PAGEPAGE1第三節胚胎工程的新進展1．說出胚胎細胞核移植的概念、特點和應用。(重點)2．簡述嵌合體的含義和應用。(難點)3．舉例說明轉基因動物技術的用途。胚胎細胞核移植1．概念把早期胚胎細胞的核取出后注入到去核的卵細胞中，使之在體內或體外發育成早期胚胎甚至成熟個體的技術。由此得到的早期胚胎稱為重組胚，發育成的動物個體稱為核移植個體。2．特點(1)因供體核來源于同一個胚胎，所以全部的核移植個體在遺傳性狀上是完全相同的。(2)通過連續胚胎細胞核移植的方式培育出的動物，完全保留了親代的遺傳性狀。(3)可無限度地獲得遺傳性狀完全相同的后代。3．應用對擴大優良家畜的繁殖以及挽救瀕危野生動物具有重大意義。eq\a\vs4\al([合作探討])探討eq\a\vs4\al(1)：結合動物細胞核移植的過程，分析為什么體細胞核移植較胚胎細胞核移植更困難？提示：動物體細胞比胚胎細胞分化程度高，分裂實力弱，實現細胞核的全能性更困難。探討eq\a\vs4\al(2)：下圖為某哺乳動物生殖過程示意圖(b為卵細胞)，據圖思索相關問題：(1)動物個體①②的產生分別屬于什么生殖方式？提示：有性生殖和無性生殖。(2)圖中a、b、c三種細胞產生的方式一樣嗎？提示：不一樣，a、b為減數分裂，c為有絲分裂。(3)動物個體②的產生表明白什么？提示：動物個體②的產生表明高度分化的動物細胞核也具有發育成完整個體的潛在實力。eq\a\vs4\al([思維升華])1．胚胎細胞核移植與體細胞核移植技術的比較(1)不同點來源不同，胚胎細胞核移植的細胞核來自早期胚胎細胞，而體細胞核移植的細胞核來自已分化了的體細胞。(2)相同點都是將細胞核注入到去核卵細胞中，都是利用了細胞核的全能性，都屬于克隆技術。2．細胞核移植技術的幾個易錯點(1)細胞核移植技術中，注入去核卵母細胞中的也可以是整個細胞。(2)核移植技術的供體細胞不能選擇生殖細胞的細胞核，因為生殖細胞與正常體細胞相比，遺傳物質是減半的。(3)哺乳動物細胞核移植可分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植。胚胎細胞核移植較易勝利，體細胞核移植較難勝利。(4)該技術形成重組細胞發育成一個新個體，體現了細胞核的全能性而非動物細胞的全能性。(5)克隆屬于無性繁殖，產生新個體的性別、絕大多數性狀與供核親本一樣。1．進行哺乳動物克隆，細胞核供體細胞不能是()A．乳腺細胞 B．卵細胞C．胃腺細胞 D．胚胎細胞【解析】細胞核移植的供體細胞可以是胚胎細胞或體細胞，但不能是生殖細胞。【答案】B2．我國科學家2001年在山東萊陽農學院培育出克隆牛“康康”和“雙雙”的過程如下圖，請分析回答：(1)a、b所指細胞工程的名稱分別是________和________。(2)“康康”和“雙雙”之間能否進行器官移植？_____________________。為什么？_______________________________________________________。(3)實施細胞工程時，所需的受體細胞大多采納動物卵細胞的緣由是___________________________________________________________________。【答案】(1)核移植胚胎移植(2)能它們具有幾乎完全相同的遺傳物質，移植后不會發生免疫排斥反應(3)卵細胞體積大，易于操作；卵細胞含有使細胞核的全能性表現出來的物質嵌合體與轉基因動物1．嵌合體(1)含義將不同品種甚至不同種的受精卵或早期胚胎鑲嵌在一起，體外培育至囊胚，再通過“代孕媽媽”最終培育出具有不同遺傳性狀的完整個體。(2)應用①建立試驗動物遺傳病的模型，探討治療方案和篩選藥物。②在家畜改良方面，由于嵌合體動物可集不同品種動物的基因于一體，就有可能把親代動物的優良遺傳性狀集中表現出來，從而形成具有高度雜種優勢的雜合個體。2．轉基因動物(1)動物轉基因技術科學家將大鼠的生長激素基因導入小鼠受精卵中，再將受精卵移植到代孕母鼠體內發育，結果得到了帶有大鼠生長激素基因的轉基因小鼠。這種鼠成年體重是正常小鼠的兩倍，被稱為“超級小鼠”。(2)動物“生物反應器”將藥用蛋白的外源基因導入雌性家畜的體內，并使之在家畜的乳腺中特異性表達出相應的產物。