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3.3胚胎工程的應用及前景,目標導航1.結合牛胚胎移植示意圖，說出胚胎移植的生理基礎，以及具體操作程序。2.根據胚胎發(fā)育各個階段的特點，簡述進行胚胎分割的注意事項及其實際意義。3.依據胚胎干細胞的分離途徑，說出胚胎干細胞的分類、功能和用途。,預習導學挑戰(zhàn)自我，點點落實,一、胚胎移植(閱讀P74－78),1．胚胎工程技術胚胎工程技術目前在生產中應用較多的是家畜的、和。2．胚胎移植(1)概念①對象：雌性動物體內的或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎。,胚胎移植,胚,胎移植,體外生產胚胎技術,早期胚胎,②移植條件：、相同的其他雌性動物體內。③供體：在胚胎移植中的個體。④受體：在胚胎移植中的個體。⑤地位：是胚胎工程的一道“工序”。(2)胚胎移植的意義：充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的，大大縮短了周期，增加供體一生繁殖后代的數量。,同種的,生理狀態(tài),提供胚胎,接受胚胎,最后,繁殖潛力,供體本身的繁殖,(3)胚胎移植成功的保障(生理學基礎),生殖,器官,游離,免疫排斥,受體子宮,生理和組織,相同的,(4)胚胎移植的基本程序和方法,同期發(fā)情,超數排卵,人工授精,桑椹胚,囊胚,-196℃的液氮,二、胚胎分割(閱讀P78－79),1．概念：指采用方法將切割成2等份、4等份或8等份等，經移植獲得的技術。2．主要儀器設備：和。3．繁殖方式：生殖。4．特點：后代相同。,機械,早期胚胎,同卵雙胎或多胎,實體顯微鏡,顯微操作儀,無性,遺傳性狀,5．操作程序(1)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的或，移入盛有的培養(yǎng)皿中。(2)用分割針或分割刀片將胚胎切開，吸出其中的半個胚胎，注入預先準備好的中，或直接將移植入受體。分割囊胚階段的胚胎時要注意將均等分割。此時還可用分割針分割，做胚胎DNA分析。,桑椹胚,囊胚,操作液,空透明帶,祼半胚,內細胞團,滋養(yǎng)層,性別鑒定,三、胚胎干細胞(簡稱ES或EK細胞)(閱讀P80－83),1．來源：由或中分離出來的一類細胞。2．特點(1)在形態(tài)上表現為：小、大、明顯。(2)在功能上：具有發(fā)育的。(3)在體外培養(yǎng)的條件下，可以只，而不。可以對它進行，也可以進行遺傳改造。,早期胚胎,原始性腺,體積,細胞核,核仁,全能性,增殖,分化,冷凍保存,3．應用前景ES細胞的分離和培養(yǎng)成功是胚胎工程中的重大成就之一，在基礎生物學、畜牧學和醫(yī)學上都具有十分重要的應用價值。(1)ES細胞可用于治療人類的某些頑癥：利用ES細胞可以被誘導分化形成新的組織細胞的特性，移植ES細胞可使壞死或退化的部位得以修復并恢復正常功能。(2)培育出，用于器官移植。,人造組織器官,(3)對ES細胞的培養(yǎng)和誘導，為揭示和的機理提供了有效的手段。(4)ES細胞可用于對哺乳動物和的研究。,細胞分化,細胞凋亡,個體發(fā)生,發(fā)育規(guī)律,預習診斷,(1)受精卵發(fā)育到原腸胚階段才能進行胚胎移植。()(2)通過胚胎移植技術，實現良種牛的快速繁殖時，受精和胚胎的早期培養(yǎng)都需要在體外進行。()(3)胚胎分割時需將原腸胚的內細胞團均等分割。()(4)胚胎分割可看作是無性繁殖。()(5)利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎。(),,√,,,√,(6)胚胎分割移植實現同卵多胎的成功率較低。()(7)胚胎干細胞具有細胞核大、核仁小和蛋白質合成旺盛等特點。()(8)造血干細胞具有分化出多種血細胞的能力，可用于治療白血病，自體干細胞移植通常不會引起免疫排斥反應。()(9)囊胚的滋養(yǎng)層細胞具有發(fā)育全能性。()(10)胚胎干細胞在體外培養(yǎng)能增殖但不能被誘導分化。(),√,√,√,,,,一、胚胎移植,課堂講義重點難點，個個擊破,1．胚胎移植過程中供體、受體的選擇和處理,選擇,,供體公牛和供體母牛的要求：具有人類所需優(yōu)良遺傳性狀的同種牛受體母牛的要求：具有正常孕育、生殖后代能力的同種健康雌牛,處理,用孕激素對受體母牛和供體母牛進行同期發(fā)情處理用促性腺激素對供體母牛進行超數排卵處理,,2．