高中生物第2章胚胎工程2.2胚胎工程實驗技術(shù)省公開課一等獎新名師獲獎?wù)n件

第2節(jié)胚胎工程試驗技術(shù)1/441.說出胚胎工程概念。2.記住胚胎移植和胚胎分割主要操作步驟。3.簡述胚胎移植和胚胎分割在家畜快速繁殖中主要意義。4.關(guān)注胚胎干細(xì)胞技術(shù)及其應(yīng)用。2/44一二三四五一、胚胎工程概念胚胎工程通常指各種胚胎操作技術(shù),其研究對象主要限定于

高等脊椎動物,尤其是哺乳動物,研究內(nèi)容重點有超數(shù)排卵、

體外授精、胚胎培養(yǎng)、胚胎保留、胚胎移植、胚胎分割、基因操作、細(xì)胞核移植等。3/44一二三四五二、人工授精和胚胎體外培養(yǎng)胚胎工程關(guān)鍵技術(shù)是胚胎體外培養(yǎng)。1.人工授精(1)精子獲取:慣用人工采集方式采集精液。采集精液通常需要加入特殊稀釋液,并在低溫下保留。(2)卵細(xì)胞獲取:方法為超數(shù)排卵,即人為注射外源促性腺激素,促使卵巢排出較正常情況下更多成熟卵細(xì)胞。采卵技術(shù)有

手術(shù)采卵(沖洗輸卵管采卵)和非手術(shù)采卵(子宮沖卵)兩種方法。(3)體外授精過程中至關(guān)主要一個步驟是在體外條件下,利用化學(xué)藥品(咖啡因、肝素等)使精子到達(dá)獲能狀態(tài),這么才能夠穿入到卵細(xì)胞內(nèi)部。4/44一二三四五思索：體外授精時,精子與卵細(xì)胞需怎樣處理才有受精能力?提醒:精子要獲能處理,卵細(xì)胞要培養(yǎng)成熟,即培養(yǎng)至減數(shù)分裂Ⅱ中期,才含有受精能力。5/44一二三四五2.胚胎體外培養(yǎng):應(yīng)用人工創(chuàng)造環(huán)境,對獲取早期胚胎進(jìn)行體外培養(yǎng)。6/44一二三四五三、胚胎移植技術(shù)1.概念胚胎移植技術(shù)是指從經(jīng)濟價值較高、遺傳性狀優(yōu)異母畜體內(nèi)獲取經(jīng)過激素處理超數(shù)排卵受精發(fā)育胚胎,移植到同期發(fā)情代孕母子宮內(nèi),經(jīng)過妊娠產(chǎn)仔技術(shù)。簡單地說就是“借腹懷胎”。2.胚胎移植前準(zhǔn)備胚胎移植前準(zhǔn)備包含胚胎采集、供體和受體動物準(zhǔn)備以及胚胎保留。(1)胚胎起源:一個是采取超數(shù)排卵技術(shù),以增加可用卵數(shù)量;另一個是利用體外授精技術(shù)培育胚胎。(2)胚胎采集方法:小型動物普通采取手術(shù)法;大型動物普通采取非手術(shù)法。7/44一二三四五(3)供體選擇:供體應(yīng)先從那些遺傳性能優(yōu)良而穩(wěn)定健康母畜中選擇,然后再依據(jù)營養(yǎng)情況、繁殖力、年紀(jì)、發(fā)情周期、對超數(shù)排卵反應(yīng)及自然排卵是否正常等指標(biāo)來深入選擇理想供體群,并建立嚴(yán)格供體檔案。(4)受體選擇:標(biāo)準(zhǔn)上選擇那些生產(chǎn)性能較低,數(shù)量較多、健康無病、發(fā)情周期正常適齡母畜作為移植受體。(5)發(fā)情同時化:只有當(dāng)供給胚胎母畜和接收胚胎母畜生殖器官處于相同生理狀態(tài)下,胚胎移植才有可能成功。(6)胚胎保留:指在一定條件下使胚胎停頓發(fā)育并保持重新恢復(fù)發(fā)育活性一個方法。胚胎在培養(yǎng)液中0~5℃下只能暫時保留,若要長久保留,必須將胎胚冷凍在液氮(-196℃)中。8/44一二三四五3.胚胎移植實施普通中小型動物都采取手術(shù)法,即經(jīng)消毒后切開腹中線,取出子宮和輸卵管,將胚胎移至適當(dāng)位置后,將子宮、輸卵管等放回腹腔,縫合肌肉層和皮膚,并經(jīng)消毒處理。對于大型動物普通采取非手術(shù)法,即采取特殊器械進(jìn)行移植。思索：用流程圖形式寫出胚胎移植基本程序。提醒:9/44一二三四五4.胚胎移植技術(shù)應(yīng)用人工授精技術(shù)使優(yōu)異公畜遺傳潛力得到最大程度發(fā)揮,而胚胎移植技術(shù)可使優(yōu)良公、母畜繁殖潛力都得以充分發(fā)揮。胚胎移植應(yīng)用主要表現(xiàn)為:(1)充分發(fā)揮優(yōu)良母畜繁殖潛力,快速擴大優(yōu)良種群;(2)保留品種資源,建立優(yōu)良種質(zhì)資源基因庫;(3)代替優(yōu)良種畜引進(jìn)。10/44一二三四五四、胚胎分割技術(shù)1.概念胚胎分割技術(shù)是把一個胚胎細(xì)胞分成兩組或多組,經(jīng)過短暫培養(yǎng)使其修復(fù)、發(fā)育后,再一同或分別移植到不一樣代孕母中妊娠并產(chǎn)生多胎技術(shù),又稱做人工同卵多胎技術(shù)。11/44一二三四五2.胚胎分割程序(1)切割器具準(zhǔn)備:胚胎分割需要器械有體視顯微鏡、

