1、第第 2 课时课时 胚胎分割技术和胚胎干细胞核移植技术胚胎分割技术和胚胎干细胞核移植技术 目标导读 1.分析教材 P3739内容，阐明胚胎分割的程序和应用。2.结合教材 P41图 224 和 P42图 225，理解胚胎干细胞核移植和胚胎干细胞的应用。 重难点击 1.胚胎分割。2.胚胎干细胞及应用。 2008 年 9 月 9 日 17 时，世界首例胚胎分割性别鉴定试管水牛小公犊“明明”在广西水牛 研究所顺利诞生，这意味着中国水牛性别人为控制又找到了一条具有实用价值的新途径。 下面我们学习有关胚胎分割技术及胚胎干细胞核移植技术。 一、胚胎分割技术 1.概念 把一个胚胎的细胞分成两组或多组，经过短暂
2、培养使其修复、发育后，再一同或分别移植到 不同的代孕母中妊娠并产生多胎的技术，这种技术又称做人工同卵多胎技术，可以成倍增加 胚胎数量，是一种快速繁殖种畜法。 2.胚胎分割的程序 (1)切割器具的准备：体视显微镜、倒置显微镜、显微操作仪、胚胎固定管、切割针(玻璃针、 微刀)。 (2)胚胎的预处理：一般用链霉蛋白酶进行短时间处理，使透明带软化并变薄或去除透明带。 (3)胚胎的分割 26 个细胞期的胚胎：可以用链霉蛋白酶消化除去外层透明带或用微针切开透明带，用微 管吸取单个或部分卵裂球，放入另一空透明带中。 桑椹期的胚胎：通常采用直接切割法使其切割成半胚或四分胚，放入同种或异种动物空透 明带中，或直
3、接移植给受体。 (4)分割胚的培养 体内培养：将半胚放入空透明带中，或用琼脂包埋移入中间受体(绵羊、家兔等动物)的输 卵管内，结扎以防胚胎丢失。琼脂包埋的作用是固定胚胎、便于回收，但不影响胚胎的发育。 体外培养：直接在体外培养到桑椹胚或囊胚阶段。 (5)分割胚的移植：按照胚胎移植的无菌操作程序，将发育良好的胚胎移植到受体后，受体受 孕产仔。 3.胚胎分割技术的应用 (1)应用 畜牧业生产上：通过胚胎分割来扩大优良家畜数量。 生物研究上：用来培育遗传特性相同的动物群，为生物学、医学、药学和畜牧学的研究提 供实验动物。 用于胚胎的性别鉴定。 (2)存在的问题 早期胚胎细胞的分化和定位的发育机理有待
4、深入研究。 对不同阶段胚胎细胞的分化时间和发育潜力了解很少。 胚胎分割技术不仅可以对卵裂球和桑椹胚进行，也可以对囊胚进行切割，如图是对囊胚进行 胚胎分割和性别鉴定的示意图，请分析： 1.性别鉴定时要对胚胎的滋养层进行切割取样，这样不会影响胚胎的组织发育，为什么？ 答案 滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，不影响胎儿的组织发育。 2.要获得二分胚，在对囊胚分割时，应注意什么问题？为什么？ 答案 在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。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。 3.胚胎分割是不是分割的份数
5、越多，效率越高？ 答案 分割的份数越多，技术难度会越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率 自然会降低。 1.胚胎分割技术是一种现代生物技术，下列关于这一技术的叙述中正确的是( ) 胚胎分割是将早期胚胎任意分割成多份 胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎 胚胎分割技术属于无性繁殖，因此属于克隆 胚胎分割技术可以分割任意时期的胚胎 A. B. C. D. 答案 B 解析 胚胎分割是把一个胚胎的细胞分成两组或多组，经过短暂培养使其修复、发育后，再 一同或分别移植到不同的代孕母中妊娠并产生多胎的技术，但不能任意分割成多份，因为分 割过多可造成不能发育成新个体； 由于胚胎分割获得后代的过程是无性
6、繁殖， 因此属于克隆。 2.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.分割后必须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 答案 A 解析 胚胎分割时要将胚胎移入盛有操作液的培养皿中进行，注意胚胎分割是体外操作。 题后归纳 (1)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。 (2)进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，将其移入盛有操作液的培 养皿中，然后，用分割针或分割刀进行分割。 (3)对囊胚阶段的胚胎进行分
7、割时，要将内细胞团均等分割。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。胚胎分割的份数越多，移植的成功率就越低。 二、胚胎干细胞技术 1.胚胎干细胞概述 (1)来源：早期胚胎内的内细胞团。 (2)结构特点：胞体小、泡状、核大。 (3)功能特点：高度未分化细胞；具有发育的全能性和二倍体核型。 2.胚胎干细胞核移植 (1)饲养层细胞培养体系的建立 在培养皿底部制备一层由胚胎成纤维细胞组成的饲养层，该类细胞可以分泌一些能够抑制细 胞分化的物质，可以促进干细胞的生长，同时抑制干细胞的分化。 (2)胚胎干细胞的获得 小鼠的
