人教版教學(xué)課件3.3胚胎工程的應(yīng)用及前景.ppt

3 3胚胎工程的應(yīng)用及前景 胚胎工程技術(shù) 胚胎移植體外受精胚胎分割胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)目前應(yīng)用較多的是 胚胎移植 胚胎分割 體外生產(chǎn)胚胎技術(shù) 1 胚胎移植 P74將雌性動(dòng)物的早期胚胎 或者通過(guò)體外受精及其他方式得到的胚胎 移植到同種的 生理狀態(tài)相同的其他雌性動(dòng)物的體內(nèi) 使之發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù) 一胚胎移植 胚胎的來(lái)源 雌性動(dòng)物的早期胚胎或體外受精及其他方式得到的胚胎 供體 提供胚胎的個(gè)體 受體 接受胚胎的個(gè)體 受體的條件 同種 生理狀態(tài)相同 胚胎移植實(shí)際上是生產(chǎn)胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過(guò)程 在胚胎工程中通過(guò)任何一項(xiàng)技術(shù) 如轉(zhuǎn)基因 核移植 或體外受精等技術(shù)獲得的胚胎 都必須移植給受體才能獲得后代 因此 胚胎移植又是胚胎工程其他技術(shù)的最后一道 工序 2 胚胎移植的現(xiàn)狀和意義 1 保持供體優(yōu)良特性 加速育種工作和品種改良 2 節(jié)約成本 費(fèi)用 大量節(jié)省購(gòu)買種畜的費(fèi)用 3 大規(guī)模繁殖 一胎多產(chǎn) 4 保存品種資源和保護(hù)瀕危物種 5 充分發(fā)揮雌性個(gè)體的繁殖潛力 縮短供體本身的繁殖周期 為什么胚胎移植能成功 移動(dòng)到任何一頭動(dòng)物子宮內(nèi)都能發(fā)育嗎 同種動(dòng)物發(fā)情排卵后 在一段時(shí)間內(nèi)供體 受體具有相同的生理環(huán)境為什么能收集到胚胎 早期胚胎一定時(shí)間內(nèi)處于游離狀態(tài)供體和受體會(huì)不會(huì)發(fā)生排斥 同種動(dòng)物之間基本上不排斥為什么移植的胚胎能保留供體雙親的特性 胚胎雖然與受體有生理和組織上的聯(lián)系 但遺傳特性不受受體的影響 生理學(xué)基礎(chǔ) 3 胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)P76 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)換 而胚胎本身的遺傳物質(zhì)并不發(fā)生改變 因此各種性狀均能保持其原來(lái)的優(yōu)良特性 思考與討論 P761 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(shí)間要一致嗎 供體胚胎移入受體子宮的位置 應(yīng)與在供體內(nèi)的位置相同后相似嗎 答案 應(yīng)對(duì)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)到同步后一致 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 因此 必須做到供 受體母畜的發(fā)情時(shí)間一致 同時(shí)還要做到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)的受體子宮對(duì)應(yīng)的卵巢必須有黃體存在 2 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 你認(rèn)為這樣的概括正確嗎 正確 4 胚胎移植的基本程序閱讀課本 思考胚胎移植的基本程序包括哪幾個(gè)步驟 P76 1 供體 受體的選擇和處理 2 配種或進(jìn)行人工授精 3 胚胎的收集 檢查 培養(yǎng)或保存 4 胚胎移植 5 移植后的檢查 1 對(duì)供體 受體進(jìn)行選擇 供體 遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個(gè)體 受體 健康和正常繁殖能力的個(gè)體處理 同期發(fā)情具體做法 注射相關(guān)激素 2 采集卵母細(xì)胞方法 超數(shù)排卵具體做法 注射促性腺激素 3 配種或人工授精 精子來(lái)源 同種優(yōu)良的雄性動(dòng)物 4 胚胎的收集 在配種或輸精后第7天 用特制的沖卵裝置 把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來(lái) 為什么在第7天進(jìn)行沖卵 5 對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查 你知道檢查的目的嗎 此時(shí)胚胎處于什么時(shí)期 6 胚胎的保存或移植 胚胎保存的條件是什么 胚胎為什么要保存 7 胚胎的移植 方法一 手術(shù)法具體做法 引出受體子宮和卵巢 將胚胎注入子宮角 縫合創(chuàng)口 方法二 非手術(shù)法將裝有胚胎的移植管送入受體母牛子宮的相應(yīng)部位 注入胚胎 8 對(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查 9 受體母牛產(chǎn)下胚胎移植的犢牛 選擇 供體母牛 受體母牛 同期發(fā)情處理 超數(shù)排卵 供體公牛 配種 沖卵 質(zhì)量檢查 培養(yǎng) 胚胎移植 妊娠檢查 分娩 胚胎移植的犢牛 總結(jié) 歸納總結(jié) 該過(guò)程中兩次使用促性腺激素 第一次對(duì)受 供體進(jìn)行同期發(fā)情處理 第二次用于供體的超數(shù)排卵 該過(guò)程中的兩次檢查 第一次對(duì)收集的胚胎進(jìn)行檢查 第二次對(duì)受體母牛是否妊娠進(jìn)行檢查 產(chǎn)下的犢牛性狀取決于所用公牛和供體牛 性別取決于公牛提供何種類型的精子 二者與受體牛沒(méi)有關(guān)系 沖卵的含義是從子宮中沖出胚胎 而非沖出卵子 胚胎移植成功與否要有兩個(gè)條件 1 胚胎移植一般應(yīng)在同種的雌性供體和受體之間進(jìn)行 2 進(jìn)行胚胎移植的供體和受體的生理狀態(tài)要相同 二 胚胎分割閱讀課本 思考以下問(wèn)題 1 胚胎分割的概念 2 胚胎分割特點(diǎn) 3 胚胎分割的理論基礎(chǔ) 4 胚胎分割操作過(guò)程 1 概念 采用顯微手術(shù) 機(jī)械方法 的方法將早期胚胎分割成2分胚 4分胚或8分胚 經(jīng)體內(nèi)或體外培養(yǎng)后植入受體 以得到同卵雙胎或同卵多胎的技術(shù) 2 特點(diǎn) 后代具有相同的遺傳物質(zhì) 因此胚胎分割可以看做動(dòng)物無(wú)性繁殖或克隆的方法之一 3 理論基礎(chǔ)動(dòng)物胚胎細(xì)胞的全能性 所以胚胎分割的時(shí)期為 囊胚或桑椹胚 4 選擇的胚胎 發(fā)育良好的 形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚 5 使用的主要儀器 實(shí)體顯微鏡和顯微操作儀 6 具體操作用分割針或分割刀片將胚胎切開(kāi) 吸出其中的半個(gè)胚胎 注入預(yù)先準(zhǔn)備好的空透明帶中 或直接將裸半胚移植給受體 切幾份 之間關(guān)系 有什么方法 目前主要是2份 原因概念 切什么時(shí)期 注入空透明帶 半裸胚直接到受體 選擇良好的桑椹胚或囊胚移入培養(yǎng)皿中 用分割針或分割刀片將其切開(kāi) 吸出其中的半個(gè)胚胎注入透明帶中或直接移植給受體 基本過(guò)程 半裸胚直接移植 均等 為什么只能2份 還存在什么問(wèn)題 性別鑒定2 精子分離流程示意圖 精子分離Chamber 二 早期胚胎的性別鑒定1 核型分析法 細(xì)胞遺傳學(xué)方法又稱為核型分析法 常采用切割胚 一半用于鑒定性別 一半用于冷凍或移植 其基本原理是取一部分細(xì)胞 先用秋水仙素處理 再固定染色 檢查性染色體 根據(jù)人色體中期的譜帶差異 Y染色體的大小及形態(tài)判斷性別 準(zhǔn)確率達(dá)100 但過(guò)程復(fù)雜 