实现ES细胞定向诱导分化，需要在培养基中加入_____。
（4）利用胚胎干细胞诱导分化成的新膀胱移植最大优点是_____。
（5）为了保证遗传的稳定性，囊胚的获取还可以采用_____技术，该过程通常用去核的卵母细胞作为受体细胞除了它体积大、易操作、营养物质丰富外，还因为它含有_____的物质。
答案解析
1.答案：C
解析：人工授精能更有效地发挥优良公畜的优良特性，这是两者的区别，A不符合题意；体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能，这是两者的区别，B不符合题意；二者的本质都是两性生殖细胞的结合，C符合题意；人工授精的精卵结合过程发生在母畜体内，而体外受精的过程发生在母畜体外，这是两者的区别，D不符合题意。
2.答案：A
解析：胚胎分割时，最好选择桑葚胚或囊胚，A错误；胚胎干细胞来源于早期胚胎，具有发育的全能性，B正确；胚胎移植时，受体母畜的生理状态必须与供体母畜相同，这样可以保证胚胎植入一个相似的生理环境，C正确；培育试管动物时，受精过程及早期胚胎发育过程在体外进行，D正确。
3.答案：D
解析：早期胚胎在相当一段时间内是独立存在的，未与子宫建立实质性联系，这为胚胎的移植提供了可能，A正确；供体胚胎，在一定时期后会与受体子宫建立生理上和组织上的联系，从而保证了以后正常发育所需要的营养条件，B正确；一般来说，同一物种的受体子宫对于具有外来抗原性质的胚胎并没有免疫排斥现象，这为胚胎在受体内存活提供了可能，C正确；供体胚胎的遗传性状与供体性状相似，D错误。
4.答案：D
解析：卵母细胞需人工培育至减数第二次分裂时期才具备与精子受精的能力，A错误；胚胎发育早期，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，B错误；可以对发育良好的囊胚进行分割以获得更多优良性状的胚胎，分割时应注意将内细胞团均等分割，C错误；进行胚胎移植时，一般选用同种生物作为移植的受体，本题中可选择健康的家猪作为受体，D正确。
5.答案：A
解析：胚胎分割是指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的技术；来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看作动物无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。胚胎分割是在体外进行的，A错误；胚胎分割时，应用分割针或分割刀对早期胚胎进行分割，分割后可移植到受体子宫内进一步完成胚胎发育，B、C正确；为保证个体的成活率及发育的一致性，对囊胚进行分割时要注意将内细胞团均等分割，D正确。
6.答案：A
解析：从输卵管冲取的成熟卵子可以直接与获能的精子在体外受精；移植的胚胎的细胞中不一定含有来自不同个体的数量相等的遗传物质；在囊胚时期进行胚胎分割时，应注意将内细胞团均等分割；鉴定胚胎性别时可选择滋养层细胞，进行DNA鉴定，也可以观察有丝分裂中期细胞中染色体的形态；故选A。
7.答案：（1）维持培养液的pH；补充营养物质，清除有害代谢废物
（2）促进细胞的增殖；抑制细胞的分化
（3）体积小，细胞核大，核仁明显；分化诱导因子
（4）不会引起免疫排斥反应
（5）核移植；促进细胞核全能性表达
解析：（1）动物细胞培养需要一定的气体环境，即95%的空气和5%的CO2，其中CO2的主要作用是维持培养液的pH；定期更换培养基可以补充营养物质，并能清除有害代谢废物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。
（2）饲养层细胞可以合成和分泌促有丝分裂因子促进细胞的增殖，可以合成和分泌细胞分化抑制因子抑制细胞的分化。
（3）ES细胞在形态中的特点是体积小，细胞核大，核仁明显；胚胎干细胞可通过定向诱导分化形成相应的组织细胞，需要在培养基中加入分化诱导因子。
（4）新器官是经过胚胎干细胞诱导分化形成的，与器官接受者具有相同的遗传物质，因此新膀胱移植后，不会成为抗原，不会引起免疫排斥反应。
（5）为了保证遗传的稳定性，囊胚的获取还可以采用核移植技术；该过程通常用去核的卵母细胞作为受体细胞除了它体积大、易操作，营养物质丰富外，还有它含有促进细胞核全能性表达的物质。

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