第二节 胚胎工程及其应用
第1课时 胚胎工程的主要技术及应用
1．理解胚胎工程的原理及主要技术手段的方法与过程。(重、难点)
2．掌握胚胎移植的生理学基础、基本程序和意义。(重点)
3．举例说出胚胎工程的应用。
知识点一| 胚胎工程及体外受精技术
1．胚胎工程
(1)技术手段：体外受精技术、胚胎移植技术、胚胎分割技术、胚胎冷冻保存技术和性别控制技术等。
(2)操作的主要对象：生殖细胞、受精卵和早期胚胎细胞。
(3)理论基础：胚胎发育学。
2．体外受精技术
(1)概念：哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。
(2)基本内容：人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等)，促使初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用，并有计划地保存胚胎等。
(3)主要步骤
①采集精子：主要方法是假阴道法。
②采集卵母细胞：方法主要有抽吸法、机械破碎法等。
③受精：在人为控制的适宜条件下和专用的受精溶液中，获能的精子和培养成熟的卵子同时培养一段时间，可以完成受精过程。
(4)应用
①研究哺乳动物生殖细胞的发生、受精和早期胚胎发育机制等。
②充分利用优良品质资源、缩短家畜繁殖周期、加快品种改良速度等。
③是哺乳动物胚胎移植技术、克隆技术、转基因技术和性别控制技术等不可缺少的组成部分。
汗血宝马原产地为土库曼斯坦，体型饱满优美、头细颈高、四肢修长、皮薄毛细，步伐轻灵优雅、体形纤细优美，再衬以弯曲高昂的颈部，勾画出它完美的身形曲线。现将汗血宝马的胚胎移植入我国母马的体内。
探讨：用来移植的汗血宝马胚胎的来源有哪些？
提示：可从受孕母体内获得，也可通过体外受精获得。
探讨：由超数排卵处理采集的卵母细胞为什么可直接与获能的精子受精？从卵巢中采集的卵子为什么不能与获能精子直接受精？
提示：由超数排卵处理采集的卵母细胞已在体内发育成熟，不需培养可直接与获能的精子受精；卵巢中卵子不成熟，需要培养到减数第二次分裂中期时才具有受精能力。
探讨：精子获能处理前为什么要离心处理？
提示：因为精液由精子和精清两部分组成，精清中含有抑制精子获能的物质，所以要离心除去精清以利于精子获能。
1．体外受精技术
(1)基本原理：人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用，并有计划地保存胚胎等。
(2)操作对象：哺乳动物的精子和卵子。
(3)操作目的：获得受精卵。
(4)操作环境：生物体外试管中。
2．精子的采集和获能的区别
精子的采集
精子获能
过程
人为地使动物精子从体内射出然后收集
采集后的精子进行人工处理，使其获得受精能力
方法
假阴道法、手握法和电刺激法等
放入人工配制的获能溶液中培养或用化学药物诱导
[特别提醒]
精子获能是指精子获得与成熟卵母细胞进行受精的能力，而不是获得能量。
3．比较人工授精、自然受精和体外受精
自然受精
人工授精
体外受精
不
同点
过程不同
雌雄动物交配完成
用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内，完成受精
人工获取精子、卵子，在体外培养液中完成受精过程
场所不同
雌性动物输卵管中
雌性动物输卵管中
体外培养液中
相同点
(1)精子获能，卵子成熟后方能完成受精过程
(2)都是有性生殖
[特别提醒]
人工授精与体外受精
二者都是有性生殖，人工授精和体外受精都需人参与，但参与的具体任务不同，体外受精中人的作用主要是采集精子和卵子，受精场所在体外进行；人工授精中人的作用主要是将雄畜的精子导入雌畜的生殖道内，受精场所仍然在体内。
1．体外受精常采用的采卵方法有( )
①用促性腺激素处理后，从输卵管冲取卵子 ②化学诱导法 ③电刺激法 ④从活体动物卵巢中吸取卵母细胞
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
【解析】 ②化学诱导法是精子获能处理的方法，③电刺激法是获取精子的方法。
【答案】 C
2．下列对人工授精的叙述，正确的是( )
A．人工诱导公畜和母畜交配
B．精子和卵细胞在试管内受精
C．注射激素后公畜和母畜交配
D．将采集的精液注入母畜的生殖道中
【解析】 人工授精技术是指用相应的器械采集公畜的精液，再将其注入正在发情的母畜生殖道中，使母畜受孕的过程。题中的A、C两项中的内容属于自然交配，B项中的内容属于体外受精。
【答案】 D
知识点二| 胚胎移植等技术与应用
1．胚胎移植技术
(1)胚胎移植的时期：受精卵移入发育培养液中培养到8～16个细胞、桑椹胚或囊胚阶段可进行移植。
(2)胚胎培养液的成分：维生素、激素、氨基酸、核苷酸、无机盐和血清等。
(3)概念：指将良种母畜配种后，从其生殖道取出早期胚胎或通过体外受精及其他方式(如转基因、核移植)得到的胚胎，再移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使它们进一步发育为新个体的技术。
(4)过程：以牛为例。
①发情期给良种母牛注射激素，促进母牛多排卵，用优良公牛配种。
②从良种母牛体内取出早期胚胎。
③用激素等促使普通母牛与良种母牛同期发情，将胚胎移植到普通母牛子宫内，普通母牛妊娠，产生子代。
(5)胚胎移植的实质：是产生胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。
(6)意义：①提高优良品种家畜的繁殖能力；
②加速品种改良。
2．胚胎分割技术
(1)概念：是用机械方法将早期胚胎平均分割成二分胚、四分胚甚至八分胚，经体内或体外培养后植入受体，以得到同卵双生或同卵多生后代的技术。
(2)实质：是一种胚胎克隆技术。
(3)所用仪器：显微操作仪。
(4)意义：胚胎分割技术不仅可以使用于胚胎移植的胚胎数目成倍增加，而且可以产生遗传性能相同的后代。
3．胚胎冷冻保存技术
(1)概念：是将动物的早期胚胎或分割后的胚胎，采用特殊的保护剂，使其长期保存在超低温环境下。
(2)意义：①通过冷冻技术建立起胚胎库，以加速动物的繁育进程和保护优良资源；
②可使胚胎移植不受时间和地域的限制，简化引种的过程。
4．动物性别控制技术
(1)概念：通过人为干预，使动物按照人们的愿望繁衍所需性别的后代。
(2)应用
①防止与性别有关的遗传病的发生。
②控制动物的性别以提高动物生产的经济价值。
右图实例表示由黄牛产下两头与其没有遗传关系的黑白花奶牛，黄牛是两头黑白花奶牛的代孕妈妈。
探讨：对于准备移植的小牛胚胎移植到任何母牛子宫内都能发育吗？
提示：不能，供体和受体母牛必须同种且处于生理状态相同的条件下才能进行胚胎移植，并且受体母牛是健康的。
探讨：胚胎移植时为什么两次使用激素？
提示：第一次用激素对供、受体进行同期发情处理，第二次用激素用于供体的超数排卵。
1．胚胎移植
(1)供体：在胚胎移植中提供胚胎的个体。
①职能：产生具有优良遗传特性的胚胎。
②要求：具有优良遗传特性。
(2)受体：在胚胎移植中接受胚胎的个体。
①职能：完成繁重而漫长的妊娠和育仔任务。
②要求：与供体处于相同的生理状态的同一物种的健康雌性动物。
(3)过程：
(4)胚胎移植的生理学基础
雌性动物发情后生殖器官的孕向发育
哺乳动物在发情排卵后的最初一段时期，不论是否妊娠，生殖系统均处于受精后的生理状态之下
为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境
早期胚胎的游离状态
早期胚胎形成后，在相当一段时间内不会与母体子宫建立组织上的联系(独立存在，发育基本上靠本身贮存的养分)
