胚胎工程应用前景改

1、3.3 胚胎工程的应用及前景,湛江产天价牛肉 千元一斤有钱还难买,新闻,日本神户牛肉（雪花牛肉）,这就是和牛（又称日本神户牛），是当今世界公认的品质最优秀的 良种肉牛，国内市场每公斤能售出2000多元人民币的天价。,如何将这种优质的牛进行快速、大量的繁殖呢？,雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎。,提供胚胎的个体。,接受胚胎的个体。,同种（同一物种）、生理状态相同。,一、胚胎移植,1.胚胎移植的概念:,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。,1)加速育种工作和品种改良 2)大量节省购买种畜的费用 3

2、)一胎多产 4)保存品种资源和濒危物种 5)可充分发挥优秀个体的繁殖潜能 缩短繁殖周期,增加一生繁殖的后代数量,3.胚胎移植的意义,2.胚胎移植的地位： 是胚胎工程的最后一道工序,思考？ 1、准备移植的小牛胚胎，移植到任 何一头母牛的子宫内都能发育吗？ 2、供体与受体之间进行胚胎移植 会不会发生免疫排斥反应？,4.胚胎移植的生理学基础,请认真阅读课本P76，思考讨论： (1)胚胎移植的生理学基础的四点内容是什么？ (2)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？ (3)有人认为

3、胚胎移植实质上是早期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？,（1）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: （2）在胚胎移植操作中，怎样

4、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。,胚胎移植成功与否要有两个条件 1.胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。 2.进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。,5、胚胎移植

5、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？ （2）每一步技术操作的作用如何？ （3）为什么要进行这些操作？,胚胎移植的基本程序,（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 体内的早期胚胎冲出来。,

6、（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？,-196的液氮中冷冻保存,（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,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：,体细胞核移

7、植的过程,供体体细胞,细胞培养,体细胞,卵巢卵母细胞,MII期卵母细胞,去核,无核卵母细胞,注入,细胞融合,重组细胞,重组胚胎,胚胎移植,代孕母体,生出与供体遗传物质相同的个体,发育,理论基础：动物细胞核的全能性,采集良种母牛的卵母细胞,卵母细胞的体外培养,采集良种公牛精子,精子体外获能,体外受精,良种牛受精卵,胚胎移植,受体牛,良种犊牛,“试管牛”工厂化生产的技术流程图,良种牛体外受精胚胎,1.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,2.

8、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期发情的状态 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,3.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,遗传性能优秀,健康有正常繁殖能力,同种遗传性能优秀,同期发情处理,胚胎移植,超数排卵,二、胚胎分割

9、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: 采用显微手术（机械方法）的方法将早期胚胎分割成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。,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。,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

10、入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚移植给受体。,胚胎分割移植的显微操作,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。,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

11、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。,三.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。,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。,2.特点: （1）形态： 体积小.细胞核大

12、,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.体外培养可增殖不分化； （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。,专能干细胞,多能干细胞,全能干细胞,特点,只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞,能分化成多种细胞或组织，但不能发育成完整个体,能形成机体的所有组织器官，发育成完整个体,举例,上皮组织基底层的干细胞，成纤维细胞,造血干细胞,胚胎干细胞,干细胞的分类：,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

13、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

14、导因子：诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。,（4）可用于研究哺乳动物个体发生 和发育规律,课堂小结：,一、胚胎移植,二、胚胎分割,三、胚胎干细胞,1.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,2(2009年江苏高考题)下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是( ) A卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加 B胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割 C胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点 D胚胎干细胞是一类未分化细胞，可从早期胚胎中分离获取,D,(2010年山东潍坊一检)下图为利用生物技术

15、生产单克隆抗体和经体外受精培育优质奶牛的过程。请回答下列问题：,(1)细胞A的形成过程中常用的诱导因素有_。 (2)过程中直接产生的A细胞可能有_种(只考虑两个细胞融合)，经选择性培养的杂交瘤细胞，还需要进行_，经多次筛选就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞，进行体内或体外培养。,(3)过程优质奶牛的培育过程需要进行胚胎移植，移植后的胚胎能在受体子宫中存活，其生理基础是_。 (4)若要同时获得多头与此优质奶牛相同的小牛，可对中囊胚进行_，操作过程中需要特别注意的问题是_。,【解析】 (1)诱导动物细胞融合可用离心、振动、电刺激处理，聚乙二醇处理或灭活的病毒处理。(2)两类细胞放在一起，经诱导

