试管动物技术.docx

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试管动物技术

【知识回顾】

1.试管动物技术的概念及意义是什么？

2.精子、卵子的获取方法有哪些？

3.“试管牛”工厂化生产流程图怎样？

【自主探究】

目前胚胎工程技术在生产中应用较多的是家畜的___________、____________和_____________技术。

其中，____________技术是胚胎工程其他技术的最后一道工序。

探究一：

胚胎移植

仔细阅读P74-78，思考讨论：

1.什么是胚胎移植？

2.胚胎移植的意义。

3.为什么胚胎移植要在动物发情排卵后一段时间内进行？

自主回答：

1.胚胎移植的概念：

指将雌性动物的___________，或者通过____________及其他方式得到的______，移植到_________________________________________体内，使之________________的技术。

其中提供胚胎的个体称为__________，接受胚胎的个体叫____________。

胚胎移植实际上是生产胚胎的          和孕育胚胎的       共同繁殖后代的过程。

胚胎移植的实质是_______________________________________________。

2.胚胎移植的意义：

胚胎移植的优势是可以充分发挥___________________________________。

使供体的主要职能变为_________________________________，繁重而漫长的妊娠和育仔任务由__________取代，因此大大缩短_______________________________，使供体一生产下的后代数是自然繁殖的十几到几十倍。

3.胚胎移植的生理学基础：

1）供、受体            的生理变化相同，为胚胎提供相同的生理环境生理学基础

  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

[思考]1.准备移植的胚胎，移植到任何一头母牛的子宫内都能发育吗？

2.供体与受体之间进行胚胎移植时，会不会发生免疫排斥反应？

3.移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中是否受到影响？

4.能否直接从母体子宫内进行胚胎收集？

为什么？

讨论：

1）为什么哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的？

提示：

因为哺乳动物发情排卵后，不管雌性动物妊娠与否，都会产生黄体，并维持一段时间，称为黄体期。

在这段时间里，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这就为供体胚胎移入受体子宫内继续发育提供了相同的生理环境。

2）在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？

例如，供、受体的发情时间要一致吗？

供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似吗？

提示：

应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。

因此，必须做到供、受体母畜的发情时间一致。

同时还要做到移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同或相似，移入胚胎一侧的受体子宫角对应的卵巢必须有黄体存在。

3）胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。

你认为这样的概括正确吗？

提示：

胚胎移植成功率的高低与供、受体生理环境条件一致性密切相关。

只有供、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。

所以我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。

这样的概括是正确的。

4.胚胎移植的基本程序：

以家畜的胚胎移植为例，胚胎移植的主要过程包括：

________________________；

___________________；________________；_________________；__________________以及移植后的检查等步骤。

就目前发展情况看，胚胎移植已经很成熟，不需要改善了吗？

________如不是，需要改善的是_________________。

探究二：

胚胎分割

仔细阅读P78-79，思考讨论：

1.什么是胚胎分割？

它在畜牧生产上有何意义？

2.囊胚期的内细胞团有何功能？

对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意什么？

为什么？

3.如何进行牛胚胎的分割？

自主回答：

1.胚胎分割的概念：

是指采用_________方法，将____________切割成____等份、____等份或____等份等，经_______获得_____________________的技术。

来自同一胚胎的后代遗传物质__________，因此可以看作_______繁殖，或________的方法之一。

目前以___________和___________最高。

2.胚胎分割的主要仪器为________________和_________________。

3.内细胞团一般到_______阶段才出现，它是发育为胚胎本身的_________，将来发育成胎儿的各种组织。

进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的_______或_______，将其移入盛有_______的培养皿中，然后，用_______或_______进行分割。

具体操作程序：

用______________切开，吸出其中的_______，注入______________中，或直接将_____________________。

对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将__________________，否则会影响分割后___________________________。

4.牛胚胎的分割如图3－23所示实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能性是有限的，到目前为止，最常见的是经分割产生的__________，而__________成功的比例都很小。

讨论:

1）为什么说胚胎分割技术也是动物克隆的方法之一？

提示：

生物的无性繁殖方式统称为克隆。

就胚胎分割技术本身而言，是将同一胚胎分割成几部分，借助胚胎移植技术产生遗传物质完全相同的后代，是一种无性繁殖的方式，因此，也属于动物克隆的一种方法。

2）对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割？

提示：

内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。

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）为什么胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低？

提示：

早期胚胎的体积很小，只有在显微镜下才能看到；再者，细胞数目是有限的。

分割的份数越多，不但难以做到均等分割，每一份的细胞数会越少，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大。