胚胎移植的實質胚胎移植實質上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉移，而胚胎本身的遺傳物質并不發(fā)生改變，因此各種性狀能保持其原來的優(yōu)良特性。比如，良種牛后代的遺傳特性是由供體公牛和母牛決定的，受體母牛只是提供了胚胎發(fā)育的場所，不影響后代的遺傳特性。,3．胚胎移植成功與否的兩個條件(1)同種動物之間進行胚胎移植易于成功。這里的“同種”是指“同物種”，同一物種的動物才有可能具有相同的生理特征。(2)供、受體生理狀態(tài)要相同①應對供體和受體母畜進行同期發(fā)情處理，使它們的生理條件達到同步或一致，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鍵。②移入受體子宮胚胎的位置應該與其在供體內的位置相同或相似，移入胚胎一側的受體子宮角對應的卵巢必須有黃體存在。,4．不同動物胚胎移植的時間不同牛、羊一般要培養(yǎng)到桑椹胚階段或囊胚階段才進行移植；小鼠和家兔等實驗動物可在更早的階段移植；人的體外受精胚胎，可在8～16個細胞階段移植。,1．對于準備移植的小牛胚胎移植到任何母牛子宮內都能發(fā)育嗎？答案不能，供體和受體母牛必須處于生理狀態(tài)相同的條件下才能進行胚胎移植，并且受體母牛是健康的。2．胚胎移植中胚胎來源有哪些？答案轉基因、核移植、體外受精、體內受精等。,思維激活,3．如何理解超數排卵和沖卵？答案(1)超數排卵：是指給供體母畜注射促性腺激素，使其一次排出比自然情況下多幾倍到十幾倍的成熟卵子。(2)沖卵：是指用配制好的沖卵液，將供體母畜子宮或輸卵管中的早期胚胎沖洗出來。,4．在牛的胚胎移植培育流程中有兩次使用激素、兩次檢查，其目的分別是什么？答案第一次是使用孕激素(促性腺激素)對供、受體進行同期發(fā)情處理；第二次是使用促性腺激素用于供體的超數排卵。第一次對胚胎進行質量檢查；第二次對受體母牛進行是否妊娠的檢查。,5．填寫克隆(核移植)、胚胎移植和試管嬰兒的區(qū)別(1)克?。褐阜敝常唧w是指一個共同的祖先通過的方法增生而來的一群遺傳特性的DNA分子、細胞或者個體，即由一個細胞產生一個細胞群，由一個個體產生另一個個體或者許多個體，如植物的。動物的克隆就是指，通過離體培養(yǎng)使細胞重新表達細胞的全能性。(2)試管嬰兒：通過和過程獲得的，屬于。,無性,無性繁殖,相同,組織培養(yǎng),細胞核移植,體外受精,胚胎移植,有,性生殖,(3)胚胎移植：哺乳動物的胚胎移植以良種牛的繁殖為例：激素刺激母牛多排卵，體外受精，發(fā)育成，然后將胚胎移入經過激素處理可以接受胚胎植入的母牛體內使其孕育成小牛。,早期胚胎,應用示例,1．如圖為胚胎移植的基本程序及早期胚胎發(fā)育過程，請據圖回答下面的問題：,(1)請在上面的空格處將內容補充完整：①_________，②__________。(2)胚胎移植的實質是______________________________________，超數排卵技術的處理措施是對供體母牛注射____________。(3)從A到F中，適宜于牛的胚胎移植時期有____。,問題導析(1)胚胎移植的實質是早期胚胎在條件下的轉移。(2)適宜于胚胎移植的時期是。(3)E為，F為。,相同生理環(huán)境,空間位置,桑椹胚或囊胚期,桑椹胚,囊胚期,答案(1)同期發(fā)情胚胎移植(2)早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉移促性腺激素(3)EF,一題多變若一次給受體母牛移入多個胚胎，產生的多個后代基因型相同嗎？為什么？________________________________________________________________________________。,不一定相同。因為這些胚胎可能由不同的受精卵發(fā)育而來，它們的基因型可能相同，也可能不同。,二、胚胎分割,1．胚胎分割的基礎(1)理論基礎：細胞的全能性。(2)物質基礎：每個細胞核內具有相同的遺傳物質。2．特點每個后代具有相同的遺傳特性。3．胚胎分割時應注意的幾個問題(1)選擇胚胎：分割時應選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。