胚胎工程的应用及前景课件-高二下学期生物人教版选修3

3.3胚胎工程的应用及前景胚胎工程技术包含的内容很丰富，目前在生产中应用较多的是家畜的胚胎移植、胚胎分割和体外生产胚胎技术。还有多项胚胎工程技术仍在深入研究或小规模试用。精子采集精子获能卵子采集卵子体外培养体外受精早期体外受精胚胎同种牛子宫试管牛克隆牛高产奶牛（供体）卵巢卵母细胞MⅡ期卵母细胞体细胞如耳细胞去核卵母细胞重组细胞早期重组胚胎同种牛子宫♀♂♀胚胎移植目的基因表达载体牛受精卵早期胚胎代孕母体转基因牛胚胎移植雌性动物体内的早期胚胎（体内受精）或体外受精及其他方式得到的胚胎（比如核移植、转基因等）胚胎工程其他技术的最后一道“工序”或终极环节——胚胎移植一.胚胎移植1.地位:2.概念: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，使之继续发育为新个体的技术。（生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程）胚胎的来源：供体：提供胚胎的个体受体：接受胚胎的个体受体的条件：同种、生理状态相同一.胚胎移植3.意义:①胚胎移植可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力；具体表现为：大大缩短了供体本身的繁殖周期；（供体的主要职能变为只产生具有优良遗传特性的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由受体取代）同时对供体施行超数排卵处理后增加供体一生繁殖后代的数量；②通过胚胎移植，可大幅度增加优良个体母畜和公畜后代的数量，使良种畜群迅速扩大，从而加速了育种工作和品种改良；③一次给受体移入多个胚胎，可增加双胎和多胎的比例；④胚胎移植不受时间和地域的限制，大量节省了购买种畜的费用；⑤利用胚胎冷冻技术，建立胚胎库，保存品种资源和濒危物种。为什么在动物之间能够进行胚胎移植？

请同学们认真阅读课本P76，回答下列问题：(1)移植到任何一头动物体子宫内都能发育吗？(2)为什么能收集胚胎？(3)供体和受体会不会发生排斥？(4)为什么移植的胚胎能保留供受体双亲的特性？生理学基础意义4.胚胎移植的生理学基础哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，同种动物的供、受体生殖器官的

是相同的生理变化为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于

状态。为胚胎的收集提供了可能游离受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生

。免疫排斥反应供体胚胎可与受体子宫建立正常的

和

联系，但供体胚胎的

在孕育过程不受影响。生理组织遗传特性为胚胎在受体内的存活提供了可能为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障，同时为保留遗传特性提供基础。(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吗？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。因此这样的概括是正确的。思考与讨论(1)在胚胎移植操作中，怎样才能使胎胚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？应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使他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共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。请同学们仔细阅读课本P77图3-19胚胎移植的流程图，思考并讨论以下问题：5.胚胎移植的基本程序（1）胚胎移植的基本步骤？（2）该如何选择供体公、母牛和受体母牛？（3）为什么对供受体母牛进行同期发情处理？采用什么激素？（4）对供体母牛超数排卵时采用什么激素？（5）冲卵在哪一步中？冲卵指的是冲出卵子吗？（6）检查的胚胎发育到什么时期？（7）为什么要对受体母牛进行妊娠检查？供、受体的选择和处理配种或人工授精对胚胎的收集、检查、培养或保存对胚胎进行移植移植后的检查受体母牛产下胚胎移植的犊牛胚胎移植流程图选择：供体母牛、公牛：遗传性能和生产性能优秀的个体受体母牛：有健康的体质和正常繁殖能力的个体处理：①对供体母牛和受体母牛用孕激素进行同期发情处理②对供体母牛用促性腺激素进行超数排卵处理供、受体的选择和处理使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致超数排卵的母牛发情后，选择同种优秀的公牛进行配种或人工授精配种或人工授精收集：配种或输精后第7天，用特制的装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来，也叫冲卵。注意与排卵相区分冲卵后，对胚胎进行质量检查，这时胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。保存：将收集到的胚胎直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存。对胚胎的收集、检查、培养或保存检查：(1)手术法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。(2)非手术法：将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。对胚胎进行移植对受体母牛进行是否妊娠的检查。胚胎移植成功的标志：移植的胚胎在受体内能正常发育并分娩移植后的检查选择优良供体母牛受体母牛……同期发情处理……超数排卵优良供体公牛配种冲卵质量检查、培养胚胎移植妊娠检查分娩（胚胎移植的犊牛）总结：胚胎移植的基本程序（1）胚胎移植成功与否的两个条件是什么？①胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。②进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。（2）胚胎移植时两次激素的使用是什么？①第一次用激素对供受体进行同期发情处理。②第二次用激素对供体进行超数排卵。（3）胚胎移植过程中的两次检查是什么？①第一次检查在冲卵后，对胚胎进行质量检查。②第二次检查在胚胎移植后，对受体母牛进行是否妊娠检查。思考与讨论

