【优品】高中生物人教版选修3 专题3 3.3 胚胎工程的应用及前景 课件（系列1）

1、人教版 选修33.3 胚胎工程的应用及前景专题 3胚胎工程学 习 目 标课 程 标 准1掌握胚胎移植的生理学基础、基本程序和应用。(重、难点)2了解胚胎分割的应用意义。3掌握胚胎干细胞的概念和分离途径。(难点)1举例说出胚胎干细胞的移植。2举例说出胚胎工程的应用。3利用互联网搜集有关干细胞研究进展的资料。一、胚胎移植1胚胎移植的概念(1)对象：雌性动物的_或通过_及其他方式得到的胚胎。(2)受体：_生理状态相同的其他雌性动物的体内。(3)地位：是胚胎工程其他技术的_一道工序。2胚胎移植的优势(1)充分发挥雌性优良个体的_。(2)大大缩短了供体本身的_，增加供体一生繁殖后代的数量，从而推动了畜牧

2、业的发展。早期胚胎 体外受精 同种的 最后 繁殖潜力 繁殖周期 自主学习3胚胎移植的生理学基础(1)同种动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，生殖器官的_是相同的，这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的_。(2)哺乳动物的早期胚胎形成后处于_状态，为胚胎收集提供了可能。(3)不发生_，是胚胎存活的条件。(4)供体胚胎与受体子宫建立正常的_和_联系，但_不受影响。生理变化 生理环境 游离 免疫排斥反应 生理 组织 遗传特性 4胚胎移植的基本程序供受体的选择和_或人工授精对胚胎的_、检查、_或保存胚胎_及移植后的检查。处理 配种 收集 培养 移植 优良性状的生殖细胞 妊娠 转基因 核移植 体外

3、受精 机械方法 移植 无性繁殖 克隆 实体显微镜 显微操作仪 桑椹胚 囊胚 内细胞团 胚胎 ES EK 早期胚胎 原始性腺 体积小、细胞核大、核仁明显 全能性 增殖 分化 冷冻保存 遗传改造 人类的某些顽症 供体器官不足 免疫排斥 细胞分化 个体发生 发育规律 1胚胎移植的繁殖方式一定是有性繁殖吗？为什么？提示：不一定。胚胎移植的繁殖方式取决于胚胎是由受精卵形成的，还是由核移植技术形成重组细胞发育而成的。若由受精卵形成的，则为有性繁殖，否则为无性繁殖。2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冲卵的含义是冲出早期胚胎，不是冲

4、出卵子。()2转基因动物的培育不需要通过胚胎移植技术。()分析：转基因动物的培育需要通过受精卵经早期胚胎培养、胚胎移植得到。3胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎一般在原肠胚之前，也可直接移植受精卵。()分析：胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。判断题 4胚胎移植两次检查的目的：一是对收集胚胎的质量检查；二是移植后对受体母牛是否妊娠的检查。()5胚胎的产生过程一般是有性生殖，但胚胎分割是无 性生殖。()6试管动物的性别和性状由父本、母本决定，而克隆动 物的性别和性状与核供体相同。()1对于胚胎移植的概念，可从以下几个方面掌握：(1)胚胎的来

5、源：雌性动物体内的早期胚胎。通过体外受精和早期胚胎培养得到。其他方式，如通过哺乳动物体细胞核移植及培养而得到。知识点一胚胎移植(2)对受体的要求：同一物种。与供体处于相同的生理状态。雌性动物。(3)胚胎的移植方法：手术法和非手术法两种。(4)在胚胎工程中所处的位置：是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。(5)实质：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。2胚胎移植的意义总的来讲，胚胎移植有以下几方面的意义：(1)加速育种工作和品种改良。(2)大量节省购买种畜的费用。(3)一胎多产。(4)保存品种资源和濒危物种。(5)胚胎移植可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。大大缩短了