因此，分割的份数越多，技术的难度会越大，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。

探究三：

胚胎干细胞

仔细阅读P80-81，思考讨论：

1.胚胎干细胞的来源。

2.胚胎干细胞的功能和主要特点是什么？

3.胚胎干细胞的主要用途如何？

自主回答：

1.哺乳动物的胚胎干细胞简称_____或______细胞，来源于__________或从______________中分离出来。

2.具有_________的特性，在形态上表现为_________小，_________大，_________明显；

在功能上，具有_____________，可分化为______________体内任何一种_________。

另外，在体外培养的条件下，可以__________________，可进行________保存，也可进行__________________。

3.ES细胞的应用：

①可用于研究哺乳动物__________________；

②是在体外条件下研究____________的理想材料，在培养液中加入_____________，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导_________向__________________，这为揭示_________和_________的机理提供了有效的手段；

③可以用于治疗__________________，如_________、_________等；

④利用可以被诱导分化形成________________的特性，移植_________可使坏死或退化的部位得以__________________；

⑤随着__________________的发展，通过体外诱导分化，定向培育_________________，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后__________________的问题。

讨论：

1）胚胎干细胞（ES细胞）的来源和主要特点是什么？

提示：

ES细胞来源于早期胚胎，是从早期胚胎细胞中分离出来的。

它具有胚胎细胞的特性，体积较小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物任何一种组织细胞。

另一方面，在体外培养条件下，ES细胞可不断增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可以进行某些遗传改造。

2）ES细胞的主要用途是什么？

提示：

ES细胞可用于研究哺乳动物个体发生和发育的规律，也是在体外条件下研究细胞分化的理想材料。

ES细胞通过诱导分化可产生新的组织细胞，用于治疗人类的组织损伤和某些顽症。

还可通过ES细胞的体外诱导分化，定向培育人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和移植后免疫排斥的问题。

附：

教材p81思考与探究

1.右图是同学们到某良种场进行参观后，看到的胚胎移植繁育良种奶牛的技术流程示意图。

请看图思考并讨论以下各题。

（1）用文字完成下面的流程图。

答：

①对供、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理；③配种或人工授精；④收集胚胎；⑥胚胎移植；⑦对受体母畜进行是否妊娠的检查。

（2）应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛？

在②中，为什么要用促性腺激素处理供体母牛，在促性腺激素处理供体母牛前，为什么需要对供体和受体母牛进行同期发情处理？

答：

供体公、母牛应该是具有人类所需的优良遗传性状的个体，而受体母牛必须具有正常的孕育、生殖后代的能力；需要用促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排卵，这样就可以获得较多的胚胎；在促性腺激素处理供体母牛前，对供体和受体母牛进行同期发情处理，才能使它们的生理条件达到同步或一致，使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件。

（3）在右侧的流程图中，哪一步需要进行冲卵？

冲卵是把母畜的卵子冲出来吗？

答：

第④步需要进行冲卵，冲卵是指将供体母畜体内的受精卵冲出来，而不是把卵子冲出来。

（4）用胚胎移植繁育良种种畜具有哪些实用意义？

提示：

胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。

具体表现为：

缩短了供体本身的繁殖周期，同时通过超数排卵处理和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代。

可在短期大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良工作。

经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换，代替活畜的引种或进出口。

通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎。

可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物。

『疑难解析』

何谓超数排卵和冲卵？

超数排卵：

简称“超排”，是指给供体母畜注射促性腺激素，使其发情，一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的成熟卵子，经合理的人工授精方法，可以获得数量较多的可移植胚胎。

冲卵：

是指用配制好的冲卵液，借助特制的冲卵装置，将供体母畜子宫或输卵管中的胚胎冲洗出来。

特别提醒：

冲卵不是指把卵子冲出来。

【典型例题】

【例1】“试管婴儿”技术属于（    ）

A．胚胎移植    B．组织培养  C．克隆技术      D．基因工程

【例2】（多选）胚胎移植技术目前主要应用于（    ）

A.解决某些不孕症者的生育问题         B.治疗某些遗传病

C.提高良种家畜的繁殖力               D.提高动物的抗病力

【例3】表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。

产生这一结果最可能的原因是（    ）

A.试管动物培养    B.胚胎移植 C.胚胎分割移植 D.受精卵移植

【例4】下列过程在胚胎移植中没有必要进行的是  （   ）

A.对供体、受体要进行选择

B.要用激素对供体进行超数排卵处理

C.供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应

D.胚胎移植常采用手术法和非手术法两种方法

巩固练习：

一．选择题：

1.下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是  （    ）

A、受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植

B、受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态

C、超数排卵技术要使用一定的激素

D、试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行

2.将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内。

以下说法不正确的是 （  ）

A、这里说的同“种”是指同一“物种”