且要求操作人員有豐富的經(jīng)驗(yàn) 胚胎性別鑒定 2 SRY PCR鑒定法 從早期胚胎中取出一個(gè)或幾個(gè)卵裂球 用特異性引物擴(kuò)增SRY基因 能夠產(chǎn)生出擴(kuò)增DNA片段的胚胎即為雄性 反之為雌性 再把確定性別的胚胎移植到子宮 7 操作注意事項(xiàng) 對(duì)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 原因 內(nèi)細(xì)胞團(tuán)一般到囊胚階段才出現(xiàn) 它是發(fā)育為胚胎本身的基礎(chǔ)細(xì)胞 其他細(xì)胞為滋養(yǎng)細(xì)胞 只為胚胎和胎兒發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng) 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(wèn)題 胚胎分割的份數(shù)越多 操作的難度會(huì)越大 移植的成功率也越低 早期胚胎的體積很小 只有在顯微鏡下才能看到 再者 細(xì)胞數(shù)目是有限的 分割的份數(shù)越多 不但難以做到均等分割 每一份的細(xì)胞數(shù)會(huì)越少 而且作為囊胚期的胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞所受的影響會(huì)更大 因此 分割的份數(shù)越多 技術(shù)的難度會(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 8 胚胎分割技術(shù)的缺陷 1 剛出生動(dòng)物的體重偏低 毛色和斑紋還存在差異 2 采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胎的可能性是有限的 9 胚胎分割技術(shù)的應(yīng)用 為轉(zhuǎn)基因技術(shù) 性別控制技術(shù)提供活胚材料 歸納小結(jié) 三 胚胎干細(xì)胞 閱讀課本 思考以下問(wèn)題 1 什么是胚胎干細(xì)胞 簡(jiǎn)稱是什么 2 胚胎干細(xì)胞的來(lái)源 3 胚胎干細(xì)胞的特性 4 胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用 提醒試管嬰兒 動(dòng)物 技術(shù)為有性生殖 胚胎分割移植為無(wú)性生殖 胚胎移植是有性生殖還是無(wú)性生殖取決于胚胎是由受精卵形成的還是核移植技術(shù)形成重組細(xì)胞發(fā)育而成的 干細(xì)胞 干細(xì)胞是一種具有多項(xiàng)分化潛能和自我復(fù)制 更新能力的原始未分化細(xì)胞 是形成哺乳類各種組織器官的祖宗細(xì)胞 多能 專能 全能細(xì)胞 根據(jù)來(lái)源和個(gè)體發(fā)育過(guò)程中先后次序不同 干細(xì)胞可分為 胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞 組織干細(xì)胞 分類 全能干細(xì)胞 胚胎干細(xì)胞 桑椹胚及以前 如受精卵 由內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞 原始性腺細(xì)胞分離出來(lái)能發(fā)育成完整個(gè)體多能干細(xì)胞 成體干細(xì)胞 能分化出動(dòng)物體內(nèi)的多種組織 造血干細(xì)胞 專能干細(xì)胞如成肌細(xì)胞 皮膚生發(fā)層細(xì)胞等能分化出特定的 一種或兩種 組織 應(yīng)用 按照分化潛能大小來(lái)分類 分類 干細(xì)胞可以通過(guò)以下四個(gè)途徑獲得 1 從體外培養(yǎng)的胚胎獲得 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 胚胎干細(xì)胞 加圖 歸納 特點(diǎn) 胚胎干細(xì)胞 內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞原始性腺細(xì)胞 概念 