1、第1页33 胚胎工程的应用及前景 第2页目标定位重点突破1.结合课本图 319、323，掌握胚胎移植和胚胎分割2掌握胚胎干细胞的特点及应用3了解胚胎工程的研究进展和应用价值1.掌握胚胎移植的现状和意义2掌握胚胎移植的生理学基础及胚胎移植的基本程序(重、难点)3掌握胚胎分割的概念、意义及操作过程(重点)4掌握胚胎干细胞的特性及应用(重点)第3页自 主 学 习 第4页一、胚胎移植(阅读 P7478)1胚胎工程技术 胚胎工程技术目前在生产中应用较多的是家畜的_、_和体外生产胚胎技术。第5页2胚胎移植(1)概念对象：雌性动物体内的_或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎。移植条件：_、_相同的其他雌性动
2、物体内。供体：在胚胎移植中_的个体。受体：在胚胎移植中_的个体。地位：是胚胎工程的最后一道“工序”。第6页(2)胚胎移植的意义：充分发挥雌性优良个体的_，大大缩短了供体本身的_，增加供体一生繁殖后代的数量。第7页(3)胚胎移植成功的保障(生理学基础)胚胎移入的基础哺乳动物发情排卵后，同种动物的供、受体_的生理变化是相同的胚胎收集的基础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_状态移入胚胎存活的基础受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生_反应保留遗传特性的基础供体胚胎可与受体子宫建立正常的_联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响第8页(4)胚胎移植的基
3、本程序和方法第9页二、胚胎分割(阅读 P7879)1概念 指采用机械方法将_切割成 2 等份、4 等份或 8 等份等，经移植获得_的技术。2主要仪器设备 _和_。第10页3繁殖方式 _生殖。4特点 后代_相同。第11页5操作程序(1)选择发育良好、形态正常的_，移入盛有操作液的培养皿中。(2)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_中，或直接将祼半胚移植入受体。分割囊胚阶段的胚胎时要注意将_均等分割，此时还可用分割针分割_，做胚胎 DNA 分析_。第12页三、胚胎干细胞(简称 ES 或 EK 细胞)(阅读 P8083)1来源 由_中分离出来的一类细胞。2特点(1)在
4、形态上表现为：_小、细胞核大、核仁明显。(2)在功能上：具有发育的_。(3)在体外培养的条件下，可以只增殖，而不分化。可以对它进行_，也可以进行遗传改造。第13页3应用前景 ES 细胞的分离和培养成功是胚胎工程中的重大成就之一，在基础生物学、畜牧学和医学上都具有十分重要的应用价值。(1)ES 细胞可用于治疗人类的某些顽症：利用 ES 细胞可以被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。第14页(2)培育出_，用于器官移植。(3)对 ES 细胞的培养和诱导，为揭示_和_的机理提供了有效的手段。(4)ES 细胞可用于对哺乳动物_和_的研究。第15页
5、自我校对一、1.胚胎移植 胚胎分割 2.(1)早期胚胎 同种的 生理状态 提供胚胎 接受胚胎(2)繁殖潜力 繁殖周期(3)生殖器官 游离 免疫排斥 生理和组织(4)超数排卵 冲卵 桑椹胚或囊胚 妊娠二、1.早期胚胎 同卵双胎或多胎 2.实体显微镜 显微操作仪 3.无性 4.遗传性状 5.(1)桑椹胚或囊胚(2)空透明带 内细胞团 滋养层 性别鉴定第16页三、1.早期胚胎或原始性腺 2.(1)体积(2)全能性(3)冷冻保存 3.(2)人造组织器官(3)细胞分化 细胞凋亡(4)个体发生 发育规律第17页课 堂 探 究 第18页考点一 胚胎移植1胚胎移植的基本程序(以牛为例，如图所示)第19页2移植
6、胚胎的来源及生殖方式(1)核移植重组细胞早期胚胎培养无性繁殖(2)体外受精早期胚胎培养有性生殖(3)体内受精冲卵胚胎移植有性生殖(4)基因工程转入目的基因的受精卵早期胚胎培养胚胎移植转基因动物有性生殖第20页3胚胎移植过程中供体、受体的选择和处理 选择供体公牛和供体母牛的要求：具有人类所需优良 遗传性状的同种牛受体母牛的要求：具有正常孕育、生殖后代能力 的同种健康雌牛处理用孕激素对受体母牛和供体母牛进行同期发情处理用促性腺激素对供体母牛进行超数排卵处理第21页4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移，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性状能保持其原来
7、的优良特性。例如，良种牛后代的遗传特性是由供体公牛和供体母牛决定的，受体母牛只是提供了胚胎发育的场所，不影响后代的遗传特性。第22页5胚胎移植成功的两个条件(1)同种动物之间进行胚胎移植易于成功。这里的“同种”是指“同物种”，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化相同。(2)供、受体生理状态要相同：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理环境，这是胚胎移植成功与否的关键。第23页 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。受体对移入子
