3.3胚胎工程的应用及前景[课堂使用]

1、 一一. .胚胎移植胚胎移植 1.1.概念概念：将雌性动物的：将雌性动物的早期胚胎早期胚胎，或者通过，或者通过 其他方式得到的胚胎其他方式得到的胚胎, ,移植到移植到同种同种的、的、生理生理 状态相同状态相同的其他雌性动物的体内，使之发的其他雌性动物的体内，使之发 育为新个体的技术。育为新个体的技术。 供体：供体：提供提供胚胎的个体。胚胎的个体。 受体：受体：接受接受胚胎的个体。胚胎的个体。 2.2.胚胎移植的意义胚胎移植的意义 （1 1）加速育种工作和品种改良）加速育种工作和品种改良 （2 2）大量节省购买种畜的费用）大量节省购买种畜的费用 （3 3）一胎多产）一胎多产 （4 4）保存品种资

2、源和濒危物种）保存品种资源和濒危物种 （5 5）可充分发挥优秀个体的繁殖潜能）可充分发挥优秀个体的繁殖潜能 缩短繁殖周期缩短繁殖周期, ,增加一生繁殖的后代数量增加一生繁殖的后代数量 3.3.胚胎移植的生理学基础胚胎移植的生理学基础 （1 1）供体和受体）供体和受体相同相同的生理环境。的生理环境。 （2 2）早期胚胎处于）早期胚胎处于游离游离状态状态, ,为胚胎的收集提供了可能。为胚胎的收集提供了可能。 （3 3）受体对移入子宫的胚胎基本上）受体对移入子宫的胚胎基本上不不发生免疫发生免疫排斥排斥。 （4 4）胚胎与受体建立正常的联系）胚胎与受体建立正常的联系, ,但遗传物质没有改变。但遗传物质

3、没有改变。 P76P76： 1.1.在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后在胚胎移植操作中，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？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应对供体和受体母畜进行同期发情同期发情处理，使它们处理，使它们 的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚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，这是胚胎胎移入受体后有相

4、同或相似的生存条件，这是胚胎 移植成功与否的关键。移植成功与否的关键。 移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位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角对应的置相同或相似，移入胚胎一侧的受体子宫角对应的 卵巢必须有卵巢必须有黄体黄体存在。存在。 2.2.胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件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。你认为这样的概括正确吗？下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗？ 胚胎移植成功率的高低与供、受体生理环境条件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

5、，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。移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。 所以这样的概括是所以这样的概括是正确正确的。的。 选择选择供体母牛供体母牛 受体母牛受体母牛 同期发情处理同期发情处理 超数排卵超数排卵 供体公牛供体公牛配种配种 冲卵冲卵 质量检查、培养质量检查、培养 胚胎移植胚胎移植 妊娠检查妊娠检查 分娩（胚胎移植的犊牛）分娩（胚胎移植的犊牛） 4.4.胚胎移植的基本程序胚胎移植的基本程序 5.5.胚胎移植成功的两个条件胚胎移植成功的两个条件 （1 1）一般应在）一般应在同种的雌性同种的雌性供体和受体之间进行。供体和受体之间进行

6、。 （2 2）供体和受体的）供体和受体的生理状态要相同生理状态要相同。 同期发情生理机理同期发情生理机理 母牛的发情周期中卵巢要经过母牛的发情周期中卵巢要经过卵泡期卵泡期和和黄黄 体期体期两个期。两期交替、反复出现就形成了两个期。两期交替、反复出现就形成了 发情周期。发情周期。 两期中的两期中的黄体期的控制黄体期的控制对发情周期的控制对发情周期的控制 是关健。牛群中的每头母牛都是处在发情周是关健。牛群中的每头母牛都是处在发情周 期的不同阶段，控制发情就是通过激素或药期的不同阶段，控制发情就是通过激素或药 物处理控制黄体期黄体的寿命，使所有母牛物处理控制黄体期黄体的寿命，使所有母牛 发情周期调整

7、到相同的阶段，达到同期化发发情周期调整到相同的阶段，达到同期化发 情的目的。情的目的。 同期发情生理机理同期发情生理机理 控制黄体的作法大体说来主要有两种：控制黄体的作法大体说来主要有两种： 1.1.施用施用孕激素孕激素，连续使用使血液中的孕激素保持一定，连续使用使血液中的孕激素保持一定 水平，抑制了卵巢上卵泡的生长发育和发情，老是处水平，抑制了卵巢上卵泡的生长发育和发情，老是处 于人为的黄体期，有时卵巢上的黄体已经消失，这也于人为的黄体期，有时卵巢上的黄体已经消失，这也 意味着内源性激素水平下降，但由于外源性激素仍在意味着内源性激素水平下降，但由于外源性激素仍在 起作用，母牛不会发情，这就等