8、胚胎干细胞：一般选取自桑椹胚、囊胚和延迟着床的囊胚。 人和猪的胚胎干细胞：可从囊胚和原始生殖细胞中获得。 抑制胚胎干细胞分化的方法：不断更换培养液或冷冻。 (3)胚胎干细胞的核移植 将胚胎干细胞核移植到去核的卵母细胞中。 核移植后形成的重建细胞进行体外胚胎培养，获得克隆胚胎。 把克隆胚胎移植到代孕母子宫内，分娩产生克隆动物。 3.胚胎干细胞的应用 (1)培育克隆动物很好的核供体。 (2)培育基因敲除动物，为人提供异种器官移植的器官来源。 (3)培育移植用的细胞、组织和器官。 (4)进行治疗性克隆研究。 如图是干细胞核移植的过程示意图，请分析： 1.A 细胞是什么细胞？选择其作为受体细胞的理由有
9、哪些？ 答案 A 细胞是卵细胞。 理由是卵细胞体积大、 易操作， 细胞质中含有刺激细胞核分化的物质。 2.B 细胞取自囊胚的哪个部位？有什么特点？ 答案 取自囊胚的内细胞团，具有发育的全能性。 3.C 过程是什么过程？同时要对代孕母做何种处理？ 答案 C 为胚胎移植的过程，同时要对代孕母要做同期发情处理。 4.小鼠 N 和 M 的性别相同吗？全部的性状都相同吗？ 答案 性别相同；绝大部分性状相同，少数性状受到卵细胞质的影响可能不同。 3.如图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答下列问题： (1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育到_期的内细胞团或从胎儿的_中分 离得到的一类细胞。 (2)图中
10、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 能作为供体的细胞是成熟的_，其原因是_。 答案 (1)囊胚 原始生殖细胞 (2)胚胎干细胞 分化诱导 (3)选择性表达 (4)造血干 (5) 红细胞 细胞中无细胞核 1.关于胚胎分割移植，以下说法正确的是( ) A.胚
11、胎分割移植可产生基因型完全相同的新个体 B.胚胎分割次数越多，产生的新个体也越多 C.胚胎分割移植属于有性生殖 D.胚胎分割若在囊胚期，不仅内细胞团要均等分割，滋养层也要均等分割，否则不易成功 答案 A 解析 胚胎分割的基本过程是：将发育良好的胚胎移入含有培养液的培养皿中，在显微镜下 用切割针或切割刀把胚胎分割开，或者采用酶处理等方法将卵裂球中的细胞分散开，分割的 胚胎或细胞直接移植给受体，或在体外培养到囊胚阶段，再移植到受体内，着床发育产仔。 由于分割的胚胎是由一个受精卵经过有丝分裂形成的，所以核中的遗传物质相同。 2.下列不属于胚胎干细胞的用途的是( ) A.阐明细胞分化中各调节因子的作用
12、机制 B.在试管中改良创造动物新品种 C.生产有价值的药物 D.培育超级小老鼠 答案 D 3.胚胎干细胞是一类保持旺盛分裂能力，将来可以分化成不同组织细胞的细胞群，在高等动 物胚胎发育过程中，不能作为胚胎干细胞来源的是哪些时期的细胞( ) 受精卵 卵裂期 囊胚期 原肠胚期 原肠胚晚期 A. B. C. D. 答案 D 解析 胚胎干细胞也称为全能干细胞，可来源于早期囊胚及囊胚之前的卵裂期细胞，而原肠 胚时期细胞已经发生了分化，故不能作为胚胎干细胞的来源。 4.通过特定方法，科学家将小鼠和人已分化的体细胞成功地转变成了类胚胎干细胞。有关分 化的体细胞和类胚胎干细胞的描述，正确的是( ) A.类胚胎
13、干细胞能够分化成多种细胞 B.分化的体细胞丢失了某些基因 C.二者功能有差异，但形态没有差异 D.二者基因组相同，且表达的基因相同 答案 A 解析 细胞分化的过程中，没有基因的丢失而是基因的选择性表达，B、D 项错误；细胞分 化是细胞形态功能上的变化，C 项错误。 5.供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题。而治疗性克隆能最终解决这 些问题。如图是治疗性克隆的过程图解。 (1)正常情况下，去核的卵细胞取自于女性卵巢排卵后在输卵管中处于_期的 卵母细胞。 (2)重组细胞发育的过程中，细胞开始分化发生在_期。 (3)图示中由内细胞团到血液组织干细胞、神经组织干细胞以及各种血细胞、神经细胞的形成 过程是_，其实质是_。 (4)治疗性克隆所用到的技术名称是_，要想获得基因型完全相同的两个胚胎，可 采用_技术。 (5)已知患者是红绿色盲的女性，图中提供卵细胞的为完全正常的年轻女性。移植器官后，该 患者所生育子女红绿色盲的发生情况是_。 答案 (1)减数分裂中 (2)囊胚 (3)细胞分化 基因的选择性表达 (4)核移植技术 胚胎 分割 (5)男孩红绿色盲，女孩不一定
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