2016-2017學(xué)年高二生物人教版選修3課件專題3-3.3-胚胎工程的應(yīng)用及前景

1、3.3　胚胎工程的應(yīng)用及前景,目標(biāo)導(dǎo)航1.結(jié)合牛胚胎移植示意圖，說出胚胎移植的生理基礎(chǔ)，以及具體操作程序。2.根據(jù)胚胎發(fā)育各個階段的特點，簡述進行胚胎分割的注意事項及其實際意義。3.依據(jù)胚胎干細胞的分離途徑，說出胚胎干細胞的分類、功能和用途。,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 挑戰(zhàn)自我，點點落實,一、胚胎移植(閱讀P74－78),1．胚胎工程技術(shù)胚胎工程技術(shù)目前在生產(chǎn)中應(yīng)用較多的是家畜的 、

2、 和 。2．胚胎移植(1)概念①對象：雌性動物體內(nèi)的 或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎。,胚胎移植,胚,胎移植,體外生產(chǎn)胚胎技術(shù),早期胚胎,②移植條件： 、相同的其他雌性動物體內(nèi)。③供體：在胚胎移植中的個體。④受體：在胚胎移植中的個體。⑤地位：是胚胎工程的 一道“工序”。(2)胚胎移植的意義：充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的 ，大大縮短了

3、 周期，增加供體一生繁殖后代的數(shù)量。,同種的,生理狀態(tài),提供胚胎,接受胚胎,最后,繁殖潛力,供體本身的繁殖,(3)胚胎移植成功的保障(生理學(xué)基礎(chǔ)),生殖,器官,游離,免疫排斥,受體子宮,生理和組織,相同的,(4)胚胎移植的基本程序和方法,同期發(fā)情,超數(shù)排卵,人工授精,桑椹胚,囊胚,-196 ℃的液氮,二、胚胎分割(閱讀P78－79),1．概念：指采用 方法將 切割成2等份、4等份

4、或8等份等，經(jīng)移植獲得 的技術(shù)。2．主要儀器設(shè)備： 和。3．繁殖方式： 生殖。4．特點：后代 相同。,機械,早期胚胎,同卵雙胎或多胎,實體顯微鏡,顯微操作儀,無性,遺傳性狀,5．操作程序(1)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的或 ，移入盛有 的培養(yǎng)皿中。(2)用分割針或分割刀片將胚胎切開，吸出其中的半個胚胎，注入預(yù)先準(zhǔn)備好的

5、 中，或直接將移植入受體。分割囊胚階段的胚胎時要注意將均等分割。此時還可用分割針分割 ，做胚胎DNA分析 。,桑椹胚,囊胚,操作液,空透明帶,祼半胚,內(nèi)細胞團,滋養(yǎng)層,性別鑒定,三、胚胎干細胞(簡稱ES或EK細胞)(閱讀P80－83),1．來源：由 或 中分離出來的一類細胞。2．特點(1)在形態(tài)上表現(xiàn)為：小、 大、明顯。(2)在功能上：具有發(fā)育的

6、 。(3)在體外培養(yǎng)的條件下，可以只 ，而不?？梢詫λM行，也可以進行遺傳改造。,早期胚胎,原始性腺,體積,細胞核,核仁,全能性,增殖,分化,冷凍保存,3．應(yīng)用前景ES細胞的分離和培養(yǎng)成功是胚胎工程中的重大成就之一，在基礎(chǔ)生物學(xué)、畜牧學(xué)和醫(yī)學(xué)上都具有十分重要的應(yīng)用價值。(1)ES細胞可用于治療人類的某些頑癥：利用ES細胞可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細胞的特性，移植ES細胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功

7、能。(2)培育出 ，用于器官移植。,人造組織器官,(3)對ES細胞的培養(yǎng)和誘導(dǎo)，為揭示 和的機理提供了有效的手段。(4)ES細胞可用于對哺乳動物和的研究。,細胞分化,細胞凋亡,個體發(fā)生,發(fā)育規(guī)律,,預(yù)習(xí)診斷,(1)受精卵發(fā)育到原腸胚階段才能進行胚胎移植。(　　)(2)通過胚胎移植技術(shù)，實現(xiàn)良種牛的快速繁殖時，受精和胚胎的早期培養(yǎng)都需要在體外進行。(　　)(3)胚胎分割時需將原腸胚的內(nèi)細胞團均等分割。(　

