.胚胎工程的應用及前景

11三月2024.胚胎工程的應用及前景

3.3胚胎工程的應用及前景1、胚胎移植2、胚胎分割3、胚胎干細胞本節(jié)學習內容英國人W·希普于1890年在劍橋大學將純種安哥拉兔的早期胚胎移植到一只已和同種交配的比利時兔的輸卵管內。結果生出4只比利時仔兔和2只由胚胎發(fā)育而成的安哥拉仔兔。這是世界上第一例胚胎移植，胚胎移植技術由此創(chuàng)始。比利時兔安哥拉兔如何利用普通的比利時兔，快速地獲得大量的具有性狀優(yōu)良的安哥拉兔呢？一、胚胎移植1.概念:

將雌性動物體內的

，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到

的、

的其他雌性動物的體內，使之發(fā)育為新個體的技術。同種生理狀態(tài)相同早期胚胎地位:是胚胎工程其它技術的最后一道工序最后工序移植試管?？寺∨Ｅ咛ヒ浦驳膬?yōu)勢供體（提供胚胎）的主要職能：

只產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎受體（接受胚胎）的職能：擔任繁重而漫長的妊娠和育仔的任務可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖能力提供胚胎供體受體供體:具有人類所需的優(yōu)良遺傳性狀的個體如何選擇供體和受體？受體:數(shù)量多、價格較低、非優(yōu)良品種、但健康狀況良好的、同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物2、胚胎移植的現(xiàn)狀和意義現(xiàn)狀：技術方法簡便、實用。奶牛：一頭供體牛每年可產(chǎn)數(shù)十頭小牛。胚胎移植現(xiàn)場意義：充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。一次出生低產(chǎn)受體奶牛良種奶牛1、加速育種工作和品種改良。2、增加雙胎和多胎的比例。3、不受時間地域限制，節(jié)省購買種畜的費用。4、利用胚胎冷凍技術，建立胚胎庫，保存品種資源和瀕危物種。思考:1.準備移植的胚胎，移植到任何一頭母牛的子宮內都能發(fā)育嗎？2.供體與受體之間進行胚胎移植會不會發(fā)生免疫排斥反應？1.哺乳動物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時間內同種動物的供體和受體生殖器官的生理變化是相同的。為供體胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境（關鍵）3、胚胎移植的主要生理學基礎2.哺乳動物的胚胎形成后處于游離狀態(tài)，在一定時間內不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系。為胚胎的收集提供了可能3、胚胎移植的主要生理學基礎3.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。為胚胎在受體內的存活提供了可能3、胚胎移植的主要生理學基礎4.供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但移入受體的供體胚胎，其遺傳特性在孕育過程中不受任何影響。供體胚胎的遺傳性狀是由雌雄供體精卵細胞內獲得的遺傳基因決定的3、胚胎移植的主要生理學基礎3、胚胎移植的主要生理學基礎是否成功（1）哺乳動物發(fā)情排卵后，生殖器官變化相同。（2）胚胎形成后呈游離狀態(tài)，有利于胚胎收集。（3）無免疫排斥反應。（4）供體胚胎與受體子宮可建立正常生理和組織聯(lián)系，遺傳特性不受影響。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)情時間要一致嗎？供體胚胎移入受體子宮的位置，應與在供體內的位置相同或相似嗎？2.