(2)分割：在對囊胚階段的胚胎進行分割時，要將內細胞團均等分割。,4．過程,5．意義加快繁殖速度，提高了胚胎的利用率，是動物無性繁殖或克隆的方法之一，其他克隆方法還有核移植。,思維激活,1．胚胎分割在什么時期進行？為什么要將內細胞團均等分割？答案(1)胚胎分割時的胚胎時期是桑椹胚或囊胚。(2)若分割時不能將內細胞團均等分割，會出現含內細胞團多的部分正常發(fā)育的能力強，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問題。,2．胚胎分割是不是分割的份數越多效率越高？答案分割的份數越多，技術難度會越大，移植后的恢復和發(fā)育的難度會越大，移植成功率自然會降低。,應用示例,2．下圖是牛胚胎分割示意圖。請據圖回答下列問題：,(1)進行胚胎分割時，應選擇發(fā)育到______________時期的胚胎進行操作。(2)②指的是_________。(3)通過胚胎分割產生的兩個或多個個體共有的特點是___________________。,(4)在對囊胚階段的胚胎進行分割時，應注意____________________________________________________。,問題導析(1)胚胎分割的材料選擇：選取的胚胎應處于或。(2)分割的結果及特點：經分割產生的個體來源于同一個細胞，其相同，遺傳性狀也相同。(3)注意事項和關鍵：胚胎分割要將均等分割，以免影響胚胎的恢復和進一步發(fā)育。,桑椹,胚,囊胚期,遺傳物質,囊胚的內細胞團,答案(1)桑椹胚或囊胚(2)囊胚腔(3)具有相同的遺傳物質(4)要將內細胞團均等分割，以免影響胚胎的恢復和進一步發(fā)育,一題多變,表現型不同的母牛生育出基因型相同的小牛，產生這一結果最可能的原因是()A．試管動物培養(yǎng)B．胚胎移植C．胚胎分割移植D．受精卵移植,C,三、胚胎干細胞,1．胚胎干細胞的特性與培養(yǎng)胚胎干細胞是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞，包括人類囊胚的內細胞團，具有胚胎細胞的特性。它能長期維持未分化狀態(tài)，又有全能分化的潛能，在體外培養(yǎng)時仍能維持正常和穩(wěn)定的染色體組型，在特定的環(huán)境誘導下，能分化成各類細胞。因此，它是細胞的源頭，是全能細胞，并能夠制造機體需要的全部細胞。培養(yǎng)胚胎干細胞的關鍵是需要一種培養(yǎng)體系，這種體系必須能促進胚胎干細胞的生長，同時還要抑制胚胎干細胞的分化。,2．分離途徑,思維激活,1．用患者本人的干細胞誘導分化所得到的器官進行移植，其最大的優(yōu)點是什么？答案用患者本人的干細胞誘導分化所得到的器官進行移植，最大的優(yōu)勢在于不會發(fā)生免疫排斥反應。2．你所知道的獲得干細胞的主要途徑有哪些？答案(1)從體外培養(yǎng)的胚胎中獲得。(2)從早期流產的胎兒中獲得。(3)從克隆的胚胎中獲得。(4)從成體中獲得。,應用示例,3．胚胎干細胞是從哺乳動物或人的早期胚胎中分離出來的一類細胞，具有發(fā)育的全能性，它可進一步分化發(fā)育成各種不同的組織細胞。如圖所示為人體干細胞的培養(yǎng)過程，請問圖中哪一段的細胞是胚胎干細胞(),A．囊胚B．內細胞團C．血液組織干細胞D．各種血細胞,問題導析(1)受精卵是最原始的細胞，隨著胚胎發(fā)育的進行，時期開始出現分化，出現和滋養(yǎng)層。(2)將來發(fā)育成胎兒的各種組織，是全能干細胞的來源，滋養(yǎng)層將來發(fā)育為。答案B,囊胚,內細胞團,內細胞團,胎膜和胎盤,一題多變根據上題示意圖填空：(1)細胞在分化過程中往往由于高度分化而完全失去________的能力，最終________。但機體在發(fā)展適應過程中，保留了一部分未分化的原始細胞，稱為_________。一旦需要，這些________就會按照發(fā)育途徑通過分裂、分化而產生所需細胞，以保證局部損傷組織的修復。,再分裂,衰老死亡,干細胞,干細胞,(2)個體發(fā)育過程中最原始的細胞是_______。(3)干細胞在臨床上應用的最大優(yōu)點是移植器官和患者之間無__________反應。,受精卵,免疫排斥,,課堂小結,人工,授精,繁殖潛力,生理變化,游離,免疫排斥,桑椹胚或囊胚,無性,早期胚胎,原始性腺,全能性,增殖,分化,,對點練習,1,2,3,4,1．