为胚胎的收集提供了可能(胚胎在短时间的离开活体情况下可以存活，植于与供体相同的环境中即可继续发育)
胚胎移植不存在免疫排斥问题
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
为胚胎在受体内的存活提供了可能
胚胎和受体的组织联系的建立
供体胚胎在一定时期可与受体子宫建立正常的生理上和组织上的联系，在孕育过程中不影响胚胎的遗传特性
为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障
[特别提醒]
与胚胎移植操作有关的几个问题。
①供体公牛、母牛和受体母牛的选择：应选择遗传特性和生产能力优秀的个体作为供体，选择具有健康体质和正常繁殖能力的个体作为受体。
②受精卵的获得既可通过体内受精，也可通过人工授精。
③冲卵后，对胚胎进行质量检查，胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。收集到的胚胎可直接向受体移植，也可放入－196 ℃的液氮中保存。
④该过程中两次使用激素：第一次用激素对供、受体母牛进行同期发情处理；第二次用促性腺激素使供体母牛超数排卵。
⑤该过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行质量检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
⑥产下的犊牛性状取决于所有公牛和供体母牛，性别取决于公牛提供何种类型的精子，二者与受体母牛没有关系。
2．胚胎分割
(1)胚胎分割技术
①操作手段：用显微手术的方法分割胚胎。
②目的：同卵双生或同卵多生后代。
③特点：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。
④选择的胚胎：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
⑤分割注意事项：在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，一定要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
⑥意义：可为转基因技术、性别控制技术、家畜育种提供有价值的材料。
(2)胚胎冷冻保存技术
①保存对象：动物的早期胚胎。
②保存环境：－196 ℃的液氮。
③意义：可以使胚胎移植不受时间和地域的限制，简化引种过程。
1．牛胚胎移植试验的主要流程如图，下列相关叙述正确的是( )
①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④______→⑤胚胎移植→子代小牛。
A．①过程需要是注射有关激素，目的是获得更多的卵原细胞并完成减数分裂
B．③过程是以哺乳动物早期胚胎与子宫建立了组织上的联系为前提
C．④过程是“对胚胎进行质量检查”，可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚
D．⑤过程成功率的高低主要决定于供、受体生理状况的一致性
【解析】 卵细胞形成的减数第二次分裂是在受精作用过程中完成的，A错误；③过程是以哺乳动物早期胚胎处于游离状态为前提，B错误；④过程是“对胚胎进行质量检查”，可移植的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚，C错误；⑤过程成功率的高低主要决定于供、受体生理状况的一致性，D正确。
【答案】 D
2．牛胚胎移植的基本程序如下图，请据图回答：
(1)图中a、b、c过程分别是指____________、________、________。
(2)在胚胎移植过程中，供、受体母牛选择好后，要用动物激素进行同期发情处理，这样处理的原因是____________，以保证移植的胚胎能够继续正常发育。
(3)为了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是________；处理的时期是
________________________________________________________________。
(4)下图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是( )
A．胚胎移植可以定向改造动物遗传性状，③需移植到发情的母牛子宫内发育
B．A细胞不一定是受精卵细胞
C．①②两个胚胎具有不同遗传物质
D．图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段
【解析】 (1)图示a、b、c过程依次为对供体母牛进行超数排卵处理、配种后胚胎的收集和向受体母牛的胚胎移植。(2)为使受体接受胚胎应对供受体进行同期发情处理。(3)为提高胚胎利用率宜采取胚胎分割移植技术。(4)胚胎移植不能定向改造动物的遗传性状；①和②两个胚胎是由同一胚胎分割而来，其遗传物质相同；在胚胎分割移植时，胚胎未发育到原肠胚阶段；A细胞也可以为核移植的重组细胞。
【答案】 (1)超数排卵处理 胚胎的收集 胚胎移植
(2)使供、受体母牛处于相同的生理状态
(3)胚胎分割移植 囊胚期或桑椹胚期 (4)B
[课堂小结]
知识网络构建
核心语句归纳
1.哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤。
2.进行胚胎移植的供体和受体必须是处于相同生理状态的同种动物。
3.胚胎分割是采用显微手术的方法将早期胚胎分割成两份或多份，获得同卵双胎或多胎的技术。
1．胚胎工程的核心技术是( )
A．胚胎分割与融合 B．体外受精和胚胎移植
C．胚胎性别鉴定 D．胚胎冷冻保存技术
【解析】 体外受精技术是胚胎移植技术、胚胎分割技术、转基因技术、性别控制技术等不可缺少的组成部分，胚胎移植是胚胎工程技术的最后一道“工序”。
【答案】 B
2．下列哪种技术，在世界范围内，可做到胚胎移植不受时空的限制，在国际和国内进行交换，代替了活畜引种，节约购买种畜的费用( )
A．体外受精技术
B．胚胎移植技术
C．胚胎分割技术
D．胚胎冷冻保存技术
【解析】 胚胎冷冻保存技术是将动物的早期胚胎，通过特殊的保护剂和降温措施，使其长期保存在超低温环境下。其优势是可以使胚胎移植不受时间和地域的限制，简化引种过程。
【答案】 D
3．从卵巢中采集的卵母细胞都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。以下原因不正确的是( )
A．卵子从输卵管中冲出也要经历类似精子获能的过程
B．动物排出的卵子成熟程度不同
C．体外人工培养至减数第二次分裂中期时，才算成熟
D．采集的卵子还需要培养一段时间，才能由小变大
【解析】 采集的卵子还不成熟，只有培养至减数第二次分裂中期时，才具有与精子受精的能力。
【答案】 D
4．关于胚胎分割移植，以下说法正确的是( )
A．胚胎分割移植可产生基因型完全相同的两个新个体
B．胚胎分割次数越多，产生新个体越多
C．胚胎分割移植是有性生殖
D．胚胎分割产生的个体表现型完全一致
【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；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，其性状表现与环境因素也有关，所以表现型不一定完全相同。
【答案】 A
5．下列关于试管动物技术的叙述，正确的是( )
