搜索
3.3胚胎工程的应用及前景情境导入课程目标右图实例表示由黄牛产下两头与其没有遗传关系的黑白花奶牛,黄牛是两头黑白花奶牛的代孕妈妈。你知道哪项胚胎工程技术能实现这一生产过程吗?除了该胚胎工程技术,还有哪些胚胎工程技术在生产中应用较多?1.举例说出胚胎移植。2.举例说出胚胎分割。3.说出胚胎干细胞的概念、来源、特性和应用。4.认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用。5.关注胚胎工程的研究进展和应用价值。一二三四五胚胎工程技术目前在生产中应用较多的是胚胎移植、胚胎分割和体外生产胚胎技术。一、胚胎移植1.概念:指将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,移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体叫供体,接受胚胎的个体叫受体。2.应用:胚胎移植是转基因、核移植或体外受精等技术的最后一道“工序”。3.意义:可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。一二三四五二、胚胎移植的生理学基础1.哺乳动物发情排卵后,不管是否妊娠,在一段时间内,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的,这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。2.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,这就为胚胎收集提供了可能。3.受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,为胚胎在受体内的存活提供了可能。4.供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但移入受体的供体胚胎的遗传特性,在孕育过程中不受任何影响。一二三四五三、胚胎移植的基本程序1.供、受体的选择和处理:使用激素对供、受体母牛进行同期发情处理,用激素对供体母牛做超数排卵处理。2.配种或人工授精。3.胚胎收集:用特制的冲卵装置,把供体子宫内的胚胎冲洗出来,也叫冲卵。4.对胚胎进行质量检查:胚胎发育到桑椹胚或囊胚、直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存。5.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,缝合伤口;(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。6.移植后的检查(是否妊娠等)。一二三四五四、胚胎分割1.概念:指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。可看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。2.所需的主要仪器设备:实体显微镜和显微操作仪。3.操作程序:(1)选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚,移入盛有操作液的培养皿。(2)用分割针或分割刀切开胚胎,吸出其中的半个胚胎,注入空透明带中,或直接将裸半胚移植入受体。分割囊胚时注意将内细胞团均等分割。4.局限:刚出生的动物体重偏低,毛色和斑纹上存在差异,同卵多胚的可能性有限。一二三四五五、胚胎干细胞1.概念:由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞,简称ES或EK细胞。2.特点:(1)形态:体积小、细胞核大、核仁明显。功能:具有发育的全能性,即可分化为成年动物体任何一种组织细胞。(2)在体外培养条件下,可增殖而不发生分化。(3)可冷冻保存;可进行遗传改造。3.应用:(1)可以用于治疗人类的某些顽症。(2)可以培育出人造组织器官,解决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。(3)是研究体外细胞分化的理想材料。(4)可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。一二三四五自主思考通过胚胎移植繁殖新个体属于有性生殖还是无性生殖?为什么?提示:不确定,如果移植胚胎来自受精过程,则为有性生殖,若移植胚胎来自细胞核移植或胚胎分割过程时,则为无性生殖。