8、　)(4)胚胎分割可看作是無性繁殖。(　　)(5)利用胚胎分割技術(shù)可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎。(　　),×,√,×,×,√,(6)胚胎分割移植實現(xiàn)同卵多胎的成功率較低。(　　)(7)胚胎干細胞具有細胞核大、核仁小和蛋白質(zhì)合成旺盛等特點。(　　)(8)造血干細胞具有分化出多種血細胞的能力，可用于治療白血病，自體干細胞移植通常不會引起免疫排斥反應(yīng)。(　　)(9)囊胚的滋養(yǎng)層細胞具有發(fā)育全能性。(

9、　　)(10)胚胎干細胞在體外培養(yǎng)能增殖但不能被誘導(dǎo)分化。(　　),√,√,√,×,×,×,一、胚胎移植,課堂講義 重點難點，個個擊破,1．胚胎移植過程中供體、受體的選擇和處理,選擇,,供體公牛和供體母牛的要求：具有人類所需優(yōu)良遺傳性狀的同種牛受體母牛的要求：具有正常孕育、生殖后代能力的同種健康雌牛,處理,用孕激素對受體母牛和供體母牛進行同期發(fā)情處理用促性腺激素對供體母牛進行

10、超數(shù)排卵處理,,2．胚胎移植的實質(zhì)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，而胚胎本身的遺傳物質(zhì)并不發(fā)生改變，因此各種性狀能保持其原來的優(yōu)良特性。比如，良種牛后代的遺傳特性是由供體公牛和母牛決定的，受體母牛只是提供了胚胎發(fā)育的場所，不影響后代的遺傳特性。,3．胚胎移植成功與否的兩個條件(1)同種動物之間進行胚胎移植易于成功。這里的“同種”是指“同物種”，同一物種的動物才有可能具有相同的生理特征。(2)供、受體生

11、理狀態(tài)要相同①應(yīng)對供體和受體母畜進行同期發(fā)情處理，使它們的生理條件達到同步或一致，這樣才能使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件，這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。②移入受體子宮胚胎的位置應(yīng)該與其在供體內(nèi)的位置相同或相似，移入胚胎一側(cè)的受體子宮角對應(yīng)的卵巢必須有黃體存在。,4．不同動物胚胎移植的時間不同牛、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；人的體外受精胚胎，可在8～16個細胞階段

12、移植。,1．對于準(zhǔn)備移植的小牛胚胎移植到任何母牛子宮內(nèi)都能發(fā)育嗎？答案　不能，供體和受體母牛必須處于生理狀態(tài)相同的條件下才能進行胚胎移植，并且受體母牛是健康的。2．胚胎移植中胚胎來源有哪些？答案　轉(zhuǎn)基因、核移植、體外受精、體內(nèi)受精等。,,思維激活,3．如何理解超數(shù)排卵和沖卵？答案　(1)超數(shù)排卵：是指給供體母畜注射促性腺激素，使其一次排出比自然情況下多幾倍到十幾倍的成熟卵子。(2)沖卵：是指用配制好的沖卵液，將供體母畜子宮或輸

13、卵管中的早期胚胎沖洗出來。,4．在牛的胚胎移植培育流程中有兩次使用激素、兩次檢查，其目的分別是什么？答案　第一次是使用孕激素(促性腺激素)對供、受體進行同期發(fā)情處理；第二次是使用促性腺激素用于供體的超數(shù)排卵。第一次對胚胎進行質(zhì)量檢查；第二次對受體母牛進行是否妊娠的檢查。,5．填寫克隆(核移植)、胚胎移植和試管嬰兒的區(qū)別(1)克?。褐阜敝?，具體是指一個共同的祖先通過 的方法增生而來的一群遺傳特性 的DNA分子、細胞或者個體，