胚胎移植实现了优良性状个体的繁育，如果我们能确定某个胚胎将发育为非常理想的个体，那么有没有办法让这样的一个胚胎一次性地繁育更多的个体？同卵双胞胎二、胚胎分割2.特点和繁殖方式:来自同一胚胎的后代遗传物质相同，属于无性繁殖或克隆的方法之一。1.概念: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。（但目前以二分胎的分割和移植效率最高，已成为提高家畜胚胎利用率的手段之一。）3.主要仪器设备：实体显微镜、显微操作仪、分割刀或分割针4.操作程序：①选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚移入盛有操作液的培养皿中。②用分割针或分割刀将胚胎切开，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入受体。（对于不同发育阶段的胚胎，分割的具体操作不完全相同）③还可用分割针分割滋养层，做DNA分析性别鉴别。5.注意事项：6.胚胎分割技术的缺陷：①刚出生动物的体重偏低，毛色和斑纹还存在差异；②采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的。最常见的是经分割产生的同卵双胎，而同卵多胎成功的比例都很小。①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。②分割的份数越多，技术难度越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率会越低。三、胚胎干细胞1.概念：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。囊胚的内细胞团细胞2.特点:①形态：体积小、细胞核大、核仁明显。②功能：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。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，也可以进行遗传改造。3.主要用途①治疗人类的某些顽症:诱导ES细胞定向分化来修补损伤、坏死或退化的细胞;②培育出人造组织器官:解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥;③是研究体外细胞分化的理想材料，用于揭示细胞分化和细胞凋亡的机理;在饲养层细胞上或添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态;在加入分化诱导因子时，可以向不同类型的组织细胞分化。④用于哺乳动物个体发生和发育规律的研究。ES细胞可分化为胚胎的内胚层、中胚层和外胚层中的任何一类细胞，于是可以将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔，通过组织化学染色，了解ES细胞的分化特点，进而研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响的因素。胚胎干细胞培养胚胎干细胞核移植指把胚胎干细胞核移植到去核的卵母细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术。（繁殖多个个体）巩固练习1、下列关于优秀种畜胚胎移植的说法，不正确的是（）A.供体母牛必须是同一物种的良种B.受体母牛必须是同一物种的良种C.供体公牛必须是同一物种的良种D.受体母牛可以是同物种的一般健康牛2、下列关于优秀种畜胚胎移植的说法，不正确的是（）①胚胎分割移植可产生基因型完全相同的新个体②内细胞团一般到囊胚阶段才出现，胚胎分割时最好将其均等分割，移植成功率才高③只能对囊胚阶段胚胎进行分割④不仅内细胞团要均等分割，滋养层也要均等分割，否则不易成功⑤胚胎分割移植属于有性生殖⑥胚胎分割次数越多，产生的新个体也越多A.一项B.两项C.三项D.四项BD巩固练习3、科学家将人体皮肤细胞改造成了多能干细胞——“iPS细胞”，人类“iPS细胞”可以形成神经元等人体多种组织细胞。以下有关“iPS细胞”的说法，正确的是（）A.iPS细胞分化为神经细胞的过程体现了细胞的全能性B.iPS细胞有细胞周期，它分化形成的神经细胞一般不具有细胞周期C.iPS细胞可分化形成多种组织细胞，说明“iPS细胞”在分裂时很容易发生突变D.iPS细胞分化成人体多种组织细胞，是因为它具有不同于其他细胞的特定基因4、下列关于哺乳动物胚胎干细胞的应用的叙述，不正确的是（）A.可利用ES细胞能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.随着组织工程技术的发展，将来可利用ES细胞培育出人造组织器官C.目前人类已能利用ES细胞治疗帕金森综合征、老年痴呆症等顽症D.ES细胞是研究体外细胞分化的理想材料BC5.荷斯坦奶牛是世界上产奶量最高的奶牛品种之一。某良种公司引进纯种荷斯坦奶牛，并用以下途径繁育出荷斯坦良种奶牛群体。请回答以下问题：(1)请把上面空格的内容补充完整：①_______激素；②_________处理；③_________。(2)该公司为了在短时间内得到更多的良种奶牛，常常在进行③过程之前采用_________技术进行操作。若进行操作的是囊胚阶段的胚胎，要注意的是_____________________。(3)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代基因型相同吗？_____________(填“一定不相同”“可能不相同”或“一定相同”)为什么？_______________________________________。促性腺同期发情胚胎移植胚胎分割将内细胞团均等分割可能不相同因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来巩固练习6.随着生物技术的发展，现代的试管婴儿技术不仅能解决部分人的生育问题，还能实现优生优育。回答下列问题：(1)培育试管婴儿时，为了提高受孕率，需培植多个胚胎，因此需要用____________处理，促进女性排出更多的卵子。从早期胚胎发育过程分析，从受精卵到原肠胚的过程中依次经历卵裂期→__________________，出现孵化的时期为______期。(2)优生的最基本的目的是让每个家庭生出健康的孩子，若一对夫妻，妻子是血友病患者，丈夫正常，为了生育一个健康的孩子，进行胚胎移植前需要进行_________，目前最有效、最准确的方法是SRY—PCR法，操作的基本程序是：从被检测的囊胚中取出几个细胞，提取DNA进行扩增，然后用DNA探针进行检测。在基因工程中_____________________时也会用到DNA探针。(3)在试管婴儿技术中用到了胚胎移植技术，而在一些优良家畜繁育过程中常会用到胚胎分割移植技术，该技术在生产实践中的重要意义是____________________________________________________。促性腺激素桑椹胚期→囊胚期囊胚性别鉴定目的基因的检测与鉴定充分发挥了雌性优良个体的繁殖潜能，大大缩短了供体本身的繁殖周期巩固练习7.如图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请据图回答下列问题：(1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至______期的内细胞团或胎儿的________________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中的________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、皮肤细胞、神经细胞中不能作为供体的细胞是成熟的____