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一、視頻課
胚胎工程↓
主講：黃森（來源：生物全解）
二、知識點
1.受精的標誌是卵細胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體，受精完成的標誌是雌雄原核融合完成。
2.早期胚胎培養中培養液的成分：無機鹽、有機鹽(兩鹽)；維生素、激素(兩素)；胺基酸、核苷酸(兩酸)，以及血清等物質。
3.用非激素處理法採集的卵母細胞需要在體外人工培養到減數第二次分裂中期才能與獲能的精子受精。
4.胚胎移植僅屬於一種技術，移植的是通過有性生殖或無性生殖產生的胚胎，其本身並不是一種生殖方式。
5.胚胎移植的生理學基礎：①供、受體生殖器官的生理變化相同；②早期胚胎與母體子宮無組織上的聯繫；③受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發生免疫排斥反應；④供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯繫。
6.胚胎移植過程中兩次使用激素：第一次是對供受體進行同期發情處理；第二次用於供體的超數排卵。
7.胚胎移植過程中兩次檢查：第一次對收集的胚胎進行質量檢查；第二次對受體是否妊娠進行檢查。
8.對囊胚進行分割時，要注意將內細胞團均等分割，否則會影響分割後胚胎的恢復和進一步發育。
9.胚胎在受體內存活的最可能的生理基礎是：受體子宮基本上不對外來胚胎發生免疫排斥反應。
三、練習
1.下面是以小鼠為對象進行的研究工作，請分析回答下列問題：
(1)進行小鼠胚胎工程操作時，首先在光控周期下(光照14 h，黑暗10 h)飼養成年雌鼠，並注射促性腺激素，目的是_______________。然後從雌鼠輸卵管中取出卵子；並從雄鼠附睪中取出精子，在一定條件下培養一段時間，目的是使_________。
再在37 ℃、5%CO2條件下，精卵共同作用4 h，衝洗後繼續培養。定時在顯微鏡下觀察胚胎的變化，第5天可以看到胚胎發生收縮，細胞間隙擴大，接著胚胎內部出現裂隙，這是胚胎_____期開始的標誌。
(2)如果體外受精後，在精核與卵核融合之前，用微型吸管吸除精核，再用細胞鬆弛素B處理(作用類似於用秋水仙素處理植物細胞)，處理後的受精卵可發育成小鼠。這種方法在動物新品種選育中的顯著優點是_________________________________。
答案：
（1）促使其超數排卵；精子獲能；囊胚
（2）後代都是純合子，可明顯縮短育種年限
（3）甲的體細胞核和乙的細胞質中的線粒體
解析：體外受精需要獲得卵母細胞，可用促性腺激素促使雌性動物超數排卵。獲得的精子必須經獲能處理才具備受精能力。一般早期胚胎發育至桑椹胚或囊胚階段進行胚胎移植。細胞鬆弛素B處理使未受精的卵細胞染色體加倍，由形成的細胞發育成的個體類似於植物單倍體育種技術，因此優點是後代都是純合子，可明顯縮短育種年限。小鼠丙的基因大部分來自甲的體細胞核，少部分來自乙的線粒體。
2.牛雄性胚胎中存在特異性H-Y抗原，可在牛早期胚胎培養液中添加H-Y單克隆抗體，篩選胚胎進行移植，以利用乳腺生物反應器進行生物製藥。下列相關敘述正確的是（ ）
A. H-Y單克隆抗體由骨髓瘤細胞分泌
B. 應選用原腸胚做雌雄鑑別
C. 鑑別後的雄性胚胎可直接做胚胎移植
D. 用H-Y抗原免疫母牛可獲得相應抗體
答案：D
【解析】單克隆抗體由雜交瘤細胞分泌，A錯誤；做雌雄性別鑑別應選擇囊胚期的滋養層細胞，B錯誤；由於是利用乳腺生物反應器進行生物製藥，則鑑別後的雌性胚胎可直接做胚胎移植，雄性胚胎沒有意義，C錯誤；H-Y抗原免疫母牛，使其體內產生體液免疫，產生相應的漿細胞，獲得相應抗體，D正確。
3.下列關於小鼠體外受精及胚胎發育的敘述，錯誤的是（ ）
A. 精子在獲能液中於37℃、5% CO2條件下培養的目的是使精子獲能