A．运用该技术繁育后代的过程属于无性生殖类型
B．运用该技术繁育后代的过程属于有性生殖类型
C．试管动物技术是利用体细胞繁育后代的技术
D．试管动物技术培育动物过程全部在体外进行
【解析】 试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。该过程中，精子和卵细胞均是经减数分裂形成的，且需要精、卵结合，因此属于有性生殖。
【答案】 B
课件65张PPT。第三章 胚胎工程第二节 胚胎工程及其应用
第1课时 胚胎工程的主要技术及应用23 胚胎工程及体外受精技术4体外受精 胚胎移植 分割 生殖 受精卵 胚胎发育学 5精子 卵子 受精过程 温度 初级卵母细胞 精子获能 受精作用 6假阴道法 抽吸法 机械破碎法 受精 获能 成熟 7受精 早期胚胎 品质资源 胚胎移植 转基因 89101112131415161718192021胚胎移植等技术与应用22桑椹胚 激素 氨基酸 核苷酸 23早期胚胎 体外受精 同种 24激素 早期胚胎 同期发情 25供体 受体 繁殖能力 26二分胚 四分胚 八分胚 同卵多生 胚胎克隆 显微操作仪 27早期胚胎 超低温 28人们的愿望 性别 性别 293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364点击右图进入…Thank you for watching !第2课时 胚胎干细胞的研究及其应用
1．理解干细胞的概念、分类、来源、特点及分离途径与方法。(重、难点)
2．举例说明胚胎干细胞的应用并了解胚胎干细胞的研究进展及其所面临的各种挑战。
知识点一| 干细胞及其分类
1．干细胞
(1)含义：动物(包括人)胚胎及某些器官中具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞。
(2)作用：是重建、修复病损或衰老组织、器官功能的种子细胞。
(3)分类：专能干细胞、多能干细胞和全能干细胞。
①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，如上皮组织基底层的干细胞。
②多能干细胞：具有分化成多种细胞或组织的潜能，但失去了发育成完整个体的能力，如造血干细胞。
③全能干细胞：可以分化为全身200多种细胞，并进一步形成机体的所有组织、器官，如胚胎干细胞。
(4)研究进展
①干细胞研究开始于胚胎干细胞。
②在干细胞研究中，成果比较显著的是美国和日本两个国家。
2．胚胎干细胞
(1)含义：指在早期的胚胎中未分化的细胞或从原始性腺中分离出来的一类细胞。
(2)特点：具有增殖能力并保持未分化状态，在一定条件下可分化为各种组织和器官。
a．形态上：体积小、核大、核仁明显。
b．功能上：具有发育的全能性。
当前的生物和医学领域正在研究“干细胞治疗”，所谓“干细胞治疗”是把健康的干细胞移植到病人体内，以达到修复病变细胞或重建功能正常的细胞和组织的目的。干细胞疗法就像给机体注入新的活力，是从根本上治疗许多疾病的有效方法。
探讨：干细胞的增殖方式和分化的实质分别是什么？
提示：干细胞的增殖方式为有丝分裂，分化实质是细胞内基因的选择性表达。
探讨：试分析干细胞与癌细胞主要有什么区别？
提示：(1)干细胞与癌细胞不同，干细胞的遗传物质没有发生基因突变。
(2)干细胞不仅能增殖，而且增殖的细胞还能正常分化。而癌细胞只能增殖，不能分化。
1．干细胞作用
具有重建、修复病损或衰老组织、器官的功能。
2．干细胞分类
名称
全能干细胞
多能干细胞
专能干细胞
特点
具有形成机体的任何组织或器官，直至形成完整个体的潜能
具有分化成多种细胞或组织的潜能，但不能发育成完整的个体
只能分化成某一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞
举例
受精卵、胚胎干细胞
造血干细胞
神经干细胞
应用
用于病人的器官移植等
造血干细胞移植是治疗血液系统疾病、遗传性血液病等的有效手段
通过神经干细胞移植治疗脑瘫、头颅外伤等病症
3.获得干细胞的主要途径
(1)从体外培养的胚胎中获得。
(2)从早期流产的胎儿中获得。
(3)从克隆的胚胎中获得。
(4)从成体中获得。
4．胚胎发育过程中干细胞的发育分化过程
受精卵→全能干细胞→多能干细胞→专能干细胞。
1.胚胎干细胞是哺乳动物或人早期胚胎中的细胞，可以进一步分裂、分化成各种组织干细胞，再进一步分化成各种不同的组织。下列叙述不正确的是( )
A．各种组织干细胞分化形成不同组织细胞是基因选择性表达的结果
B．胚胎干细胞有细胞周期，神经干细胞分化形成的神经细胞没有细胞周期
C．造血干细胞分化形成红细胞、白细胞的过程是不可逆的
D．肝脏干细胞分化成肝脏细胞的过程表现了细胞的全能性
【解析】 肝脏干细胞分化成肝脏细胞的原理是细胞增殖和细胞分化，没有得到完整的动物个体，故不能体现细胞的全能性。
【答案】 D
2．如图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。
(1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至__________期的内细胞团中分离得到的一类细胞。
(2)图中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、神经细胞中不能选用作为供体细胞的是成熟的______，其原因是________________________________________________________________
________________________________________________________________。
【解析】 (1)胚胎干细胞是由早期胚胎中分离出来的一类细胞，囊胚阶段细胞开始分化为内细胞团和滋养层细胞。
(2)题图中分化程度最低的干细胞是胚胎干细胞，全能性最高，在体外培养条件下，该种干细胞可诱导分化形成不同类型的组织细胞，培养液中需加入分化诱导因子。
(3)细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果。
(4)骨髓是人体的造血组织，存在造血干细胞，骨髓移植的实质是将图中的造血干细胞移植到患者体内。
(5)克隆某种哺乳动物需要供体提供细胞核，而成熟的红细胞没有细胞核，所以不能作为供体。
【答案】 (1)囊胚
(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
知识点二| 胚胎干细胞的应用及面临挑战
1．胚胎干细胞的应用
(1)如果科学家最终能够成功诱导和调控胚胎干细胞的分化与增殖，将会给胚胎干细胞的基础研究和临床应用带来积极的影响。
(2)对人胚胎干细胞的研究，可以帮助人们理解复杂的人体发育过程，进而揭示人与动物的发育机制及影响其发育的因素。
2．胚胎干细胞研究面临的挑战
(1)用于治疗性克隆
治疗性克隆的过程：受精卵置于培养基中→受精卵分裂→形成胚胎→取出胚胎干细胞→诱导生成各种细胞→用于治疗性克隆。
(2)面临的挑战
①安全性问题。
②培养条件的优化。
③对胚胎干细胞向不同组织细胞“定向分化”的条件还不清楚。
④创造一种“万能供者”细胞，需要破坏或改变细胞中的许多基因，其可行性仍不清楚。
下面是胚胎干细胞来源途径示意图，请据图回答问题：
探讨：胚胎干细胞的来源有哪些？为什么可分化为动物体内任何一种组织？
提示：①来源：从早期胚胎或原始性腺中分离出来。
②原因：胚胎干细胞具有发育的全能性。
