胚胎工程的應(yīng)用及前景課件-高二下學(xué)期生物人教版選修3

3.3胚胎工程的應(yīng)用及前景胚胎工程技術(shù)包含的內(nèi)容很豐富，目前在生產(chǎn)中應(yīng)用較多的是家畜的胚胎移植、胚胎分割和體外生產(chǎn)胚胎技術(shù)。還有多項(xiàng)胚胎工程技術(shù)仍在深入研究或小規(guī)模試用。精子采集精子獲能卵子采集卵子體外培養(yǎng)體外受精早期體外受精胚胎同種牛子宮試管?？寺∨８弋a(chǎn)奶牛（供體）卵巢卵母細(xì)胞MⅡ期卵母細(xì)胞體細(xì)胞如耳細(xì)胞去核卵母細(xì)胞重組細(xì)胞早期重組胚胎同種牛子宮♀♂♀胚胎移植目的基因表達(dá)載體牛受精卵早期胚胎代孕母體轉(zhuǎn)基因牛胚胎移植雌性動(dòng)物體內(nèi)的早期胚胎（體內(nèi)受精）或體外受精及其他方式得到的胚胎（比如核移植、轉(zhuǎn)基因等）胚胎工程其他技術(shù)的最后一道“工序”或終極環(huán)節(jié)——胚胎移植一.胚胎移植1.地位:2.概念:將雌性動(dòng)物的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動(dòng)物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。（生產(chǎn)胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程）胚胎的來源：供體：提供胚胎的個(gè)體受體：接受胚胎的個(gè)體受體的條件：同種、生理狀態(tài)相同一.胚胎移植3.意義:①胚胎移植可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力；具體表現(xiàn)為：大大縮短了供體本身的繁殖周期；（供體的主要職能變?yōu)橹划a(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎，繁重而漫長(zhǎng)的妊娠和育仔的任務(wù)由受體取代）同時(shí)對(duì)供體施行超數(shù)排卵處理后增加供體一生繁殖后代的數(shù)量；②通過胚胎移植，可大幅度增加優(yōu)良個(gè)體母畜和公畜后代的數(shù)量，使良種畜群迅速擴(kuò)大，從而加速了育種工作和品種改良；③一次給受體移入多個(gè)胚胎，可增加雙胎和多胎的比例；④胚胎移植不受時(shí)間和地域的限制，大量節(jié)省了購買種畜的費(fèi)用；⑤利用胚胎冷凍技術(shù)，建立胚胎庫，保存品種資源和瀕危物種。為什么在動(dòng)物之間能夠進(jìn)行胚胎移植？

請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真閱讀課本P76，回答下列問題：(1)移植到任何一頭動(dòng)物體子宮內(nèi)都能發(fā)育嗎？(2)為什么能收集胚胎？(3)供體和受體會(huì)不會(huì)發(fā)生排斥？(4)為什么移植的胚胎能保留供受體雙親的特性？生理學(xué)基礎(chǔ)意義4.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)哺乳動(dòng)物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的

是相同的生理變化為供體的胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境早期胚胎形成后，在一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于

狀態(tài)。為胚胎的收集提供了可能游離受體對(duì)移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生