下列過程在胚胎移植中沒有必要進行的是()A．對供體、受體要進行選擇B．要用激素對供體進行超數排卵處理C．供體和受體要進行免疫檢查，防止發(fā)生免疫排斥反應D．胚胎移植常采用手術法和非手術法兩種方法,5,1,2,3,4,解析胚胎移植的生理學基礎之一表現在：受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應。因此，在進行胚胎移植時沒有必要進行免疫檢查。在胚胎移植時應選擇有健康的體質和正常繁殖能力的個體作為受體，選擇遺傳性能和生產性能優(yōu)秀的個體作為供體。在用激素對供、受體進行同期發(fā)情處理的基礎上，還要對供體用促性腺激素進行超數排卵處理，以得到更多的胚胎。胚胎的移植方法有手術法和非手術法兩種。答案C,5,2．下列有關生物工程的敘述，錯誤的是(),1,2,3,4,A．進行胚胎移植時，可選用如圖所示時期的胚胎B．進行胚胎移植時，該胚胎移植到任何同種動物子宮內都能繼續(xù)發(fā)育C．如圖是胚胎發(fā)育過程中囊胚示意圖，其中③為內細胞團細胞，具有發(fā)育的全能性D．卵裂期胚胎中細胞數目和DNA總量在不斷增加,B,5,1,2,3,4,3．進行動物胚胎移植時，必須考慮的事項是()A．供體動物與受體動物生理狀態(tài)的一致性B．受體動物對供體胚胎的免疫排斥反應C．受體動物的子宮與供體胚胎建立組織上和生理上的聯系D．早期胚胎能否從供體子宮內完整地分離出來解析早期胚胎與供體子宮不會建立組織上的聯系，受體子宮對外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應，并能建立組織上和生理上的聯系，是動物胚胎發(fā)育和胚胎移植時的固有屬性，因此在進行胚胎移植時不是必須考慮的。,A,5,1,2,3,4,4．如圖是胚胎干細胞分離途徑示意圖。下列說法正確的是(),A．圖中A所示細胞將來能夠發(fā)育成胎膜和胎盤B．胚胎干細胞的體積和細胞核都較小C．胚胎干細胞可以增殖而不發(fā)生分化D．利用胚胎干細胞培育的人造器官正在大規(guī)模應用,5,1,2,3,4,解析圖中A是內細胞團細胞，將來能夠發(fā)育成除胎膜和胎盤外的其他組織和器官。胚胎干細胞的體積較小，細胞核較大。在體外培養(yǎng)情況下，可以只增殖而不發(fā)生分化。利用胚胎干細胞可以誘導形成器官，但目前并沒有大規(guī)模應用。答案C,5,1,2,3,4,5．下圖為哺乳動物胚胎分割和性別鑒定示意圖。請據圖回答下列問題：,5,1,2,3,4,(1)胚胎分割時，一般采用發(fā)育良好、形態(tài)正常的____________。對胚胎進行分割時，要特別注意將________均等分割，否則會影響分割后的胚胎恢復和進一步發(fā)育。來自同一胚胎分割產生的后代具有相同的遺傳物質，因此，胚胎分割可以看做動物______________的方法之一。,5,1,2,3,4,解析胚胎分割要選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚，分割時要注意將內細胞團均等分割，有利于分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。胚胎分割產生的后代遺傳物質相同，屬于無性繁殖。答案桑椹胚或囊胚內細胞團無性繁殖(或克隆),5,1,2,3,4,(2)①過程分割出的少量滋養(yǎng)層細胞用來做性別鑒定，該技術常采用的方法是________________________。解析應用胚胎分割進行性別鑒定時，要用Y染色體的DNA制成探針，進行DNA分子雜交，陽性反應為雄性，否則為雌性。,用基因探針進行DNA分子雜交,5,1,2,3,4,(3)通常胚胎干細胞可以從___________________中(寫出兩種方法)中分離得到。解析哺乳動物胚胎干細胞是從早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞。,早期胚胎或原始性腺,5,1,2,3,4,(4)早期胚胎中的胚胎干細胞，不僅可以被應用于哺乳動物胚胎性別鑒定，還可被應用于___________________________等領域。解析胚胎干細胞可用于治療某些頑癥，培育出人造組織器官進行移植，研究細胞分化等。,治療人類的某些頑癥(如老年癡,呆癥、糖尿病等)或ES細胞體外誘導分化培育出人造組織器官用于器官移植或研究體外細胞分化,5,