探讨：胚胎干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？
提示：胚胎干细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化形成新的组织细胞，经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。
探讨：胚胎干细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题？
提示：通过胚胎干细胞体外诱导分化，可以培育出人造器官，从而解决供体器官不足。另一方面，由于是自身细胞经诱导分化形成的，所以无免疫排斥反应。
1．胚胎干细胞的应用
(1)对人胚胎干细胞的研究，可以帮助人们理解复杂的人体发育过程，使人们深刻认识数十年来困扰着胚胎学家的一些基本问题，并促进对人胚胎发育细节的基础研究，从而揭示人与动物的发育机制及影响其发育的因素。
(2)在研究新药对各种细胞的药理和毒理试验中，胚胎干细胞可以为其在细胞水平上的研究提供试验材料，并且被用来揭示那些会干扰胎儿发育和引起出生缺陷的药物的致病机理。
(3)胚胎干细胞的研究和应用，能使人们更加深入地了解人的发育过程，还将给人类带来全新的医疗手段。从理论上说，任何涉及丧失正常细胞功能的疾病，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。
①治疗性克隆的基本方法和过程
人工授精获取的受精卵置于培养基中→受精卵分裂→继续分裂形成胚胎→取出胚胎干细胞→干细胞被诱导生成各种细胞、组织、器官→用于治疗性克隆。
②优点
a．通过自身干细胞诱导分化形成的组织、器官无免疫原性，移植后不发生免疫排斥反应。
b．可以解决目前临床上存在的供体器官严重不足的问题。
c．可以产生人体内具有特殊生理功能的稀有蛋白质。
(4)结合基因工程等还可以在试管中改良并创造动物新品种，培育出生长快、抗病力强、高产的家畜品种等。
2．胚胎干细胞的研究主要面临的挑战
(1)胚胎的安全性问题。
获得胚胎干细胞通常要损毁早期胚胎，而受精卵是生物发育的起点，胚胎是生命的开端，以牺牲一个生命的代价去挽救另一个生命是否值得？并且，人早期胚胎的研究，可能导致克隆人(即生殖性克隆)的出现。这些都给法律、伦理、国家和社会安全等方面带来规模空前的冲击。
(2)对胚胎干细胞的体外培养条件的优化仍需进一步研究。胚胎干细胞无论是在体内还是体外都具有自我分化的潜能，极易分化为其他细胞。虽然在体外培养条件下防止干细胞分化方面已取得重大进展，但仍需进一步优化研究。
(3)对胚胎干细胞向不同组织细胞“定向分化”的条件还不清楚。理论上讲，胚胎干细胞可以分化成各种组织细胞，形成各种器官，但该“定向分化”的条件、机制目前还不清楚，从而限制了胚胎干细胞的临床应用。
(4)分化细胞的增殖是一个瓶颈问题。
(5)创造一种“万能供者”细胞，需要破坏或改变细胞中的许多基因，其可行性仍不清楚。
1．胚胎干细胞研究在医学上有重大应用价值。通过移植胚胎干细胞期望可以治疗下列哪一组疾病( )
①糖尿病 ②高血压 ③唐氏综合征(21三体综合征) ④老年痴呆症 ⑤白化病 ⑥肝衰竭
A．①②⑤ B．②③⑥ C．①④⑥ D．③④⑤
【解析】 通过移植胚胎干细胞期望可以治疗糖尿病、老年痴呆症、肝衰竭等。高血压属于多基因遗传病，唐氏综合征(21三体综合征)属于染色体异常病，白化病属于单基因遗传病，这些病都无法通过胚胎干细胞治疗。
【答案】 C
2．下图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所作的一系列研究，请据图分析回答：
(1)上图中的胚胎干细胞(ES细胞)可以从________和________中分离获取。
(2)过程Ⅰ将胚胎干细胞置于γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上，并加入动物血清、抗生素等物质，维持细胞不分化的状态。在此过程中，饲养层提供干细胞增殖所需的________，加入抗生素是为了____________。该过程对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。
(3)过程Ⅱ将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素，这项研究利用了胚胎干细胞具有________的特点。在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是________。
(4)过程Ⅲ是培育转基因小鼠，将获得的目的基因导入胚胎干细胞之前需构建基因表达载体，目的是___________________________
________________________________________________________________。
将构建好的表达载体导入胚胎干细胞最常用的方法是________。
(5)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤里面全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。实验时，必须去除小鼠的胸腺，使其存在免疫缺陷，其目的是
________________________________________________________________
________________________________________________________________，
该过程研究的意义在于解决_______________________________________
________________________________________________________________问题。
【解析】 (1)胚胎干细胞(ES细胞)可以从早期胚胎和原始性腺中分离获取。(2)胚胎干细胞培养时所用的饲养层细胞可以供给干细胞增殖所需的营养物质，加入抗生素是为了防止杂菌污染。(3)胚胎干细胞具有发育的全能性，通过组织化学染色，可用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素。在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是原肠胚。(4)基因工程中，构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。将基因表达载体导入动物细胞最常用的方法是显微注射法。(5)去除小鼠的胸腺，小鼠不能形成T细胞，不发生细胞免疫，使移植组织细胞不会被排斥。Ⅳ过程研究对于解决临床上供体器官不足或器官移植后免疫排斥等问题有重要意义。
【答案】 (1)早期胚胎 原始性腺
(2)营养物质 防止杂菌污染
(3)发育全能性 原肠胚
(4)使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用 显微注射法
(5)使移植组织细胞不会被排斥 临床上供体器官不足或器官移植后免疫排斥等
[课堂小结]
知识网络构建
核心语句归纳
1.干细胞是具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞。
2.干细胞的功能是重建、修复病损或衰老的组织、器官。
3.各类干细胞的发育分化过程是：受精卵→全能干细胞→多能干细胞→专能干细胞。
4.从囊胚的内细胞团可分离获得胚胎干细胞。
