第3講 胚胎工程及安全倫理問(wèn)題1自然情況下，牛的生育率很低，通過(guò)胚胎工程的技術(shù)手段，可以實(shí)現(xiàn)良種牛的快速繁殖?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)哺乳動(dòng)物精子的發(fā)生在_內(nèi)完成，卵子的發(fā)生在_內(nèi)完成。自然條件下，受精是在雌性動(dòng)物的_內(nèi)完成的。(2)采用胚胎移植的方法，可使一頭良種雌性黃牛一年生下數(shù)十頭自己的后代。該方法的操作過(guò)程中需要用激素對(duì)該良種母牛和代孕母牛進(jìn)行_處理，還 要用激素處理使該良種母牛_。(3)采用試管動(dòng)物技術(shù)還可以使普通雌性黃牛產(chǎn)下奶牛、良種肉牛等不同品種小牛。該技術(shù)中首先要做的是體外受精和_。體外受精主要包括_、_和受精等幾個(gè)主要步驟。解析：(1)哺乳動(dòng)物的睪丸是精子的發(fā)生場(chǎng)所，卵巢是卵子的發(fā)生場(chǎng)所。自然條件下，受精是在雌性動(dòng)物的輸卵管內(nèi)完成的。(2)在胚胎移植的操作過(guò)程中，需要用激素對(duì)該良種母牛和代孕母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理，還要用促性腺激素處理使該良種母牛超數(shù)排卵。(3)試管動(dòng)物技術(shù)首先要做的是體外受精和早期胚胎培養(yǎng)，體外受精主要包括卵母細(xì)胞的采集與培養(yǎng)、精子的采集與獲能、受精等幾個(gè)主要步驟。答案：(1)睪丸卵巢輸卵管(2)同期發(fā)情超數(shù)排卵(3)早期胚胎培養(yǎng)卵母細(xì)胞的采集精子的獲能2利用PGD/PGS技術(shù)經(jīng)全基因組檢測(cè)的試管嬰兒已在我國(guó)誕生。PGD是指胚胎植入前的基因診斷，主要用于檢查胚胎是否攜帶有遺傳缺陷的基因。PGS是指在胚胎植入前進(jìn)行染色體異常檢測(cè)，通過(guò)比對(duì)、分析，從而有助于避免遺傳物質(zhì)異常的胚胎產(chǎn)生。(1)試管嬰兒的培育需經(jīng)過(guò)體外受精、_、_以及在代孕母體中發(fā)育和產(chǎn)出(分娩)等過(guò)程。(2)設(shè)計(jì)試管嬰兒時(shí)，為了提高受孕率與篩選的需要，需要用_激素處理促進(jìn)母親排出更多的卵子，培養(yǎng)胚胎時(shí)通常培養(yǎng)_(填“1”“2”或“多”)個(gè)胚胎，以便進(jìn)行篩選、移植。(3)利用_(填“PGD”或“PGS”)技術(shù)可以篩選不攜帶地中海貧血基因的試管嬰兒。為了避免某些遺傳疾病的產(chǎn)生，有時(shí)需對(duì)胚胎的性別進(jìn)行鑒定，目前最有效最準(zhǔn)確的方法是SRYPCR法，操作的基本程序是：從被測(cè)的_胚中取出幾個(gè)滋養(yǎng)層細(xì)胞，提取DNA，然后利用_技術(shù)擴(kuò)增被測(cè)基因(SRY)，最后選擇出與特異性探針進(jìn)行檢測(cè)。(4)設(shè)計(jì)試管嬰兒也引起人們廣泛的爭(zhēng)論，我國(guó)已建立了相應(yīng)的法律體系和制度條文，以避免該技術(shù)_。解析：(2)促進(jìn)超數(shù)排卵用促性腺激素處理。(3)PGD是指胚胎植入前的基因診斷，主要用于檢查胚胎是否攜帶有遺傳缺陷的基因，因此利用PGD技術(shù)可以篩選不攜帶地中海貧血基因的試管嬰兒。答案：(1)早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植(2)促性腺多(3)PGD囊PCR(4)被濫用3人的血清白蛋白(HSA)在臨床上需求量很大，通常從人血中提取。但艾滋病病毒(HIV)等人類(lèi)感染性病原體造成的威脅與日俱增，使人們對(duì)血液制品顧慮重重。如果應(yīng)用基因工程和克隆技術(shù)，將人的血清白蛋白基因轉(zhuǎn)入奶牛細(xì)胞中，那么利用牛的乳腺細(xì)胞生產(chǎn)血清白蛋白就成為可能。其大致過(guò)程如下：.采集良種供體奶牛的卵母細(xì)胞和精子，通過(guò)體外受精，形成受精卵；.將人血清白蛋白基因?qū)肽膛Ｊ芫?，形成重組細(xì)胞；.電脈沖刺激重組細(xì)胞，促使其形成早期胚胎；.將胚胎移植到受體母牛的子宮中，最終發(fā)育成轉(zhuǎn)基因小牛。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)步驟中，在體外受精前，需要對(duì)奶牛的精子進(jìn)行_處理。