胚胎移植實質上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉移。你認為這樣的概括正確嗎？應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鍵。同時，移入受體子宮胚胎的位置應該與其在供體內的位置相同或相似。胚胎移植成功率的高低與供、受體生理環(huán)境條件一致性密切相關。只有供、受體生理環(huán)境高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并繼續(xù)發(fā)育。所以我們可以把胚胎移植簡單概括為早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉移。這樣的概括是正確的。同期發(fā)情技術：主要是借助促性腺激素等剌激卵巢，使其按照預定的要求發(fā)生變化，使處理母畜的卵巢生理機能都處于相同階段，從而達到同期發(fā)情。4、胚胎移植的基本程序1、選擇母牛，進行同期發(fā)情處理；供體受體2、超數(shù)排卵處理；3、自然配種或人工受精或體外受精；4、收集胚胎（沖卵）；5、質量檢查；6、移植胚胎或冷藏（液氮）；7、妊娠檢查；8、產(chǎn)下牛犢。非手術法手術法選擇供體母牛受體母?！诎l(fā)情處理……超數(shù)排卵供體公牛配種沖卵質量檢查、培養(yǎng)胚胎移植妊娠檢查分娩（胚胎移植的犢牛）4.胚胎移植的基本程序【歸納總結】①該過程中兩次使用促性腺激素，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該過程中的兩次檢查：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，二者與受體牛沒有關系。④沖卵的含義是從子宮中沖出受精卵（胚胎），而非沖出卵子。思考與探究（P81）1.右圖是同學們到某良種場進行參觀后，看到的胚胎移植繁育良種奶牛的技術流程示意圖。請看圖思考并討論以下各題。（1）用文字完成下面的流程圖。（2）應該怎樣選擇供體公、母牛和受體母牛？在②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，為什么需要對供體和受體母牛進行同期發(fā)情處理？答：①對供、受體母畜進行選擇，并進行同期發(fā)情處理；③配種或人工授精；④收集胚胎；⑥胚胎移植；⑦對受體母畜進行是否妊娠的檢查。答：供體公、母牛應該是具有人類所需的優(yōu)良遺傳性狀的個體，而受體母牛必須具有正常的孕育、生殖后代的能力；需要用促性腺激素處理供體母牛是為了引起超數(shù)排卵，這樣就可以獲得較多的胚胎；在促性腺激素處理供體母牛前，對供體和受體母牛進行同期發(fā)情處理，才能使它們的生理條件達到同步或一致，使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件。（3）在右側的流程圖中，哪一步需要進行沖卵？沖卵是把母畜的卵子沖出來嗎？（4）用胚胎移植繁育良種種畜具有哪些實用意義？答：第④步需要進行沖卵，沖卵是指將供體母畜體內的受精卵（早期胚胎）沖出來，而不是把卵子沖出來。提示：胚胎移植可充分發(fā)揮雌性優(yōu)秀個體的繁殖潛力。具體表現(xiàn)為：1、縮短了供體本身的繁殖周期，同時通過超數(shù)排卵處理和胚胎移植可獲得比自然繁殖多十幾倍到幾十倍的后代?？稍诙唐诖蠓仍黾觾?yōu)良個體母畜和公畜的后代數(shù)量，迅速擴大良種畜群，加速育種和品種改良工作。2、經(jīng)冷凍保存的胚胎可進行國內和國際交換，代替活畜的引種或進出口。3、通過胚胎移植可以人為生產(chǎn)雙胎或多胎。4、可以通過保存胚胎來保存品種資源和瀕危動物。二、胚胎分割優(yōu)勢:可成倍增加胚胎數(shù)量，可以快速繁殖優(yōu)良種畜。概念:采用機械方法將早期胚胎切割成2等份，4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術。特點：