倒置顯微鏡、顯微操作儀、胚胎固定管和分割針。↓

(2)胚胎預(yù)處理:為了降低切割損傷,胚胎在切割前普通用

鏈霉蛋白酶進(jìn)行短時間處理,使透明帶軟化并變薄或去除透明帶。↓

(3)胚胎分割:在進(jìn)行胚胎切割時,先將發(fā)育良好胚胎移入含有操作液培養(yǎng)皿中,然后在顯微鏡下用切割針或切割刀把胚胎一分為二?！?2/44一二三四五(4)分割胚培養(yǎng):為提升半胚移植妊娠率和胚胎利用率,分割后半胚需放入空透明帶中,或者用瓊脂包埋移入中間受體輸卵管內(nèi),或直接在體外培養(yǎng)到桑椹胚或囊胚階段。↓

(5)分割胚移植:按照胚胎移植無菌操作程序,將發(fā)育良好胚胎移植到受體內(nèi)后,受體受孕產(chǎn)仔。3.胚胎分割技術(shù)應(yīng)用(1)擴大優(yōu)良家畜數(shù)量。(2)培育遺傳特征相同動物群。(3)用于胚胎性別判定。13/44一二三四五五、胚胎干細(xì)胞技術(shù)1.胚胎干細(xì)胞概念當(dāng)受精卵分裂發(fā)育成早期胚胎(囊胚)時,內(nèi)細(xì)胞團細(xì)胞即為胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)。胚胎干細(xì)胞是一個高度未分化細(xì)胞,它含有發(fā)育全能性和二倍體核型,能分化出成體動物全部組織和器官,其形態(tài)表現(xiàn)為胞體小,泡狀、核大。2.胚胎干細(xì)胞核移植(1)喂養(yǎng)層細(xì)胞培養(yǎng)體系建立:普通用胚胎成纖維細(xì)胞作為喂養(yǎng)層細(xì)胞。(2)胚胎干細(xì)胞取得。(3)胚胎干細(xì)胞核移植:胚胎干細(xì)胞核移植是指把胚胎干細(xì)胞核移植到去核卵母細(xì)胞中,經(jīng)過胚激活、胚胎培養(yǎng)、胚胎移植后由代孕母直接取得克隆動物技術(shù)。14/44一二三四五3.胚胎干細(xì)胞應(yīng)用(1)胚胎干細(xì)胞是培育克隆動物很好核供體。(2)胚胎干細(xì)胞能夠用來培育移植用細(xì)胞、組織或器官。15/441.體外授精和早期胚胎培養(yǎng)(1)卵細(xì)胞和精子獲取16/44(2)受精獲能精子和培養(yǎng)成熟卵細(xì)胞,普通情況下都能夠在獲能溶液或?qū)Ｓ檬芫芤褐型瓿墒芫^程。(3)胚胎早期培養(yǎng)①培養(yǎng)液成份:無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等物質(zhì)。②過程:精子和卵細(xì)胞在體外授精后,將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng),以檢驗受精情況和受精卵發(fā)育能力。胚胎發(fā)育到適宜階段時,將其取出移植到受體體內(nèi)或冷凍保留。尤其提醒胚胎冷凍保留就是采取特殊保護劑和降溫辦法將動物早期胚胎進(jìn)行冷凍,使其在-196