14、即由一個細胞產(chǎn)生一個細胞群，由一個個體產(chǎn)生另一個個體或者許多個體，如植物的 。動物的克隆就是指 ，通過離體培養(yǎng)使細胞重新表達細胞的全能性。(2)試管嬰兒：通過 和過程獲得的，屬于 。,無性,無性繁殖,相同,組織培養(yǎng),細胞核移植,體外受精,胚胎移植,有,性生殖,(3)胚胎移植：哺乳動物的胚胎移植以良種牛的繁殖為例：激素刺激母牛多排卵，體外受精，發(fā)育成，然后將胚胎移入經(jīng)過激素處理可以接

15、受胚胎植入的母牛體內(nèi)使其孕育成小牛。,早期胚胎,,應(yīng)用示例,1．如圖為胚胎移植的基本程序及早期胚胎發(fā)育過程，請據(jù)圖回答下面的問題：,(1)請在上面的空格處將內(nèi)容補充完整：①_________，②__________。(2)胚胎移植的實質(zhì)是______________________________________， 超數(shù)排卵技術(shù)的處理措施是對供體母牛注射____________。(3)從A到F中，適宜于牛

16、的胚胎移植時期有____。,問題導(dǎo)析 　(1)胚胎移植的實質(zhì)是早期胚胎在 條件下的轉(zhuǎn)移。(2)適宜于胚胎移植的時期是。(3)E為，F(xiàn)為。,相同生理環(huán)境,空間位置,桑椹胚或囊胚期,桑椹胚,囊胚期,答案　(1)同期發(fā)情　胚胎移植　(2)早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移　促性腺激素　(3)EF,一題多變 若一次給受體母牛移入多個胚胎，產(chǎn)生的多個后代基因型相同嗎？為什么？_

17、_______________________________________________________________________________。,不一定相同。因為這些胚胎可能由不同的受精卵發(fā)育而來，它們的基因型可能相同，也可能不同。,二、胚胎分割,1．胚胎分割的基礎(chǔ)(1)理論基礎(chǔ)：細胞的全能性。(2)物質(zhì)基礎(chǔ)：每個細胞核內(nèi)具有相同的遺傳物質(zhì)。2．特點每個后代具有相同的遺傳特性。3．胚胎分割時應(yīng)注意的幾個問題(

18、1)選擇胚胎：分割時應(yīng)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。(2)分割：在對囊胚階段的胚胎進行分割時，要將內(nèi)細胞團均等分割。,4．過程,5．意義加快繁殖速度，提高了胚胎的利用率，是動物無性繁殖或克隆的方法之一，其他克隆方法還有核移植。,,思維激活,1．胚胎分割在什么時期進行？為什么要將內(nèi)細胞團均等分割？答案　(1)胚胎分割時的胚胎時期是桑椹胚或囊胚。(2)若分割時不能將內(nèi)細胞團均等分割，會出現(xiàn)含內(nèi)細胞團多的部分正常發(fā)育的能力強，

19、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．胚胎分割是不是分割的份數(shù)越多效率越高？答案　分割的份數(shù)越多，技術(shù)難度會越大，移植后的恢復(fù)和發(fā)育的難度會越大，移植成功率自然會降低。,,應(yīng)用示例,2．下圖是牛胚胎分割示意圖。請據(jù)圖回答下列問題：,(1)進行胚胎分割時，應(yīng)選擇發(fā)育到______________時期的胚胎進行操作。(2)②指的是_________。(3)通過胚胎分割產(chǎn)生的兩個或多個個體共有的特點是__________

20、_________。,(4)在對囊胚階段的胚胎進行分割時，應(yīng)注意____________________________________________________。,問題導(dǎo)析 　(1)胚胎分割的材料選擇：選取的胚胎應(yīng)處于 或。(2)分割的結(jié)果及特點：經(jīng)分割產(chǎn)生的個體來源于同一個細胞，其 相同，遺傳性狀也相同。(3)注意事項和關(guān)鍵：胚胎分割要將