后代具有相同的遺傳物質，可視為無性繁殖或克隆時期：

發(fā)育良好的，形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚使用的主要儀器：

實體顯微鏡、顯微操作儀、切割刀、切割針顯微操作儀實體顯微鏡胚胎分割的基本操作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吸出其中的半個胚胎注入空透明帶中或直接移植給受體。注意：在對囊胚進行分割時，要將內細胞團均等分割為什么？內細胞團一般到囊胚階段才出現(xiàn)，它是發(fā)育為胚胎本身的基礎細胞，其他細胞為滋養(yǎng)細胞，只為胚胎和胎兒發(fā)育提供營養(yǎng)。若分割時不能將內細胞團均等分割，會出現(xiàn)含內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。進行胚胎分割時要將內細胞團均等分割胚胎移植透明帶滋養(yǎng)層內細胞團DNA分析性別鑒定牛胚胎性別鑒定和分割示意圖囊胚腔分割針分割針內細胞團早期胚胎的體積很小，只有在顯微鏡下才能看到；細胞數(shù)目是有限的。分割的份數(shù)越多，不但難以做到均等分割，每一份的細胞數(shù)會越少，作為囊胚期的胚胎內細胞團細胞所受的影響會更大。最常見的胚胎分割技術是產(chǎn)生同卵雙胎，而產(chǎn)生同卵多胞胎的可能性是有限的，為什么？受精全能細胞囊胚內細胞團細胞胎兒生殖腺細胞胚胎干細胞分離培養(yǎng)分離途徑三、胚胎干細胞1.概念：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。胎兒原始性腺細胞是未分化的細胞，具有很強的全能性。具有自我復制和分化成為各種功能細胞的能力，可歸為胚胎干細胞，也稱為胚胎原始生殖細胞。早期胚胎：囊胚期內的內細胞團2.特點:1)形態(tài)：2)功能：具有發(fā)育的全能性：可分化為成年動物體內任何一種組織細胞；體外培養(yǎng)可增殖不分化?？衫鋬霰４婊蜻M行遺傳改造體積小、細胞核大、核仁明顯。（1）治療人類頑癥：如帕金森綜合癥、少年糖尿病、老年癡呆癥等。（2）培育人造組織器官：解決供體器官不足、免疫排斥等。（3）研究體外細胞分化。4.主要用途能發(fā)育成完整個體或者能發(fā)育成機體的所有組織、器官的細胞，如受精卵、胚胎干細胞；全能干細胞能分化為多種細胞或組織，如造血干細胞；發(fā)育成專門的組織，如神經(jīng)干細胞多能干細胞專能干細胞。根據(jù)干細胞的分化程度劃分：小結：1、胚胎移植時間：3、胚胎干細胞：2、胚胎分割時間：不同動物不同，大多數(shù)哺乳動物如牛羊（桑椹胚或囊胚）桑椹胚或囊胚原始性腺或囊胚期內細胞團（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）從成體中獲得根據(jù)干細胞的來源劃分：胚胎干細胞成體干細胞胚胎干細胞核移植

概念：是指將雌性動物的

，或者通過

及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、相同的其他

動物的體內，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術。其中提供胚胎的個體叫供體，接受胚胎的個體叫

。應用：胚胎移植是

、

、或體外受精等技術的最后一道“工序”

現(xiàn)狀：在

的胚胎移植中，技術方法更為簡便、實用。

意義：可充分發(fā)揮

個體繁殖潛力。供體主要職能只產(chǎn)生優(yōu)良特性的胚胎，縮短繁殖周期胚胎移植成功與否關系到：供體和受體的.1.供、受體

的生理變化相同，為胚胎提供相同的生理環(huán)境2.早期胚胎沒有與母體子宮建立組織聯(lián)系，為

提供可能.3.受體對外來胚胎基本不發(fā)生

，為胚胎的存活提供可能4.胚胎能與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但其

不受影響

胚胎移植生理學基礎早期胚胎體外受精生理狀態(tài)雌性受體轉基因核移植牛雌性優(yōu)良生理狀況生殖器官胚胎收集免疫排斥反應遺傳物質1供、受體的選擇和處理（使用激素進行

處理、

處理）2

或人工受精3胚胎收集（沖卵）、檢查（胚胎發(fā)育到

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）等基本程序同期發(fā)情超數(shù)排卵配種桑椹胚

概念：指采用

方法將早期胚胎切割成2、4或8等份等，經(jīng)移植獲得

雙胎或多胎的技術。儀器設備：

和顯微操作儀操作程序

1選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有

的培養(yǎng)皿2用分割針或分割刀切開胚胎，吸出半個，注入空

或直接將

移植給受體。分割囊胚時要將

均等分割。此時還可用分割針分割

，做胚胎DNA分析

。局限：剛出生的動物體重偏低，毛色和斑紋上存在差異，

的可能性有限。胚胎分割機械同卵實體顯微鏡操作液透明帶裸半胚內細胞團滋養(yǎng)層性別鑒定同卵多胎概念：由

或

中分離出來的一類細胞。簡稱ES或EK細胞。特點：形態(tài)上：體積小、

大、核仁明顯功能上：具有

，即可分化為成年動物體任何一種組織細胞；在體外可增殖而不發(fā)生

；可冷凍保存；可進行遺傳改造

1.移植ES細胞修復壞死或退化部位，治愈糖尿病、肝(心)衰竭、

等病癥

2.ES細胞體外誘導分化，可培育

.