探究一探究二易错点排查胚胎移植●问题导引●汗血宝马原产地为土库曼斯坦,体型饱满优美、头细颈高、四肢修长、皮薄毛细,步伐轻灵优雅、体形纤细优美,再衬以弯曲高昂的颈部,勾画出它完美的身形曲线。现将汗血宝马的胚胎移植入我国母马的体内。思考:(1)列举用于移植的胚胎的几个来源。(2)汗血宝马胚胎的植入对象是国产母马,国产母马与其所孕育的汗血宝马胚胎有没有遗传联系?国产母马在孕育汗血宝马的过程中,起何作用?(3)简述胚胎移植的基本程序。探究一探究二易错点排查提示:(1)体内受精得到的早期胚胎、体外受精得到的胚胎、体细胞核移植技术得到的胚胎、胚胎分割得到的胚胎。(2)国产母马与其所孕育的汗血宝马胚胎没有任何遗传联系,国产母马在孕育汗血宝马的过程中起了代孕妈妈的作用,为所孕育的汗血宝马胚胎提供顺利发育的环境。(3)选择供、受体→配种或进行人工授精→收集胚胎→检查、培养和保存胚胎→胚胎移植→对移植后的胚胎检查。探究一探究二易错点排查●名师精讲●1.胚胎移植中的“生物”:胚胎、供体、受体(1)胚胎来源:雌性动物的早期胚胎或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎。(2)供体:在胚胎移植中提供胚胎的个体。(3)受体:在胚胎移植中接受胚胎的个体。特别提醒胚胎受体的条件与供体是同一物种与供体处于相同的生理状态雌性动物探究一探究二易错点排查2.胚胎移植的生理学基础生理学基础意义哺乳动物发情排卵后,不管是否妊娠,在一段时间内,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境,这是胚胎移植成功的关键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,而是处于游离状态为胚胎的收集提供了可能受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应为胚胎在受体内的存活提供了可能供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但移入受体的供体胚胎的遗传特性,在孕育过程中不受任何影响受体只为胚胎提供营养物质和发育的场所,不会影响胚胎的遗传特性探究一探究二易错点排查3.与胚胎移植操作有关的几个问题(1)供体公牛、母牛和受体母牛的选择:应选择遗传特性和生产能力优秀的个体作为供体,选择具有健康体质和正常繁殖能力的个体作为受体。(2)受精卵的获得既可通过体内受精,也可通过人工授精。(3)冲卵后,对胚胎进行质量检查,胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。收集到的胚胎可直接向受体移植,也可放入-196℃的液氮中保存。(4)该过程中两次使用激素:第一次用孕激素对供、受体母牛进行同期发情处理;第二次用促性腺激素使供体母牛超数排卵。(5)该过程中的两次检查:第一次对收集的胚胎进行质量检查;第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。(6)产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体母牛,性别取决于公牛提供何种类型的精子,二者与受体母牛没有关系。探究一探究二易错点排查特别提醒①冲卵是将供体母畜子宫内的胚胎冲出来,而不是把卵子冲出来。②胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。③供体接受两次激素处理(同期发情处理和超数排卵处理),而受体只接受一次激素处理(同期发情处理)。探究一探究二易错点排查4.胚胎移植和胚胎工程其他技术的关系:胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。在胚胎工程中通过任何一项技术,如转基因、核移植,或体外受精等技术获得的胚胎,都必须移植给受体才能获得后代。因此,胚胎移植是胚胎工程及其他技术的最后一道“工序”。探究一探究二易错点排查【例题1】保证胚胎在移植前后所处的生理环境一致的方法是()A.用激素对供、受体母牛进行同期发情处理B.用激素对供体母牛进行超数排卵处理C.用激素对受体母牛进行超数排卵处理D.用电刺激法对供、受体母牛进行同期发情处理解析:胚胎移植必须在同一种生物之间进行,而且供体和受体生理状态完全相同,其处理方法是用激素处理供体和受体生物,促使供体和受体生理状态完全相同。答案:A典型方法明确同期发情处理、超数排卵处理的对象、手段和目的是解答此类题型的关键。探究一探究二易错点排查变式训练1供、受体母牛选择好后,要用激素进行同期发情处理的原因是()A.防止受体牛不愿意接受胚胎B.只有受体与供体的生理状态相同,被移植的胚胎才能继续正常发育C.同期发情处理后,有利于供体母牛超数排卵D.