高中生物 專題三 胚胎工程 3.3 胚胎工程的應(yīng)用及前景課件 新人教版選修3.ppt

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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(gè)階段的特點(diǎn)，簡述進(jìn)行胚胎分割的注意事項(xiàng)及其實(shí)際意義。3.依據(jù)胚胎干細(xì)胞的分離途徑，說出胚胎干細(xì)胞的分類、功能和用途。,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)挑戰(zhàn)自我，點(diǎn)點(diǎn)落實(shí),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、和。2．胚胎移植(1)概念①對象：雌性動(dòng)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(dòng)物體內(nèi)。③供體：在胚胎移植中的個(gè)體。④受體：在胚胎移植中的個(gè)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(gè)體的，大大縮短了周期，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(diǎn)：后代相同。,機(jī)械,早期胚胎,同卵雙胎或多胎,實(shí)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(gè)胚胎，注入預(yù)先準(zhǔn)備好的中，或直接將移植入受體。分割囊胚階段的胚胎時(shí)要注意將均等分割。此時(shí)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(xì)胞團(tuán),滋養(yǎng)層,性別鑒定,三、胚胎干細(xì)胞(簡稱ES或EK細(xì)胞)(閱讀P80－83),1．來源：由或中分離出來的一類細(xì)胞。2．特點(diǎn)(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。(3)在體外培養(yǎng)的條件下，可以只，而不。可以對它進(jìn)行，也可以進(jìn)行遺傳改造。,早期胚胎,原始性腺,體積,細(xì)胞核,核仁,全能性,增殖,分化,冷凍保存,3．應(yīng)用前景ES細(xì)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(jià)值。(1)ES細(xì)胞可用于治療人類的某些頑癥：利用ES細(xì)胞可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞的特性，移植ES細(xì)胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。(2)培育出，用于器官移植。,人造組織器官,(3)對ES細(xì)胞的培養(yǎng)和誘導(dǎo)，為揭示和的機(jī)理提供了有效的手段。(4)ES細(xì)胞可用于對哺乳動(dòng)物和的研究。,細(xì)胞分化,細(xì)胞凋亡,個(gè)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(jìn)行胚胎移植。()(2)通過胚胎移植技術(shù)，實(shí)現(xiàn)良種牛的快速繁殖時(shí)，受精和胚胎的早期培養(yǎng)都需要在體外進(jìn)行。()(3)胚胎分割時(shí)需將原腸胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。()(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(gè)基因型完全相同的胚胎。(),,√,,,√,(6)胚胎分割移植實(shí)現(xiàn)同卵多胎的成功率較低。()(7)胚胎干細(xì)胞具有細(xì)胞核大、核仁小和蛋白質(zhì)合成旺盛等特點(diǎn)。()(8)造血干細(xì)胞具有分化出多種血細(xì)胞的能力，可用于治療白血病，自體干細(xì)胞移植通常不會(huì)引起免疫排斥反應(yīng)。()(9)囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞具有發(fā)育全能性。()(10)胚胎干細(xì)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(diǎn)難點(diǎn)，個(gè)個(gè)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(jìn)行同期發(fā)情處理用促性腺激素對供體母牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理,,2．胚胎移植的實(shí)質(zhì)胚胎移植實(shí)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(gè)條件(1)同種動(dòng)物之間進(jìn)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(dòng)物才有可能具有相同的生理特征。(2)供、受體生理狀態(tài)要相同①應(yīng)對供體和受體母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理，使它們的生理?xiàng)l件達(dá)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(dòng)物胚胎移植的時(shí)間不同牛、羊一般要培養(yǎng)到桑椹胚階段或囊胚階段才進(jìn)行移植；小鼠和家兔等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可在更早的階段移植；人的體外受精胚胎，可在8～16個(gè)細(xì)胞階段移植。,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(jìn)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(jìn)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(jìn)行質(zhì)量檢查；第二次對受體母牛進(jìn)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(gè)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(xì)胞或者個(gè)體，即由一個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生一個(gè)細(xì)胞群，由一個(gè)個(gè)體產(chǎn)生另一個(gè)個(gè)體或者許多個(gè)體，如植物的。