3.ES細胞在牛黃酸、丁酰環(huán)腺苷酸等分化誘導因子作用下可向不同類型組織細胞.

胚胎干細胞意義:早期胚胎原始性腺細胞核發(fā)育的全能性分化成骨不良人造組織器官分化例１、將雌性動物的早期胚胎，或者通過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)相同的其他雌性動物的體內。以下說法不正確的是（）A．這里說的同“種”是指同一“物種”B．加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植給我國黃牛，生出荷斯坦奶牛，可以移植成功C．同種動物之間的生理特征相近，進行胚胎移植易于成功D．不管是否妊娠，同種動物生殖器的生理變化都是一樣的例２、表現(xiàn)型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。產(chǎn)生這一結果最可能的原因是（）A.試管動物培養(yǎng)B.胚胎移植C.胚胎分割移植D.受精卵移植例３、“試管嬰兒”技術屬于（） A．胚胎移植B．組織培養(yǎng)C．克隆技術D．基因工程例４、在胚胎移植的整個過程中，與之有關的激素包括（） ①促性腺激素②雌激素③孕激素④雄激素A．①②B．①②③C．①③④D．②③典型例題DCAB例５、（多選）胚胎移植技術目前主要應用于（） A.解決某些不孕癥者的生育問題B.治療某些遺傳病C.提高良種家畜的繁殖力D.提高動物的抗病力反饋矯正1、以下哪一項是胚胎工程的最終技術環(huán)節(jié)（）A.胚胎分割B.胚胎移植C.胚胎培育D.體外生產(chǎn)胚胎技術2、下列有關動物胚胎移植的敘述中，不正確的是（）A．從受孕母畜體內取出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)情狀態(tài)C．超數(shù)排卵技術要使用一定的激素D．試管嬰兒技術只有受精及早期卵裂過程在體外進行3、在胚胎移植中供體的主要職能是（） A.提供優(yōu)良的供體基因B.提供優(yōu)良遺傳特性的胚胎C.提供卵細胞D.提供精子ACBAB4、下列關于胚胎移植的敘述不正確的是（） A、胚胎移植全部屬于無性繁殖B、可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖能力C、大大縮短了供體本身的繁殖周期D、供體的主要職能變?yōu)橹划a(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎5、哺乳動物的早期胚胎形成后，在一定時間內處于什么狀態(tài)，這就為胚胎的收集提供了可能（）A.已經(jīng)與母體子宮建立組織上的聯(lián)系B.處于游離狀態(tài)C.處于固定狀態(tài)D.已經(jīng)吸附于子宮內壁上6、“沖卵”是指（） A.把受精卵從子宮沖洗出來B.把卵細胞從子宮沖洗出來C.把卵細胞沖散，便于收集D.把胚胎從子宮沖洗出來7、以下哪一種胚胎分割的移植效率最高（） A.二分胚B.四分胚C.八分胚D.十六分胚8、進行胚胎胚胎移植時最遲選擇哪一時期的胚胎（） A、卵裂期B、桑椹胚C、囊胚D、原腸胚9、從供體母畜收集的胚胎，可以直接向受體移植，也可以放入什么中保存。 （）A.液氧B.干冰C.液氮D.培養(yǎng)箱ABDACC10、對于桑椹胚和囊胚的胚胎，用分割針或分割刀將胚胎切開，吸出其中半個胚，移入預先準備好的什么中，或直接移植給受體。（）A.空透明帶B.滋養(yǎng)層C.飼養(yǎng)層D.囊胚腔11、在進行囊胚切割時，要注意將什么等分。（） A.透明帶B.滋養(yǎng)層C.內細胞團D.囊胚腔12、動物和人體內具有分裂和分化能力的細胞稱為干細胞。對下圖的相關敘述中，錯誤的是（）A．a(chǎn)過程表示干細胞能自我更新 B．b、c過程表示干細胞具有分化能力C．a(chǎn)、b、c過程中細胞的遺傳信息表達情況不同D．