受精時(shí)，一個(gè)卵母細(xì)胞往往只能和一個(gè)精子結(jié)合，受精過(guò)程中防止多精入卵的生理反應(yīng)包括_。(2)實(shí)驗(yàn)步驟中，將人的血清白蛋白基因?qū)肽膛Ｊ芫炎顬橛行У姆椒ㄊ莀。導(dǎo)入基因前，需要將血清白蛋白基因與奶牛乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起，這一步驟的目的是_。(3)實(shí)驗(yàn)步驟中，進(jìn)行動(dòng)物早期胚胎的體外培養(yǎng)時(shí)，培養(yǎng)液中除了含有各種無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)鹽類(lèi)、維生素、氨基酸、核苷酸等營(yíng)養(yǎng)成分外，還要添加_和動(dòng)物血清。(4)實(shí)驗(yàn)步驟中，應(yīng)選擇性別為_(kāi)的奶牛胚胎進(jìn)行移植。解析：(1)在體外受精前，需對(duì)精子進(jìn)行獲能處理。在受精過(guò)程中，防止多精入卵的生理反應(yīng)有透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)。(2)顯微注射法是一種高效的將目的基因?qū)胧芫训姆椒ā⒀灏椎鞍谆蚺c奶牛乳腺蛋白基因的調(diào)控組件重組在一起，可以使血清白蛋白基因穩(wěn)定地存在于奶牛乳腺細(xì)胞中，并得以表達(dá)，遺傳給下一代。(3)動(dòng)物早期胚胎在體外培養(yǎng)時(shí)，培養(yǎng)液中還需要添加激素和動(dòng)物血清。(4)實(shí)驗(yàn)的目的是獲得牛乳腺細(xì)胞產(chǎn)生的血清白蛋白，因此應(yīng)選擇雌性的奶牛胚胎進(jìn)行移植。答案：(1)獲能透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)(2)顯微注射法使人血清白蛋白基因能夠在奶牛乳腺細(xì)胞中穩(wěn)定存在，能夠表達(dá)和發(fā)揮作用，并可遺傳給下一代(3)激素(4)雌性4如圖為經(jīng)過(guò)體外受精和胚胎分割移植培育優(yōu)質(zhì)奶牛的過(guò)程，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)A細(xì)胞是_，在進(jìn)行體外受精前要對(duì)精子進(jìn)行_處理。(2)進(jìn)行胚胎分割時(shí)，應(yīng)選擇發(fā)育到_時(shí)期的胚胎進(jìn)行操作。(3)指的是_。(4)通過(guò)胚胎分割產(chǎn)生的兩個(gè)或多個(gè)個(gè)體具有相同遺傳性狀的根本原因是_。(5)在對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，應(yīng)注意_。(6)受體母牛必須和供體牛屬于_。解析：將獲能精子與處于減數(shù)第二次分裂中期的次級(jí)卵母細(xì)胞融合即可得到受精卵，受精卵經(jīng)過(guò)體外培養(yǎng)形成早期胚胎。為了快速繁育優(yōu)良品種，可以采用胚胎分割的技術(shù)手段，即選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚進(jìn)行分割，分割后產(chǎn)生的個(gè)體因?yàn)樗倪z傳物質(zhì)相同，所以性狀表現(xiàn)很相似。在對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，以免影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。受體母牛必須和供體牛屬于同一物種，大量的研究已經(jīng)證明，受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，這為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。答案：(1)次級(jí)卵母細(xì)胞獲能(2)桑椹胚或囊胚(3)囊胚腔(4)來(lái)源于同一個(gè)受精卵，具有相同的遺傳物質(zhì)(5)將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，以免影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育(6)同一物種5甲圖為牛胚胎移植示意圖，乙圖為胚胎發(fā)育某時(shí)期示意圖。請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)甲圖牛胚胎移植過(guò)程中，用_處理使供體母牛超數(shù)排卵。