5.胚胎干细胞可诱导分化形成多种功能细胞、组织和器官，用于移植。
1．下列有关胚胎干细胞的功能特性的叙述中，不正确的是( )
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．可以冷冻保存，也可以进行遗传改造
D．不可以进行增殖
【解析】 胚胎干细胞功能特性主要有：具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。在体外培养的条件下，胚胎干细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。
【答案】 D
2．下列关于哺乳动物的胚胎干细胞的应用，不正确的是( )
A．利用胚胎干细胞可诱导分化形成新的组织细胞的特性，修复坏死或退化的细胞
B．随组织工程技术的发展，将来可利用胚胎干细胞培育出人造器官
C．目前人类已能利用胚胎干细胞治疗帕金森综合症、老年痴呆症等顽症
D．胚胎干细胞是研究体外细胞分化的理想材料
【解析】 胚胎干细胞用于治疗人类某些顽症，目前在动物实验方面，已成功的治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症，但是还没有用于人类顽症的治疗。
【答案】 C
3．胚胎干细胞的应用价值不包括( )
A．可用于治疗人类的肝衰竭、少年糖尿病等
B．可以培育出人造组织、器官
C．可作为研究体外细胞分化的理想材料
D．可以治疗人类的阑尾炎、过敏反应等
【解析】 胚胎干细胞在体外培养，可以定向分化为各种专能干细胞或组织细胞，也可以发育成生物器官甚至于完整的个体。阑尾炎是细菌感染引起的疾病，不能用干细胞移植来治疗。细胞分化的机制目前还不十分明了，胚胎干细胞这一原始细胞的体外培养是研究细胞分化的理想材料。
【答案】 D
4．按照细胞分化潜能由大到小的排列顺序正确的是( )
A．全能干细胞→专能干细胞→多能干细胞
B．多能干细胞→胚胎干细胞→专能干细胞
C．胚胎干细胞→骨髓造血干细胞→髓系祖细胞
D．胚胎干细胞→多能干细胞→造血干细胞
【解析】 全能干细胞(如胚胎干细胞)的分化潜能最大，多能干细胞(如骨髓造血干细胞)的分化潜能次之，专能干细胞(如髓系祖细胞)的分化潜能最小。
【答案】 C
5．2018年3月14日物理学家霍金去世，他曾经患有肌肉萎缩性侧索硬化症(渐冻症)。有研究表明该病是由于突变的基因导致神经元合成了某种毒蛋白，从而阻碍了轴突内营养物质的流动。最新研究发现，利用诱导多功能干细胞(IPS细胞)制作前驱细胞，然后移植给渐冻症实验鼠，能延长其寿命。下列相关描述错误的是( )
A．诱导IPS细胞分化成的多种细胞中核酸相同，蛋白质却不完全相同
B．诱导IPS细胞的分化实质是基因的选择性表达，细胞种类增多
C．将控制合成破坏运动神经元的毒蛋白基因替换，可以起到良好的治疗作用
D．植入神经干细胞，使受损的运动功能得到恢复，可以一定程度改善“渐冻症”
【解析】 细胞分化的实质是基因的选择性表达，因此IPS细胞分化成的多种细胞中DNA相同，但RNA不完全相同，A错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，这会导致细胞种类增多，B正确；若将控制运动神经元合成毒蛋白基因替换，或许可以起到治疗该病的作用，C正确；植入神经干细胞，恢复受损的运动功能，在一定程度上也许会使“渐冻症”病情改善，D正确。
【答案】 A
课件64张PPT。第三章 胚胎工程第二节 胚胎工程及其应用
第2课时 胚胎干细胞的研究及其应用23 干细胞及其分类4自我复制 分化潜能 5重建 衰老组织 种子 多能 全能 一种 功能密切 多种细胞或组织 完整个体 200 器官 6胚胎干细胞 7胚胎 未分化 组织和器官 核大 核仁明显 全能性 89101112131415161718192021222324 胚胎干细胞的应用及面临挑战25分化 增殖 发育机制 26胚胎 胚胎干细胞 各种细胞 27定向分化 282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十)
(建议用时：45分钟)
[基础达标练]
1．下列关于卵细胞采集的叙述中不正确的是( )
A．有些动物在采集时要用促性腺激素处理
B．动物排出的卵子成熟程度不同
C．对有些动物可以直接从活体卵巢中吸取卵母细胞
D．从卵巢中采集的卵母细胞，也可直接与精子在体外受精
【解析】 对于实验动物如小鼠、兔，家畜猪、羊等，采用的主要方式是：用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，直接与获能的精子体外受精，A正确；动物排卵发生在减数第一次分裂前后，马、犬排出的是初级卵母细胞，而其它多数动物排出的是次级卵母细胞，B正确；对于家畜或大型动物，从屠宰的母畜卵巢中采集卵母细胞或直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞，C正确；从卵巢中采集的卵母细胞，必须在体外培养到减数第二次分裂中期才可与精子在体外受精，D错误。
【答案】 D
2．我国首例“虎狮兽”于2002年在南京红山动物园诞生，利用了雄虎的精子和雌狮的卵子“体外受精”而产生，完成这一过程需要解决的问题是( )
A．精子在体外用获能物质处理
B．用化学物质处理掉卵细胞膜便于精子进入
C．抽取精子、卵子的细胞核进行融合
D．精子入卵后进行人工处理防止多精入卵
【解析】 精子获能后才具有受精能力，因此体外受精要对精子进行获能处理；精子入卵后自然会形成两道屏障防止多精入卵；入卵后的另一变化是分别形成雄原核和雌原核，二者融合成合子后受精完成，而不是二者原有细胞核的融合。
【答案】 A
3．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精子与卵子结合受精
B．通过分离出X精子和Y精子并与卵子结合受精
C．通过分离出Y精子并与卵子结合受精
D．通过分离含X、Y染色体的精子与卵子结合受精
【解析】 奶牛属于XY型性别决定的生物，由于精子有X和Y两种类型，而卵子只有X一种类型，所以决定牛犊性别的关键是哪种类型的精子与卵子结合。要想获得雌性牛犊，通过分离出X精子与卵子结合即可。
【答案】 A
4．关于牛体外受精胚胎的工厂化生产的叙述，正确的是( )
A．精子和卵子受精后即可移入母牛子宫
B．采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液才能形成受精卵
C．成熟卵子与获能的精子相遇形成的受精卵，需培养到一定阶段才可移植
D．体外受精胚胎的工厂化生产即受精过程和胚胎发育只需在体外进行
【解析】 卵母细胞要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精，受精卵发育到桑椹胚阶段或囊胚阶段才能进行移植，早期胚胎需移植入母体后继续发育形成幼体产出。
【答案】 C
5．在畜牧业中为迅速扩大良种畜种群数量，可以实施人工方法，比如第一种：通过体外受精技术获得多个受精卵，将培养成的早期胚胎植入同一母畜子宫中，孕育出多胎。第二种：利用某一胚胎进行胚胎分割，并将获得的若干胚胎移植到同一母畜子宫中，孕育出多个后代。下列有关叙述，正确的是( )
A．每种方法获得的子代的基因型均相同
B．两种方法均涉及胚胎移植、动物细胞培养等技术
C．上述两种方法都表明了移植的胚胎数与后代数成正比关系
D．只有第一种方法需使用某些动物激素