8、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生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。第24页6不同动物胚胎移植的时间不同 牛、羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段才进行移植；小鼠和家兔等实验动物可在更早的阶段移植；人的体外受精胚胎，即试管胚胎，可在 816 个细胞阶段移植。第25页1胚胎移植中胚胎来源有哪些？【提示】转基因、核移植、体外受精、体内受精等。第26页2如何理解超数排卵和冲卵？【提示】(1)超数排卵是指给供体母畜注射促性腺激素，使其一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的卵子。(2)冲卵是指用特制的冲卵装置，将供体母畜子宫中的早期胚胎冲洗出来。第2
9、7页3胚胎移植过程中需要进行几次检查？分别检查什么？【提示】两次检查。第一次在冲卵后，对胚胎进行质量检查；第二次对受体母畜进行是否妊娠的检查。第28页4胚胎移植成功的标志是什么？【提示】移植的胚胎在受体内能正常发育并分娩。第29页试管动物技术正广泛应用于畜牧业生产。请根据试管牛的生产流程图回答相关问题：(1)过程分别表示_、_。(2)对供体母牛的要求是_，通常母牛每次只排出一枚卵母细胞。第30页(3)在 体 外 培 养 受 精 卵 时，需 要 满 足 以 下 条 件：_、营养、温度和 pH 以及气体环境。(4)生产上常用_期的胚胎进行过程。第31页【解析】(1)由题图可知过程分别表示体外受精、
10、胚胎移植。(2)培育试管动物首先选择遗传性能和生产性能优良的母牛。(3)体外培养受精卵时，首先需要无菌无毒的环境，防止被污染，还要有一定的营养物质，适宜的温度、pH，以及气体环境。(4)等胚胎发育到桑椹胚或囊胚期时进行胚胎移植。【答案】(1)体外受精 胚胎移植(2)遗传性能和生产性能优秀(3)无菌无毒的环境(4)桑椹胚或囊胚第32页【变式训练 1】下列关于胚胎移植的说法，错误的是()A对供体、受体要进行选择B要用激素对供体进行超数排卵处理C供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应D胚胎移植常采用的两种方法是手术法和非手术法第33页【解析】大量的研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本上
11、不发生免疫排斥反应，在进行胚胎移植时没有必要对受体进行免疫检查。在胚胎移植时，应选择有健康的体质和正常繁殖能力的个体作为受体，选择遗传性能和生产性能优秀的个体作为供体。应用促性腺激素对供体进行超数排卵处理，以得到更多的卵子。胚胎的移植方法有手术法和非手术法两种。【答案】C第34页考点二 胚胎分割1胚胎分割的基础(1)理论基础：细胞的全能性。(2)物质基础：每个细胞核内具有相同的遗传物质。2特点 每个后代具有相同的遗传物质。第35页3胚胎分割的注意事项(1)选择胚胎：分割时应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。(2)分割：在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。第36页4过程5意义
12、 加快繁殖速度，提高胚胎利用率。第37页6胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同 项目胚胎分割动物体细胞核克隆动物相同点都属于无性生殖或克隆的方法之一，均需利用胚胎移植技术胚胎的来源雌性动物体内的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎通过核移植技术获得的重组胚胎遗传物质胚胎分割动物具有相同的遗传物质克隆动物的核遗传物质主要由供体细胞核提供不同点起点经过受精作用或其他方式形成的一个细胞经过核移植技术形成的一个细胞第38页1胚胎分割的对象是什么？选择此时期的胚胎进行分割的原因是什么？【提示】桑椹胚或囊胚阶段的胚胎。桑椹胚阶段尚未出现细胞分化，具有全能性；囊胚阶段的内细胞团具有全能性。第39页2囊胚的