℃液氮中代謝停頓或減弱到足夠小程度,但又不失去升溫后恢復(fù)代謝能力,從而能長久保留胚胎一個生物技術(shù)。17/442.胚胎移植(1)胚胎移植生理學(xué)基礎(chǔ)18/44(2)基本程序(以牛為例)19/44(3)胚胎起源:①雌性動物體內(nèi)胚胎(需要經(jīng)過沖卵);②經(jīng)過體外授精取得早期胚胎;③經(jīng)過核移植技術(shù)取得重組胚胎;④經(jīng)過轉(zhuǎn)基因技術(shù)取得胚胎。(4)地位:胚胎移植是胚胎工程技術(shù)最終一道“工序”,也是胚胎工程中取得后代唯一方法。(5)胚胎移植意義:①加速育種工作和品種改良;②大量節(jié)約購置種畜費用;③一胎多產(chǎn);④保留品種資源和瀕危物種;⑤胚胎移植可充分發(fā)揮雌性優(yōu)異個體繁殖潛力。20/44(4)囊胚期分割要求:內(nèi)細(xì)胞團均等分割,以免影響分割后胚胎恢復(fù)和深入發(fā)育。(5)意義:來自同一胚胎后代含有相同遺傳物質(zhì),胚胎分割能夠看作動物無性繁殖或克隆方法之一。(6)胚胎分割技術(shù)缺點:①剛出生動物體重偏低,毛色和斑紋還存在差異;②采取胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胎過程中仍存在很多值得深入研究問題。21/443.胚胎分割(1)理論基礎(chǔ):細(xì)胞全能性。(2)所需儀器設(shè)備:體視顯微鏡、倒置顯微鏡和顯微操作儀。(3)基本程序:選發(fā)育良好、形態(tài)正常桑椹胚或囊胚

↓移入盛有操作液培養(yǎng)皿中

↓用分割針或分割刀片將胚胎切開

↓吸出其中半個胚胎,注入空透明帶中,或?qū)⒙惆肱咭浦踩胧荏w

↓著床發(fā)育產(chǎn)仔22/444.胚胎干細(xì)胞(1)起源:胚胎干細(xì)胞是從早期胚胎如桑椹胚、囊胚內(nèi)細(xì)胞團或原始生殖細(xì)胞取得。23/44(3)胚胎干細(xì)胞應(yīng)用①胚胎干細(xì)胞是研究體外細(xì)胞分化理想材料,在喂養(yǎng)層細(xì)胞上或在添加抑制因子培養(yǎng)液中,能維持不分化狀態(tài)。在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子,如?；撬岬然瘜W(xué)物質(zhì)時,就能夠誘導(dǎo)細(xì)胞分化為不一樣細(xì)胞或組織,這為揭示細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡機理提供了有效伎倆。②能夠用于治療人類因為細(xì)胞壞死、退化或者功效異常引發(fā)頑癥。③伴隨組織工程技術(shù)發(fā)展,經(jīng)過體外誘導(dǎo)分化,定向培育人造組織器官,用于器官移植,處理供體器官不足和器官移植后免疫排斥問題。④可用于對哺乳動物個體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律研究。24/44題型一題型二題型三題型四題型五精子和卵細(xì)胞獲取【典例1】