沖卵的實(shí)質(zhì)是獲得_。(2)沖卵后，對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查，這時(shí)的胚胎應(yīng)發(fā)育到_或_階段。收集的胚胎可直接向受體移植，方法有_、_，或放入_中保存。 (3)胚胎移植時(shí)，早期胚胎容易從供體中收集的生理基礎(chǔ)是_。(4)乙圖中1是_，4是_；將來(lái)發(fā)育成胎兒各種組織的是_。解析：(1)給母畜注射促性腺激素可促進(jìn)其超數(shù)排卵；沖卵中的“卵”是指胚胎，因此沖卵的實(shí)質(zhì)是獲得早期胚胎。(2)進(jìn)行質(zhì)量檢查時(shí)，應(yīng)選擇發(fā)育到桑椹胚或囊胚期的胚胎。收集的胚胎可通過(guò)手術(shù)法和非手術(shù)法直接向受體移植，或放入(196 的)液氮中保存。(3)早期胚胎形成后未與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，處于游離狀態(tài)，所以可以從母體內(nèi)通過(guò)沖卵獲得早期胚胎。(4)由圖分析可知，圖乙的1為滋養(yǎng)層，4為囊胚腔；滋養(yǎng)層細(xì)胞將來(lái)發(fā)育成胎膜和胎盤(pán)，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來(lái)發(fā)育成胎兒的各種組織。答案：(1)促性腺激素早期胚胎(2)桑椹胚囊胚手術(shù)法非手術(shù)法(196 的)液氮(3)早期胚胎形成后，未與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，處于游離狀態(tài)(4)滋養(yǎng)層囊胚腔內(nèi)細(xì)胞團(tuán)6下圖表示培育轉(zhuǎn)基因克隆羊和胚胎工程的部分操作流程，其中字母代表有關(guān)結(jié)構(gòu)或個(gè)體，數(shù)字代表過(guò)程、方法。請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)圖中過(guò)程所涉及的生物技術(shù)有_(兩種即可)。(2)通過(guò)、過(guò)程獲取分散的細(xì)胞時(shí)，用到的酶是_，培養(yǎng)的細(xì)胞在充滿培養(yǎng)皿底時(shí)停止分裂，這種現(xiàn)象稱為_(kāi)。(3)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中應(yīng)將細(xì)胞置于5% CO2的氣體環(huán)境中，CO2的作用是_。此培養(yǎng)過(guò)程中為防止雜菌污染，需要添加一定量的_。(4)早期胚胎可通過(guò)_技術(shù)移入代孕母體子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育，該技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的意義在于_。(5)通常用去核的卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞。此時(shí)的卵母細(xì)胞應(yīng)該培養(yǎng)到_(細(xì)胞分裂方式及時(shí)期)。f細(xì)胞在形態(tài)上的特點(diǎn)是_。解析：(1)圖中為動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)獲得細(xì)胞群，是用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理獲得單個(gè)細(xì)胞，、為體細(xì)胞核移植獲得重組細(xì)胞的過(guò)程，是早期胚胎培養(yǎng)過(guò)程，為胚胎移植，為從早期胚胎中獲取胚胎干細(xì)胞。(2)培養(yǎng)的細(xì)胞在充滿培養(yǎng)皿底時(shí)會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞的接觸抑制現(xiàn)象，細(xì)胞分裂會(huì)停止。(3)圖中動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中應(yīng)將細(xì)胞置于5%CO2的氣體環(huán)境中，CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH，為細(xì)胞培養(yǎng)提供穩(wěn)定的環(huán)境。