6、供体本身的繁殖周期；增加供体一生繁殖的后代数量。3胚胎移植的生理学基础(1)供体与受体相同的生理环境(2)早期胚胎处于游离状态(3)受体对外来胚胎的认可(4)供体胚胎与受体正常联系的建立4胚胎移植的基本程序(以家畜的胚胎移植为例)供体牛的选择：选择遗传性能和生产性能优秀的个体。受体牛的选择：选择有健康的体质和正常繁殖能力的个体。冲卵：配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)。典例 通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是()A对供体和受体母牛都要进行相同激素处理B受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行C对冲卵获得的原肠胚检查合格后方

7、可移植D早期胚胎需移植到与供体生理状态相同的代孕母牛体内解析A错误，对供体和受体母牛要进行同期发情处理，但不一定是相同激素处理。B错误，受精和胚胎的早期培养可以在体内进行。C错误，对冲卵获得的早期胚胎检查合格后方可移植。D正确，早期胚胎需移植到与供体生理状态相同的代孕母牛体内。D变式训练1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、生理状态相同的其他雌性动物的体内。以下说法不正确的是()A这时说的同“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，生出荷斯坦奶牛，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

8、官的生理变化都是一样的解析雌性哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物生殖器官的生理变化是一样的。D1概念是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。2胚胎分割可以看做是动物的无性繁殖或克隆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。知识点二胚胎分割3使用的主要仪器设备实体显微镜和显微操作仪。4选用胚胎应选择发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。5具体操作以二分胚胎的分割和移植为主用分割针或分割刀片将胚胎

9、切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚胎移植给受体。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，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。典例 以下关于胚胎分割移植的说法不正确的是()A就目前的胚胎分割移植而言，产生的同卵双胎较多，同卵多胎成功率较低B胚胎分割所需要的主要仪器设备为实体显微镜和显微操作仪等C可在囊胚阶段的胚胎进行随机分割成两份或多份然后移植D用分割针将桑椹胚分成两部分，可直接将裸半胚移植入受体解析一般到囊胚阶段出现内细胞团，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养层细胞，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

10、现内细胞团多的部分正常发育，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题，所以这一阶段不能随机分割。C变式训练2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解析胚胎分割常选择桑椹胚或囊胚时期的胚胎，一般分割成同卵双胎，并不能任意分割成多份。胚胎分割可以看作是动物无性繁殖或克隆的方法之一。B1来源哺乳动物的胚胎干细胞(embryonicstemcell)简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。知识点三胚胎

11、干细胞2ES细胞特点(1)形态大小：ES细胞具有胚胎细胞的特性，在形态上，表现为体积小、细胞核大、核仁明显。(2)功能：具有发育的全能性；即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。(3)在体外培养的条件下，ES细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可进行遗传改造。3种类分类专能干细胞多能干细胞全能干细胞特点只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞能分化成多种细胞或组织，但不能发育成完整个体能形成机体的所有组织和器官，发育成完整个体举例上皮组织基底层的干细胞、成纤维细胞造血干细胞胚胎干细胞4ES细胞的主要用途(1)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

12、下研究细胞分化的理想材料。(2)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。(3)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。典例 下列对“人类胚胎干细胞”这一概念的理解，正确的一项是( )A人类胚胎干细胞即人类胚胎发育早期囊胚外表的扁平细胞和囊胚腔内侧的内细胞团B人类胚胎干细胞就是人类胚胎发育早期囊胚腔内侧的内细胞团C人类胚胎干细胞是人类囊胚中可发育成胎盘、肝、肺、骨骼、皮肤等的全能性细胞D人类胚胎干细胞不仅指人类囊胚中未分化的细胞，也指成人身上的成年干细胞B解析人类胚胎干细胞是人类胚胎发育早期囊胚

13、中未分化的细胞。囊胚外表是一层扁平细胞，可发育成胚胎的支持组织如胎盘等；中心的腔称为囊胚腔，腔内侧有内细胞团。内细胞团在形成内、中、外三个胚层时开始分化，内胚层分化形成肝、肺和肠等，中胚层分化形成骨骼、血液和肌肉等，外胚层分化形成皮肤、眼睛和神经系统等。由于内细胞团能发育成完整的个体，因而这些细胞被认为具有全能性。变式训练3胚胎干细胞的特点是()A在形态上，表现为体积大、细胞核大、核仁明显；在功能上具有发育的全能性B在形态上，表现为体积小、细胞核大、核仁明显；在功能上具有发育的全能性C在形态上，表现为体积小、细胞核小、核仁不明显；在功能上不具有发育的全能性D在形态上，表现为体积大、细胞核小、核