由或 中分離出來(lái)的一類細(xì)胞 簡(jiǎn)稱ES或EK細(xì)胞 早期胚胎 原始性腺 形態(tài) 功能 形態(tài) 體積小 細(xì)胞核大 核仁明顯功能 具有發(fā)育的全能性 可以分化成任何一種組織 體外培養(yǎng) 只增殖不分化 可冷凍保存 可進(jìn)行遺傳改造 全能細(xì)胞 胚胎干細(xì)胞 鼠 應(yīng)用 應(yīng)用前景 3 主要用途閱讀課本相關(guān)內(nèi)容 說(shuō)說(shuō)胚胎干細(xì)胞有什么具體用途 1 治療人類的某些頑癥 人類由于細(xì)胞壞死 退化或功能異常引起的疾病 如帕金森綜合癥 少年糖尿病和老年癡呆癥等 已成為醫(yī)學(xué)上尚未攻克的頑癥 利用ES細(xì)胞可以誘導(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 目前 在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方面 用ES細(xì)胞誘導(dǎo)分化出的某些組織細(xì)胞已成功地治愈糖尿病 肝衰竭 心衰竭和成骨不良等疑難病癥 2 培育出人造組織器官 用于器官移植隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展 通過(guò)ES細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化 還可以培育出人造組織器官 解決目前臨床上存在的供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問(wèn)題 3 ES細(xì)胞也是研究體外細(xì)胞分化的理想材料 ES細(xì)胞在飼養(yǎng)層細(xì)胞上 或在添加抑制因子的培養(yǎng)液中 能夠維持不分化的狀態(tài) 誘導(dǎo)因子 誘導(dǎo)ES細(xì)胞向不同類型的組織細(xì)胞分化 胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用前景 優(yōu)點(diǎn) 1 移植ES細(xì)胞修復(fù)壞死或退化部位 治愈糖尿病 肝 心 衰竭 等病癥2 ES細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化 可培育 3 ES細(xì)胞在牛黃酸 丁酰環(huán)腺苷酸等誘導(dǎo)因子作用下可向不同類型組織細(xì)胞 成骨不良 人造組織器官 分化 干細(xì)胞應(yīng)用前景非常廣闊 比如可用于細(xì)胞治療 基因治療 藥物篩檢和毒性的檢測(cè) 生物體發(fā)育機(jī)制研究等 其中最吸引人的應(yīng)用 是將干細(xì)胞分化成某一特定的細(xì)胞 組織 甚至器官 通過(guò)移植 使之再建起受損的組織 甚至器官 比如 將干細(xì)胞在體外分化為胰島素細(xì)胞 注入病人胰臟中 通過(guò)增殖 構(gòu)成病人新的胰島組織 它就可以替代病人受損的胰島組織 使依賴注射胰島素維持生命的病人得到根治 人們預(yù)言 干細(xì)胞有可能用于治療人類幾乎所有的組織壞死性或退化性疾病 它將是人類醫(yī)療史上的一次革命 衰老細(xì)胞 癌細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞的特征比較 1 概念 簡(jiǎn)稱ES或EK細(xì)胞 是由早期胚胎或原始性腺中分離出來(lái)的一類細(xì)胞 干細(xì)胞的分類 1 全能干細(xì)胞 2 多能干細(xì)胞 3 專能干細(xì)胞 2 特點(diǎn) 1 形態(tài) 體積小 細(xì)胞核大 核仁明顯 2 功能 具有發(fā)育的全能性 可分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞 體外培養(yǎng)可增殖不分化 3 在體外培養(yǎng)的條件下 ES細(xì)胞可以增殖而不發(fā)生分化 對(duì)它可以進(jìn)行冷凍保存 也可以進(jìn)行遺傳改造 練習(xí) 1 下列有關(guān)動(dòng)物胚胎移植的敘述中 錯(cuò)誤的是 A 受孕母畜體內(nèi)的受精卵或胚胎均能移植B 受體母畜必須處于與供體母畜同步發(fā)情的狀態(tài)C 超數(shù)排卵技術(shù)要使用一定的激素D 試管嬰兒只是受精及早期卵裂過(guò)程在試管中進(jìn)行 A 2 下列對(duì)于優(yōu)良種畜的胚胎移植的說(shuō)法不正確的是 A 供體母牛必須是同一物種的良種B 受體母牛必須是同一物種的良種C 供體公牛必須是同一物種的良種D 受體母?？