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成才之路 生物,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修3,胚胎工程,專(zhuān)題三,第三節(jié) 胚胎工程的應(yīng)用及前景,專(zhuān)題三,1．掌握胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)、基本程序和應(yīng)用。(重、難點(diǎn)) 2．了解胚胎分割的應(yīng)用意義。 3．掌握胚胎干細(xì)胞的概念和分離途徑。(難點(diǎn)),一、胚胎移植 1．胚胎移植的概念 (1)對(duì)象：雌性動(dòng)物的①________或通過(guò)②________及其他方式得到的胚胎。 (2)受體：③________、生理狀態(tài)相同的其他雌性動(dòng)物的體內(nèi)。 (3)地位：是胚胎工程其他技術(shù)的④________一道工序。,早期胚胎,體外受精,同種的,最后,2．胚胎移植的優(yōu)勢(shì) (1)充分發(fā)揮雌性?xún)?yōu)良個(gè)體的⑤________。 (2)大大縮短了供體本身的⑥________，增加供體一生繁殖后代的數(shù)量，從而推動(dòng)了畜牧業(yè)的發(fā)展。 3．胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ) (1)同種動(dòng)物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時(shí)間內(nèi)，生殖器官的⑦_(dá)_______是相同的，這就為供體的胚胎移入受體提供了相同的⑧________。 (2)哺乳動(dòng)物的早期胚胎形成后處于⑨________狀態(tài)，為胚胎收集提供了可能。,繁殖潛力,繁殖周期,生理變化,生理環(huán)境,游離,(3)不發(fā)生⑩________________，是胚胎存活的條件。 (4)供體胚胎與受體子宮建立正常的?________和?________聯(lián)系，但?________不受影響。 4．胚胎移植的基本程序 供受體的選擇和?________―→?________或人工授精―→對(duì)胚胎的?________、檢查、?________或保存―→胚胎?________及移植后的檢查。,免疫排斥反應(yīng),生理,組織,遺傳特性,處理,配種,收集,培養(yǎng),移植,優(yōu)良性狀的生殖細(xì)胞,妊娠,轉(zhuǎn)基因,核移植,體外受精,機(jī)械方法,移植,無(wú)性繁殖,克隆,實(shí)體顯微鏡,顯微操作儀,桑椹胚,囊胚,內(nèi)細(xì)胞團(tuán),胚胎,ES,EK,早期胚胎,原始性腺,體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯,全能性,增殖,分化,冷凍保存,遺傳改造,人類(lèi)的某些頑癥,供體器官不足,免疫排斥,細(xì)胞分化,個(gè)體發(fā)生,發(fā)育規(guī)律,[思維激活] 1．胚胎移植的繁殖方式一定是有性繁殖嗎？為什么？ 2．胚胎移植時(shí)為什么兩次使用激素？ [答案] 1．不一定。胚胎移植的繁殖方式取決于胚胎是由受精卵形成的，還是由核移植技術(shù)形成重組細(xì)胞發(fā)育而成的。若由受精卵形成的，則為有性繁殖，否則為無(wú)性繁殖。 2．第一次用激素對(duì)供、受體進(jìn)行同期發(fā)情處理，第二次用激素用于供體的超數(shù)排卵。,一、胚胎移植 1．對(duì)于胚胎移植的概念，可從以下幾個(gè)方面掌握： (1)胚胎的來(lái)源： ①雌性動(dòng)物體內(nèi)的早期胚胎。 ②通過(guò)體外受精和早期胚胎培養(yǎng)得到。 ③其他方式，如通過(guò)哺乳動(dòng)物體細(xì)胞核移植及培養(yǎng)而得到。,(2)對(duì)受體的要求： ①同一物種。 ②與供體處于相同的生理狀態(tài)。 ③雌性動(dòng)物。 (3)胚胎的移植方法： 手術(shù)法和非手術(shù)法兩種。 (4)在胚胎工程中所處的位置：是胚胎工程其他技術(shù)的最后一道“工序”。 (5)實(shí)質(zhì)： 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。,2．胚胎移植的意義 總的來(lái)講，胚胎移植有以下幾方面的意義： (1)加速育種工作和品種改良。 (2)大量節(jié)省購(gòu)買(mǎi)種畜的費(fèi)用。 (3)一胎多產(chǎn)。 (4)保存品種資源和瀕危物種。 (5)胚胎移植可充分發(fā)揮雌性?xún)?yōu)秀個(gè)體的繁殖潛力。 ①大大縮短了供體本身的繁殖周期； ②增加供體一生繁殖的后代數(shù)量。,3．胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ) (1)供體與受體相同的生理環(huán)境 (2)早期胚胎處于游離狀態(tài) (3)受體對(duì)外來(lái)胚胎的認(rèn)可 (4)供體胚胎與受體正常聯(lián)系的建立 4．胚胎移植的基本程序(以家畜的胚胎移植為例),知識(shí)貼士：①供體牛的選擇：選擇遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個(gè)體。 受體牛的選擇：選擇有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的個(gè)體。 ②沖卵：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)(也叫沖卵)。,[解析] A錯(cuò)誤，對(duì)供體和受體母牛要進(jìn)行同期發(fā)情處理，但不一定是相同激素處理。B錯(cuò)誤，受精和胚胎的早期培養(yǎng)可以在體內(nèi)進(jìn)行。C錯(cuò)誤，對(duì)沖卵獲得的早期胚胎檢查合格后方可移植。D正確，早期胚胎需移植到與供體生理狀態(tài)相同的代孕母牛體內(nèi)。 [答案] D,[答案] D [解析] 雌性哺乳動(dòng)物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時(shí)間內(nèi)，同種動(dòng)物生殖器官的生理變化是一樣的。,二、胚胎分割 1．概念 是指采用機(jī)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(shù)。 2．胚胎分割可以看做是動(dòng)物的無(wú)性繁殖或克隆 生物的無(wú)性繁殖方式統(tǒng)稱(chēng)為克隆。就胚胎分割技術(shù)本身而言，是將同一胚胎分割成幾部分，借助胚胎移植技術(shù)產(chǎn)生遺傳物質(zhì)完全相同的后代，是一種無(wú)性繁殖的方式，因此，也屬于動(dòng)物克隆的一種方法。,3．使用的主要儀器設(shè)備 實(shí)體顯微鏡和顯微操作儀。 4．選用胚胎 應(yīng)選擇發(fā)育良好，形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。 5．具體操作——以二分胚胎的分割和移植為主 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，或直接將裸半胚胎移植給受體。在對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。,[解析] 一般到囊胚階段出現(xiàn)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，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)層細(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)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)多的部分正常發(fā)育，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，所以這一階段不能隨機(jī)分割。 [答案] C,A．胚胎分割可以將早期胚胎任意分割成多份 B．胚胎分割技術(shù)可以獲得同卵雙胎或多胎 C．胚胎分割技術(shù)屬于有性生殖方式，因此不屬于克隆 D．胚胎分割技術(shù)可以分割任意時(shí)期胚胎 [答案] B [解析] 胚胎分割常選擇桑椹胚或囊胚時(shí)期的胚胎，一般分割成同卵雙胎，并不能任意分割成多份。胚胎分割可以看作是動(dòng)物無(wú)性繁殖或克隆的方法之一。,三、胚胎干細(xì)胞 1．來(lái)源 哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞(embryonicstemcell)簡(jiǎn)稱(chēng)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(lèi)細(xì)胞。 2．ES細(xì)胞特點(diǎn) (1)形態(tài)大?。篍S細(xì)胞具有胚胎細(xì)胞的特性，在形態(tài)上，表現(xiàn)為體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯。 (2)功能：具有發(fā)育的全能性；即可以分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。 (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，也可進(jìn)行遺傳改造。,3．ES細(xì)胞的主要用途 (1)ES細(xì)胞可用于研究哺乳動(dòng)物個(gè)體發(fā)生和發(fā)育的規(guī)律，也是在體外條件下研究細(xì)胞分化的理想材料。 (2)ES細(xì)胞通過(guò)誘導(dǎo)分化可產(chǎn)生新的組織細(xì)胞，用于治療人類(lèi)的組織損傷和某些頑癥。 (3)還可通過(guò)ES細(xì)胞的體外誘導(dǎo)分化，定向培育人造組織器官，用于器官移植，解決供體器官不足和移植后免疫排斥的問(wèn)題。,[解析] 人類(lèi)胚胎干細(xì)胞是人類(lèi)胚胎發(fā)育早期——囊胚中未分化的細(xì)胞。囊胚外表是一層扁平細(xì)胞，可發(fā)育成胚胎的支持組織如胎盤(pán)等；中心的腔稱(chēng)為囊胚腔，腔內(nèi)側(cè)有內(nèi)細(xì)胞團(tuán)。內(nèi)細(xì)胞團(tuán)在形成內(nèi)、中、外三個(gè)胚層時(shí)開(kāi)始分化，內(nèi)胚層分化形成肝、肺和腸等，中胚層分化形成骨骼、血液和肌肉等，外胚層分化形成皮膚、眼睛和神經(jīng)系統(tǒng)等。由于內(nèi)細(xì)胞團(tuán)能發(fā)育成完整的個(gè)體，因而這些細(xì)胞被認(rèn)為具有全能性。 [答案] B,[答案] B [解析] 胚胎干細(xì)胞具有體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯等特點(diǎn)，并且具有發(fā)育的全能性，可分化成機(jī)體的各種組織和器官。,1．胚胎移植中供體公、母牛和受體母牛的選擇依據(jù)及對(duì)供體和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理的原因 供體公、母牛應(yīng)該是具有人類(lèi)所需的優(yōu)良遺傳性狀的個(gè)體，而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，這樣就可以獲得較多的胚胎；在用促性腺激素處理供體母牛前，對(duì)供體和受體母牛進(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。,2．用胚胎移植繁育良種種畜的實(shí)用意義 胚胎移植可以充分發(fā)揮雌性?xún)?yōu)良個(gè)體的繁殖潛力。具體表現(xiàn)為：縮短了供體本身的繁殖周期，同時(shí)通過(guò)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(gè)體母畜和公畜的后代數(shù)量，迅速擴(kuò)大良種畜群，加速育種和品種改良工作。經(jīng)冷凍保存的胚胎可進(jìn)行國(guó)內(nèi)和國(guó)際交換，代替活畜的引種或進(jìn)出口。通過(guò)胚胎移植可以人為生產(chǎn)雙胎或多胎。可以通過(guò)保存胚胎來(lái)保存品種資源和瀕危動(dòng)物。,規(guī)律總結(jié)：胚胎移植的實(shí)質(zhì)： 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(guān)。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的實(shí)質(zhì)概括為早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。,3．克隆(核移植)、胚胎移植和試管嬰兒的區(qū)別 (1)克?。褐笩o(wú)性繁殖，具體是指從一個(gè)共同的祖先通過(guò)無(wú)性繁殖的方法增生而來(lái)的一群遺傳特性相同的細(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，如植物的組織培養(yǎng)。動(dòng)物的克隆就是指細(xì)胞核移植，通過(guò)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：是體外受精和胚胎移植過(guò)程，屬于有性生殖。,(3)胚胎移植：哺乳動(dòng)物的胚胎移植以良種牛的繁殖為例。用激素刺激母牛多排卵，體外受精，發(fā)育成早期胚胎，然后將胚胎移入經(jīng)過(guò)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。,4．胚胎分割的份數(shù)越多，操作的難度越大，移植的成功率越低的原因 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。,,(1)胚胎干細(xì)胞又稱(chēng)ES細(xì)胞，是從____________中分離出來(lái)的一類(lèi)細(xì)胞，如果胚胎發(fā)育到了囊胚期，這時(shí)的______________細(xì)胞就是ES細(xì)胞。 (2)胚胎干細(xì)胞在功能上具有發(fā)育的__________。 (3)圖中反轉(zhuǎn)錄病毒的作用是______________，過(guò)程③利用了反轉(zhuǎn)錄病毒的__________特性。 (4)“萬(wàn)能細(xì)胞”經(jīng)體外誘導(dǎo)分化，可以培育出人造組織器官，這樣培育的特殊細(xì)胞或器官移回病人體內(nèi)與異體器官移植相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是______________________。 (5)請(qǐng)說(shuō)出一種胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用：_______________________________________。,[解析] (1)胚胎干細(xì)胞是從早期胚胎或原始性腺中分離出來(lái)的一類(lèi)細(xì)胞，囊胚中內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞是胚胎干細(xì)胞。 (2)胚胎干細(xì)胞在功能上具有發(fā)育的全能性，可以分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。 (3)反轉(zhuǎn)錄病毒的作用是作為基因工程的載體，利用了病毒的感染性。 (4)干細(xì)胞培育出的組織器官，可以避免產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)。,[答案] (1)早期胚胎或原始性腺 內(nèi)細(xì)胞團(tuán) (2)全能性 (3)作為基因工程的載體 感染(宿主細(xì)胞) (4)不會(huì)產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng) (5)用于研究細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡的機(jī)理；用于器官移植等(答出一種即可),