B. 小鼠在特定光控周期條件下飼養，注射相關激素有促進超數排卵的作用
C. 分割的胚胎細胞有相同的遺傳物質，因此發育成的個體沒有形態學差異
D. 注射到囊胚腔中的胚胎幹細胞可以參與個體器官的發育
答案：C
【解析】精子在獲能液中於37℃、5% CO2條件下培養的目的是使精子獲能，A正確； 小鼠在特定光控周期條件下飼養，注射相關激素（促性腺激素）有促進超數排卵的作用，B正確；分割的胚胎細胞有相同的遺傳物質，但生物的性狀還受環境因素的影響，因此發育成的個體有形態學差異，C錯誤；注射到囊胚腔中的胚胎幹細胞可以分化形成各種組織，因此可以參與個體器官的發育，D正確。
4.印度沙漠貓是一種珍稀貓科動物，通過胚胎工程技術，可以讓家貓代孕而繁育，主要步驟如圖所示。下列相關敘述正確的是（ ）
A. 步驟甲、乙分別是指精子獲能、胚胎分割
B. 誘導超數排卵所注射的激素只能作用於特定細胞
C. 受精卵發育成早期胚胎所需營養主要來源於培養液
D. 步驟甲使用的培養液和早期胚胎培養液成分基本相同
答案】B
【解析】步驟甲、乙分別是指體外受精、胚胎移植，A錯誤；誘導超數排卵所注射的激素是促性腺激素，只能作用於性腺，B正確；受精卵發育成早期胚胎所需營養主要來源於受精卵，C錯誤； 體外受精過程使用的培養液是獲能溶液或專用受精溶液，早期胚胎培養的培養液成分一般都比較複雜，除了一些無機鹽和有機鹽類外，還需添加維生素、激素、胺基酸、核苷酸以及血清等。兩種技術所用的培養液成分有區別，D錯誤。
5.某課題組為解決本地種奶牛產奶量低的問題，引進了含高產奶基因但對本地適應性差的純種公牛。
（1）擬進行如下雜交：
♂A（具高產奶基因的純種）×♀B（具適宜本地生長基因的純種）→C
選擇B作為母本，原因之一是胚胎能在母體內正常＿＿＿＿＿＿。若C中的母牛表現為適宜本地生長，但產奶量並未提高，說明高產奶是＿＿＿性狀。為獲得產奶量高且適宜本地生長的母牛，根據現有類型，最佳雜交組合是＿＿＿＿＿，後代中出現這種母牛的概率是＿＿＿（假設兩對基因分別位於不同對常染色體上）。（2）用以上最佳組合，按以下流程可加速獲得優良個體。
精子要具有受精能力，需對其進行＿＿＿處理；卵子的成熟在過程＿＿＿中完成。在過程④的培養基中含有葡萄糖，其作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。為篩選出具有優良性狀的母牛，過程⑤前應鑑定胚胎的＿＿＿＿＿＿。子代母牛的優良性狀與過程＿＿＿的基因重組有關。（3）為了提高已有胚胎的利用率，可採用＿＿＿＿＿＿技術。
答案】（1）生長發育或胚胎發育 隱性 ♂A×♀C 1/8
（2）獲能或增強活力 ③ 供能 性別、高產奶和適應生長的基因 ②
（3）胚胎分割
【解析】
（1）選擇B作為母本，原因之一是胚胎能在母體內正常生長發育，而不發生免疫排斥；♂A（具有產奶基因的純種）×♀B（具適宜本地生長基因的純種）→C表現為適宜本地生長，但產奶量並未提高，說明高產奶是隱性性狀，適宜本地生長基因是顯性。假設高產和地產基因為a、A，控制適宜本地生長和非適宜本地生長基因為B、b，則A、B、C基因型分別為：aabb、AABB和AaBb。利用基因重組的原理，要獲得產奶量高且適宜本地生長的母牛，應選擇♂A與♀C雜交，即aabb×AaBb後代中出現產奶量高且適宜本地生長（aaBb）的母牛的概率為1/2×1/2×1/2=1/8.
（2）精子在受精前需進行獲能處理，卵子的減Ⅱ分裂在受精作用（過程③）中才得以完成；體外培養胚胎時，需在培養液中提供葡萄糖等物質以保證充足的能量供應。為篩選出具有良性狀的母牛，過程⑤前應鑑定胚胎的性別，以及是否具有高產奶和適應生長等良基因；子代母牛的良性狀與過程②的基因重組有關，因為供體公牛是aabb，供體母牛是AaBb。
（3）利用胚胎分割和胚胎移植技術，可同時獲得多個基因型相同的後代，提高了已有胚胎的利用率。
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