【解析】 第一种方法由于是多个受精卵发育而来的个体，故获得的子代基因型不一定相同；第二种方法由于是某一胚胎经过胚胎分割发育而来的个体，故获得的子代基因型相同，A错误；两种方法均涉及胚胎移植、动物细胞培养等技术，B正确；由于胚胎分割的份数越多，后代个体存活的几率越小，故不能表明移植的胚胎数与后代数成正比关系，C错误；两种方法都需使用某些动物激素，使受体母牛同期发情处理，D错误。
【答案】 B
6．下列有关哺乳动物体外受精的叙述，正确的是( )
A．给实验动物注射促性腺激素，使其产生更多的精子
B．从输卵管中采集的卵母细胞经培养后才能与获能的精子受精
C．获能的精子和成熟的卵子，不能在获能溶液中完成受精
D．卵母细胞与精子受精时才能完成减数第二次分裂
【解析】 给实验动物注射促性腺激素，目的是使其产生更多的卵细胞，A错误；从卵巢中采集的卵母细胞一般培养到成熟后才与精子共同培养完成受精，B错误；体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应受精溶液或获能液中受精，C错误；次级卵母细胞减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程中完成的，D正确。
【答案】 D
7．下列关于体外受精技术的说法中，错误的是( )
A．体外受精技术需要的温度大约为37 ℃
B．体外受精是从初级卵母细胞和初级精母细胞开始的
C．体外受精技术已成为一项常规的动物繁殖技术
D．体外受精技术可用于研究动物生殖细胞的发生机制
【解析】 体外受精技术是人工模拟体内的环境，包括营养、温度、pH等，使初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用，并不是从初级卵母细胞和初级精母细胞开始的。
【答案】 B
8．关于胚胎移植优点的叙述，哪项是错误的( )
A．优良种畜群迅速扩大，加速育种工作和品种改良
B．克服了时间与地域的限制，大量节省购买种畜的费用
C．一次给受体移入多个胚胎，可增加双胎和多胎的比例
D．建立常温胚胎库，保存品种资源和濒危物种
【解析】 胚胎库必须进行冷冻保存，常温下无法长期保存胚胎。
【答案】 D
9．哺乳动物体外受精的过程是( )
①卵母细胞的采集 ②精子的采集 ③卵母细胞的人工培养 ④精子的获能处理 ⑤精子与成熟的卵子在受精溶液中共同培养 ⑥用CaCl2溶液处理精子
⑦用一定浓度的肝素溶液处理卵母细胞 ⑧体外受精
⑨受精卵培养
【解析】 体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的获取及获能处理、受精等三个阶段。精子的体外获能可用一定浓度的肝素溶液或钙离子载体处理。CaCl2溶液可用于基因工程中处理细菌细胞，以利于重组载体的导入。
【答案】 B
10．图为牛胚胎移植的流程，其中①～⑤表示相应的操作过程，请回答：
(1)胚胎移植时，通常选择具有__________________的个体作为受体。
(2)①表示对供体和受体进行____________________________，其目的是使它们的生理条件达到相同或一致。
(3)②操作的具体方法为___________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(4)若早期胚胎通过体外受精获得，其基本操作过程包括______________、________________和__________________受精。
(5)若早期胚胎通过体内受精获得，则通常要进行操作③______________才能获得胚胎。
(6)图中④表示的操作是___________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
【解析】 (1)胚胎移植时，通常选择具有健康体质和正常繁殖能力的个体作为受体，选择遗传特性和生产性能优秀的个体作为供体。
(2)①表示对供体和受体进行同期发情处理，其目的是使它们的生理条件达到相同或一致。
(3)②表示对良种母畜注射促性腺激素，以促使其超数排卵。
(4)体外受精技术包括精子的采集和获能、卵母细胞的采集和培养和体外受精。
(5)图中③表示冲卵，即将早期胚胎从输卵管中冲洗出来。
(6)收集到的胚胎要进行检查、培养或保存，因此图中④表示胚胎的保存。
【答案】 (1)健康体质和正常繁殖能力
(2)同期发情
(3)注射促性腺激素
(4)精子的采集和获能 卵母细胞的采集和培养 体外
(5)冲卵
(6)胚胎的保存
[能力提升练]
11．下列关于牛体外受精及胚胎工厂化生产的叙述中，正确的是( )
A．将采集的卵母细胞立即与精子在获能培养液中共同培养即可受精
B．精子和卵细胞结合形成受精卵后应立即移入受体母牛子宫
C．人工授精后的一定时间内，收集供体原肠胚用于胚胎移植
D．早期胚胎的培养通常需要在培养液中加入血清
【解析】 采集的卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期才能与获能的精子受精，A错误；精子和卵细胞结合形成受精卵后需要培养成早期胚胎才能移入受体母牛子宫，B错误；人工授精后的一定时间内，收集供体桑椹胚或囊胚用于胚胎移植，C错误；早期胚胎的培养通常需要在培养液中加入血清，D正确。
【答案】 D
12．下图示哺乳动物胚胎工程的有关操作流程。下列叙述正确的是( )
A．①过程运用超数排卵技术可得到多个胚胎
B．③过程可以用胃蛋白酶处理囊胚获得干细胞
C．④过程需要在无菌的二氧化碳培养箱中进行
D．⑤过程可以直接获得各种效应T细胞
【解析】 ①过程可通过胚胎分割获得较多胚胎，超数排卵的目的是为了获得更多的卵母细胞；③是对早期的胚胎如囊胚使用胰蛋白酶处理进行分离可获得干细胞，而胃蛋白酶的适宜环境为酸性，在中性近乎碱性环境失活；对⑤需诱导分化才能获得效应T细胞。
【答案】 C
13．动物细胞培养是动物细胞工程的基础，如图所示，a、b、c表示现代工程技术，①②③表示其结果，请根据图回答，下列说法正确的是( )
A．若a是细胞核移植技术，①反应了动物体细胞也具有全能性
B．若c是胚胎分割技术，③中个体的基因型和表现型一定相同
C．①②③中作为受体的动物品种是珍稀的或者存量少的雌性动物
D．若b是体外受精技术，则②为良种家畜快速大量繁殖提供了可能
【解析】 若a是细胞核移植技术，①表示克隆动物，反应了动物体细胞核具有全能性，所以A错误。若c是胚胎分割技术，③中个体的遗传物质来源相同，但是个体发育过程中，可能发生基因突变，环境条件也会影响生物的表现型，因此个体的基因型和表现型不一定相同，所以B错误。胚胎移植中一般选择有健康的体质和正常繁殖能力的普通同种生物个体作为受体动物，所以C项错误。通过体外受精技术获得的试管动物技术能充分发挥良种家畜的繁殖潜力，大大提高优良家畜的繁殖速度，所以D正确。
【答案】 D
14．现代生物科技对人类生活、生产和社会发展的影响越来越大，如图为通过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程，请回答下列问题。
(1)A细胞是____________，在进行体外受精前要对精子进行________处理。进行胚胎分割时，应选择发育到______________时期的胚胎进行操作。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意__________________________________
_______________________________________________________________。
(2)通过同一胚胎的分割移植培育出的小牛的性别________。
(3)通过体细胞克隆技术培育的小牛，其性别取决于________，该生殖方式属于________。