b過程形成的細胞直接組成器官，可供器官移植使用ACD13．以下對于胚胎分割的描述，正確的是（）A．只能對囊胚期細胞進行分割B．囊胚階段的胚胎分割份數(shù)越多，產(chǎn)生相同基因型的后代個數(shù)越多C．胚胎分割產(chǎn)生的后代個體表現(xiàn)型完全相同D．內細胞團一般到囊胚才出現(xiàn)，胚胎分割時最好將其均等分割，移植成功率才高14、胚胎干細胞的特點是（） A.在形態(tài)上，表現(xiàn)為體積大，細胞核大，核仁明顯；在功能上具有發(fā)育的全能性B.在形態(tài)上，表現(xiàn)為體積小，細胞核大，核仁明顯；在功能上具有發(fā)育的全能性C.在形態(tài)上，表現(xiàn)為體積小，細胞核小，核仁不明顯；在功能上不具有發(fā)育的全能性D.在形態(tài)上，表現(xiàn)為體積大，細胞核小，核仁明顯；在功能上具有發(fā)育的全能性DB15．干細胞是一種尚未充分分化的未成熟的細胞，它具有再生各種細胞、器官的潛能，醫(yī)學家們正嘗試利用干細胞治療一些頑疾，用骨髓移植法有效治療白血病便是成功的例證。下列說法中不正確的是（）A．利用干細胞治療某些頑疾，是因為干細胞具有再生各種組織、器官的潛能B．骨髓分為紅骨髓和黃骨髓，其中，只有紅骨髓具有造血功能C．用骨髓移植法治療白血病的優(yōu)點之一是不發(fā)生排斥（異）反應D．異體骨髓移植成功后，康復者的血型有可能發(fā)生改變16、關于ES細胞的應用敘述錯誤的是（）A.可以用于治療由于細胞壞死，退化或功能異常引起的疾病B.在體外誘導分化可培育出人造組織器官C.是研究體外細胞分化的理想材料D.不能用于治療糖尿病、肝衰竭等疾病CD17、奶牛場通過性別控制獲得更多的雌性牛犢，以增加牛奶產(chǎn)量?？梢圆扇〉姆椒ㄊ牵ǎ? A．通過分離出X精子并與卵細胞結合受精 B．通過分離出X精子和Y精子并與卵細胞結合受精C．通過分離出Y精子并與卵細胞結合受精D．通過分離含X,Y染色體的精子與卵細胞結合受精培養(yǎng)18．哺乳動物體外受精的過程是（）①采卵②收集精子③卵細胞的人工培養(yǎng)④精子獲能處理⑤精子和成熟卵子在受精液中共同培養(yǎng)⑥精子用CaCl2處理⑦卵母細胞用一定濃度肝素溶液處理⑧體外受精⑨受精卵AB19．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，應選擇發(fā)育到___________和___________時期的胚進行操作。(2)①指的是___________，②指的是___________。(3)通過胚胎分割產(chǎn)生的兩個或多個個體具有的特點是______________________。(4)在對囊胚階段的胚胎進行分割時，應注意_______________________________，原因是_________________________________。桑椹胚囊胚內細胞團囊胚腔具有相同的遺傳物質胚胎分割要將內細胞團均等分割以免影響胚胎的恢復和進一步發(fā)育20、下面是以小鼠為對象進行的研究工作，請分析回答問題。（1）進行小鼠胚胎工程操作時，首先在光控周期下（光照14h，黑暗10h）飼養(yǎng)成年雌鼠，并注射促進性腺激素，目的是

。然后從雌鼠輸卵管中取出卵子，在一定條件下培養(yǎng)成熟；并從雄鼠附睪中取出精子，在一定條件下培養(yǎng)一段時間，目的是

。再在37℃，5%CO2條件下，精卵共同作用4h，沖洗后繼續(xù)培養(yǎng)。定時在顯微鏡下觀察胚胎的變化，第5天右以看到胚胎發(fā)生收縮，細胞間隙擴大，接著胚胎內部出現(xiàn)裂隙，這是胚胎_________期開始的標志。（2）如果體外受精后，在精核與卵核融合之前，用微型吸管除雄核，再用細胞松弛素B處理（作用類似于用秋水仙素處理植物細胞），處理后的受精卵可發(fā)育成小鼠。這種方法在動物新品種選育中的顯著優(yōu)點是

。（3）