體外授精時,采集某良種山羊卵細(xì)胞慣用方法是(

)A.超數(shù)排卵處理法B.非手術(shù)采卵法C.從早期胚胎中采集D.從屠宰后母畜卵巢中采集卵母細(xì)胞解析:對豬、羊等小型家畜慣用采集卵細(xì)胞方法是用促性腺激素處理,使其排出更多成熟卵細(xì)胞,再從輸卵管中沖取卵細(xì)胞,使其直接與獲能精子在體外授精,即超數(shù)排卵處理法。答案:A25/44題型一題型二題型三題型四題型五反思領(lǐng)悟解題關(guān)鍵是了解不一樣種生物卵細(xì)胞采集方法。動物種類不一樣,采集卵細(xì)胞慣用方法也不一樣。小鼠、豬、羊等動物慣用超數(shù)排卵法,大型動物慣用非手術(shù)采卵法或從屠宰后母畜卵巢中采集。26/44題型一題型二題型三題型四題型五哺乳動物受精與胚胎發(fā)育【典例2】

以下關(guān)于哺乳動物受精與胚胎發(fā)育敘述,正確是(

)A.絕大多數(shù)精卵細(xì)胞識別含有物種特異性B.卵裂期細(xì)胞體積隨分裂次數(shù)增加而不停增大C.囊胚滋養(yǎng)層細(xì)胞含有發(fā)育全能性D.原腸胚發(fā)育分化形成內(nèi)、外兩個胚層解析:異種精子與卵細(xì)胞不能融合,因為精卵細(xì)胞表面有特異性相互識別蛋白,A項正確。卵裂期胚胎總體積并不增加,或略有縮小,所以伴隨分裂次數(shù)增加,細(xì)胞體積越來越小,B項錯誤。

滋養(yǎng)層未來發(fā)育成胎膜和胎盤,為胚胎提供營養(yǎng),沒有發(fā)育全能性,C項錯誤。原腸胚發(fā)育分化形成外胚層、中胚層和內(nèi)胚層三個胚層,D項錯誤。答案:A27/44題型一題型二題型三題型四題型五胚胎移植技術(shù)【典例3】

培育“試管山羊”基本過程以下列圖所表示。若要培育成功,以下敘述正確是(

)

A.甲過程中可經(jīng)過給母山羊注射相關(guān)激素使其超數(shù)排卵B.乙過程目標(biāo)之一是促進(jìn)卵細(xì)胞和精子成熟C.丙過程與乙過程中應(yīng)采取相同成份培養(yǎng)液D.丁過程中早期胚胎須移植到與供體性狀相同母羊子宮內(nèi)28/44題型一題型二題型三題型四題型五解析:給母山羊注射促性腺激素可使其超數(shù)排卵。乙過程是體外授精,其目標(biāo)之一是促使卵細(xì)胞發(fā)育成熟,精子是已經(jīng)成熟細(xì)胞。乙過程和丙過程采取培養(yǎng)液成份不一樣。供體和受體生理狀態(tài)應(yīng)相同,性狀能夠不一樣。答案:A反思領(lǐng)悟胚胎移植作為胚胎工程最終技術(shù)步驟,在胚胎工程應(yīng)用中含有十分主要地位。常會經(jīng)過非選擇題對其主干知識進(jìn)行考查,也會進(jìn)行綜合考查,如各種胚胎技術(shù)綜合應(yīng)用分析,胚胎工程與基因工程、細(xì)胞工程相結(jié)合考查和以胚胎技術(shù)知識為背景進(jìn)行試驗探究能力考查等。在學(xué)習(xí)時,應(yīng)掌握胚胎工程基本原理、生理學(xué)基礎(chǔ)、基本過程和意義等。29/44題型一題型二題型三題型四題型五胚胎分割技術(shù)【典例4】

