高中生物 3.3 胚胎工程的应用及前景课件 新人教版选修3(1).ppt

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 二 三 胚胎工程技术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 一 胚胎移植1 概念 指将雌性动物体内的早期胚胎 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 其中提供胚胎的个体叫供体 接受胚胎的个体叫受体 2 地位 胚胎移植是转基因 核移植或体外受精等技术的最后一道 工序 3 意义 可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 目标导航 预习导引 一 二 三 4 胚胎移植的生理学基础 1 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 这为供体胚胎移入提供了相同的生理环境 2 哺乳动物的早期胚胎形成后 在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系 而是处于游离状态 这就为胚胎的收集提供了可能 3 受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应 为胚胎在受体内的存活提供了可能 4 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系 但其遗传特性在孕育过程中不受任何影响 目标导航 预习导引 一 二 三 5 胚胎移植的基本程序 1 供 受体的选择和处理 使用激素对供 受体母牛进行同期发情处理 对供体母牛做超数排卵处理 2 配种或进行人工授精 3 胚胎收集 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 4 质量检查 胚胎发育到桑椹胚或囊胚 直接向受体移植或保存 196 的液氮 5 胚胎移植 手术法 引出受体子宫和卵巢将其注入 非手术法 用移植管将其送入受体子宫 6 移植后的检查 是否妊娠等 目标导航 预习导引 一 二 三 我国现有奶牛600万头左右 每头奶牛年均产奶量只有3000kg 有一部分高产奶牛可达7000kg以上 有黄牛约9000万头 荷斯坦奶牛是世界上产奶量最高的奶牛品种之一 为迅速扩大高产奶牛的数量 满足人们对牛奶的需求 请你根据所给信息 提出合理建议 提示选用高产奶牛作供体生产胚胎 或者从国外引进荷斯坦奶牛生产胚胎 用黄牛作受体进行胚胎移植 生产纯种高产奶牛 目标导航 预习导引 一 二 三 二 胚胎分割1 概念 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 可看作动物无性繁殖或克隆的方法之一 2 仪器设备 实体显微镜和显微操作仪 3 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 用分割针或分割刀切开胚胎 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入受体 分割囊胚时注意要将内细胞团均等分割 4 局限 刚出生的动物体重偏低 毛色和斑纹上存在差异等 采用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能性有限 目标导航 预习导引 一 二 三 三 胚胎干细胞1 概念 由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞 简称es或ek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 即可分化为成年动物体内任何一种组织细胞 3 在体外可增殖而不发生分化 4 可冷冻保存 可进行遗传改造 目标导航 预习导引 一 二 三 3 应用 1 可以用于治疗人类的某些顽症 2 可以培育出人造组织器官 解决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 是研究体外细胞分化的理想材料 4 可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究 目标导航 预习导引 一 二 三 汶川大地震后 幸存受伤者皮肤修复和器官移植成为一大医疗难题 皮肤干细胞的研制又迅速成为热点 1 什么是干细胞 提示既能进行分裂又能进行分化的细胞 2 皮肤干细胞在体内无法形成其他细胞 原因是什么 提示基因的选择性表达 3 皮肤干细胞来源于胚胎干细胞 胚胎干细胞来源于什么 提示早期胚胎或原始性腺 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 一 胚胎移植1 获取胚胎供体的方法 1 雌性动物体内的早期胚胎 2 通过体外受精和早期胚胎的培养得到 3 通过哺乳动物体细胞核移植及培养得到 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 2 胚胎移植的基本程序 以牛胚胎移植为例 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 3 胚胎移植的地位在胚胎工程中通过任何一项技术 如转基因 核移植 或体外受精等技术获得的胚胎 都必须移植给受体才能获得后代 因此 胚胎移植是胚胎工程及其他技术的最后一道 工序 4 胚胎移植的意义 1 加速育种工作和品种改良 2 节省大量购买种畜的费用 3 保存优良品种资源和濒危物种 4 可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 大大缩短了供体本身的繁殖周期 增加供体一生繁殖后代的数量 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 例1 下图为牛胚胎移植示意图 请据图回答问题 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 1 胚胎移植过程一般有和两种方法 2 过程产生的犊牛的遗传物质与 的遗传物质是否相同 为什么 3 进行胚胎移植的优势是 4 冲卵的生理基础是 解析胚胎移植一般有手术法和非手术法 手术法是引出受体子宫和卵巢 将胚胎注入子宫角 缝合创口 非手术法是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 受体母牛只是提供胚胎发育的场所 进行胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 答案 1 手术法非手术法 2 不相同因为犊牛的遗传物质来源于供体母牛和公牛 且供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受受体母牛的影响 3 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 4 早期胚胎形成后 处于游离状态 未与母体子宫建立组织上的联系 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 下列关于胚胎移植的叙述 错误的是 a 胚胎移植全部属于无性繁殖b 可以充分发挥动物雌性个体的繁殖能力c 大大缩短了供体本身的繁殖周期d 供体的主要职能变为只产生具有优良遗传特性的胚胎解析胚胎移植只是改变了胚胎的后期发育场所 该过程没有改变胚胎的遗传物质 若胚胎是经过受精作用得到的 则该过程为有性生殖 若胚胎是通过细胞核移植得到的 则该过程为无性生殖 胚胎移植充分发挥了具有优良性状的雌性动物的生殖潜力 大大缩短了供体本身的繁育周期 只不过是孕育幼体的过程由一般母体来替代 供体的主要职能是产生具有优良性状的胚胎 答案a 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 1 胚胎移植成功与否需要两个条件 应在同 物种 的雌性供体和受体之间进行 因为同种动物之间生理特征相近 进行胚胎移植容易成功 供体与受体的生理状态要相同 2 胚胎移植的实质胚胎移植成功率的高低与供 受体生理环境条件的一致性密切相关 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 胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 二 胚胎分割技术1 胚胎分割的基础2 胚胎均分数目用分割针或分割刀片将胚胎切成2 4 8等份数 而不是2 3 4 5 6等份数 这与细胞有丝分裂产生的子细胞数目 以及操作难易程度有关 3 胚胎的选择发育良好 形态正常的桑椹胚或囊胚 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 4 胚胎分割的过程选发育良好 形态正常的桑椹胚或囊胚 移入盛有操作液的培养皿中 用分割针或分割刀片将胚胎切开 吸出其中半个胚胎 注入空透明带中 或将裸半胚移植入受体 着床发育产仔5 胚胎分割的意义加快繁殖速度 提高了胚胎的利用率 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 例2 下图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图 请据图回答下列问题 1 填出图中字母所代表的结构名称 a b c d 2 写出甲 乙 丙过程的技术名称 甲 乙 丙 进行乙过程时 所取的样本是 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 3 进行甲过程时 所使用的基本仪器是 本过程的技术关键是 4 尽管胚胎分割技术在多种动物中取得成功 但仍然存在一些问题 如刚出生的动物 上还存在着差异等 目前 成功率较高的是 成功的比例很小 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 解析 1 本题表示牛的囊胚分割示意图 囊胚内有一个大的空腔 囊胚腔 a 囊胚外面包着透明带 b 透明带里面是囊胚的滋养层 c 和内细胞团 d 2 3 胚胎分割所用的主要仪器是实体显微镜和显微操作仪 进行胚胎分割时 要用分割针或分割刀片将胚胎切开 要注意将内细胞团均等分割 以便于分割后胚胎的恢复和进一步发育 另一方面 根据需要 可以用分割针切去一小部分囊胚 不含内细胞团 取其滋养层细胞 做dna分析性别鉴定 以便于获得健康的个体或已知性别的个体 如图中乙 4 胚胎分割技术虽然在多种动物中取得成功 但仍然存在一些问题 如刚出生的动物体重偏轻 毛色和斑纹上还存在着差异等 实践证明采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的 目前最常见的是经分割产生的同卵双胎 同卵多胎的成功比例较小 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 答案 1 囊胚腔透明带滋养层内细胞团 2 胚胎分割做dna分析性别鉴定胚胎移植滋养层 3 实体显微镜和显微操作仪将内细胞团均等分割 4 体重偏轻毛色和斑纹同卵双胎同卵多胎 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 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 可将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若分割时没有将内细胞团均等分割 会出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 答案c 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 1 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 2 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 每一份的细胞数也越少 而且囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响也会更大 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也会越大 移植成功率自然会降低 三 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 三 三 胚胎干细胞 1 胚胎干细胞的特点 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 三 2 分离途径 3 应用 经体外诱导分化 定向培育出人的组织 器官 用于器官移植 解决供体不足和免疫排斥反应两大难题 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 例3 现在有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐带血 在以后他生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病 就可以通过脐带血中的干细胞来为其治病 下列有关叙述正确的是 a 用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病 需要激发细胞的所有全能性b 用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病c 如果要移植用他的干细胞培育出的器官 需要用到细胞培养技术d 如果要移植用他的干细胞培育出的器官 应该长期给他使用免疫抑制药物 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 解析用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病 不需要激发细胞的所有全能性 用脐带血中的干细胞只能培育出人体的许多器官 用来移植 但不是所有疾病都能治疗 如流行性疾病 如果要移植用他的干细胞培育出的器官 需要用到细胞培养技术 如果要移植用他的干细胞培育出的器官 由于该器官是他自身的细胞培育成的 没有免疫排斥反应 所以不用长期给他使用免疫抑制药物 答案c 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 下列关于胚胎干细胞的叙述 不正确的是 a 动物胚胎的每一个细胞都是胚胎干细胞b 胚胎干细胞具有分化为动物各种组织的潜能c 胚胎干细胞的遗传物质与受精卵相同d 胚胎干细胞在体外可诱导分化为不同的组织类型解析胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞 所以动物胚胎的每一个细胞并不都是胚胎干细胞 其遗传物质与受精卵相同 并且具有发育的全能性 所以可分化为动物的各种组织 答案a 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 1 干细胞种类 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 2 胚胎发育过程中不同干细胞发育分化过程受精卵 全能干细胞 多能干细胞 专能干细胞 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 1 误以为同期发情和超数排卵使用的激素是一样的 1 在胚胎工程中超数排卵处理的做法是给供体注射促性腺激素 使一头母畜一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的卵子 用于体外受精和早期胚胎培养 2 同期发情是家畜繁殖的一项新技术 就是利用某些激素制剂 人为地控制并调整母畜的发情周期 使其在预定的时期内集中发情 现行的同期发情技术主要通过两种途径 一种是向待处理的母畜群同时施用孕激素 抑制卵泡的发育和发情 经过一定时期同时停药 随之引起同期发情 另一种是利用前列腺素或其类似物使黄体溶解 中断黄体期 降低了激素水平 继而提前进入卵泡期 使发情提前到来 这两种方法所用的激素性质不同 但都是调节供体与受体的孕激素含量 达到发情同期化的目的 例1 动物细胞培养是动物细胞工程的基础 如图所示 a b c表示现代生物工程技术 表示其结果 请据图判断下面说法正确的是 a a是核移植技术 反映了动物细胞也具有全能性b b是体外受精技术 的设计产生有一定的伦理争议c c是胚胎分割技术 中个体