培養(yǎng)過(guò)程中為防止雜菌污染，需要添加一定量的抗生素。(4)早期胚胎通過(guò)胚胎移植技術(shù)移入受體子宮內(nèi)進(jìn)行發(fā)育，可以提高優(yōu)良母畜的繁殖率。(5)用去核卵母細(xì)胞作為受體，此時(shí)的卵母細(xì)胞應(yīng)處于減數(shù)第二次分裂中期。f細(xì)胞是胚胎干細(xì)胞，在形態(tài)上的特點(diǎn)是體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯。答案：(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植、細(xì)胞核移植(2)胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)細(xì)胞的接觸抑制(3)維持培養(yǎng)液的pH抗生素 (4)胚胎移植提高優(yōu)良母畜的繁殖率(5)減數(shù)第二次分裂的中期體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯7在治療人類(lèi)某些疾病時(shí)，人的體細(xì)胞核移植技術(shù)得到的胚胎干細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)分化，形成相應(yīng)的組織器官后，可用于組織器官的移植，操作流程如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)胚胎干細(xì)胞是從動(dòng)物胚胎發(fā)育至囊胚期的_或胎兒的_中分離得到的一類(lèi)細(xì)胞。(2)圖中過(guò)程表示從囊胚中取出細(xì)胞，將其培養(yǎng)在_細(xì)胞上能維持不分化的狀態(tài)，形成大量胚胎干細(xì)胞，胚胎干細(xì)胞在形態(tài)上的特點(diǎn)是_。圖中過(guò)程在培養(yǎng)液中加入_，就可以誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞向不同類(lèi)型的組織細(xì)胞分化，形成相應(yīng)的組織器官后，可以用于患者的組織器官移植。(3)在前去除卵母細(xì)胞的細(xì)胞核時(shí)普遍使用_去核法。圖中整個(gè)過(guò)程屬于_克隆。中國(guó)對(duì)待克隆人的態(tài)度是_。解析：圖示為治療性克隆的流程圖，表示核移植過(guò)程，表示早期胚胎培養(yǎng)過(guò)程，表示從囊胚中獲取內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的過(guò)程，表示胚胎干細(xì)胞的體外培養(yǎng)過(guò)程，表示細(xì)胞分化過(guò)程。(1)胚胎干細(xì)胞是從早期胚胎或胎兒的原始性腺中分離出來(lái)的一類(lèi)細(xì)胞，囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)沒(méi)有分化，可以從中獲取胚胎干細(xì)胞。(2)圖中過(guò)程表示從囊胚中取出內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞(胚胎干細(xì)胞)，將其培養(yǎng)在飼養(yǎng)層細(xì)胞上可保持只分裂而不分化狀態(tài)。經(jīng)過(guò)過(guò)程后，胚胎干細(xì)胞分化形成其他組織細(xì)胞，因此圖中過(guò)程在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子，就可以誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞向不同類(lèi)型的組織細(xì)胞分化，形成相應(yīng)的組織器官后，可以用于患者的組織器官移植。(3)核移植前去除卵母細(xì)胞的細(xì)胞核時(shí)普遍使用顯微操作去核法，圖中整個(gè)過(guò)程屬于治療性克隆。中國(guó)對(duì)待克隆人的態(tài)度是：禁止生殖性克隆，不反對(duì)治療性克隆。答案：(1)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)生殖腺細(xì)胞(或原始性腺)(2)飼養(yǎng)層細(xì)胞體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯分化誘導(dǎo)因子(3)顯微操作治療性禁止生殖性克隆，不反對(duì)治療性克隆8如圖、圖分別表示兩項(xiàng)胚胎工程技術(shù)應(yīng)用圖解，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)圖中，細(xì)胞E的形成利用了_技術(shù)。