eq\a\vs4\al([合作探討])探討eq\a\vs4\al(1)：嵌合體身上具有不同遺傳性狀的緣由是什么？提示：嵌合體可集不同品種動物的基因于一體。探討eq\a\vs4\al(2)：分析用轉基因動物生產藥物的過程，思索以下問題：①就藥物基因而言，最志向的表達場所是哪里？②乳腺生物反應器有哪些優點？③探討用基因工程技術實現動物乳腺生物反應器操作過程是怎樣的？提示：①轉基因動物的乳腺。②產量高、質量好、成本低、易提取。③a.獲得目的基因；b.構建基因表達載體；c.顯微注射導入哺乳動物受精卵中；d.將受精卵送入母體內發育成轉基因動物。探討eq\a\vs4\al(3)：分析用轉基因動物作器官移植的供體時，應實行什么措施？提示：抑制抗原確定基因的表達，或設法除去抗原確定基因。eq\a\vs4\al([思維升華])1．嵌合體與植物體細胞雜交技術的比較(1)植物體細胞雜交，又稱植物細胞融合，是指將植物不同種、屬甚至科間的原生質體通過人工方法誘導融合，然后進行離體培育，使其成為雜種植物的技術。該雜種植物的細胞中含兩種植物的遺傳物質。(2)嵌合體是遺傳學上用以指不同遺傳性狀嵌合或混雜表現的個體。可以用不同種的受精卵或早期胚胎鑲嵌在一起，經體外培育、胚胎移植，最終培育出具有不同遺傳性狀的完整個體。2．用轉基因動物生產藥物(1)轉基因生物：科學家將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件重組在一起，通過顯微注射等方法，導入哺乳動物的受精卵中，然后，將受精卵送入母體內，使其生長發育成轉基因動物。(2)乳腺生物反應器或乳房生物反應器：優點是產量高、質量好、成本低、易提取。操作過程：獲得目的基因(例如血清白蛋白基因)→構建基因表達載體(在血清白蛋白基因前加特異表達的啟動子)→顯微注射導入哺乳動物受精卵中→形成胚胎→將胚胎移入母體動物→發育成轉基因動物(只有在產下的雌性個體中，轉入的基因才能表達)。1．嵌合體動物之所以能表現出不同動物的性狀，緣由是()A．它的每個體細胞中含有不同動物的遺傳信息B．它的不同體細胞中可能含有不同的遺傳信息C．它的每個體細胞中都含有相同的遺傳信息D．它的不同體細胞中都含有相同的遺傳信息【解析】假如某嵌合體動物是由兩種受精卵或早期胚胎鑲嵌在一起培育而成的，這個動物體就是由兩種不同遺傳信息的細胞組成的，即此動物能表現出兩種動物的遺傳特性。鑲嵌在一起的這兩種動物細胞增殖和分化為各種組織細胞，形成了嵌合體動物。嵌合體培育過程中存在著細胞間的嵌合，但不存在細胞融合。【答案】B2．繼哺乳動物乳腺生物反應器研發勝利后，膀胱生物反應器的探討也取得了肯定進展。最近，科學家培育出一種轉基因小鼠，其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答：【導學號：99310057】(1)將人的生長激素基因導入小鼠受體細胞，常用方法是________________。(2)進行基因轉移時，通常要將外源基因轉入________中，緣由是__________________________________________________________________。(3)通常采納________技術檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組。(4)在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的________細胞中特異表達。【解析】在基因工程中，若受體細胞是動物細胞，常采納顯微注射的方法導入目的基因。若要使小鼠膀胱上皮細胞合成人的生長激素，在進行基因轉移時，當作受體細胞的通常是受精卵，其緣由是受精卵具有全能性，可使外源基因在相應組織細胞中得以表達。檢測目的基因是否插入到受體細胞的基因組，通常采納的是DNA分子雜交技術。【答案】(1)顯微注射法(2)受精卵(或早期胚胎)受精卵(或早期胚胎細胞)具有全能性，可使外源基因在相應組織細胞中得以表達(3)DNA分子雜交(DNA分子探針)(4)膀胱上皮1．