13、内细胞团有何功能？分割囊胚期的胚胎时为什么强调将内细胞团均等分割？【提示】囊胚的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。囊胚的内细胞团要均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。第40页近年发展起来的胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机，下图为经体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程。相关说法正确的是()第41页A体外受精所需的成熟卵细胞可以从母体卵巢中直接获取，但在受精前要对精子进行获能处理B进行胚胎分割时，应选择发育到原肠胚时期的胚胎进行操作C胚胎分割的方法只能用分割针在显微镜下将胚胎均等分割成若干份D移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎几乎不发生免疫
14、排斥反应第42页【解析】从母体卵巢中得到的卵子还没成熟，要在体外培养到减数第二次分裂中期才具有与获能精子结合的能力。进行胚胎分割时，应选择发育到桑椹胚或囊胚时期的胚胎进行操作。进行胚胎分割时，还可以采用分割刀片将胚胎切开。【答案】D第43页【变式训练 2】胚胎分割和胚胎移植是一种快速繁殖优良种畜的方法。下列叙述正确的是()A胚胎分割可以用机械的方法，也可以用酶处理的方法B分割的胚胎或细胞必须在体外培养到囊胚阶段再移植到受体内C胚胎分割产生的后代个体表现型完全相同D胚胎移植中，供体和受体相当于双亲中的父本和母本第44页【解析】胚胎分割可以用机械的方法(分割针、分割刀片)，也可以用酶(胰蛋白酶)处
15、理的方法来完成；分割的胚胎或细胞可以直接移植，或者培养到桑椹胚或囊胚早期再移植到受体内；胚胎分割产生的后代性状可能不同，原因是性状可能会受到环境的影响；胚胎移植中，供体提供优良胚胎，受体提供健康的子宫，不同于有性生殖中双亲的父本(提供精子)和母本(提供卵细胞)的作用。【答案】A第45页考点三 胚胎干细胞1胚胎干细胞的种类(1)胚胎发育过程中不同干细胞的发育分化过程：受精卵全能干细胞多能干细胞专能干细胞第46页(2)三种干细胞的比较：名称全能干细胞多能干细胞专能干细胞特点具有形成机体的任何组织或器官甚至形成完整个体的潜能具有分化成多种细胞或组织的潜能，但不能发育成完整的个体只能分化成某一种类型或
16、功能密切相关的两种类型的细胞举例胚胎干细胞造血干细胞神经干细胞应用用于病人的器官移植等造血干细胞移植是治疗血液系统疾病、遗传性血液病等的有效手段通过神经干细胞移植治疗脑瘫、头颅外伤等病症 第47页2.胚胎干细胞的分离培养过程 第48页3胚胎干细胞的特点和应用(1)ES 细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化形成新的组织细胞，用于治疗人类的某些顽症，使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。还可以培育出人造器官，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。第49页(2)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。在培养液中加入分化诱导因子，可以诱导
17、ES 细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。所以 ES 细胞是研究体外细胞分化的理想材料。第50页4滋养层细胞与饲养层细胞(1)滋养层细胞：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层细胞最终发育成胎膜和胎盘。(2)饲养层细胞：一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。第51页1用患者本人的干细胞诱导分化所得到的器官进行移植，其最大的优点是什么？【提示】用患者本人的干细胞诱导分化所得到的器官进行移植，最大的优点在于不会发生免疫排斥反应。第52页2获得干细胞的主要途径有哪些？【提示】(1)从体外培养的胚胎中获
18、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。第53页科学家通过诱导黑鼠体细胞脱分化获得诱导性多能干细胞(iPS)，继而利用 iPS 细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠。流程如下：第54页(1)从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为_，培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为_。(2)图中 2 细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，该过程称为_；也可从灰鼠体内取出卵子，通过_后进行早期胚胎培养获得。(3)图中重组囊胚通过_技术移入白鼠子宫内继续发育，暂不移入的胚胎可使用_方法保存。第55页(4)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的_分