下列圖為哺乳動物胚胎分割和性別判定示意圖。請據(jù)圖回答下列問題。30/44題型一題型二題型三題型四題型五(1)胚胎分割時,普通采取發(fā)育良好、形態(tài)正常

。對胚胎進(jìn)行分割時,要尤其注意將

均等分割,不然會影響分割后胚胎恢復(fù)和深入發(fā)育。同一胚胎分割產(chǎn)生后代含有相同遺傳物質(zhì),胚胎分割技術(shù)屬于動物

方法之一。

(2)①過程是利用胚胎分割技術(shù)進(jìn)行性別判定,由題圖能夠看出,該技術(shù)常采取

細(xì)胞進(jìn)行判定,因為

。

(3)通常胚胎干細(xì)胞能夠從

中分離得到。

(4)早期胚胎中胚胎干細(xì)胞,不但能夠被用于哺乳動物胚胎性別判定,還可被應(yīng)用到

等領(lǐng)域。

31/44題型一題型二題型三題型四題型五解析:(1)進(jìn)行胚胎分割時,應(yīng)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常桑椹胚或囊胚。內(nèi)細(xì)胞團普通到囊胚階段才出現(xiàn),它未來發(fā)育成完整胚胎。若分割時不能將內(nèi)細(xì)胞團均等分割,會出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團多部分正常發(fā)育,少部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良甚至不能發(fā)育等問題。胚胎分割技術(shù)是將同一胚胎分割成幾部分,借助胚胎移植技術(shù)產(chǎn)生遺傳物質(zhì)完全相同后代技術(shù),是一個無性繁殖方式,所以,胚胎分割技術(shù)屬于動物克隆方法之一。(2)①過程用分割針分割滋養(yǎng)層,分割出少許細(xì)胞用來做性別判定,是因為滋養(yǎng)層細(xì)胞和內(nèi)細(xì)胞團細(xì)胞都是由同一個受精卵發(fā)育而來,含有相同遺傳物質(zhì)。(3)胚胎干細(xì)胞能夠從早期胚胎(桑椹胚、囊胚)或原始生殖細(xì)胞取得。32/44題型一題型二題型三題型四題型五答案:(1)桑椹胚或囊胚內(nèi)細(xì)胞團無性繁殖(或克隆)(2)滋養(yǎng)層滋養(yǎng)層細(xì)胞和內(nèi)細(xì)胞團細(xì)胞都是由同一個受精卵發(fā)育來(3)早期胚胎或原始生殖細(xì)胞(4)治療人類一些疾病(或體外誘導(dǎo)分化培育出人造組織、器官用于器官移植、研究體外細(xì)胞分化等)反思領(lǐng)悟胚胎分割研究之所以受到重視,是因為經(jīng)過胚胎分割可取得較多后代,有利于提升動物繁殖力,增加牛、馬等單胎動物雙胎率。在這部分內(nèi)容學(xué)習(xí)中重點掌握胚胎分割原理和分割過程,掌握內(nèi)細(xì)胞團均等分割與滋養(yǎng)層細(xì)胞在性別判定上應(yīng)用等。33/44題型一題型二題型三題型四題型五胚胎干細(xì)胞【典例5】

以下關(guān)于胚胎干細(xì)胞敘述,不正確是

(

)A.動物胚胎每一個細(xì)胞都是胚胎干細(xì)胞B.胚胎干細(xì)胞含有分化為動物各種組織細(xì)胞潛能C.胚胎干細(xì)胞遺傳物質(zhì)在質(zhì)和量上與受精卵相同D.胚胎干細(xì)胞在體外可被誘導(dǎo)分化為不一樣組織類型解析:動物胚胎囊胚細(xì)胞已開始分化,部分細(xì)胞不含有發(fā)育全能性,不屬于胚胎干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞是從早期胚胎或原始生殖細(xì)胞中分離出來一類細(xì)胞,含有發(fā)育全能性,在體外培養(yǎng)時可分化為不一樣組織。答案:A34/44123451.以下說法錯誤是(