14、仁明显；在功能上具有发育的全能性B1克隆(核移植)、胚胎移植和试管婴儿的区别(1)克隆：指无性繁殖，具体是指从一个共同的祖先通过无性繁殖的方法增生而来的一群遗传特性相同的细胞或者个体，即由一个细胞产生一个细胞群，由一个个体产生另一个个体或者许多个体，如植物的组织培养。动物的克隆就是指细胞核移植，通过离体培养使细胞重新表达细胞的全能性。(2)试管婴儿：是体外受精和胚胎移植过程，属于有性生殖。(3)胚胎移植：哺乳动物的胚胎移植以良种牛的繁殖为例。用激素刺激母牛多排卵，体外受精，发育成早期胚胎，然后将胚胎移入经过激素处理可以接受胚胎植入的母牛体内使其孕育成小牛。2胚胎分割的份数越多，操作的难度越大，

15、移植的成功率越低的原因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。典例 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来尽快繁育更多的优质牛。这种育种技术的主要步骤是：将经过人工授精得到的受精卵在试管内培养到8个细胞的胚胎时，将胚胎均分割为4等份，再分别移植到不同母牛的子宫内发育、分娩，就能得到所需要的小牛。(1)胚胎分割移植在受精卵培养到8个细胞的胚胎期

16、时进行，其主要原因是_。(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出的小牛，其性别取决于_。(4)该生物工程技术的基础是_，克隆羊“多利”运用了哪些生物工程技术？_。此时细胞还未出现分化，如果发育到了囊胚时期细胞就会出现分化 相同 提供核的亲本 动物细胞培养和胚胎移植 核移植和胚胎移植 案例 下图是“万能细胞”的诞生过程，图中OCT4、SOX2、NANOG和LIN28是在胚胎干细胞中能高度表达并决定其“全能性”的四个基因，将改造后的“万能细胞”植入小鼠身体，植入的细胞长成了“肿瘤”，“肿瘤”中出现了神经、骨骼、肌肉等多种类型的细胞。请据图回答下列问题：(1)

17、胚胎干细胞又称ES细胞，是从_中分离出来的一类细胞，如果胚胎发育到了囊胚期，这时的_细胞就是ES细胞。(2)胚胎干细胞在功能上具有发育的_。(3)图中反转录病毒的作用是_，过程利用了反转录病毒的_特性。(4)“万能细胞”经体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，这样培育的特殊细胞或器官移回病人体内与异体器官移植相比，最大的优点是_。(5)请说出一种胚胎干细胞的应用：_ _。早期胚胎或原始性腺 内细胞团 全能性 作为基因工程的载体 感染(宿主细胞) 不会产生免疫排斥反应 用于研究细胞分化和细胞凋亡的机理；用于器官移植等(答出一种即可) 解析(1)胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞

18、，囊胚中内细胞团的细胞是胚胎干细胞。(2)胚胎干细胞在功能上具有发育的全能性，可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。(3)反转录病毒的作用是作为基因工程的载体，利用了病毒的感染性。(4)干细胞培育出的组织器官，可以避免产生免疫排斥反应。胚胎工程中的卵母细胞及受精卵的培养、胚胎分割及胚胎干细胞培养等技术与“基因工程”“细胞工程”等现代生物科技专题有着密切联系，可以说“动物基因工程”“动物细胞工程”等是胚胎工程的上游技术，而胚胎工程则属于下游技术。体外受精的过程和操作方法是需要着重掌握的知识，学生在答题时往往由于对体外受精和早期胚胎发育的过程不了解而导致失误。所以熟练掌握体外受精的方法步骤以及早

19、期胚胎培养需要注意的事项，是解决这类题目的关键。教材P76正文中讨论题1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。2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。教材P79旁栏思考题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，其他细胞为滋养层细胞，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。教材