21、 均等分割，以免影響胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育。,桑椹,胚,囊胚期,遺傳物質(zhì),囊胚的內(nèi)細胞團,答案　(1)桑椹胚或囊胚　(2)囊胚腔　(3)具有相同的遺傳物質(zhì)　(4)要將內(nèi)細胞團均等分割，以免影響胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育,一題多變,表現(xiàn)型不同的母牛生育出基因型相同的小牛，產(chǎn)生這一結(jié)果最可能的原因是(　　)A．試管動物培養(yǎng) B．胚胎移植C．胚胎分割移植 D．受精卵移植,C,三、胚胎干細胞,1．胚胎干細胞的特性與培養(yǎng)

22、胚胎干細胞是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞，包括人類囊胚的內(nèi)細胞團，具有胚胎細胞的特性。它能長期維持未分化狀態(tài)，又有全能分化的潛能，在體外培養(yǎng)時仍能維持正常和穩(wěn)定的染色體組型，在特定的環(huán)境誘導(dǎo)下，能分化成各類細胞。因此，它是細胞的源頭，是全能細胞，并能夠制造機體需要的全部細胞。培養(yǎng)胚胎干細胞的關(guān)鍵是需要一種培養(yǎng)體系，這種體系必須能促進胚胎干細胞的生長，同時還要抑制胚胎干細胞的分化。,2．分離途徑,,思維激活,1．用患者本人的

23、干細胞誘導(dǎo)分化所得到的器官進行移植，其最大的優(yōu)點是什么？答案　用患者本人的干細胞誘導(dǎo)分化所得到的器官進行移植，最大的優(yōu)勢在于不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。2．你所知道的獲得干細胞的主要途徑有哪些？答案　(1)從體外培養(yǎng)的胚胎中獲得。(2)從早期流產(chǎn)的胎兒中獲得。(3)從克隆的胚胎中獲得。(4)從成體中獲得。,,應(yīng)用示例,3．胚胎干細胞是從哺乳動物或人的早期胚胎中分離出來的一類細胞，具有發(fā)育的全能性，它可進一步分化發(fā)育成各種不同的組織細胞。

24、如圖所示為人體干細胞的培養(yǎng)過程，請問圖中哪一段的細胞是胚胎干細胞(　　),A．囊胚 B．內(nèi)細胞團C．血液組織干細胞 D．各種血細胞,問題導(dǎo)析 (1)受精卵是最原始的細胞，隨著胚胎發(fā)育的進行， 時期開始出現(xiàn)分化，出現(xiàn) 和滋養(yǎng)層。(2)將來發(fā)育成胎兒的各種組織，是全能干細胞的來源，滋養(yǎng)層將來發(fā)育為。答案　B,囊胚,內(nèi)細胞團,內(nèi)細胞團,胎膜和胎盤,一題多變 根據(jù)上題示

25、意圖填空：(1)細胞在分化過程中往往由于高度分化而完全失去________的能力，最終________。但機體在發(fā)展適應(yīng)過程中，保留了一部分未分化的原始細胞，稱為_________。一旦需要，這些________就會按照發(fā)育途徑通過分裂、分化而產(chǎn)生所需細胞，以保證局部損傷組織的修復(fù)。,再分裂,衰老死亡,干細胞,干細胞,(2)個體發(fā)育過程中最原始的細胞是_______。(3)干細胞在臨床上應(yīng)用的最大優(yōu)點是移植器官和患者之間無_____

26、_____反應(yīng)。,受精卵,免疫排斥,,課堂小結(jié),人工,授精,繁殖潛力,生理變化,游離,免疫排斥,桑椹胚或囊胚,無性,早期胚胎,原始性腺,全能性,增殖,分化,,對點練習(xí),1,2,3,4,1．下列過程在胚胎移植中沒有必要進行的是(　　)A．對供體、受體要進行選擇B．要用激素對供體進行超數(shù)排卵處理C．供體和受體要進行免疫檢查，防止發(fā)生免疫排斥反應(yīng)D．胚胎移植常采用手術(shù)法和非手術(shù)法兩種方法,5,1,2,3,4,解析　胚胎移植的生理學(xué)基

27、礎(chǔ)之一表現(xiàn)在：受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。因此，在進行胚胎移植時沒有必要進行免疫檢查。在胚胎移植時應(yīng)選擇有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的個體作為受體，選擇遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個體作為供體。在用激素對供、受體進行同期發(fā)情處理的基礎(chǔ)上，還要對供體用促性腺激素進行超數(shù)排卵處理，以得到更多的胚胎。胚胎的移植方法有手術(shù)法和非手術(shù)法兩種。答案　C,5,2．下列有關(guān)生物工程的敘述，錯誤的是(　　),1,2,3,4,A．進行胚胎