動(dòng)物的克隆就是指，通過離體培養(yǎng)使細(xì)胞重新表達(dá)細(xì)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(xì)胞核移植,體外受精,胚胎移植,有,性生殖,(3)胚胎移植：哺乳動(dòng)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?jiān)谏厦娴目崭裉帉?nèi)容補(bǔ)充完整：①_________，②__________。(2)胚胎移植的實(shí)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，適宜于牛的胚胎移植時(shí)期有____。,問題導(dǎo)析(1)胚胎移植的實(shí)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(shí)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?nèi)粢淮谓o受體母牛移入多個(gè)胚胎，產(chǎn)生的多個(gè)后代基因型相同嗎？為什么？________________________________________________________________________________。,不一定相同。因?yàn)檫@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(xì)胞的全能性。(2)物質(zhì)基礎(chǔ)：每個(gè)細(xì)胞核內(nèi)具有相同的遺傳物質(zhì)。2．特點(diǎn)每個(gè)后代具有相同的遺傳特性。3．胚胎分割時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題(1)選擇胚胎：分割時(shí)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(jìn)行分割時(shí)，要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)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(dòng)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(shí)期進(jìn)行？為什么要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割？答案(1)胚胎分割時(shí)的胚胎時(shí)期是桑椹胚或囊胚。(2)若分割時(shí)不能將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，會(huì)出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)多的部分正常發(fā)育的能力強(qiáng)，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(huì)越大，移植后的恢復(fù)和發(fā)育的難度會(huì)越大，移植成功率自然會(huì)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(jìn)行胚胎分割時(shí)，應(yīng)選擇發(fā)育到______________時(shí)期的胚胎進(jìn)行操作。(2)②指的是_________。(3)通過胚胎分割產(chǎn)生的兩個(gè)或多個(gè)個(gè)體共有的特點(diǎn)是___________________。,(4)在對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，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(diǎn)：經(jīng)分割產(chǎn)生的個(gè)體來源于同一個(gè)細(xì)胞，其相同，遺傳性狀也相同。(3)注意事項(xiàng)和關(guān)鍵：胚胎分割要將均等分割，以免影響胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。,桑椹,胚,囊胚期,遺傳物質(zhì),囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán),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(xì)胞團(tuán)均等分割，以免影響胚胎的恢復(fù)和進(jìn)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(dòng)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(xì)胞,1．胚胎干細(xì)胞的特性與培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞，包括人類囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，具有胚胎細(xì)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(shí)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(xì)胞。因此，它是細(xì)胞的源頭，是全能細(xì)胞，并能夠制造機(jī)體需要的全部細(xì)胞。培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞的關(guān)鍵是需要一種培養(yǎng)體系，這種體系必須能促進(jìn)胚胎干細(xì)胞的生長，同時(shí)還要抑制胚胎干細(xì)胞的分化。,2．分離途徑,思維激活,1．用患者本人的干細(xì)胞誘導(dǎo)分化所得到的器官進(jìn)行移植，其最大的優(yōu)點(diǎn)是什么？答案用患者本人的干細(xì)胞誘導(dǎo)分化所得到的器官進(jìn)行移植，最大的優(yōu)勢在于不會(huì)發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。2．你所知道的獲得干細(xì)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(xì)胞是從哺乳動(dòng)物或人的早期胚胎中分離出來的一類細(xì)胞，具有發(fā)育的全能性，它可進(jìn)一步分化發(fā)育成各種不同的組織細(xì)胞。如圖所示為人體干細(xì)胞的培養(yǎng)過程，請問圖中哪一段的細(xì)胞是胚胎干細(xì)胞(),A．