。免疫排斥反應(yīng)供體胚胎可與受體子宮建立正常的

和

聯(lián)系，但供體胚胎的

在孕育過程不受影響。生理組織遺傳特性為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能為移植后的胚胎繼續(xù)發(fā)育提供了營養(yǎng)等方面的保障，同時(shí)為保留遺傳特性提供基礎(chǔ)。(2)胚胎移植實(shí)質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移嗎？胚胎移植成功率的高低與供、受體生理環(huán)境條件一致性密切相關(guān)。只有供、受體生理環(huán)境高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并繼續(xù)發(fā)育。因此這樣的概括是正確的。思考與討論(1)在胚胎移植操作中，怎樣才能使胎胚在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致？例如，供受體的發(fā)情時(shí)間要一致嗎？供體胚胎移入受體子宮的位置，應(yīng)與在供體內(nèi)的位置相同或相似嗎？應(yīng)對(duì)供體和受體母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理，使他們的生理?xiàng)l件達(dá)到同步或一致，這樣才能使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件，這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。因此，必須做到供受體母畜的發(fā)情時(shí)間一致。同時(shí)還要做到移入受體子宮胚胎的位置應(yīng)該與其在共體內(nèi)的位置相同或相似，移入胚胎一側(cè)的受體子宮角對(duì)應(yīng)的卵巢必須有黃體存在。請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)閱讀課本P77圖3-19胚胎移植的流程圖，思考并討論以下問題：5.胚胎移植的基本程序（1）胚胎移植的基本步驟？（2）該如何選擇供體公、母牛和受體母牛？（3）為什么對(duì)供受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理？采用什么激素？（4）對(duì)供體母牛超數(shù)排卵時(shí)采用什么激素？（5）沖卵在哪一步中？沖卵指的是沖出卵子嗎？（6）檢查的胚胎發(fā)育到什么時(shí)期？（7）為什么要對(duì)受體母牛進(jìn)行妊娠檢查？供、受體的選擇和處理配種或人工授精對(duì)胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存對(duì)胚胎進(jìn)行移植移植后的檢查受體母牛產(chǎn)下胚胎移植的犢牛胚胎移植流程圖選擇：供體母牛、公牛：遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個(gè)體受體母牛：有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的個(gè)體處理：①對(duì)供體母牛和受體母牛用孕激素進(jìn)行同期發(fā)情處理②對(duì)供體母牛用促性腺激素進(jìn)行超數(shù)排卵處理供、受體的選擇和處理使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致超數(shù)排卵的母牛發(fā)情后，選擇同種優(yōu)秀的公牛進(jìn)行配種或人工授精配種或人工授精收集：配種或輸精后第7天，用特制的裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來，也叫沖卵。注意與排卵相區(qū)分沖卵后，對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查，這時(shí)胚胎應(yīng)發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段。保存：將收集到的胚胎直接向受體移植或放入-196℃的液氮中保存。對(duì)胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存檢查：(1)手術(shù)法：引出受體子宮和卵巢，將胚胎注入子宮角，縫合創(chuàng)口。(2)非手術(shù)法：將裝有胚胎的移植管送入受體母牛子宮的相應(yīng)部位，注入胚胎。對(duì)胚胎進(jìn)行移植對(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查。胚胎移植成功的標(biāo)志：移植的胚胎在受體內(nèi)能正常發(fā)育并分娩移植后的檢查選擇優(yōu)良供體母牛受體母牛……同期發(fā)情處理……超數(shù)排卵優(yōu)良供體公牛配種沖卵質(zhì)量檢查、培養(yǎng)胚胎移植妊娠檢查分娩（胚胎移植的犢牛）總結(jié)：胚胎移植的基本程序（1）胚胎移植成功與否的兩個(gè)條件是什么？①胚胎移植一般應(yīng)在同種的雌性供體和受體之間進(jìn)行。②進(jìn)行胚胎移植的供體和受體的生理狀態(tài)要相同。（2）胚胎移植時(shí)兩次激素的使用是什么？①第一次用激素對(duì)供受體進(jìn)行同期發(fā)情處理。②第二次用激素對(duì)供體進(jìn)行超數(shù)排卵。（3）胚胎移植過程中的兩次檢查是什么？①第一次檢查在沖卵后，對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查。②第二次檢查在胚胎移植后，對(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠檢查。思考與討論