【解析】 (1)从图中看A细胞是次级卵母细胞，将获能的精子和处于减数第二次分裂的次级卵母细胞融合即可得到受精卵，受精卵经过体外培养形成早期胚胎。胚胎分割时要注意将内细胞团均等分割。
(2)为快速繁育优良品种，可以采用胚胎分割的技术手段，即选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚进行分割，分割后产生的个体因为所含的遗传物质相同，所以性状表现很相似，因此培育的后代性别相同。
(3)通过体细胞克隆技术培育的小牛其性别与供核的亲本相同；该技术属于克隆的范畴，为无性繁殖。
【答案】 (1)(次级)卵母细胞 获能 桑椹胚或囊胚 胚胎分割时要将内细胞团均等分割，以免影响胚胎的恢复和进一步的发育
(2)相同
(3)供核的亲本 无性繁殖
15．胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。如图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。
(1)应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”，试管牛的培育需经过体外受精、____________、__________以及在母体中发育和产出等过程。
(2)在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其__________________________，另外培养的卵母细胞需要发育至____________________，使卵母细胞获得受精能力。
(3)通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞，常使用的激素是________________________。
(4)如果对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意将____________________。
(5)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的基因导入牛受精卵最常用的导入方法是____________________，获得转基因母牛后，如果检测出即说明目的基因已经表达。
【解析】 (1)由图可知，试管牛的培育需经过体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植以及在母体中发育和产出等过程。
(2)体外受精时，需要对精子进行获能处理，另外培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期才获得受精能力。
(3)要获得更多的卵母细胞，可对良种母牛注射促性腺激素，以促使其超数排卵。
(4)对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
(5)显微注射法是将目的基因导入动物细胞最有效的方法。
【答案】 (1)早期胚胎培养 胚胎移植
(2)获能 减数第二次分裂的中期
(3)促性腺激素
(4)内细胞团均等分割
(5)显微注射法
课时分层作业(十一)
(建议用时：45分钟)
[基础达标练]
1．下列关于胚胎干细胞的叙述，不正确的是( )
A．动物胚胎的每一个细胞都是胚胎干细胞
B．胚胎干细胞具有分化为动物各种组织的潜能
C．胚胎干细胞的核遗传物质在质和量上与受精卵相同
D．胚胎干细胞在体外可诱导分化为不同的组织类型
【解析】 胚胎干细胞主要来源于囊胚期的内细胞团细胞或原始性腺细胞；由于其具有发育的全能性，可在体外培养时诱导分化为不同的机体组织；其核遗传物质与受精卵相同。
【答案】 A
2．老年痴呆症患者的脑血管中有一种特殊的β-淀粉样蛋白体，它的逐渐积累可能导致神经元损伤和免疫功能下降，某些基因的突变会导致β-淀粉样蛋白体的产生和积累。下列技术不可用于老年痴呆症治疗的是( )
A．胚胎移植技术 B．胚胎干细胞技术
C．单克隆抗体技术 D．基因治疗技术
【解析】 采用胚胎干细胞技术可以产生新的神经元细胞；单克隆抗体技术能定向改善免疫能力；基因治疗技术可以从基因水平对老年痴呆进行治疗；而胚胎移植技术则不能治疗老年痴呆。
【答案】 A
3．下列不属于胚胎干细胞用途的是( )
A．阐明细胞分化中各调节因子的作用机制
B．在试管中改良创造动物新品种
C．生产有价值的药物
D．培育超级小鼠
【解析】 干细胞研究在生物学基础研究中具有极其重要的作用。例如，细胞分化是发育生物学的核心内容之一，利用干细胞就可以将复杂问题简单化，有利于阐明细胞分化中各调节因子的作用机制。通过胚胎干细胞，我们可以在试管中改良并创造动物新品种，再结合基因工程等技术培育出生长快、抗病力强、高产的家畜品种，生产有价值的药物等。超级小鼠是基因工程的产物。
【答案】 D
4．胚胎干细胞是从哺乳动物或人的早期胚胎中分离出来的一类细胞，具有发育的全能性，它可进一步分化发育成各种不同的组织细胞。如图所示为人体干细胞的培养过程，请问图中哪一段的细胞是胚胎干细胞( )
A．囊胚 B．内细胞团
C．血液组织干细胞 D．各种血细胞
【解析】 图中从囊胚内分离出的内细胞团细胞可称为胚胎干细胞，经诱导分化可形成多种细胞。
【答案】 B
5．下列关于胚胎干细胞特点的叙述中不正确的是( )
A．当受精卵发育成囊胚时，所有的细胞都是胚胎干细胞
B．胚胎干细胞是一种未分化的细胞，具有发育全能性
C．在适当的条件下，胚胎干细胞可以分化为多种细胞和组织
D．培养胚胎干细胞的关键是需要一种培养体系，必须能促进干细胞的生长同时还要抑制干细胞的分化
【解析】 当受精卵发育成早期胚胎(囊胚)时，内细胞团的细胞是胚胎干细胞，具有发育的全能性。培养胚胎干细胞时需一种培养体系，必须既能促进干细胞的生长，同时，还要抑制干细胞的分化。
【答案】 A
6．干细胞是一种尚未充分分化的未成熟的细胞，它具有再生各种组织、器官的潜能，医学家们正尝试利用干细胞治疗一些顽疾，用骨髓移植法有效治疗白血病便是成功的例证。下列说法中不正确的是( )
A．利用干细胞治疗某些顽疾，是因为干细胞具有再生各种组织、器官的潜能
B．骨髓分为红骨髓和黄骨髓，其中，只有红骨髓具有造血功能
C．用骨髓移植法治疗白血病的优点之一是不发生排斥(异)反应
D．异体骨髓移植成功后，康复者的血型有可能发生改变
【解析】 骨髓移植成功后，康复者的血型有可能发生改变，因而需要选择配型相合或相近的供体方，以减弱或消除移植免疫，保证成活。
【答案】 C
7．下列各项中，不属于胚胎干细胞技术应用的是( )
A．为新药的研究和开发提供材料
B．为细胞和组织移植提供无免疫原性的材料
C．有目的地促进某种生物的进化
D．可以治疗糖尿病、肝衰竭、心衰竭等疾病
【解析】 有目的地促进某种生物的进化不属于胚胎干细胞技术的应用。
【答案】 C
8．胚胎干细胞是全能干细胞，可定向诱导分化为各种细胞、组织、器官甚至于个体。胚胎干细胞研究的目的不包括( )
A．为烧伤病人植皮
B．为肾病患者进行肾移植
C．为不孕者培育婴儿
D．研究细胞分化机制
【解析】 胚胎干细胞在体外培养，可以定向分化为各种专能干细胞或组织细胞，也可以发育成生物器官甚至完整的个体，但人们研究胚胎干细胞不是用于人类的生殖，而是用于病人的细胞移植或器官移植。细胞分化的机制目前还不十分明了，胚胎干细胞这一原始细胞的体外培养是研究细胞分化的理想材料。
【答案】 C
9．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
