生物（人教版選修3）課件3.3胚胎工程的應用及前景

專題三胚胎工程3．3胚胎工程的應用及前景1．掌握胚胎移植的生理學基礎、基本程序和應用。2．了解胚胎分割的應用意義。3．掌握胚胎干細胞的概念和分離途徑。一、胚胎移植1．概念(1)移植對象：雌性動物體內(nèi)的

，或者通過___________及其他方式得到的胚胎。(2)移植條件：

、

相同的其他雌性動物的體內(nèi)。早期胚胎體外受精同種的生理狀態(tài)提供胚胎接受胚胎3．在胚胎工程中的地位：胚胎移植是胚胎工程其他技術的

一道“工序”。4．胚胎移植的意義(1)充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的

。(2)大大縮短了供體本身的

，增加供體一生繁殖后代的數(shù)量，從而推動了畜牧業(yè)的發(fā)展。最后繁殖潛力繁殖周期5．胚胎移植的生理學基礎生理學基礎意義同種動物的供、受體排卵后，生殖器官的

是相同的為供體的胚胎移入受體提供了相同的__________早期胚胎形成后，在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而處于

狀態(tài)為胚胎的收集提供了可能受體對外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應為胚胎在受體內(nèi)存活提供了可能供體胚胎可與受體子宮建立正常的

和

聯(lián)系，但其

不受影響為移植后的胚胎繼續(xù)發(fā)育提供了營養(yǎng)等方面的保障生理變化生理環(huán)境游離生理組織遺傳特性1．胚胎移植過程中，對供受體的選擇，有哪些要求？提示：供體需要遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀，受體要求有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力。機械早期胚胎同卵雙胎多胎遺傳物質(zhì)無性繁殖克隆2．主要儀器設備：

和

。3．操作程序(1)選擇胚胎：選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的

或

，將其移入盛有

的培養(yǎng)皿中。(2)分割胚胎：用

或

將胚胎切開，吸出其中的

，注入預先準備好的

中，或直接將

移植入受體。實體顯微鏡顯微操作儀桑椹胚囊胚操作液分割針分割刀片半個胚胎空透明帶裸半胚三、胚胎干細胞1．來源由

或

中分離出來的一類細胞。2．特點(1)形態(tài)上：

小、

大、

明顯。(2)功能上：具有發(fā)育的

。(3)體外培養(yǎng)條件下，可以只

而不

。對它可以進行冷凍保存，也可進行遺傳改造。早期胚胎原始性腺體積細胞核核仁全能性增殖分化3．主要用途(1)用于治療人類的

。(2)培育出

。(3)揭示

和

的機理。(4)用于哺乳動物的

和發(fā)育規(guī)律的研究。某些頑癥人造組織器官細胞分化細胞凋亡個體發(fā)育2．用本人臍帶血中干細胞培育出人體需要的器官用來移植治病是否需要激發(fā)細胞的全能性？該治療技術有何優(yōu)勢？提示：不需要移植本人的干細胞培育出的器官，由于是由自身的細胞培育成的，不發(fā)生免疫排斥反應，所以不用長期給他使用免疫抑制藥物。一、胚胎移植1．胚胎移植的基本程序(1)供、受體的選擇和處理(使用激素進行同期發(fā)情處理、超數(shù)排卵處理)。(2)配種或人工授精。(3)胚胎收集(沖卵)、檢查(胚胎發(fā)育到桑椹胚或囊胚)、培養(yǎng)或保存(－196℃的液氮)。(4)胚胎移植：手術法(引出子宮和卵巢將其注入)、非手術法(用移植管將其送入子宮)。(5)移植后的檢查(是否妊娠)。

如圖是胚胎移植繁育良種奶牛的技術流程圖，請回答下列問題：(1)在流程②中，要用________激素處理供體母牛，目的是________。(2)流程圖中，第________(填序號)步要進行沖卵。(3)第⑧步中產(chǎn)生的犢牛與受體母牛的遺傳性狀是否一樣？________________，原因是____________________________________________________________________。(4)用胚胎移植繁育良種奶牛屬于哪類生殖方式？____________，該技術的意義是__________________________________________________。答案：(1)促性腺使供體母牛超數(shù)排卵(2)④