胚胎移植實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良性狀個(gè)體的繁育，如果我們能確定某個(gè)胚胎將發(fā)育為非常理想的個(gè)體，那么有沒有辦法讓這樣的一個(gè)胚胎一次性地繁育更多的個(gè)體？同卵雙胞胎二、胚胎分割2.特點(diǎn)和繁殖方式:來自同一胚胎的后代遺傳物質(zhì)相同，屬于無性繁殖或克隆的方法之一。1.概念:采用機(jī)械方法將早期胚胎切割成2等份，4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。（但目前以二分胎的分割和移植效率最高，已成為提高家畜胚胎利用率的手段之一。）3.主要儀器設(shè)備：實(shí)體顯微鏡、顯微操作儀、分割刀或分割針4.操作程序：①選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中。②用分割針或分割刀將胚胎切開，吸出其中的半個(gè)胚胎，注入預(yù)先準(zhǔn)備好的空透明帶中，或直接將裸半胚胎移植入受體。（對(duì)于不同發(fā)育階段的胚胎，分割的具體操作不完全相同）③還可用分割針分割滋養(yǎng)層，做DNA分析性別鑒別。5.注意事項(xiàng)：6.胚胎分割技術(shù)的缺陷：①剛出生動(dòng)物的體重偏低，毛色和斑紋還存在差異；②采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胎的可能性是有限的。最常見的是經(jīng)分割產(chǎn)生的同卵雙胎，而同卵多胎成功的比例都很小。①在對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。②分割的份數(shù)越多，技術(shù)難度越大，移植后的恢復(fù)和發(fā)育的難度會(huì)越大，移植成功率會(huì)越低。三、胚胎干細(xì)胞1.概念：簡(jiǎn)稱ES或EK細(xì)胞，是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞。囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞2.特點(diǎn):①形態(tài)：體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯。②功能：具有發(fā)育的全能性；可分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。③在體外培養(yǎng)的條件下，ES細(xì)胞可以增殖而不發(fā)生分化。對(duì)它可以進(jìn)行冷凍保存，也可以進(jìn)行遺傳改造。3.主要用途①治療人類的某些頑癥:誘導(dǎo)ES細(xì)胞定向分化來修補(bǔ)損傷、壞死或退化的細(xì)胞;②培育出人造組織器官:解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥;③是研究體外細(xì)胞分化的理想材料，用于揭示細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡的機(jī)理;在飼養(yǎng)層細(xì)胞上或添加抑制因子的培養(yǎng)液中，能夠維持不分化的狀態(tài);在加入分化誘導(dǎo)因子時(shí)，可以向不同類型的組織細(xì)胞分化。④用于哺乳動(dòng)物個(gè)體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律的研究。ES細(xì)胞可分化為胚胎的內(nèi)胚層、中胚層和外胚層中的任何一類細(xì)胞，于是可以將帶有遺傳標(biāo)記的ES細(xì)胞注入早期胚胎的囊胚腔，通過組織化學(xué)染色，了解ES細(xì)胞的分化特點(diǎn)，進(jìn)而研究動(dòng)物體器官形成的時(shí)間、發(fā)育過程以及影響的因素。胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞核移植指把胚胎干細(xì)胞核移植到去核的卵母細(xì)胞中，經(jīng)過胚激活、胚胎培養(yǎng)、胚胎移植后直接由受體完成克隆動(dòng)物的技術(shù)。（繁殖多個(gè)個(gè)體）鞏固練習(xí)1、下列關(guān)于優(yōu)秀種畜胚胎移植的說法，不正確的是（）A.供體母牛必須是同一物種的良種B.受體母牛必須是同一物種的良種C.供體公牛必須是同一物種的良種D.受體母?？梢允峭锓N的一般健康牛2、下列關(guān)于優(yōu)秀種畜胚胎移植的說法，不正確的是（）①胚胎分割移植可產(chǎn)生基因型完全相同的新個(gè)體②內(nèi)細(xì)胞團(tuán)一般到囊胚階段才出現(xiàn)，胚胎分割時(shí)最好將其均等分割，移植成功率才高③只能對(duì)囊胚階段胚胎進(jìn)行分割④不僅內(nèi)細(xì)胞團(tuán)要均等分割，滋養(yǎng)層也要均等分割，否則不易成功⑤胚胎分割移植屬于有性生殖⑥胚胎分割次數(shù)越多，產(chǎn)生的新個(gè)體也越多A.一項(xiàng)B.兩項(xiàng)C.三項(xiàng)D.四項(xiàng)BD鞏固練習(xí)3、科學(xué)家將人體皮膚細(xì)胞改造成了多能干細(xì)胞——“iPS細(xì)胞”，人類“iPS細(xì)胞”可以形成神經(jīng)元等人體多種組織細(xì)胞。