《细胞克隆上课用》PPT课件.ppt

3 3胚胎工程的应用及前景 胚胎工程技术 胚胎移植体外受精胚胎分割胚胎干细胞培养目前应用较多的是 胚胎移植 胚胎分割 体外生产胚胎技术 学什么 胚胎移植 1 概念 将雌性动物的早期胚胎 或者通过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 使之发育为新个体的技术 将经济价值较高 遗传性状优秀的母畜 经过激素处理 使其超数排卵后受精 然后将发育的早期胚胎分别移植到同期发情的代孕母的子宫内 通过代孕母妊娠产仔的技术 一 胚胎的来源 雌性动物的早期胚胎 或通过体外受精及其他方式得到的胚胎 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 转基因 核移植等 细胞核移植的方法 体细胞核移植 胚胎细胞核移植 回顾 胚胎体外培养技术 动物细胞培养技术 核移植技术 胚胎移植技术 2 胚胎移植的实质 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换 而胚胎本身的遗传物质并不发生改变 因此各种性状均能保持其原来的优良特性 3 胚胎移植的优势 p75 为什么要进行胚胎移植 4 胚胎移植的地位 是胚胎工程其他技术的最后一道 工序 优良供体 超数排卵 发情配种 收集胚胎 受体母牛 正常繁殖或两三个月后做另一次移植 同期发情 发情 胚胎移植 妊娠 有价值的后裔 什么方法 促性腺激素 优良公牛 牛胚胎移植技术路线示意图 怎样做到 注射相关激素 同步发情 又称同期发情 利用某些激素制剂人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程 使之在预定时间内集中发情 优良供体 超数排卵 发情配种 收集胚胎 受体母牛 正常繁殖或两三个月后做另一次移植 同期发情 发情 胚胎移植 妊娠 有价值的后裔 优良公牛 牛胚胎移植技术路线示意图 用具有什么特点的牛作为供体牛 遗传性能和生产性能优秀的个体 用具有什么特点的牛作为受体牛 健康并能正常繁殖的个体 如何收集 优良供体 超数排卵 发情配种 收集胚胎 受体母牛 正常繁殖或两三个月后做另一次移植 同期发情 发情 胚胎移植 妊娠 有价值的后裔 优良公牛 牛胚胎移植技术路线示意图 如何移植 具体步骤 胚胎移植的生理学基础 1 供体和受体相同的生理环境 如何保证 供 受体生理状态要相同 为此必须做到 A 供 受体母畜的发情时间一致 哺乳动物发情排卵后 不管是否妊娠 在一段时间内 同种动物的供 受体生殖器官的生理变化是相同的 B 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对应的卵巢必须有黄体存在 在胚胎移植过程中 受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态 为什么 因为两者之间的妊娠期 体内的激素水平要相同或者接近 否则胚胎就不能正常的着床 这是胚胎移植成功与否的关键 为什么胚胎移植能成功 移动到任何一头动物子宫内都能发育吗 同种动物发情排卵后 在一段时间内供体 受体具有相同的生理环境为什么能收集到胚胎 早期胚胎一定时间内处于游离状态供体和受体会不会发生排斥 同种动物之间基本上不排斥为什么移植的胚胎能保留供体双亲的特性 胚胎虽然与受体有生理和组织上的联系 但遗传特性不受受体的影响 生理学基础 5 胚胎移植的生理学基础P76 5 胚胎移植的生理学基础 同种动物的供体和受体排卵后 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 但其不受影响 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 思考与讨论 p761 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 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后一致 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对应的卵巢必须有黄体存在 正确 6 胚胎移植的基本程序 请认真阅读课本P77 图3 19 思考讨论 1 胚胎移植的基本程序包括哪些 课本P77 2 每一步技术操作的作用如何 3 为什么要进行这些操作 1 对供体 受体进行选择 供体 遗传性能和生产性能优秀的个体 受体 健康和正常繁殖能力的个体处理 同期发情具体做法 注射相关激素 2 超数排卵处理具体做法 注射促性腺激素 3 配种或人工授精 精子来源 同种优良的雄性动物 4 胚胎的收集 在配种或输精后第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 冲卵是把母牛的卵子冲出来吗 不是 冲卵是将供体母畜体内的受精卵冲出来 5 对胚胎进行质量检查 你知道检查的目的吗 此时胚胎处于什么时期 检查胚胎的发育状况 处于桑椹胚或囊胚 6 胚胎的保存或移植 胚胎保存的条件是什么 胚胎为什么在此条件下保存 胚胎冷冻保存就是将动物的早期胚胎 采用特殊的保护剂和降温措施进行冷冻 使其在 196 的液氮中代谢停止或减弱到足够小的程度 但又不失去升温后恢复代谢的能力 从而能长期保存胚胎的一种生物技术 7 胚胎的移植 方法一 手术法具体做法 引出受体子宫和卵巢 将胚胎注入子宫角 缝合创口 方法二 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 8 对受体母牛进行是否妊娠的检查 9 受体母牛产下胚胎移植的犊牛 思考 小牛犊的性别和性状如何确定呢 产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛 性别取决于公牛提供何种类型的精子 二者与受体牛没有关系 6 胚胎移植的基本程序 选择 供体母牛 受体母牛 同期发情处理 超数排卵 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 1 胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行 同物种 2 进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同 同时发情 胚胎移植成功的关键 归纳总结 该过程中两次使用促性腺激素 第一次对受 供体进行同期发情处理 第二次用于供体的超数排卵 该过程中的两次检查 第一次对收集的胚胎进行检查 第二次对受体母牛是否妊娠进行检查 产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛 性别取决于公牛提供何种类型的精子 二者与受体牛没有关系 冲卵的含义是从子宫中冲出胚胎 而非冲出卵子 受体母羊与所生羔羊 一次移入三枚胚全部成活 胚胎移植效果 胚胎移植的现状和意义 7 胚胎移植的现状和意义 1 保持供体优良特性 加速育种工作和品种改良 2 节约成本 费用 大量节省购买种畜的费用 3 大规模繁殖 一胎多产 4 保存品种资源和保护濒危物种 5 充分发挥雌性个体的繁殖潜力 缩短供体本身的繁殖周期 细胞核移植的方法 体细胞核移植 胚胎细胞核移植 回顾 胚胎体外培养技术 动物细胞培养技术 核移植技术 胚胎移植技术 提醒试管婴儿 动物 技术为有性生殖 胚胎分割移植为无性生殖 胚胎移植是有性生殖还是无性生殖取决于胚胎是由受精卵形成的还是核移植技术形成重组细胞发育而成的 下列有关动物胚胎移植的叙述中 错误的是A 受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植B 受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态C 超数排卵技术要使用一定的激素D 试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行 A 练习 下列对于优良种畜的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 受体母牛可以是同一物种的一般健康牛 B 练习 供体的胚胎移植到受体后 游离的胚胎在发育过程中形成胎盘与受体相连 并通过胎盘与受体的血液进行物质交换 以下说法正确的是A 受体是为供体胚胎提供发育的条件B 受体与胚胎血型应相同 否则会发生免疫排斥反应C 受体与胚胎血液混融在一起D 胚胎心肺功能都能正常运行 A 练习 D 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 思考 二 胚胎分割阅读课本 思考以下问题 1 胚胎分割的概念 2 胚胎分割特点 3 胚胎分割的理论基础 4 胚胎分割操作过程 1 概念 采用机械方法 显微手术 将早期胚胎分割成2分胚 4分胚或8分胚 经体内或体外培养后植入受体 以得到同卵双胎或同卵多胎的技术 为何要做这步才能移植 2 特点 后代具有相同的遗传物质 因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一 3 理论基础动物胚胎细胞的全能性 所以胚胎分割的时期为 囊胚或桑椹胚 为什么选择这样的胚胎发育时期 成倍增加胚胎数量 此时的胚胎与有全能性且分化程度低 囊胚时 要均等分割内细胞团 有利于胚胎分割后的恢复和发育四分裂球和八分裂球时胚胎中细胞个数较少 分割是会破坏细胞的 所以在此时期分割对胚胎破坏太大桑葚胚或囊胚期细胞分化程度低 分割后易成活 而囊胚期后即原肠腔时期 细胞已出现三胚层分化 将来发育成身体的那一部分已确定 已无法发育成完整个体 4 选择的胚胎 发育良好的 形态正常的桑椹胚或囊胚 5 使用的主要仪器 实体显微镜和显微操作仪 6 具体操作用分割针或分割刀片将胚胎切开 吸出其中的半个胚胎 注入预先准备好的空透明带中 或直接将裸半胚移植给受体 发育良好的胚胎 切割针 刀或酶处理 细胞分散开 受体 多个受体 移植 体外培养至囊胚移植 培养液 胚胎分割操作过程 切几份 之间关系 有什么方法 目前主要是2份 原因概念 切什么时期 注入空透明带 半裸胚直接到受体 选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿中 用分割针或分割刀片将其切开 吸出其中的半个胚胎注入透明带中或直接移植给受体 基本过程 半裸胚直接移植 均等 为什么只能2份 还存在什么问题 性别鉴定2 7 操作注意事项 对囊胚阶段的胚胎进行分割时 要将内细胞团均等分割 原因 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 7 操作注意事项 胚胎分割的份数越多 操作的难度会越大 移植的成功率也越低 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 8 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 9 胚胎分割技术的应用 为转基因技术 性别控制技术提供活胚材料 胚胎分割基本过程 代孕母牛 牛胚胎分割的主要用途 8 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 胚胎干细胞 阅读课本 思考以下问题 1 什么是胚胎干细胞 简称是什么 2 胚胎干细胞的来源 3 胚胎干细胞的特性 4 胚胎干细胞的应用 三 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 