(3)不一樣犢牛的遺傳物質(zhì)來源于供體母牛和供體公牛，且胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受受體母牛的影響(4)有性生殖充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛能【名師點睛】(1)胚胎移植過程中兩次使用激素，第一次對受、供體進行同期發(fā)情處理；第二次用于供體的超數(shù)排卵。(2)胚胎移植過程中有兩次檢查：第一次對收集的胚胎進行檢查；第二次對受體母牛是否妊娠進行檢查。(3)胚胎移植的實質(zhì)是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。(4)不同動物胚胎移植的時間不同①牛、羊一般要培養(yǎng)到桑椹胚階段或囊胚階段才進行移植；小鼠和家兔等實驗動物可在更早的階段移植。②人的體外受精胚胎，可在8個～16個細胞階段移植。解析：“試管牛”不等同于“克隆牛”，前者為有性生殖，后者為無性繁殖。答案：B【特別提醒】(1)對囊胚階段胚胎進行分割時一定要均分內(nèi)細胞團，若分割不均，會出現(xiàn)含內(nèi)細胞團多的部分正常發(fā)育的能力強，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問題。(2)分割的份數(shù)越多，每一份的細胞數(shù)會越少，不但難以做到均等分割，而且作為囊胚期的胚胎內(nèi)細胞團的細胞所受的影響會越大。因此，分割的份數(shù)越多，技術難度會越大，移植后的恢復和發(fā)育的難度會越大，移植成功率自然會降低。

下圖為牛胚胎性別鑒定和分割示意圖，請據(jù)圖完成下列問題：(1)填出圖中字母所代表的結構名稱：A________；B________；C________；D________。(2)寫出甲、乙、丙過程的技術名稱：甲________；乙_______；丙_______。進行乙過程時，所取的樣本是_______。(3)進行甲過程時，所使用的基本儀器是_______________，本過程的技術關鍵是________________。(4)盡管胚胎分割技術在多種動物中取得成功，但仍然存在一些問題，如剛出生的動物__________，__________上還存在著差異等；目前，成功率較高的是________，________成功的比例很小。(4)胚胎分割技術雖然在多種動物中取得成功，但仍然存在一些問題，如剛出生的動物體重偏輕，毛色和斑紋上還存在著差異等。實踐證明采用胚胎分割技術產(chǎn)生同卵多胎的可能性是有限的，目前最常見的是經(jīng)分割產(chǎn)生的同卵雙胎，同卵多胎的成功比例較小。答案：(1)囊胚腔透明帶滋養(yǎng)層內(nèi)細胞團(2)胚胎分割做DNA分析性別鑒定胚胎移植滋養(yǎng)層(3)實體顯微鏡和顯微操作儀將內(nèi)細胞團均等分割(4)體重偏輕毛色和斑紋同卵雙胎同卵多胎2．(江蘇高考)軟骨發(fā)育不全為常染色體顯性遺傳病，基因型為HH的個體早期死亡。一對夫妻均為該病患者，希望通過胚胎工程技術輔助生育一個健康的孩子。下列做法錯誤的是(

)A．首先經(jīng)超排卵處理后進行體外受精B．從囊胚中分離細胞，培養(yǎng)后檢測基因型C．根據(jù)檢測結果篩選基因型為hh的胚胎D．將胚胎培養(yǎng)至原腸胚期后移植到子宮解析：胚胎移植的時期是桑椹胚或囊胚，D錯誤。答案：D三、胚胎干細胞1．胚胎發(fā)育過程中不同干細胞的發(fā)育分化過程受精卵→全能干細胞→多能干細胞→專能干細胞2．干細胞的獲得途徑(1)從體外培養(yǎng)的早期胚胎獲得；(2)從早期流產(chǎn)的胎兒獲得；(3)從克隆的胚胎獲得；(4)從成體獲得。3．三種干細胞的比較名稱全能干細胞多能干細胞專能干細胞特點具有形成機體的任何組織或器官直至形成完整個體的潛能具有分化成多種細胞或組織的潛能，但不能發(fā)育成完整的個體只能分化成某一種類型或功能密切相關的兩種類型的細胞舉例受精卵、胚胎干細胞造血干細胞神經(jīng)干細胞應用用于病人的器官移植等造血干細胞移植是治療血液系統(tǒng)疾病、遺傳性血液病等的有效手段通過神經(jīng)干細胞移植治療腦癱、頭顱外傷等病癥【特別提醒】(1)各類功能干細胞都具有發(fā)育的全能性，即可以分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細胞。(2)各類干細胞在體外條件下培養(yǎng)，可以只增殖而不分化。(3)理論上講，ES細胞可以分化成各種組織細胞，可形成各種器官。但是，目前從ES細胞向不同組織“細胞定向”的特定條件還不是十分清楚，這限制了當前ES細胞的臨床應用。