以下有關(guān)“iPS細(xì)胞”的說法，正確的是（）A.iPS細(xì)胞分化為神經(jīng)細(xì)胞的過程體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性B.iPS細(xì)胞有細(xì)胞周期，它分化形成的神經(jīng)細(xì)胞一般不具有細(xì)胞周期C.iPS細(xì)胞可分化形成多種組織細(xì)胞，說明“iPS細(xì)胞”在分裂時(shí)很容易發(fā)生突變D.iPS細(xì)胞分化成人體多種組織細(xì)胞，是因?yàn)樗哂胁煌谄渌?xì)胞的特定基因4、下列關(guān)于哺乳動(dòng)物胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用的敘述，不正確的是（）A.可利用ES細(xì)胞能誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞的特性，修復(fù)壞死或退化的細(xì)胞B.隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，將來可利用ES細(xì)胞培育出人造組織器官C.目前人類已能利用ES細(xì)胞治療帕金森綜合征、老年癡呆癥等頑癥D.ES細(xì)胞是研究體外細(xì)胞分化的理想材料BC5.荷斯坦奶牛是世界上產(chǎn)奶量最高的奶牛品種之一。某良種公司引進(jìn)純種荷斯坦奶牛，并用以下途徑繁育出荷斯坦良種奶牛群體。請(qǐng)回答以下問題：(1)請(qǐng)把上面空格的內(nèi)容補(bǔ)充完整：①_______激素；②_________處理；③_________。(2)該公司為了在短時(shí)間內(nèi)得到更多的良種奶牛，常常在進(jìn)行③過程之前采用_________技術(shù)進(jìn)行操作。若進(jìn)行操作的是囊胚階段的胚胎，要注意的是_____________________。(3)若一次給受體母牛移入多個(gè)胚胎，產(chǎn)生的多個(gè)后代基因型相同嗎？_____________(填“一定不相同”“可能不相同”或“一定相同”)為什么？_______________________________________。促性腺同期發(fā)情胚胎移植胚胎分割將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割可能不相同因?yàn)檫@些胚胎可能由不同的受精卵發(fā)育而來鞏固練習(xí)6.隨著生物技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代的試管嬰兒技術(shù)不僅能解決部分人的生育問題，還能實(shí)現(xiàn)優(yōu)生優(yōu)育。回答下列問題：(1)培育試管嬰兒時(shí)，為了提高受孕率，需培植多個(gè)胚胎，因此需要用____________處理，促進(jìn)女性排出更多的卵子。從早期胚胎發(fā)育過程分析，從受精卵到原腸胚的過程中依次經(jīng)歷卵裂期→__________________，出現(xiàn)孵化的時(shí)期為______期。(2)優(yōu)生的最基本的目的是讓每個(gè)家庭生出健康的孩子，若一對(duì)夫妻，妻子是血友病患者，丈夫正常，為了生育一個(gè)健康的孩子，進(jìn)行胚胎移植前需要進(jìn)行_________，目前最有效、最準(zhǔn)確的方法是SRY—PCR法，操作的基本程序是：從被檢測(cè)的囊胚中取出幾個(gè)細(xì)胞，提取DNA進(jìn)行擴(kuò)增，然后用DNA探針進(jìn)行檢測(cè)。在基因工程中_____________________時(shí)也會(huì)用到DNA探針。(3)在試管嬰兒技術(shù)中用到了胚胎移植技術(shù)，而在一些優(yōu)良家畜繁育過程中常會(huì)用到胚胎分割移植技術(shù)，該技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的重要意義是____________________________________________________。促性腺激素桑椹胚期→囊胚期囊胚性別鑒定目的基因的檢測(cè)與鑒定充分發(fā)揮了雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛能，大大縮短了供體本身的繁殖周期鞏固練習(xí)7.如圖為哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞及其分化的示意圖。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：(1)胚胎干細(xì)胞是從動(dòng)物胚胎發(fā)育至______期的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)或胎兒的________________中分離得到的一類細(xì)胞。(2)圖中分化程度最低的干細(xì)胞是____________。在體外培養(yǎng)條件下，培養(yǎng)液中加入__________因子，可誘導(dǎo)該種干細(xì)胞向不同類型的組織細(xì)胞分化。(3)在機(jī)體內(nèi)，皮膚干細(xì)胞分化成皮膚細(xì)胞是機(jī)體細(xì)胞中基因____________的結(jié)果。(4)某患者不能產(chǎn)生正常的白細(xì)胞，通過骨髓移植可以達(dá)到治療的目的。骨髓移植的實(shí)質(zhì)是將上圖中的________細(xì)胞移植到患者體內(nèi)。(5)若要克隆某種哺乳動(dòng)物，從理論上分析，上述紅細(xì)胞、白細(xì)胞、皮膚細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞中不能作為供體的細(xì)胞是成熟的____