囊胚B．內(nèi)細(xì)胞團(tuán)C．血液組織干細(xì)胞D．各種血細(xì)胞,問題導(dǎo)析(1)受精卵是最原始的細(xì)胞，隨著胚胎發(fā)育的進(jìn)行，時(shí)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(xì)胞的來源，滋養(yǎng)層將來發(fā)育為。答案B,囊胚,內(nèi)細(xì)胞團(tuán),內(nèi)細(xì)胞團(tuán),胎膜和胎盤,一題多變根據(jù)上題示意圖填空：(1)細(xì)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(jī)體在發(fā)展適應(yīng)過程中，保留了一部分未分化的原始細(xì)胞，稱為_________。一旦需要，這些________就會(huì)按照發(fā)育途徑通過分裂、分化而產(chǎn)生所需細(xì)胞，以保證局部損傷組織的修復(fù)。,再分裂,衰老死亡,干細(xì)胞,干細(xì)胞,(2)個(gè)體發(fā)育過程中最原始的細(xì)胞是_______。(3)干細(xì)胞在臨床上應(yīng)用的最大優(yōu)點(diǎn)是移植器官和患者之間無__________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(diǎn)練習(xí),1,2,3,4,1．下列過程在胚胎移植中沒有必要進(jìn)行的是()A．對供體、受體要進(jìn)行選擇B．要用激素對供體進(jìn)行超數(shù)排卵處理C．供體和受體要進(jìn)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(jìn)行胚胎移植時(shí)沒有必要進(jìn)行免疫檢查。在胚胎移植時(shí)應(yīng)選擇有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的個(gè)體作為受體，選擇遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個(gè)體作為供體。在用激素對供、受體進(jìn)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(jìn)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(cuò)誤的是(),1,2,3,4,A．進(jìn)行胚胎移植時(shí)，可選用如圖所示時(shí)期的胚胎B．進(jìn)行胚胎移植時(shí)，該胚胎移植到任何同種動(dòng)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(xì)胞團(tuán)細(xì)胞，具有發(fā)育的全能性D．卵裂期胚胎中細(xì)胞數(shù)目和DNA總量在不斷增加,B,5,1,2,3,4,3．進(jìn)行動(dòng)物胚胎移植時(shí)，必須考慮的事項(xiàng)是()A．供體動(dòng)物與受體動(dòng)物生理狀態(tài)的一致性B．受體動(dòng)物對供體胚胎的免疫排斥反應(yīng)C．受體動(dòng)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(huì)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(dòng)物胚胎發(fā)育和胚胎移植時(shí)的固有屬性，因此在進(jìn)行胚胎移植時(shí)不是必須考慮的。,A,5,1,2,3,4,4．如圖是胚胎干細(xì)胞分離途徑示意圖。下列說法正確的是(),A．圖中A所示細(xì)胞將來能夠發(fā)育成胎膜和胎盤B．胚胎干細(xì)胞的體積和細(xì)胞核都較小C．胚胎干細(xì)胞可以增殖而不發(fā)生分化D．利用胚胎干細(xì)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(xì)胞團(tuán)細(xì)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(xì)胞的體積較小，細(xì)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(xì)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(dòng)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(shí)，一般采用發(fā)育良好、形態(tài)正常的____________。對胚胎進(jìn)行分割時(shí)，要特別注意將________均等分割，否則會(huì)影響分割后的胚胎恢復(fù)和進(jìn)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(dòng)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(shí)要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，有利于分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)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(xì)胞團(tuán)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(xì)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(jìn)行性別鑒定時(shí)，要用Y染色體的DNA制成探針，進(jìn)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(jìn)行DNA分子雜交,5,1,2,3,4,(3)通常胚胎干細(xì)胞可以從___________________中(寫出兩種方法)中分離得到。解析哺乳動(dòng)物胚胎干細(xì)胞是從早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細(xì)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(xì)胞，不僅可以被應(yīng)用于哺乳動(dòng)物胚胎性別鑒定，還可被應(yīng)用于___________________________等領(lǐng)域。解析胚胎干細(xì)胞可用于治療某些頑癥，培育出人造組織器官進(jìn)行移植，研究細(xì)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(xì)胞體外誘導(dǎo)分化培育出人造組織器官用于器官移植或研究體外細(xì)胞分化,5,