胚胎工程的应用及前景课件-高二下学期生物人教版选修3.pptx

体外受精和早期胚胎培养3.3 3.3 胚胎工程的应用及前景胚胎工程的应用及前景学习目标1.说出胚胎移植的生理学基础和具体操作程序。2.简述进行胚胎分割的注意事项及其实际意义。3.说出胚胎干细胞的来源、特点和用途。一一胚胎移植胚胎移植一、胚胎移植一、胚胎移植 将雌性动物的 ，或者通过 得到的胚胎，移植到 的、的其他雌性动物的体内，使之发育为新个体的技术。同种同种生理状态相同生理状态相同早期胚胎早期胚胎1.1.概念概念:其他方式其他方式（1）移植的对象：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。有性生殖无性生殖体外受精体内受精核移植转入目的基因的受精卵胚胎分割早期胚胎培养早期胚胎冲卵早期胚胎早期胚胎培养早期胚胎早期胚胎培养早期胚胎胚胎移植（2）移植条件：同种的、生理状态相同的相同的其他雌性动物体内。同期发情处理同期发情处理（3）供体：在胚胎移植中提供胚胎的个体（4）受体：在胚胎移植中接受胚胎的个体遗传性能和生产性能优秀的个体遗传性能和生产性能优秀的个体有健康体质和正常繁殖能力的个体有健康体质和正常繁殖能力的个体（5）实质：（6）地位：胚胎工程是其它技术的胚胎工程是其它技术的最后一道最后一道“工序工序”。生产胚胎的生产胚胎的供体供体和孕育胚胎的和孕育胚胎的受体受体共同繁殖后代的过程。共同繁殖后代的过程。(早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移）早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移）2.2.胚胎移植的优势胚胎移植的优势:(1)充分发挥雌性优良个体的充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力繁殖潜力供体的主要职能：只产生具有优良遗传特性的胚胎受体的职能：担任繁重而漫长的妊娠和育仔的任务(2)大大缩短了供体本身的繁殖周期。(3)对供体施行超数排卵处理后，增加后代数量。3.3.胚胎移植的意义胚胎移植的意义:移动到任何一头动物子宫内都能发育吗?同种同种动物动物发情排卵发情排卵后后,不管是否妊娠，在一段不管是否妊娠，在一段时间内供体时间内供体 受受体具有相同的生理环境。体具有相同的生理环境。（移入的基础（移入的基础)为什么能收集到胚胎？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。(收集的基础)4.胚胎移植的生理学基础移植的胚胎会与受体发生免疫排斥反应吗？受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应。（存活的基础）供体的胚胎移植到受体的子宫内，两者能否建立正常的联系？(保留遗传特性的基础)生理学基础（生理学基础（4个）个）意义意义同种动物的供体和受体排卵后，同种动物的供体和受体排卵后，生殖器官的生殖器官的 是相同的。是相同的。生理变化生理变化为供体的胚胎移入受体提供为供体的胚胎移入受体提供相同的相同的 。生理环境生理环境早期胚胎形成后，在一定时间内早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于系，而是处于 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游离游离受体对移入子宫的外来胚胎受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生基本上不发生 。免疫排斥反应免疫排斥反应供体胚胎可与受体子宫建立正常供体胚胎可与受体子宫建立正常的的 和和 联系，但其联系，但其 不受影响。不受影响。生理生理组织组织遗传特性遗传特性为胚胎在受体内的存活为胚胎在受体内的存活提供了可能提供了可能为移植后的胚胎继续发育为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障提供了营养等方面的保障4.胚胎移植的生理学基础思考讨论：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？a.a.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处理同期发情处理，使它们的生理条件达到同步后一致，使它们的生理条件达到同步后一致，使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，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这是胚胎移植成功与否的关键。的关键。b.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。5.胚胎移植的基本程序（1）供体、受体的选择和处理（2）用激素对供体母牛做超数排卵处理（3）配种或进行人工授精（4）胚胎的收集（7）胚胎移植（8）对受体母牛进行 是否妊娠检查（5）胚胎的检查（6）胚胎的保存（9）受体母牛产下胚胎移植的犊牛（1）供体、受体的选择和处理选择遗传性能和生产性能优秀的个体选择有健康的体质和正常繁殖能力的个体供体受体用孕激素对供体母牛和受体母牛进行同期发情处理。孕激素属于性激素的一种，化学本质为固醇，可注射可口服（2）用激素对供体母牛做超数排卵处理供体母牛用促性腺激素处理使之超数排卵该方法从输卵管内获取的卵母细胞，可直接与获能的精子受精（3）配种或进行人工授精超数排卵的母牛发情后，选择 同种优秀的公牛进行配种或人工授精。可体内受精或体外受精，受精卵形成后可作为动物基因工程的受体，将目的基因导入受精卵。（4）胚胎的收集配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宮内的胚胎冲洗出来（也叫冲卵）。