胚胎細胞核移植與胚胎移植的最大區分是()A．將早期胚胎植入受體母畜體內B．將胚胎細胞核取出后注入去核卵細胞中C．胚胎培育D．可用于培育優良家畜【解析】胚胎細胞核移植的主要內容是將供體的細胞核注入去核卵細胞中，而胚胎移植是將早期胚胎植入合適的“代孕媽媽”的子宮中。這兩個過程中都須要胚胎培育技術，都可以用于優良家畜的繁殖。【答案】B2．1982年，美國科學家運用基因工程技術得到體型巨大的“超級小鼠”，其運用的方法是()A．把植物的生長素基因和細胞分裂素基因分別注入到小白鼠的受精卵中B．把牛的生長激素基因和大象的生長激素基因分別注入到小白鼠的卵細胞中C．把人的生長激素基因和牛的生長激素基因分別注入到小白鼠的受精卵中D．把人的生長激素基因和牛的生長激素基因分別注入到小白鼠的卵細胞中【解析】人的生長激素基因和牛的生長激素基因是在小白鼠的受精卵中得到表達的。【答案】C3．長期以來優良種畜的繁殖速度始終是限制畜牧養殖業發展的瓶頸，近年來發展起來的細胞工程技術和胚胎工程技術為優良種畜的快速繁殖帶來了無限朝氣。下面是科學家快速繁殖良種奶牛的兩種方法，請據圖回答：(1)在試管牛E和克隆牛G的培育過程中都必需用到的兩項技術是____________和____________。(2)________作用激活次級卵母細胞完成減數其次次分裂。(3)科學家將人的α-抗胰蛋白酶基因轉入上圖的重構卵中，發覺克隆牛G的乳汁中含人的α-抗胰蛋白酶，說明________________________得到表達。(4)培育中要對母牛D注射__________激素，其目的是______________，以便將胚胎移至母牛D的子宮內。【解析】(1)在試管牛E是采納體外授精、早期胚胎培育和胚胎移植等技術形成的；克隆牛G是采納核移植、早期胚胎培育和胚胎移植等技術形成的，所以它們培育過程中都必需用到的生物技術有早期胚胎培育(動物細胞培育)和胚胎移植。(2)受精作用激活次級卵母細胞完成減數其次次分裂。(3)克隆牛G的乳汁中含人的α-抗胰蛋白酶，說明人的α-抗胰蛋白酶基因得到表達。(4)培育中要對母牛D注射孕激素，使其同期發情，以便將胚胎移至母牛D的子宮內。【答案】(1)動物細胞培育胚胎移植(2)受精(3)人的α-抗胰蛋白酶基因(4)孕使其同期發情4．原有基因通過DNA重組技術得以改造的動物稱為轉基因動物。現在這一技術可使羊奶中含有人體蛋白質，人類限制蛋白質合成的基因可以替代羊染色體上的相像基因，下圖表示這一技術的基本過程。請回答：(1)人體蛋白質基因之所以能“插入”到羊染色體內，緣由是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)從羊染色體中“剪下”羊蛋白質基因的酶是________。將人體蛋白質基因“插入”羊體細胞染色體中的酶是________。(3)舉出兩例說明轉基因技術的應用：________________________________________________________。【解析】(1)人體蛋白質基因要能夠“插入”到羊染色體內，要求人的DNA分子和羊染色體的DNA分子必需具有相同的空間結構和化學組成。(2)基因的“剪刀”是限制性內切酶，基因的“針線”是DNA連接酶。(3)實際的例子還有：培育抗蟲棉、基因治療、在動物的乳腺細胞中培育人類須要的激素、抗體、酶等。【答案】(1)人和羊DNA分子的空間結構、化學組成相同(2)限制性內切酶DNA連接酶(3)①培育抗蟲棉；②供應器官移植的來源(其他合理答案亦可)課堂小結：網絡構建核心回扣1.胚胎細胞核移植是指借助顯微操作技術，把早期胚胎的核取出，將其注入到預先去核的卵細胞中，使之在體內或體外發育成早期胚胎甚至成熟個體。2.胚胎細胞核移植技術對擴大優良家畜的繁殖，以及挽救瀕危野生動物具有重大意義。3.嵌合體是指利用胚胎工程的方法，將不同種的受精卵或早期胚胎鑲嵌在一起，體外培育至囊胚，再將其移植到一個“代孕媽媽”體內，最終培育出具有不同遺傳性狀的完整個體。4.由于早期胚胎細胞具有發育的全能性，利用這一特性，使之為人類服務。人們可以結合基因工程、細胞工程等手段，對哺乳動物的胚胎進行某種人為的工程技術操作，定向改造動物的性狀。