全能细胞 囊胚 胎儿 内细胞团细胞 生殖腺细胞 受精 胚胎干细胞分离培养 分离内细胞团 胰蛋白酶处理 转入培养皿中培养 不加饲养层细胞培养 细胞分化 饲养层的细胞一般是胚胎成纤维细胞 因为胚胎成纤维细胞可以分泌一些能抑制细胞分化的物质 满足促进干细胞生长的同时抑制干细胞分化的条件 EK细胞 ES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 分类 全能干细胞 胚胎干细胞 桑椹胚及以前 如受精卵 由内细胞团细胞 原始性腺细胞分离出来能发育成完整个体多能干细胞 成体干细胞 能分化出动物体内的多种组织 造血干细胞 专能干细胞如成肌细胞 皮肤生发层细胞等能分化出特定的 一种或两种 组织 分别指什么 分化程度 潜能 核全能性 目前初始化 应用 按照分化潜能大小来分类 分类 干细胞可以通过以下四个途径获得 1 从体外培养的胚胎获得 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 3 主要用途阅读课本相关内容 说说胚胎干细胞有什么具体用途 1 治疗人类的某些顽症 人类由于细胞坏死 退化或功能异常引起的疾病 如帕金森综合症 少年糖尿病和老年痴呆症等 已成为医学上尚未攻克的顽症 利用ES细胞可以诱导分化形成新的组织细胞的特性 移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能 目前 在动物实验方面 用ES细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈糖尿病 肝衰竭 心衰竭和成骨不良等疑难病症 2 培育出人造组织器官 用于器官移植随着组织工程技术的发展 通过ES细胞体外诱导分化 还可以培育出人造组织器官 解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题 3 ES细胞也是研究体外细胞分化的理想材料 ES细胞在饲养层细胞上 或在添加抑制因子的培养液中 能够维持不分化的状态 诱导因子 诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化 胚胎干细胞的应用前景 优点 1 移植ES细胞修复坏死或退化部位 治愈糖尿病 肝 心 衰竭 等病症2 ES细胞体外诱导分化 可培育 3 ES细胞在牛黄酸 丁酰环腺苷酸等诱导因子作用下可向不同类型组织细胞 成骨不良 人造组织器官 分化 干细胞应用前景非常广阔 比如可用于细胞治疗 基因治疗 药物筛检和毒性的检测 生物体发育机制研究等 其中最吸引人的应用 是将干细胞分化成某一特定的细胞 组织 甚至器官 通过移植 使之再建起受损的组织 甚至器官 比如 将干细胞在体外分化为胰岛素细胞 注入病人胰脏中 通过增殖 构成病人新的胰岛组织 它就可以替代病人受损的胰岛组织 使依赖注射胰岛素维持生命的病人得到根治 人们预言 干细胞有可能用于治疗人类几乎所有的组织坏死性或退化性疾病 它将是人类医疗史上的一次革命 胚胎干细胞胚胎干细胞的培养过程 胚胎工程专题小结 精子 卵子 受精 受精卵 卵裂 桑椹胚 囊胚 原肠胚 组织器官系统 幼体 胎儿 体内受精和早期胚胎发育 精子采集及获能 卵子采集及培养 早期胚胎培养 体外受精 胚胎移植 胚胎分割 胚胎干细胞 胚胎工程 技术 应用 技术 技术 技术 衰老细胞 癌细胞和胚胎干细胞的特征比较 P81 思考与探究 对供 受体母畜进行选择 并进行同期发情处理 配种或人工授精 收集胚胎 胚胎移植 对受体母畜进行是否妊娠的检查 1 1 P81 思考与探究 1 2 应该怎样选择供体公 母牛和受体母牛 供体公 母牛应该是具有人类所需的优良遗传性状的个体 而受体母牛必须具有正常的孕育 生殖后代的能力在 中 为什么要用促性腺激素处理供体母牛 为了引起超数排卵 这样就可以获得较多的胚胎在促性腺激素处理供体母牛前 需要对供体和受体母牛进行同期处理吗 需要对供体和受体母牛进行同期发情处理 才能使它们的生理条件达到同步或一致 使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件 P81 思考与探究 1 3 在右侧的流程图中 哪一部需要进行冲卵 冲卵是把母牛的卵子冲出来吗 第 步需要进行冲卵 冲卵是指将供体母畜体内的受精卵冲出来 而不是把卵子冲出来 P81 思考与探究 4 用胚胎移植繁育良种种畜具有哪些实用意义 A 可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力 具体表现为 缩短了供体本身的繁殖周期 同时通过超数排卵处理和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代 B 可在短期大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量 迅速扩大良种畜群 加速育种和品种改良工作 C 经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换 代替活畜的引种或进出口 D 可以人为生产双胎或多胎 E 可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物 利用胚胎干细胞治疗肝衰竭 实现此过程的重要原因是A 细胞分裂B 细胞特化C 细胞分化D 细胞增殖 C 练习 我国首例 虎狮兽 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 完成这一过程需要解决的问题 精子在体外用获能物质处理 用化学物质处理掉卵黄膜便于精子进入 抽取精子 卵子的核进行融合 精子入卵后进行人工处理防止多精入卵 练习 下列正确的 卵裂期