冲卵：借助特制的冲卵装置，将供体母畜子宫或输卵管中的胚胎冲洗出来。(1)排卵：从卵泡中排出卵子，排出的是初级卵母细胞或次级卵母细胞。易混辨析：(2)超数排卵：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。(3)冲卵：用配制好的冲卵液，将供体母畜子宫或输卵管中的早期胚胎冲洗出来。（5）胚胎的检查这时的胚胎应该发育到桑椹胚或囊胚阶段。冲卵后，对胚胎进行第一次质量检查（6）胚胎的保存将收集的胚胎直接向受体移植放入-196的液氮中保存。胚胎冷冻保存(-196,液氮中）（7）胚胎移植（1）手术法:引出受体子宫和卵巢,将胚胎注入子宫角,缝合创口。（2）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。胚胎移入受体子宫的位置应该与其在供体内的位置相同或相似。（8）对受体母牛进行是否妊娠检查。进行第二次检查（9）受体母牛产下胚胎移植的犊牛胚胎移植成功的标志移植的胚胎在受体内能正常发育并分娩。产下的后代性状取决于供体母牛和公牛，性别取决于公牛提供的精子类型，与受体没有关系对胚胎检查、培养或保存良种奶牛后代处理供体母畜对供体、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理配种或人工受精收集胚胎胚胎移植对受体母畜进行妊娠检查胚胎移植实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移胚胎移植实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移胚胎分割 什么是同卵双胞胎？能不能人工制造同卵双胞胎？同卵多胞胎？二、胚胎分割二、胚胎分割1.1.概念概念:采用采用 方法方法,或或酶处理酶处理将将 切割成切割成 等份等份,等等份或份或 等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。机械机械早期胚胎早期胚胎2 24 48 82.2.理论基础：理论基础：动物胚胎细胞的动物胚胎细胞的 。全能性全能性3.3.特点特点:后代具有后代具有 的遗传物质，属于的遗传物质，属于 繁殖，即克隆。繁殖，即克隆。相同相同无性无性4.4.胚胎的选择胚胎的选择:发育良好的发育良好的,形态正常的形态正常的 。桑椹胚桑椹胚/囊胚囊胚基因型相同，但表现型不同桑椹胚阶段尚未分化具有全能性，囊胚阶段已出现分化但内细胞团具有全能性。6.6.主要仪器：主要仪器：和和 。实体显微镜实体显微镜显微操作仪显微操作仪5.5.意义：意义：加快繁殖速度，提高了胚胎的利用率7.7.方法：方法：机械法（分割针或分割刀平均切割囊胚时期内细胞团)酶处理法（酶处理早期胚胎时的卵裂球）机械法：1）选择良好的桑椹胚或囊胚移入盛有操作液的培养皿（体外）2）用分割针或分割刀片将其切开，吸出其中的半个胚胎注入空透明带中或直接移植给受体。关键：分割时，要注意将内细胞团均等分割。否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。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。若分割不均，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。注意事项：不能。分割份数越多，越难以做到均等分割，且每一份的细胞数目就越少，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率会降低。1.囊胚的内细胞团有何功能？分割囊胚期的胚胎时为什么强调将内细胞团囊胚的内细胞团有何功能？分割囊胚期的胚胎时为什么强调将内细胞团均等分割？均等分割？2在胚胎分割时在胚胎分割时，能否无限分割？原因是什么？能否无限分割？原因是什么？ABCD透明带透明带滋养层滋养层内细胞团内细胞团囊胚腔囊胚腔DNA分分析性别析性别鉴定鉴定已知性别胚胎已知性别胚胎胚胎移植胚胎移植还可用分割针分割滋养层，做DNA分析性别鉴定。用用基因探针基因探针做做DNADNA分子杂交分子杂交 SRYPCR SRYPCR鉴定技术：鉴定技术：从早期胚胎中取出几个细胞，提取从早期胚胎中取出几个细胞，提取DNADNA。然后用然后用SRYSRY基因的基因的一段碱基（位于一段碱基（位于Y Y染色体上的性别决定基因）染色体上的性别决定基因）作为引物作为引物用胚胎细胞中的用胚胎细胞中的DNADNA为模板，进行为模板，进行PCRPCR扩增，最后用扩增，最后用SPYSPY特异性特异性探针探针对扩增产物进行检测。对扩增产物进行检测。出现阳性反应，则胚胎为雄性，出现阳性反应，则胚胎为雄性，反之为雌性。再把确定性别的胚胎移植到子宫。反之为雌性。再把确定性别的胚胎移植到子宫。胚胚胎胎性性别别鉴鉴定定ABCD透明带透明带滋养层滋养层内细胞团内细胞团囊胚腔囊胚腔DNA分分析性别析性别鉴定鉴定已知性别胚胎已知性别胚胎胚胎移植胚胎移植还可用分割针分割滋养层，做DNA分析性别鉴定。用用基因探针基因探针做做DNADNA分子杂交分子杂交分析染色体组型雌性为分析染色体组型雌性为XXXX,雄性为雄性为XYXY受精卵受精卵受精卵受精卵分裂分裂分裂分裂 代孕母牛植入植入分割酶处理法：酶处理酶处理早期胚胎时的卵裂球8.胚胎分割技术的缺陷：刚出生动物的体重偏低，毛色和斑纹还存在差异；采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的。最常见的是经胚胎分割产生的同卵双胎，但目前社会上的同卵双胎多数是自然形成的干细胞的分类及特点：干细胞的分类及特点：胚胎发育过程中不同干细胞的发育分化过程：胚胎发育过程中不同干细胞的发育分化过程：受精卵受精卵全能干细胞全能干细胞多能干细胞多能干细胞专能干细胞专能干细胞三三.