16、融合可形成3种由两个细胞融合的细胞：B细胞与B细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞、B细胞与骨髓瘤细胞融合成的杂交瘤细胞，经选择性培养，多次检测和筛选获得能产生专一抗体的杂交瘤细胞，再经体外培养或体内培养获得大量的单克隆抗体。,(3)受体子宫的生理状态与供体子宫的生理状态相同，供体对移植胚胎不发生免疫排斥反应，能保证移植的胚胎在受体子宫中存活。 (4)胚胎分割移植产生的小牛，遗传物质相同，在进行分割时要注意将囊胚期的内细胞团均等分割。,【答案】 (1)灭活的病毒、聚乙二醇、电刺激等 (2)3 克隆化培养和抗体检测 (3)受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应 (4)胚胎分割(移植) 将囊胚的内细胞团进行均等

17、分割,(2009年宁夏高考题)下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答：,(1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至_期的内细胞团或胎儿的_中分离得到的一类细胞。 (2)图中分化程度最低的干细胞是_。在体外培养条件下，培养液中加入_因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。 (3)在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因_的结果。,(4)某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的。骨髓移植的实质是将上图中的_细胞移植到患者体内。 (5)若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细胞、白细胞、皮肤细胞、神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的_，其原因是_ _。

18、,(6)若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留于细胞周期的_期。 (7)在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用_细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选最终得到能分泌_的杂交瘤细胞。,【解析】 胚胎干细胞是指动物胚胎发育成囊胚期时的细胞或胎儿中的原始性腺中分离出来的一类细胞。胚胎干细胞是一种高度未分化细胞，它具有发育的全能性，在体外培养时，培养液中加入分化诱导因子后能分化出成体动物的所有组织和器官。细胞分化的实质是基因的选择性表达的结果。骨髓移植实际移植的是骨髓中的造血干细胞，通过骨髓移植可以治疗白血病。,通过细胞增殖可以大量的克隆细胞，哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，不

19、能进行增殖。DNA的复制发生在细胞分裂的间期，用药物抑制肿瘤细胞DNA的复制可使肿瘤细胞停留在细胞分裂间期。制备单克隆抗体时，可用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，得到杂交瘤细胞。杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体。,【答案】 (1)囊胚 原始性腺细胞 (2)胚胎干细胞 分化诱导 (3)选择性表达 (4)造血干 (5)红细胞 成熟的红细胞中无细胞核 (6)间 (7)B淋巴 特异性抗体,3(2007年高考宁夏理综)现有A和B两个肉牛品种，A品种牛的细胞组成可表示为A细胞核、A细胞质，B品种牛则为B细胞核、B细胞质。 (1)如果要获得一头克隆牛，使其细胞由A细胞核和B细胞质组成，基本步骤是：从A

20、品种牛体内取出体细胞，进行体外培养。然后再从培养细胞中取出_注入B品种牛的_卵母细胞，经过某种刺激和培养后，可形成胚胎，该胚胎被称为_，将该胚胎移入代孕母牛的_中，通过培育可达到目的。,(2)一般来说，要想大量获得这种克隆牛比较难，原因之一是卵母细胞的数量_，为解决这一问题，可以用_激素处理B品种母牛。 (3)克隆牛的产生说明_具有全能性。克隆牛的性状主要表现_品种牛的特征。由A、B两品种杂交得到的牛与克隆牛相比，杂交牛细胞核的遗传物质来自_个亲本，细胞质来自_性亲本，克隆牛和杂交牛的遗传物质组成_(相同，不同)。,【解析】 (1)克隆动物采用核移植，胚胎移植技术。 (2)用促性腺激素处理母牛