B、加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛，可以移植成功

C、同种动物之间的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功

D、不管是否妊娠，同种动物生殖器官的生理变化都是一样的

3.下列说法符合胚胎移植生理学基础的事（   ）

A、供受体的发情时间要一致，才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致

B、供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似

C、受体子宫与外来胚胎发生排斥反应，是胚胎移植过程需要重点克服的难题

D、胚胎移植产下的个体在质基因控制的性状上与受体母亲相似

4.胚胎分割是一种现代生物技术。

关于这一技术的叙述正确的是（   ）

A、胚胎分割可以将早期胚胎任意分割成多份

B、胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎

C、胚胎分割技术属于有性生殖方式，因此不属于克隆

D、胚胎分割技术可以分割任意时期胚胎

5.表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛，产生这一结果最可能的原因是（ ）

A、试管动物的培养       B、胚胎的移植

C、胚胎的分割移植       D、受精卵的移植

6.下列措施中不能获得较多个体的是  （   ）

A、超排卵处理   B、胚胎分割技术 C、组织培养技术   D、引入新品种

7.胚胎干细胞功能特性不包括  （    ）

A、具有发育的全能性       B、体外培养可以分化成各种组织、器官

C、冷冻保存与遗传改造     D、可以进行增殖

8.供体的胚胎移植到受体后，游离的胚胎在发育过程中形成胎盘与受体相连，并通过胎盘与受体的血液进行物质交换，以下说法正确的是   （   ）

A、受体是为供体胚胎提供发育的条件

B、受体与胚胎血型应相同，否则会发生免疫排斥反应

C、受体与胚胎血液混融在一起

D、胚胎心肺功能都能正常运转

9.下列说法不正确的是  （   ）

A、胚胎工程技术包括胚胎移植、胚胎分割、体外生产胚胎技术

B、试管牛的培育过程属于克隆过程

C、提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体叫“受体”