圖和圖共同用到的生物工程技術(shù)有_、_和_。(2)圖中，首先要用激素對(duì)C羊和代孕羊H進(jìn)行_處理，然后用促性腺激素處理C羊獲得大量卵子，體外受精前應(yīng)對(duì)精子進(jìn)行_處理，選擇處于_期的卵母細(xì)胞與處理后的精子在體外完成受精得到受精卵F。(3)圖中，過(guò)程d的操作，在相應(yīng)酶處理后一般選用_作為外源基因的載體，通過(guò)顯微注射法導(dǎo)入受精卵F中。外源基因是否導(dǎo)入受精卵并穩(wěn)定遺傳，可以采用_方法對(duì)b過(guò)程產(chǎn)生的細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)。(4)細(xì)胞E和F一般在體外培養(yǎng)到_期即可移植到代孕母體子宮內(nèi)。解析：(1)圖中a表示核移植過(guò)程，b表示早期胚胎培養(yǎng)過(guò)程，c表示胚胎移植過(guò)程，因此小羊X是采用核移植和胚胎移植技術(shù)等產(chǎn)生的克隆羊；圖中a表示體外受精過(guò)程，b表示早期胚胎培養(yǎng)過(guò)程，c表示胚胎移植過(guò)程，d過(guò)程采用了轉(zhuǎn)基因技術(shù)，因此小羊Y是采用體外受精、基因工程和胚胎移植技術(shù)等產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因試管羊。圖與圖均采用了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植技術(shù)。(2)圖中，首先要用激素對(duì)C羊和代孕羊H進(jìn)行同期發(fā)情處理；后用促性腺激素實(shí)現(xiàn)超數(shù)排卵，M中期的卵母細(xì)胞具備與獲能精子在體外完成受精的能力。(3)圖中，過(guò)程d表示將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，該過(guò)程一般選用質(zhì)粒作為外源基因的載體，顯微注射法是將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞的最有效方法；檢測(cè)外源基因是否導(dǎo)入受精卵，可采用DNA分子雜交技術(shù)(基因探針技術(shù))。(4)早期胚胎需在體外培養(yǎng)到桑椹胚或囊胚期才可移植到代孕母體子宮內(nèi)。答案：(1)動(dòng)物體細(xì)胞核移植動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植(2)同期發(fā)情獲能M中(3)質(zhì)粒DNA分子雜交(4)桑椹胚或囊胚9良種牛繁育的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的部分過(guò)程如圖所示。請(qǐng)回答：(1)在產(chǎn)生后代E的過(guò)程中，圖中A、C、D牛中，_?？梢允欠橇挤N個(gè)體。(2)若是體外受精，需要提供_的卵子和_的精子。過(guò)程通過(guò)顯微操作去除卵細(xì)胞核的目的是使重組細(xì)胞的核遺傳物質(zhì)_；過(guò)程用物理或化學(xué)方法處理的目的是_，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程。(3)用于移植的胚胎需要用發(fā)育培養(yǎng)液培養(yǎng)至適宜的階段。在使用_培養(yǎng)基時(shí)，通常還需加入血清等天然物質(zhì)后再進(jìn)行培養(yǎng)。在培養(yǎng)過(guò)程中，需要適時(shí)_，以清除代謝產(chǎn)物，防止代謝產(chǎn)物積累對(duì)早期胚胎造成危害。(4)與F相比，E更具有多樣性。E具有多樣性的原因是_。解析：(1)利用A、C、D牛培育后代E牛是試管牛的培育過(guò)程，其中A、C牛分別提供卵細(xì)胞和精子，D牛只是接受早期胚胎，不提供遺傳物質(zhì)，因此，D?？梢允欠橇挤N個(gè)體。(2)體外受精需要提供處于減數(shù)第二次分裂中期的卵子和已經(jīng)獲能的精子，這樣它們才能分別具有受精能力。通過(guò)顯微操作去除卵細(xì)胞細(xì)胞核的目的是使重構(gòu)卵的核遺傳物質(zhì)完全來(lái)自供體母牛B。過(guò)程用物理或化學(xué)方法處理的目的是激活受體細(xì)胞