)A.能夠借助工具直接從活體動物卵巢中吸收卵母細(xì)胞B.采集精子方法有培養(yǎng)法和化學(xué)誘導(dǎo)法C.在體外授精前,必須對精子進(jìn)行獲能處理D.獲能精子和培養(yǎng)成熟卵細(xì)胞,能夠在體外完成受精過程解析:采集精子方法有手握法、電刺激法、假陰道法。培養(yǎng)法和化學(xué)誘導(dǎo)法是精子獲能方法。答案:B35/44123452.以下關(guān)于胚胎分割技術(shù)說法,錯誤是(

)A.被分割胚胎應(yīng)該是發(fā)育良好桑椹胚或囊胚B.能夠?qū)ε咛ミM(jìn)行任意數(shù)目標(biāo)等分C.來自同一胚胎個體含有相同遺傳物質(zhì)D.胚胎分割是動物克隆方法之一解析:分割胚胎普通是2等分、4等分或8等分等,當(dāng)前成功率最高為2等分。答案:B36/44123453.下列圖表示經(jīng)過體外授精培育牛過程,以下敘述錯誤是(

)

A.獲取精子經(jīng)獲能后才能進(jìn)行體外授精B.②過程只與細(xì)胞膜流動性相關(guān)C.③過程細(xì)胞增殖方式一定是有絲分裂D.④過程屬于胚胎移植過程解析:在體外授精前,要先對獲取精子進(jìn)行獲能處理;圖中②過程是受精作用,該過程包括精卵細(xì)胞識別、細(xì)胞膜融合(與膜流動性相關(guān))、核融合等;③過程是卵裂過程,該過程細(xì)胞增殖方式是有絲分裂;④過程是將多細(xì)胞胚胎移入受體子宮過程,屬于胚胎移植過程。答案:B37/44123454.據(jù)報道,某研究小組將猴子皮膚干細(xì)胞注射到小鼠囊胚里,再將囊胚移入代孕鼠體內(nèi),發(fā)育形成猴鼠嵌合體——猴鼠,用于角膜等組織移植研究。請回答以下問題。(1)胚胎干細(xì)胞體外培養(yǎng)時,經(jīng)誘導(dǎo)分化可形成大量皮膚干細(xì)胞,其原因是

。依據(jù)胚胎干細(xì)胞這種功效特征,當(dāng)我們身體上某一類細(xì)胞功效出現(xiàn)異?；蛲嘶瘯r,利用胚胎干細(xì)胞進(jìn)行治療思緒是

。

(2)囊胚期時,胚胎細(xì)胞開始出現(xiàn)分化,有些細(xì)胞個體較小,未來只能發(fā)育成胎膜和胎盤,這類細(xì)胞稱為

。所以,應(yīng)將猴子皮膚干細(xì)胞注射到小鼠囊胚

部位,以伴隨其發(fā)育成某種組織。

38/4412345(3)將囊胚移入代孕鼠體內(nèi)屬于

,該技術(shù)對代孕受體要求是

。在畜牧生產(chǎn)中采取這種技術(shù)優(yōu)勢主要是

,若想深入提升胚胎利用率,可采取

技術(shù)。

39/4412345解析:(1)胚胎干細(xì)胞含有發(fā)育全能性,在體外培養(yǎng)時能夠誘導(dǎo)分化形成不一樣體細(xì)胞,所以能夠經(jīng)過誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞定向分化來及時修補身體中功效出現(xiàn)異常或退化細(xì)胞。(2)囊胚期時,胚胎細(xì)胞開始分化為滋養(yǎng)層細(xì)胞和內(nèi)細(xì)胞團細(xì)胞,滋養(yǎng)層細(xì)胞未來發(fā)育成胎膜和胎盤,內(nèi)細(xì)胞團細(xì)胞