梢允峭晃锓N的一般健康牛 B 3 供體的胚胎移植到受體后 游離的胚胎在發(fā)育過(guò)程中形成胎盤與受體相連 并通過(guò)胎盤與受體的血液進(jìn)行物質(zhì)交換 以下說(shuō)法正確的是 A 受體是為供體胚胎提供發(fā)育的條件B 受體與胚胎血型應(yīng)相同 否則會(huì)發(fā)生免疫排斥反應(yīng)C 受體與胚胎血液混融在一起D 胚胎心肺功能都能正常運(yùn)行 A 4 利用胚胎干細(xì)胞治療肝衰竭 實(shí)現(xiàn)此過(guò)程的重要原因是 A 細(xì)胞分裂B 細(xì)胞特化C 細(xì)胞分化D 細(xì)胞增殖 C 10 多選 克隆動(dòng)物的方法有 A 細(xì)胞核移植B 胚胎分割C 體外受精D 轉(zhuǎn)基因技術(shù)11 多選 胚胎分割所需要的主要儀器設(shè)備為 A 顯微操作儀B 電子顯微鏡C 電子切割儀D 實(shí)體顯微鏡12 多選 下列各項(xiàng)中 屬于胚胎干細(xì)胞技術(shù)的應(yīng)用的有 A 為新藥的研究和開(kāi)發(fā)提供材料B 為細(xì)胞和組織移植提供無(wú)免疫原性的材料C 有目的地促進(jìn)某種生物的進(jìn)化D 改良并創(chuàng)造動(dòng)物新品種 AB AD ABD 14 多選 下列關(guān)于干細(xì)胞的說(shuō)法正確的是 A 專能干細(xì)胞只能分化成一種類型或功能密切相關(guān)的兩種類型的細(xì)胞B 多能干細(xì)胞具有分化成多種組織細(xì)胞的潛能 但卻失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力C 全能干細(xì)胞可以分化為全身200多種細(xì)胞類型 并進(jìn)一步形成機(jī)體的所有組織 器官D 胚胎干細(xì)胞是全能干細(xì)胞 ABCD 15 多選 下列各項(xiàng)成就中 對(duì)胚胎干細(xì)胞應(yīng)用臨床治療具有重大意義的是 A 2003年日本科學(xué)家用猴胚胎干細(xì)胞治療猴帕金森氏綜合征獲得成功B 2001年美國(guó)科學(xué)家成功誘導(dǎo)猴的胚胎干細(xì)胞在體外形成神經(jīng)細(xì)胞 心肌細(xì)胞等C 2004年美國(guó)科學(xué)家將 早期 的人胚胎干細(xì)胞植人因脊椎受傷而無(wú)法行走的鼠體內(nèi) 癱瘓的鼠又能重新行走D 2002年英國(guó)科學(xué)家對(duì)鼠胚胎干細(xì)胞的免疫缺陷基因進(jìn)行修復(fù)后 再將其植人鼠體內(nèi) 結(jié)果修復(fù)了鼠的免疫系統(tǒng)缺陷 ABCD 對(duì)供 受體母畜進(jìn)行選擇 并進(jìn)行同期發(fā)情處理 配種或人工授精 收集胚胎 胚胎移植 對(duì)受體母畜進(jìn)行是否妊娠的檢查 一 思考與探究P811 2 應(yīng)該怎樣選擇供體公 母牛和受體母牛 在 中 為什么要用促性腺激素處理供體母牛 在促性腺激素處理供體母牛前 為什么需要對(duì)供體和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理 答 供體公 母牛應(yīng)具有人類所需的優(yōu)良遺傳性狀的個(gè)體 受體母牛必須具有正常的孕育 生殖后代的能力 用促性腺激素處理供體母牛是為了引起超數(shù)排卵 可以獲得較多的胚胎 進(jìn)行同期發(fā)情處理 才能使它們的生理?xiàng)l件達(dá)到同步或一致 使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件