21、，可以促进卵细胞的形成和排出。(3)动物细胞的全能性表达受到抑制，但克隆牛(羊)等动物的过程可以证明其细胞核仍具有全能性。克隆牛的性状主要由核基因控制，因此主要表现为供核的母牛性状。杂交牛中细胞核的遗传物质来自公牛和母牛两个亲本，而细胞质基因来自母牛亲本，所以杂交牛和克隆牛的遗传物质不同。,【答案】 (1)细胞核 去核 重组胚胎 子宫 (2)不足 促性腺 (3)动物体细胞核 A 两 雌 不同,跟踪训练,（2009 年宁夏卷）下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答：,（1）胚胎干细胞是从动物胚胎发育至_期的内细胞团或胎儿的_中分离得到的一类细胞。 （2）图中分化程度最低的干细胞是_。

22、在体外培养条件下，培养液中加入_因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。 （3)在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因_的结果。 （4）某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的，骨髓移植的治疗的实质是将上图的_细胞移植到患者体内。 （5）若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细胞、白细胞、神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的_，其原因是_。,（6）若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的_期。 （7）在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用_细胞与骨髓细胞融合，经多次筛选最终得到能分泌_的杂交瘤细胞。,解析：（

23、1）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,囊胚阶段细胞开始分化为内细胞团和滋养层细胞。 （2）图中分化程度最低的干细胞是胚胎干细胞,全能性最高, 在体外培养条件下,该种干细胞可诱导分化形成不同类型的组织细胞,培养液中加入分化诱导因子。 （3)细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果。 （4)骨髓是人体的造血组织,存在造血功能干细胞, 骨髓移植的治疗的实质是将上图的造血干细胞移植到患者体内。（5）克隆某种哺乳动物需要供体提供细胞核,而成熟的红细胞没有细胞核,所以不能作为供体。 （6）细胞周期包括分裂间期和分裂期,分裂间期完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。 （7）单克隆抗体过程中

24、的细胞融合阶段，用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合, 经筛选最终得到能分泌一种特异性抗体的杂交瘤细胞。,答案： （1）囊胚 原始性腺细胞 （2）胚胎干细胞 分化诱导 （3)选择性表达 （4）造血干 （5）红细胞 细胞中无细胞核 （6）间 （7）B淋巴 特异性抗体,跟踪训练,下列叙述正确的是（ ） A.利用胚胎分割技术可以将一个受精卵分割成许许多多个胚胎 B.胚胎移植以防环境因素的干扰，卵子、精子完成受精后要立即移入母体子宫 C.卵母细胞采集前，要用性激素处理母体 D.卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前完成的，这是精卵发生上的重要区别,解析：哺乳动物卵泡的形成和在卵巢的储备，是在出生前（即胎儿时期

25、）完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别；胚胎分割技术分割的是早期的胚胎，不能无限制分割；胚胎移植技术移植的也是早期胚胎。 答案：D,（2009 年海南卷）请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题：,(1)精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体，顶体内含有的_能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。 (2)某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于_卵母细胞阶段，当该细胞发育至减数第二次分裂_期时，才具备受精能力。若在卵黄膜和透明带之间看到两个极体，则表明_过程已完成。,(3)动物的早期胚胎移植到同种且_与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更

26、多的早期胚胎，常用_激素对供体进行处理，其目的是获得更多的_，经人工受精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜_。 (4)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到桑椹期或囊胚期阶段的早期胚胎进行_处理，再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置于_条件下。 解析:顶体酶协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带；在卵黄膜和透明带之间看到两个极体，则表明受精过程已完成。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜对物质的吸收具有选择透过性。,答案： (1)顶体酶 (2)初级中受精 (3)生理状态促性腺卵母细胞对物质的吸收具有选择透过性 (4)胚胎分割冷冻(或液氮),名师点睛：获能后的精子，在雌性动物生殖道内与卵子相遇时，会出现精子顶体膨大、精子质膜（外膜）和顶体外膜局部融合，并在融合处形成一些泡状物，随后脱落，造成顶体外膜出现孔洞，使顶体内储存的与受精有关的酶释放出来参与精子与卵子的受精过程。这种生理现象叫做顶体反应。在精子和卵子受精过程中，当精子越过放射冠，进入透明带并接触卵黄膜时，卵子发出指令（信号）阻止后续的精子进入透明带的一种反应，叫透明带反应。它是受精作用过程中，防止多精入卵的第一道屏障。