【解析】 此题考查胚胎干细胞的相关知识。胚胎干细胞可以分化成多种细胞，其细胞形态和功能都与其他体细胞不同，结构与功能是相适应的。但是遗传物质都是一样的，之所以形态结构不同是因为基因选择性表达的结果。在分化过程中，基因不会丢失。
【答案】 A
10．研究和利用胚胎干细胞(ES细胞)是当前生物工程领域的核心问题之一。请回答下列有关问题：
(1)胚胎干细胞是从动物________或原始性腺中分离出来的一类细胞，在形态上表现为______________________________________________________。
(2)获得干细胞后，通常将之保存在____________条件下，干细胞定向分化成特定细胞的根本原因是细胞内__________________。
(3)有学者认为，癌细胞是一类异常的干细胞，这是因为二者都具有________能力。
【解析】 (1)胚胎干细胞是从动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，胚胎干细胞体积小、细胞核大、核仁明显。(2)胚胎干细胞是在超低温冷冻条件下保存。干细胞分化成为各种特定功能细胞的原因是基因的选择性表达。(3)癌细胞和干细胞都具有连续分裂的能力。
【答案】 (1)早期胚胎 体积小、细胞核大、核仁明显
(2)超低温液氮(冷冻) 基因的选择性表达
(3)连续分裂
[能力提升练]
11．人体骨髓中的造血干细胞在体内环境下能分裂、分化形成红细胞、白细胞和血小板。现代科学研究发现，在体外一定条件下培养造血干细胞，它可以分裂、分化形成神经细胞。下列有关的叙述，不正确的是( )
A．三种血细胞的分化形成是基因选择性表达的结果
B．只有造血干细胞具有控制神经细胞性状的基因
C．只有离体培养的细胞才能表现出全能性
D．在生物体内细胞分化的过程一般是不可逆转的
【解析】 细胞分化是基因的选择性表达的结果，细胞分化过程中基因并不发生改变。体外条件下培养造血干细胞形成神经细胞的事实不能说明只有造血干细胞具有控制神经细胞性状的基因。全能性的表达只有在离体环境下才能实现，因为在生物体内细胞分化是不可逆转的过程。
【答案】 B
12．下列有关胚胎工程的说法中，正确的是( )
A．不考虑基因突变和染色体变异情况下，培育试管苗、试管牛能保持母本全部性状
B．体外培养胚胎干细胞时在培养体系中加入饲养层，能培育出供移植的组织器官
C．胚胎干细胞核移植结合基因工程等技术可得到具有新性状的克隆动物
D．在囊胚期植入一个带有染料标记的胚胎干细胞，不可能在幼体的体表出现标记。
【解析】 试管牛为体外受精，经早期胚胎培养后移植入母体后形成的继承双亲性状的生物；饲养层细胞抑制细胞分化，不能培育出供移植的组织器官；胚胎干细胞全能性较高，分化形成的幼体体表会出现标记。
【答案】 C
13．一个婴儿出生后，医院为他保留了脐带血，在他生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病，就可以通过脐带血中的干细胞来为其治病，关于这个实例说法正确的是( )
A．用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，需要激发细胞的所有全能性
B．用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病
C．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术
D．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，应该要长期给他使用免疫抑制药物
【解析】 脐带血干细胞最大的优点就是自体移植不会有排斥反应，因而不需要给他使用免疫抑制药物。用脐带血干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，不需要激发细胞的所有全能性。脐带血干细胞不能治疗所有疾病，比如意外伤害、毒药伤害等。
【答案】 C
14．自从美国《科学》杂志1999年和2000年连续两次将干细胞评为世界十大科学成就之首以来，干细胞领域就持续成为国内外医学和生物学研究的热点，有人预计，干细胞医疗市场的全球规模迅速增长，2020年将达到4 000亿美元/年。请结合所学知识回答下列问题：
(1)胚胎干细胞经过一定的方法能分化出成年动物的________________，这是由于细胞内含有______________________。
(2)将人的胚胎干细胞植入肝衰竭患者肝脏中，有望解决患者肝功能障碍，原因是植入的胚胎干细胞在患者体内________为大量的正常肝细胞，以修复病变器官的受损、退化和坏死细胞。如果采用干细胞移植的方法治愈了某血友病女性患者，她结婚后生出的子女健康情况是______________________。干细胞在治疗白血病、癌症、白癜风、心脏病、帕金森氏综合征、糖尿病、皮肤烧伤等人类许多顽症方面有不可替代的重大作用。
(3)科学家希望将胚胎干细胞体外诱导，培育出各种人造组织器官。这种人造器官之所以能够解决器官移植后免疫排斥的问题，根本原因是___________
_______________________________________________________________。
【解析】 胚胎干细胞的“功效”完全来源于它发育的全能性，通过直接移植或体外诱导定向分化形成的组织或器官移植可给人类的多种顽症治疗带来新的希望。这两种情况均离不开细胞分化。
【答案】 (1)任何一种组织 个体发育所需要的全部遗传物质 (2)增殖分化 儿子一定患有血友病，女儿可能正常 (3)由同一个受精卵发育而来，细胞在遗传物质上是相同的
15．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，去核的卵细胞取自女性卵巢排卵后在输卵管中的______________的卵细胞。
(2)重组细胞发育的过程中，细胞开始分化发生在________期。
(3)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。
(4)我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆的研究，请你谈谈为什么要反对克隆人？(至少写出两条理由)
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(5)请你运用上述知识举一例说明干细胞在临床治疗上的应用。
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【解析】 (1)动物体细胞核移植时，去核的卵细胞应当选用减数第二次分裂中期的卵细胞。(2)桑椹胚进一步发育，逐渐发育成囊胚，细胞开始出现分化。(3)治疗性克隆是通过将患者的健康细胞的细胞核移植，经培养形成所需要的组织器官。(4)克隆技术尚不成熟，克隆人很可能孕育出有严重生理缺陷的孩子，还会引发社会伦理道德问题。(5)利用骨髓移植法可以治疗白血病；用提取出的皮肤干细胞诱导培养成皮肤，用于烧伤病人的皮肤移植等。
【答案】 (1)减数第二次分裂中期 (2)囊胚 (3)核移植技术 胚胎分割 (4)①严重违反了人类伦理道德；②冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；③是在人为地制造心理上和社会地位上都不健全的人；④克隆技术尚不成熟，可能克隆出有严重生理缺陷的孩子(至少写出两条，只要答案符合题意即可) (5)利用骨髓移植法治疗白血病等