同期发情处理后,卵子和精子受精结合能力强解析:对供体和受体同时用激素同期发情处理是为了保证供体和受体具有相同的生理状态,以确保胚胎移植后能正常发育。答案:B探究一探究二易错点排查胚胎分割和胚胎干细胞●问题导引●通过胚胎分割得到的同卵双仔畜牛胚胎分割技术是在牛胚胎移植技术的基础上发展起来的技术。其方法是通过显微外科操作,把一个牛早期胚胎分割成两个或多个,然后进行胚胎移植,最终可以产生同卵双胎或多胎。思考:(1)用于分割的牛胚胎应处于哪一发育阶段?为什么?(2)胚胎分割属于有性生殖还是无性生殖?(3)胚胎分割有何意义?探究一探究二易错点排查提示:(1)处于桑椹胚或囊胚,因为该时期的细胞有全能性(囊胚的内细胞团有全能性),分割后的每份胚胎能发育成完整的个体。(2)无性生殖。(3)胚胎分割技术可以提高胚胎的利用率,成倍地增加胚胎数和产犊数,从而迅速扩大良种奶牛群,加速奶牛业的发展。探究一探究二易错点排查●名师精讲●1.胚胎分割(1)实质:胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一,因为来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质。(2)使用的主要仪器设备:实体显微镜和显微操作仪。(3)选用胚胎:应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。(4)具体操作。以二分胚胎的分割和移植为主,用分割针或分割刀片将胚胎切开,吸出其中的半个胚胎,注入预先准备好的空透明带中,或直接将裸半胚移植入受体。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意将内细胞团均等分割。探究一探究二易错点排查2.胚胎干细胞(1)概念和来源:哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞,是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类具有发育全能性的细胞。(2)分离途径。(3)特点。①形态:体积小、细胞核大、核仁明显。②功能:具有发育的全能性,即可以分化为成年动物体内的任何一种组织细胞。③在体外培养的条件下,ES细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存,也可进行遗传改造。探究一探究二易错点排查(4)ES细胞的主要用途。①ES细胞通过诱导分化可产生新的组织细胞,用于治疗人类的组织损伤和某些顽症。②通过ES细胞的体外诱导分化,定向培育人造组织器官,用于器官移植,解决供体器官不足和移植后免疫排斥的问题。③ES细胞是研究体外细胞分化的理想材料。④ES细胞可用于研究哺乳动物个体发生和发育的规律。探究一探究二易错点排查(5)干细胞的分类及特点。类别专能干细胞多能干细胞全能干细胞特点只能分化成某一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞能分化成多种细胞或组织,但不能发育成完整个体能形成机体的各种组织和器官,最终发育成完整个体举例神经干细胞造血干细胞胚胎干细胞探究一探究二易错点排查【例题2】镰刀型细胞贫血症是一种遗传病,病人不能产生正常的血细胞。在缺氧的条件下,病人红细胞变形为镰刀状,失去运输氧气的能力。现在要用造血干细胞移植技术来治疗此病人,你认为最佳的医治方案是()A.将符合要求的造血干细胞移入病人的造血系统B.将符合要求的造血干细胞直接植入病人的循环系统C.将符合要求的造血干细胞植入病人血液D.将符合要求的红细胞植入病人的血液和造血系统探究一探究二易错点排查解析:造血干细胞是一种多能干细胞,在一定条件下可以增殖和分化为多种组织细胞。镰刀型细胞贫血症是病人的造血系统,不能产生正常的红细胞,因此通过造血干细胞移植技术,将符合要求的造血干细胞植入病人的造血系统,就可以源源不断地产生正常的红细胞,并释放进入血液来替代衰老死亡的红细胞,使病人的血液恢复正常的造血功能。造血干细胞增殖和分化为红细胞需要一定的环境条件,因此,必须将其植入造血系统,而不是植入血液。答案:A探究一探究二易错点排查变式训练2胚胎干细胞的特点是()A.不受机体控制,连续进行分裂B.活性降低,水分减少C.体积小,细胞核大,核仁明显D.细胞核体积增大,染色质固缩解析:胚胎干细胞的结构特点是体积小,细胞核大,核仁明显。答案:C探究一探究二易错点排查判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。1.胚胎移植不一定属于有性生殖。()提示:√2.胚胎移植可以在牛和羊之间进行。()提示:×胚胎移植只能在同种的个体之间