19、离培养获得。iPS 与 ES 细胞同样具有发育全能性，有望在对人类 iPS 细胞进行定向_后用于疾病的细胞治疗。第56页【解析】原代培养指将动物组织用酶处理成单个细胞后进行的初次培养。接触抑制指贴壁的细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖的现象。暂不进行胚胎移植的胚胎可放入196 的液氮中冷冻保存。iPS 与 ES 细胞一样，可通过诱导定向分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。【答案】(1)原代培养 接触抑制(2)冲卵 体外受精(或核移植)(3)胚胎移植 冷冻(4)内细胞团 诱导分化第57页【变式训练 3】下列有关胚胎干细胞的说法不正确的是()A利用干细胞治疗某些顽疾，因为干细胞具
20、有再生各种组织、器官的潜能B在功能上，胚胎干细胞具有发育的全能性C用骨髓移植法治疗白血病的优点之一是不发生排斥反应D异体骨髓移植成功后，康复者的血型有可能发生改变第58页【解析】胚胎干细胞体外培养，可以被诱导分化成人造组织器官用于器官移植，也可用于修复坏死、退化的组织细胞。骨髓移植必须进行配型实验，即使是配型合适的骨髓，移植造血干细胞后也会有排斥反应，只是排斥反应较小而已。异体骨髓移植，受体的血细胞来自异体骨髓造血干细胞的增殖，故血型有可能发生改变。【答案】C第59页随 堂 训 练 第60页1下列关于胚胎移植的叙述，错误的是()A超数排卵技术要使用一定的激素B受体母畜必须处于与供体母畜同步发情
21、的状态C胚胎移植中的胚胎一定是体外受精而来的D试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行答案 C解析 胚胎移植中的胚胎可以是通过体外受精、人工授精、自然配种等方式而来的。第61页2下列有关胚胎工程的应用及其前景的说法不正确的是()A胚胎移植中，受体的主要职能变为只产生具有优良遗传特性的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔任务由供体取代B在肉用家禽的生产中，一次给受体移入多个胚胎，可增加双胎和多胎的比例C利用胚胎冷冻保存技术，建立胚胎库，可保存品种资源和濒危物种D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第62页答案 A解析 胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体繁殖潜力。在胚胎移植技术中，供体的
22、主要职能为产生有优良遗传特性的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由受体代替，这就大大缩短了供体本身的繁殖周期，A 项错误；在肉用家禽的生产中，一次给受体移入多个胚胎，可增加双胎和多胎的比例，B 项正确；利用胚胎冷冻保存技术，建立胚胎库，可保存品种资源和濒危物种，C项正确；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，成功率较高的是同卵双胎，D 项正确。第63页3胚胎分割技术是一种现代生物技术，关于这一技术的叙述正确的是()A胚胎分割是将早期胚胎任意分割成多份B胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎C胚胎分割技术是有性生殖的方式，因此不属于克隆D胚胎分割技术可以分割任意时期的胚胎第64页答
23、案 B解析 可进行胚胎分割的时期是桑椹胚或囊胚期，且不能无限分割。胚胎分割技术是将同一胚胎分割成几等份，来自同一胚胎的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。第65页4下列有关胚胎干细胞的叙述，正确的是()A胚胎干细胞只能从桑椹胚或原始性腺中分离获取B胚胎干细胞的核仁明显，与其合成蛋白质旺盛密切相关C胚胎干细胞在体外培养时只增殖不分化，因此没有应用价值D利用胚胎干细胞成功诱导产生神经细胞，体现了细胞的全能性第66页答案 B解析 胚胎干细胞是从早期胚胎(如桑椹胚、囊胚)或原始性腺中分离出来的；胚胎干细胞核仁明显，而核仁与核糖体的形成有关，因此胚胎干细胞核仁明显与
24、合成蛋白质旺盛密切相关；胚胎干细胞在体外培养时，可诱导分化培育出人造组织器官用于器官移植，用于研究体外细胞分化等；由于经诱导产生的是神经细胞，未能得到完整个体，所以没有体现细胞的全能性。第67页5如图为胚胎移植过程示意图，请回答以下问题：第68页(1)胚胎移植对甲、乙、丙牛的要求分别是_、_和_。丁牛为_。(2)过程分别是_和_。(3)欲 得 到 更 多 的 后 代 丁 牛，可 将 收 集 到 的 胚 胎 进 行_。(4)过程常用_的方法对甲牛进行处理。第69页答案(1)优质母牛 普通母牛 优质公牛 有价值的后代(优质牛)(2)同期发情处理 胚胎移植(3)胚胎分割(4)注射促性腺激素解析 由题图可知，过程分别为同期发情处理、胚胎移植和超数排卵处理。对甲牛超数排卵处理的方法是注射促性腺激素。胚胎移植时所用的供体公牛和母牛均为优质牛，受体牛选择有健康的体质和正常繁殖能力的普通母牛即可。第70页请做：限时规范训练（十一）