學業分層測評(十一)(建議用時：45分鐘)[學業達標]1．下列不屬于胚胎工程優點的是()【導學號：99310058】A．胚胎分割提高了家畜胚胎的利用率B．胚胎移植可以充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力C．胚胎移植可以產生定向基因突變D．可以保存品種資源和瀕危物種【解析】胚胎分割提高家畜胚胎的利用率，胚胎移植可以充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力，但不能變更基因型，不能產生定向基因突變，胚胎工程可保存品種資源和瀕危物種。【答案】C2．以性染色體組成為XY的牛早期胚胎細胞核取代卵細胞核，經多次卵裂后，植入母牛子宮孕育，所生牛犢()A．為雌性 B．性別不能確定C．為雄性 D．雌、雄比例為1∶1【解析】因細胞核來自于雄性個體，核移植后所發育成的個體的性染色體組成為XY，故性別為雄性。【答案】C3．動物嵌合體技術的產物可以是()A．重組胚 B．核移植個體C．嵌合體動物 D．雜合體動物【解析】動物嵌合體技術可以形成嵌合體胚胎，然后發育成嵌合體動物。【答案】C4．下列哪一個過程能夠形成嵌合體動物()A．精子和卵細胞結合B．體細胞核與去核受精卵結合C．兩種不同的受精卵嵌合在一起培育D．兩種相同的早期胚胎細胞嵌合在一起培育【解析】嵌合體是由不同的受精卵或早期胚胎鑲嵌在一起培育而成的，即鑲嵌在一起的細胞是兩種或多種不同的細胞。題中A項屬于受精，B項屬于核移植技術。【答案】C5．由同一個胚胎得到的核移植個體在遺傳性狀上之所以相同，緣由是()A．供體核來源于同一受精卵發育成的胚胎細胞B．供體核注入的去核受精卵相同C．重組胚胎的發育條件完全相同D．利用胚胎分割移植技術培育而成的【解析】同一胚胎細胞是由受精卵這一個細胞增殖而來的，所以這些細胞中含有相同的遺傳物質。將這些細胞的細胞核取出后，注入到去核卵細胞中，使之發育成的重組胚胎細胞中含有相同的遺傳物質，因此形成的核移植個體的遺傳性狀相同。【答案】A6．一般狀況下，下列細胞中分化程度由高到低的依次依次是()【導學號：99310059】①卵細胞②受精卵③胚胎干細胞④造血干細胞⑤神經細胞A．⑤①②③④ B．⑤③①②④C．⑤①④②③ D．⑤①④③②【解析】這五種細胞中，神經細胞是高度特化的體細胞，卵細胞也發生了較高程度的細胞分化，而受精卵是尚未分化的細胞，胚胎干細胞和造血干細胞的分化程度都很低，但造血干細胞是由胚胎干細胞進一步分化形成的，故選D。【答案】D7．科學家已能運用基因工程技術，讓羊合成并分泌抗體。下列敘述不正確的是()A．該技術將導致定向的變異B．受精卵是志向的受體細胞C．垂體分泌的促性腺激素能促進漿細胞產生抗體D．可采納人工合成法獲得目的基因【解析】垂體分泌的促性腺激素能促進性器官分泌性激素，不能促進漿細胞產生抗體。【答案】C8．德國某高校有人設想將山羊(甲)和綿羊(乙)通過嵌合體技術產生出一只嵌合體小羊(丙)。此羊發育成熟后正常繁殖，后代的性狀()A．肯定與嵌合體羊(丙)相像B．肯定與山羊(甲)相像C．肯定與綿羊(乙)相像D．肯定不與嵌合體羊(丙)相像【解析】嵌合體羊體內有兩種細胞，但沒有雜合細胞，因此，形成的生殖細胞可能是山羊的或綿羊的但肯定不會是嵌合的。【答案】D9．繼哺乳動物乳腺“生物反應器”研發勝利后，膀胱“生物反應器”的探討也取得了肯定進展。科學家培育出一種轉基因小鼠，其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并能分泌到尿液中。構建“生物反應器”的受體細胞及目的基因表達的細胞分別是()A．體細胞、體細胞 B．體細胞、膀胱上皮細胞C．受精卵、體細胞 D．受精卵、膀胱上皮細胞【解析】利用膀胱“生物反應器”生產藥用蛋白，受體細胞必需是具有全能性的受精卵，目的基因表達的細胞是膀胱上皮細胞，通過尿液提取藥物。【答案】D10．2n/4n嵌合體胚胎是指用四倍體(4n)胚胎與二倍體胚胎(2n)或胚胎干細胞(ES細胞)進行聚合，形成由二倍體和四倍體細胞組成的嵌合體。2n/4n嵌合體胚胎的構建常用方法如下圖，請據圖分析回答：(1)受精卵是胚胎發育的開端，圖中的卵細胞達到________時期，才具備受精的實力，而精子需經過________過程才能和卵細胞結合。