8、于延长了发情周期，起作用，母牛不会发情，这就等于延长了发情周期， 推迟了发情期。推迟了发情期。 2.2.利用利用前列腺素前列腺素，目的是溶解黄体降低孕酮水平，停，目的是溶解黄体降低孕酮水平，停 止黄体期，促进脑下垂体促性腺激素的释放，使发情止黄体期，促进脑下垂体促性腺激素的释放，使发情 来临。这样就缩短了发情周期，使发情期提前到来。来临。这样就缩短了发情周期，使发情期提前到来。 二二. .胚胎分割胚胎分割 1.1.概念：概念：采用采用机械方法机械方法将早期胚胎切割成将早期胚胎切割成2 2等份，等份， 4 4等份或等份或8 8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎等份等，经移植获得同卵双胎或多胎 的技

9、术。的技术。 2.2.特点：特点：后代具有相同的遗传物质，克隆。后代具有相同的遗传物质，克隆。 3.3.选择的胚胎：选择的胚胎：发育良好的，形态正常的桑椹胚发育良好的，形态正常的桑椹胚 或囊胚。或囊胚。 4.4.使用的主要仪器：使用的主要仪器：实体显微镜和显微操作仪。实体显微镜和显微操作仪。 思考：思考： 1.1.对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细 胞团均等分割？胞团均等分割？ 内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚 胎本身的胎本身的基础细胞基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚，其他细胞为滋养细胞，

10、只为胚 胎和胎儿发育提供营养。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。受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。 2.2.为什么胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，为什么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？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；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，不但难再者，细胞数目是有限

11、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 囊胚期的胚胎囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大内细胞团细胞所受的影响会更大。因此，。因此， 分割的份数越多，技术的难度会越大，移植后的恢复分割的份数越多，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。和发育的难度会越大，移植成功率自然会降低。 三三. .胚胎干细胞胚胎干细胞 1.1.概念：概念：简称简称ESES或或EKEK细胞细胞, ,是由是由早期胚胎或原始性腺早期胚胎或原始性腺 中分离出来的一类细胞。中分离出来的一类细胞。 2.2.特点：

12、特点： （1 1）形态：体积小，细胞核大，核仁明显。）形态：体积小，细胞核大，核仁明显。 （2 2）功能：具有发育的）功能：具有发育的全能性全能性，可分化为成年动物，可分化为成年动物 体内任何一种组织细胞，体外培养可增殖不分化。体内任何一种组织细胞，体外培养可增殖不分化。 （3 3）对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。）对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。 专能干细胞专能干细胞多能干细胞多能干细胞全能干细胞全能干细胞 特点特点 举例举例 只能分化成一只能分化成一 种类型或功能种类型或功能 密切相关的两密切相关的两 种类型的细胞种类型的细胞 能分化成多种能分化成多种 细胞或组织细胞或

13、组织， 但不能发育成但不能发育成 完整个体完整个体 能形成机体的能形成机体的 所有组织器官所有组织器官， 发育成完整个发育成完整个 体体 上皮组织基底上皮组织基底 层的干细胞层的干细胞， 成纤维细胞成纤维细胞 造血干细胞造血干细胞胚胎干细胞胚胎干细胞 3.3.几种干细胞比较几种干细胞比较 3.3.主要用途主要用途 (1)(1)治疗人类的某些顽症。治疗人类的某些顽症。 (2)(2)培育出人造组织器官，用于器官移植。培育出人造组织器官，用于器官移植。 (3)(3)是研究体外细胞分化的理想材料。是研究体外细胞分化的理想材料。 P81P81思考：思考： 1.1.应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛？在中

14、，应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛？在中， 为什么要用促性腺激素处理供体母牛，在促性腺激素为什么要用促性腺激素处理供体母牛，在促性腺激素 处理供体母牛前，为什么需要对供体和受体母牛进行处理供体母牛前，为什么需要对供体和受体母牛进行 同期发情处理？同期发情处理？ 供体公、母牛应该是具有人类所需的供体公、母牛应该是具有人类所需的优良遗传性状优良遗传性状 的个体，而受体母牛必须的个体，而受体母牛必须具有正常的孕育、生殖后代具有正常的孕育、生殖后代 的能力的能力。 需要用促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排需要用促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排 卵，这样就可以获得较多的胚胎。卵，这样就可以获

15、得较多的胚胎。 在促性腺激素处理供体母牛前，对供体和受体母牛在促性腺激素处理供体母牛前，对供体和受体母牛 进行同期发情处理，才能进行同期发情处理，才能使它们的生理条件达到同步使它们的生理条件达到同步 或一致或一致，使供体的胚胎移入受体后有，使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生相同或相似的生 存条件存条件。 2.2.在右侧的流程图中，哪一步需要进行冲卵？冲卵是在右侧的流程图中，哪一步需要进行冲卵？冲卵是 把母畜的卵子冲出来吗？把母畜的卵子冲出来吗？ 第步需要进行冲卵，冲卵是指将供体母畜体内的第步需要进行冲卵，冲卵是指将供体母畜体内的 受精卵受精卵冲出来。冲出来。 3.3.用胚胎移植繁育良种种畜