胚胎干细胞胚胎干细胞1.1.概念：概念：简称简称 ,是由是由 或或 中中分离出来的一类细胞。分离出来的一类细胞。ESES或或EKEK细胞细胞早期胚胎早期胚胎原始性腺原始性腺胚胎干细胞的来源不是胚胎发育的每一个时期，只能是早期胚胎(囊胚期以及之前)。2.2.特点特点:形态：形态：功能：功能：体积 ,细胞核 ,核仁 ；小小大大明显明显核质比大具有发育的 ,可分化为成年动物体内任何一种组织细胞;全能性全能性体外体外培养条件下：培养条件下：ES细胞可 。对它可以进行 ，也可以进行 。增殖而不发生分化增殖而不发生分化冷冻保存冷冻保存遗传改造遗传改造3.主要用途(1)治疗人类的某些顽症。思考讨论：1.胚胎干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？胚胎干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，经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。3.主要用途(1)治疗人类的某些顽症。如帕金森综合征、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。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。原理：胚胎干细胞具有发育的全能性(2)培育出人造组织器官，用于器官移植。2.胚胎干细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题？过胚胎干细胞体外诱导分化，可以培育出人造器官，从而解决供体器官不足。另一方面，由于是自身细胞经诱导分化形成的，所以无免疫排斥反应。(2)培育出人造组织器官，用于器官移植。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。原理：细胞分化（基因的选择性表达）特点：无免疫排斥(3)揭示细胞分化和细胞凋亡的机理。抑制分化的培养A.培养在饲养层细胞上输卵管或子宫上皮细胞大鼠肝细胞饲养层细胞的特点：促进细胞增殖抑制细胞分化经射线照射失去增殖能力的小鼠成纤维细胞【易错提醒】滋养层饲养层(1)滋养层：囊胚时期沿透明带内壁排列的个体较小的细胞，滋养层最终发育成胎膜和胎盘。(2)饲养层：饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为干细胞分裂、增殖的营养细胞B.无饲养层细胞培养给培养液中添加分化抑制因子如：白细胞抑制因子等。用培养过饲养层细胞的培养液进行培养诱导分化在培养液中加入分化诱导因子，如：牛磺酸、丁酰环腺苷酸等化学课堂小结课后巩固提分提能1胚胎移植过程中“2次”使用激素第1次用孕激素对供、受体进行同期发情处理；第2次用促性腺激素对供体进行超数排卵处理。3胚胎干细胞的“2个”来源2.胚胎移植过程中的两次检查：第1次对收集的胚胎进行质量检查；第2次对受体母牛是否妊娠进行检查。早期胚胎或原始性腺(1)移植的胚胎只能来自体内受精或者体外受精直接产生的胚胎。()(2)胚胎移植时，供体母畜需要具备优良的遗传性能。()(3)胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行，因为两者生理特征相近，易于成功。()(4)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割。()(5)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。()(6)胚胎干细胞可以来源于早期胚胎，也可以来源于成熟个体。()练习1.1.下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是（下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是（）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的状态受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态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素D.D.试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行A2.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B3.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 4.4.利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过程利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过程的重要原因是（的重要原因是（）A.A.细胞分裂细胞分裂 B.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.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 右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。囊胚 原始性腺细胞胚胎干细胞 分化诱导 （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_细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选最终得到能分泌_的杂交瘤细胞。选择性表达造血干红细胞 细胞中无细胞核间B淋巴 特异性抗体