(2)2n的ES細胞來自胚胎發育過程的________期，本試驗中從功能上說明白該細胞__________________________________。(3)2n/4n嵌合體胚胎的構建用到的現代生物工程技術主要有：___________________________________________________________________。(4)ES細胞經嵌合體方法培育的動物與核移植方法培育的動物相比，遺傳物質來源的區分主要是什么？_________________________________________________________________________________________________________________________________。【解析】(1)具有受精實力的卵細胞事實上是處于其次次減數分裂中期的次級卵母細胞。精子必需先在雌性生殖道停留一段時間，才具備使卵子受精的實力，這一過程稱為精子獲能。(2)囊胚期的細胞未分化，具有發育的全能性。(3)2n/4n嵌合體胚胎的構建用到的現代生物工程技術主要有：動物細胞培育、動物細胞融合和胚胎移植。【答案】(1)減數其次次分裂中期精子獲能(2)囊胚具有發育的全能性(3)動物細胞培育、動物細胞融合和胚胎移植(4)用ES細胞經嵌合體方法克隆的動物是完全的復制體，而用核移植方法克隆的動物只是核型一樣，但胞質類型卻不肯定相同[實力提升]11．下列有關動物基因工程的說法，錯誤的是()A．將外源生長激素基因導入動物體內可提高動物生長速度B．將腸乳糖酶基因導入奶牛基因組中，使獲得的轉基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低C．利用基因工程技術，得到的乳腺生物反應器可以解決很多重要的藥品的生產問題D．用轉基因動物作為器官移植的供體時，由于導入的是調整因子，而不是目的基因，因此無法抑制抗原的合成【解析】用轉基因動物作為器官移植的供體時，由于抑制或除去了抗原確定基因，能夠抑制抗原的合成。【答案】D12．上海醫學遺傳探討所勝利培育出第一頭攜帶人白蛋白基因的轉基因牛。他們還探討出一種可大大提高基因表達水平的新方法，使轉基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高了30多倍，標記著我國轉基因探討向產業化的目標又邁進了一大步。以下與此有關的敘述中，正確的是()【導學號：99310060】A．人白蛋白基因起先轉錄時，在DNA聚合酶的作用下以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNAB．所謂“提高基因表達水平”是指設法使牛的乳腺細胞中含有更多的人白蛋白基因C．人們只能在轉基因牛的乳汁中獲得到人白蛋白，是因為人白蛋白基因只在轉基因牛的乳腺細胞中是純合的，在其他細胞中則是雜合的D．假如人白蛋白基因的序列是已知的，可以用化學方法合成該目的基因【解析】人白蛋白基因起先轉錄時，在RNA聚合酶的作用下以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA；所謂“提高基因表達水平”是指設法使牛的乳腺細胞中的人白蛋白基因更多地進行轉錄、翻譯，產生更多的人白蛋白；人們只能在轉基因牛的乳汁中獲得到人白蛋白，是因為人白蛋白基因只在轉基因牛的乳腺細胞中表達。【答案】D13．通過“基因敲除”技術培育出的嵌合體豬可為人類供應()A．高蛋白食品B．不含某種蛋白質的肉食C．免疫排斥反應大大降低的供體器官D．與人完全相同的供體器官【解析】通過“基因敲除”技術培育出的嵌合體豬不含主要組織相容性抗原基因，豬的器官移植到人體后會大大降低免疫排斥反應。【答案】C14．下圖是以兩棲類動物卵所做的試驗圖解，看圖回答問題：(1)通過圖中試驗，可得出什么結論？受體細胞為什么要用卵細胞？(2)重新組合的細胞[圖中(1)]發育成蝌蚪時要經驗哪幾個階段？(3)利用該重組細胞[圖中(1)]克隆蝌蚪時，應利用發育過程中哪個時期的