16、具有哪些实用意义？用胚胎移植繁育良种种畜具有哪些实用意义？ 胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。具胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。具 体表现为：体表现为： 缩短了供体本身的繁殖周期缩短了供体本身的繁殖周期，同时通过超数排卵处，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。后代。 可在短期大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数可在短期大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数 量，量，迅速扩大良种畜群迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良工作。，加速育种和品种改良工作。 经经冷冻冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换，代

17、替活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。畜的引种或进出口。 通过胚胎移植可以人为通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎生产双胎或多胎。 可以通过保存胚胎来可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物保存品种资源和濒危动物。 4.4.为什么哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在为什么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？变化是相同的？ 因为哺乳动物发情排卵后，不管雌性动物妊娠与否，因为哺乳动物发情排卵后，不管雌性动物妊娠与否， 都会产生都会产生黄体黄体，并维持一段时间，称为，并维持

18、一段时间，称为黄体期黄体期。 在这段时间里，同种动物的供、受体生殖器官的生在这段时间里，同种动物的供、受体生殖器官的生 理变化是相同的，这就为供体胚胎移入受体子宫内继理变化是相同的，这就为供体胚胎移入受体子宫内继 续发育提供了相同的生理环境。续发育提供了相同的生理环境。 1.1.下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的 是（是（ ） A.A.受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植 B.B.受体母畜必须处于与供体母畜同步发情受体母畜必须处于与供体母畜同步发情 的状态的状态 C.C.超数排卵技术要使用一定的激素超数排卵技术要使用一定的激

19、素 D.D.试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试 管中进行管中进行 A 课堂练习课堂练习 2.2.下列对于优良种畜的胚胎移植的说法不正下列对于优良种畜的胚胎移植的说法不正 确的是（确的是（ ） A.A.供体母牛必须是同一物种的良种供体母牛必须是同一物种的良种 B.B.受体母牛必须是同一物种的良种受体母牛必须是同一物种的良种 C.C.供体公牛必须是同一物种的良种供体公牛必须是同一物种的良种 D.D.受体母牛可以是同一物种的一般健康牛受体母牛可以是同一物种的一般健康牛 B 3.3.供体的胚胎移植到受体后，游离的胚胎在供体的胚胎移植到受体后，游离的胚胎在 发育过程中形

20、成胎盘与受体相连，并通过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。以下说胎盘与受体的血液进行物质交换。以下说 法正确的是（法正确的是（ ） A.A.受体是为供体胚胎提供发育的条件受体是为供体胚胎提供发育的条件 B.B.受体与胚胎血型应相同，否则会发生免受体与胚胎血型应相同，否则会发生免 疫排斥反应疫排斥反应 C.C.受体与胚胎血液混融在一起受体与胚胎血液混融在一起 D.D.胚胎心肺功能都能正常运行胚胎心肺功能都能正常运行 A 4.4.利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过 程的重要原因是（程的重要原因是（ ） A.A.细胞分裂细胞分裂 B

21、.B.细胞特化细胞特化 C.C.细胞分化细胞分化 D.D.细胞增殖细胞增殖 C 5.5.胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等 领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。 （1 1）从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目）从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目 的是的是 ；从良种；从良种 公牛采集的精子需公牛采集的精子需 后才能进行受精作用。后才能进行受精作用。 使卵母细胞成熟（或：使卵母细胞获得受精能力）使卵母细胞成熟（或：使卵母

22、细胞获得受精能力） 获能获能 （2 2）在体外培养受精卵时，除了给予一定量的以维持细胞呼吸）在体外培养受精卵时，除了给予一定量的以维持细胞呼吸 外，还需要提供外，还需要提供 气体以维持气体以维持 。 二氧化碳二氧化碳培养液（基）的培养液（基）的PH （3 3）图中过程）图中过程A A称为称为 ，它在胚胎工程中的意义在，它在胚胎工程中的意义在 于于 。 （4 4）研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将）研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将 目的的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是目的的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是 ； 获得转基因母牛后，如果获得转基因母牛后，如

23、果 即即 说明目的基因已经表达。说明目的基因已经表达。 胚胎移植胚胎移植 提高优良母畜的繁殖率提高优良母畜的繁殖率 显微注射法显微注射法 牛奶中含有人类白细胞介素（或：牛牛奶中含有人类白细胞介素（或：牛 乳腺细胞已合成人类白细胞介素）乳腺细胞已合成人类白细胞介素） 6.下图表示利用胚胎干细胞（下图表示利用胚胎干细胞（ESES细胞）所作的一系列研究，请细胞）所作的一系列研究，请 据图分析回答：据图分析回答： （1）过程）过程将胚胎干细胞置于将胚胎干细胞置于射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上，射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上， 并加入动物血清、抗生素等物质，维持细胞不分化的状态。在此过程中，并加入动物血清、抗生素等物质，维持细胞不分化的状态。在此过程中， 滋养层提供干细胞增殖所需的滋养层提供干细胞增殖所需的 ，加入抗生素是为，加入抗生素是为 了了 ，这对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具