D、胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程

10.“冲卵”是指（    ）

A.把受精卵从子宫冲洗出来    B.把卵细胞从子宫冲洗出来

C.把卵细胞冲散，便于收集    D.把胚胎从子宫冲洗出来

11.进行胚胎分割时，应选择的胚胎发育时期是（    ）

A.桑椹胚或原肠胚               B.桑椹胚或囊胚    

C.囊胚或原肠胚                 D.内细胞团

12.在进行囊胚切割时，要注意将（    ）等分。

A.透明带          B.滋养层       C.内细胞团        D.囊胚腔

13.从理论上讲，任何涉及丧失正常细胞的疾病，都可以通过移植由胚胎干细胞分化而来的特异细胞或组织来治疗，下列说法不正确的是（    ）

A.用神经细胞治疗帕金森综合症等   B.用胰岛细胞治疗糖尿病

C.用心肌细胞修复坏死的心肌等     D.用甲状腺细胞治疗侏儒症

14.白血病是一种血液肿瘤，目前最有效的治疗方法是给患者进行骨髓移植，这是因为骨髓中含有（    ）

A.造血干细胞    B.多能成体干细胞   C.骨髓基质细胞     D.胚胎干细胞

15.哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内（    ），这就为胚胎的收集提供了可能

A.已经与母体子宫建立组织上的联系        B.处于游离状态 

       C.处于固定状态                        D.已经吸附于子宫内壁上

16.对供体母畜实施超数排卵处理时，所用的激素是（    ）

A.孕激素    B.促性腺激素释放激素  C.性激素   D.促性腺激素

17.奶牛场通过性别控制获得更多的雌性牛犊，以增加牛奶产量。

可以采取的方法是（  ）

A.通过分离出X精子并与卵细胞结合受精

B.通过分离出X精子和Y精子并与卵细胞结合受精

C.通过分离出Y精子并与卵细胞结合受精

D.通过分离含X，Y染色体的精子与卵细胞结合受精

18.下列各种技术中，不都属于胚胎工程技术的是（    ）

A.体外受精技术、治疗性克隆技术      B.胚胎冷冻技术、胚胎移植技术

C.胚胎分割技术、性别控制技术         D.性别控制技术、动物细胞培养技术

19.人工获得胚胎干细胞的方法是：

将细胞核移植到去核的卵细胞中，经过一定的处理使其发育至某一时期，从而获得胚胎干细胞。

“某一时期”最可能是（    ）

A.受精卵        B.囊胚       C.八细胞胚       D.原肠胚

20.胚胎移植技术已在畜牧业生产中得到广泛的应用。

下列说法中，错误的是（    ）

A.胚胎移植可充分发挥优良母牛的繁殖潜力，一年内可得到几头甚至几十头良种牛犊

B.应用胚胎移植可使母牛提高生产能力

C.应用胚胎移植可以代替种畜的引进，丰富品种资源

D.胚胎移植可在畜牧业生产中产生新的品种，改良品种资源

21.（多选）克隆动物的方法有（    ）

A.细胞核移植     B.胚胎分割     C.体外受精     D.转基因技术

22.利用克隆技术培育良种牛时，如果多个供体细胞来自同一头牛，培育出的多个牛犊个体在性状上也不完全相同，分析其原因，下列哪些叙述不正确的（    ）

A.性状变异可由环境条件引起        B.基因可能会发生突变

C.受体细胞的细胞质基因不同        D.细胞核基因发生了重组

23.（多选）下列关于干细胞的说法正确的是（    ）

A.专能干细胞只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞

B.多能干细胞具有分化成多种组织细胞的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力

C.全能干细胞可以分化为全身200多种细胞类型，并进一步形成机体的所有组织、器官

D.胚胎干细胞是全能干细胞

24.（多选）胚胎移植的受体必须符合以下哪些条件（   ）

A.同种生物      B.生理状态相同       C.雄性动物      D.雌性动物

二．非选择题

1.为了加快优良种牛的繁殖速度，科学家采用了以下两种方法：

公牛（A牛）   精子          受精卵     胚胎          试管牛

良种奶牛（B牛）  

卵细胞 

卵细胞 

激素处理 

去核 

无核卵 

良种奶牛（C牛）    乳腺细胞    细胞核

重构卵 

母牛子宫  

（D牛）  

克隆牛 

（E）  

（F）  

方法I：

方法II：

请根据图示信息回答：

（1）试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的工程技术有__________________________等。

（2）用来促进B牛多排卵的激素可能是________分泌的促性腺激素。

E牛的性别是_____。

（3）产生F牛的理论依据是______________________，其生殖方式属于_____________。

（4）要培育高产奶率的转基因牛，则目的基因的受体细胞一般是___________，转基因牛乳腺细胞中含有较多的参与分泌加工的_________________________________等细胞器。

2.为了大力发展我国的肉牛和奶牛养殖业，科学家们在育种途径中进行了大胆探索，并取得了初步成果。

I、2002年1月中旬到2月中旬，中国自主完成的首批成年体细胞克隆牛在山东曹县五里墩陆续降生。

克隆牛有3个“母亲”，A牛提供细胞核即供体细胞，B牛提供去除细胞核的卵细胞即受体细胞，两种细胞在电脉冲刺激下融合之后，通过细胞分裂形成早期胚胎，再将这个胚胎植入C牛子宫内。

请回答下列问题：

（1）培养出的克隆牛几乎是_____牛复制品。

这是因为控制牛性状遗传的物质主要存在于____________中。

（2）如果多个供体细胞来自同一头牛，培育的这些牛在性状上也不完全相同，分析其原因，下列哪些叙述是正确的   （     ）

A、性状变异可由环境条件引起的    B、基因可能发生突变

C、受体细胞的细胞质基因不同      D、细胞核基因发生了重组

II、在克隆技术出现之前，育种工作者已经开始采用胚胎分割移植的方法尽快繁育更多的优质牛。

这种育种技术的主要步骤是：

将经过人工受精得到的受精卵在试管内培养到8个细胞的胚胎时，进行胚胎分割，均分为4等份，再分别移植到多头母牛的子宫内发育、分娩，就能得到多头所需的小牛。

（3）胚胎分割移植在受精卵培养到8个细胞的卵裂期时进行，其主要原因是__________

（4）通过胚胎分割移植培育出的这些小牛，其性别表现为    （    ）

A、雌、雄的可能性各占50%     B、全为雌性或全为雄性

C、全为雌性                   D、全为雄性

（5）通过体细胞克隆技术培育的小牛，其性别取决于________________。

这样人们就可以根据需要，有目的的控制小牛的性别。

3.自然情况下，牛的生育率很低，通过现代科技手段，可以实现良种牛的快速繁殖。

请按照提示，回答下列问题：

（1）现有一头良种雄性黄牛，请你提供一种简便的方法，使这头公牛在一年内繁殖数千头自己的后代。

（2）现有一头良种雌性黄牛，采用胚胎移植的方法，可使这头良种牛一年生下数十头自己的后代。

简述操作步骤（至少写出其中的4个重要步骤）

 （3）采用什么方法可以使普通黄牛产下奶牛、良种肉牛等多品种小牛。

参考答