28、移植時，可選用如圖所示時期的胚胎B．進行胚胎移植時，該胚胎移植到任何同種動物子宮內(nèi)都能繼續(xù)發(fā)育C．如圖是胚胎發(fā)育過程中囊胚示意圖，其中③為內(nèi)細胞團細胞，具有發(fā)育的全能性D．卵裂期胚胎中細胞數(shù)目和DNA總量在不斷增加,B,5,1,2,3,4,3．進行動物胚胎移植時，必須考慮的事項是(　　)A．供體動物與受體動物生理狀態(tài)的一致性B．受體動物對供體胚胎的免疫排斥反應(yīng)C．受體動物的子宮與供體胚胎建立組織上和生理上的聯(lián)系D．早期胚胎

29、能否從供體子宮內(nèi)完整地分離出來解析　早期胚胎與供體子宮不會建立組織上的聯(lián)系，受體子宮對外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，并能建立組織上和生理上的聯(lián)系，是動物胚胎發(fā)育和胚胎移植時的固有屬性，因此在進行胚胎移植時不是必須考慮的。,A,5,1,2,3,4,4．如圖是胚胎干細胞分離途徑示意圖。下列說法正確的是(　　),A．圖中A所示細胞將來能夠發(fā)育成胎膜和胎盤B．胚胎干細胞的體積和細胞核都較小C．胚胎干細胞可以增殖而不發(fā)生分化D．利用胚

30、胎干細胞培育的人造器官正在大規(guī)模應(yīng)用,5,1,2,3,4,解析　圖中A是內(nèi)細胞團細胞，將來能夠發(fā)育成除胎膜和胎盤外的其他組織和器官。胚胎干細胞的體積較小，細胞核較大。在體外培養(yǎng)情況下，可以只增殖而不發(fā)生分化。利用胚胎干細胞可以誘導(dǎo)形成器官，但目前并沒有大規(guī)模應(yīng)用。答案　C,5,1,2,3,4,5．下圖為哺乳動物胚胎分割和性別鑒定示意圖。請據(jù)圖回答下列問題：,5,1,2,3,4,(1)胚胎分割時，一般采用發(fā)育良好、形態(tài)正常的______

31、______。對胚胎進行分割時，要特別注意將________均等分割，否則會影響分割后的胚胎恢復(fù)和進一步發(fā)育。來自同一胚胎分割產(chǎn)生的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，因此，胚胎分割可以看做動物______________的方法之一。,5,1,2,3,4,解析　胚胎分割要選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚，分割時要注意將內(nèi)細胞團均等分割，有利于分割后胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育。胚胎分割產(chǎn)生的后代遺傳物質(zhì)相同，屬于無性繁殖。答案　桑椹胚或囊胚　內(nèi)細胞

32、團　無性繁殖(或克隆),5,1,2,3,4,(2)①過程分割出的少量滋養(yǎng)層細胞用來做性別鑒定，該技術(shù)常采用的方法是________________________。解析　 應(yīng)用胚胎分割進行性別鑒定時，要用Y染色體的DNA制成探針，進行DNA分子雜交，陽性反應(yīng)為雄性，否則為雌性。,用基因探針進行DNA分子雜交,5,1,2,3,4,(3)通常胚胎干細胞可以從___________________中(寫出兩種方法)中分離得到。解析 哺乳

33、動物胚胎干細胞是從早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞。,早期胚胎或原始性腺,5,1,2,3,4,(4)早期胚胎中的胚胎干細胞，不僅可以被應(yīng)用于哺乳動物胚胎性別鑒定，還可被應(yīng)用于___________________________等領(lǐng)域。解析 胚胎干細胞可用于治療某些頑癥，培育出人造組織器官進行移植，研究細胞分化等。,治療人類的某些頑癥(如老年癡,呆癥、糖尿病等)或ES細胞體外誘導(dǎo)分化培育出人造組織器