(2013山東高考)科學家通過誘導黑鼠體細胞去分化獲得誘導性多能干細胞(iPS)，繼而利用iPS細胞培養(yǎng)出與黑鼠遺傳特性相同的克隆鼠，流程如下：(1)從黑鼠體內(nèi)獲得體細胞后，對其進行的初次培養(yǎng)稱為____________，培養(yǎng)的細胞在貼壁生長至鋪滿培養(yǎng)皿底時停止分裂，這種現(xiàn)象稱為_______________________。(2)圖中2－細胞胚胎可用人工方法從灰鼠輸卵管內(nèi)獲得，這過程稱為___________________________________，也可以從灰鼠體內(nèi)取出卵子，通過____________后進行早期胚胎培養(yǎng)獲得。(3)圖中重組囊胚通過____________技術移入白鼠子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育，暫不移入的胚胎可使用___________________________方法保存。(4)小鼠胚胎干細胞(ES)可由囊胚的______________分離培養(yǎng)獲得，iPS與ES細胞同樣具有發(fā)育的全能性，有望在對人類iPS細胞進行定向________________后用于疾病的細胞治療。解析：本題考查了動物細胞培養(yǎng)、胚胎工程和胚胎干細胞的應用。從黑鼠體內(nèi)獲得體細胞后，對其進行的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)，分瓶后的為傳代培養(yǎng)；培養(yǎng)的細胞在貼壁生長至鋪滿培養(yǎng)皿底時停止分裂，這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制；細胞胚胎可從灰鼠輸卵管內(nèi)沖卵獲得；重組囊胚通過胚胎移植技術移入白鼠子宮內(nèi)，暫不進行胚胎移植的胚胎可放入－196℃的液氮中冷凍保存；哺乳動物的胚胎干細胞簡稱ES或EK細胞，是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞。內(nèi)細胞團將來發(fā)育成胎兒的各種組織，可以作為干細胞的來源，iPS與ES細胞一樣，可通過誘導定向分化修補某些功能異常的細胞來治療疾病。答案：(1)原代培養(yǎng)接觸抑制(2)沖卵體外受精(3)胚胎移植冷凍(4)內(nèi)細胞團分化【名師點睛】(1)干細胞的分類①按分化潛能分為：全能干細胞，如受精卵；多能干細胞，如ES細胞；專能干細胞，如造血干細胞。②按來源分：胚胎干細胞和成體干細胞。(2)胚胎干細胞的特點①形態(tài)方面：體積小、細胞核大、核仁明顯。②功能方面：具有發(fā)育的全能性，即可分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細胞。③在體外培養(yǎng)的條件下，ES細胞可以只增殖而不發(fā)生分化，可對其進行冷凍保存，也可進行遺傳改造。C．分割的胚胎細胞有相同的遺傳物質(zhì)，因此發(fā)育成的個體沒有形態(tài)學差異D．注射到囊胚腔中的胚胎干細胞可以參與個體器官的發(fā)育解析：分割的胚胎細胞雖有相同的遺傳物質(zhì)，但由于發(fā)育條件的不同，個體間也會存在形態(tài)學差異，C項錯誤。答案：C一、討論1．在胚胎移植操作中，怎樣才能使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致？例如，供、受體的發(fā)情時間要一致嗎？供體胚胎移入受體子宮的位置，應與在供體內(nèi)的位置相同或相似嗎？(教材P76)2．胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。你認為這樣的概括正確嗎？(教材P76)提示：胚