人教版教學課件3.3胚胎工程的應用及前景.ppt

3 3胚胎工程的應用及前景 胚胎工程技術 胚胎移植體外受精胚胎分割胚胎干細胞培養(yǎng)目前應用較多的是 胚胎移植 胚胎分割 體外生產胚胎技術 1 胚胎移植 P74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 使之發(fā)育為新個體的技術 一胚胎移植 胚胎的來源 雌性動物的早期胚胎或體外受精及其他方式得到的胚胎 供體 提供胚胎的個體 受體 接受胚胎的個體 受體的條件 同種 生理狀態(tài)相同 胚胎移植實際上是生產胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程 在胚胎工程中通過任何一項技術 如轉基因 核移植 或體外受精等技術獲得的胚胎 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 費用 大量節(jié)省購買種畜的費用 3 大規(guī)模繁殖 一胎多產 4 保存品種資源和保護瀕危物種 5 充分發(fā)揮雌性個體的繁殖潛力 縮短供體本身的繁殖周期 為什么胚胎移植能成功 移動到任何一頭動物子宮內都能發(fā)育嗎 同種動物發(fā)情排卵后 在一段時間內供體 受體具有相同的生理環(huán)境為什么能收集到胚胎 早期胚胎一定時間內處于游離狀態(tài)供體和受體會不會發(fā)生排斥 同種動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 生理學基礎 3 胚胎移植的生理學基礎P76 胚胎移植的實質 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換 而胚胎本身的遺傳物質并不發(fā)生改變 因此各種性狀均能保持其原來的優(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后相似嗎 答案 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鍵 因此 必須做到供 受體母畜的發(fā)情時間一致 同時還要做到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 移入胚胎一側的受體子宮對應的卵巢必須有黃體存在 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 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步驟 P76 1 供體 受體的選擇和處理 2 配種或進行人工授精 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 對供體 受體進行選擇 供體 遺傳性能和生產性能優(yōu)秀的個體 受體 健康和正常繁殖能力的個體處理 同期發(fā)情具體做法 注射相關激素 2 采集卵母細胞方法 超數(shù)排卵具體做法 注射促性腺激素 3 配種或人工授精 精子來源 同種優(yōu)良的雄性動物 4 胚胎的收集 在配種或輸精后第7天 用特制的沖卵裝置 把供體母牛子宮內的胚胎沖洗出來 為什么在第7天進行沖卵 5 對胚胎進行質量檢查 你知道檢查的目的嗎 此時胚胎處于什么時期 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 非手術法將裝有胚胎的移植管送入受體母牛子宮的相應部位 注入胚胎 8 對受體母牛進行是否妊娠的檢查 9 受體母牛產下胚胎移植的犢牛 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 歸納總結 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 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 產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 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條件 1 胚胎移植一般應在同種的雌性供體和受體之間進行 2 進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 思考以下問題 1 胚胎分割的概念 2 胚胎分割特點 3 胚胎分割的理論基礎 4 胚胎分割操作過程 1 概念 采用顯微手術 機械方法 的方法將早期胚胎分割成2分胚 4分胚或8分胚 經體內或體外培養(yǎng)后植入受體 以得到同卵雙胎或同卵多胎的技術 2 特點 后代具有相同的遺傳物質 因此胚胎分割可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一 3 理論基礎動物胚胎細胞的全能性 所以胚胎分割的時期為 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 吸出其中的半個胚胎 注入預先準備好的空透明帶中 或直接將裸半胚移植給受體 切幾份 之間關系 有什么方法 目前主要是2份 原因概念 切什么時期 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 吸出其中的半個胚胎注入透明帶中或直接移植給受體 基本過程 半裸胚直接移植 均等 為什么只能2份 還存在什么問題 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 細胞遺傳學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 準確率達100 但過程復雜 且要求操作人員有豐富的經驗 胚胎性別鑒定 2 SRY PCR鑒定法 從早期胚胎中取出一個或幾個卵裂球 用特異性引物擴增SRY基因 能夠產生出擴增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 對囊胚階段的胚胎進行分割時 要將內細胞團均等分割 原因 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 胚胎分割的份數(shù)越多 操作的難度會越大 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 而且作為囊胚期的胚胎內細胞團細胞所受的影響會更大 因此 分割的份數(shù)越多 技術的難度會越大 移植后的恢復和發(fā)育的難度會越大 移植成功率自然會降低 8 胚胎分割技術的缺陷 1 剛出生動物的體重偏低 毛色和斑紋還存在差異 2 采用胚胎分割技術產生同卵多胎的可能性是有限的 9 胚胎分割技術的應用 為轉基因技術 性別控制技術提供活胚材料 歸納小結 三 胚胎干細胞 閱讀課本 思考以下問題 1 什么是胚胎干細胞 簡稱是什么 2 胚胎干細胞的來源 3 胚胎干細胞的特性 4 胚胎干細胞的應用 提醒試管嬰兒 動物 技術為有性生殖 胚胎分割移植為無性生殖 胚胎移植是有性生殖還是無性生殖取決于胚胎是由受精卵形成的還是核移植技術形成重組細胞發(fā)育而成的 干細胞 干細胞是一種具有多項分化潛能和自我復制 更新能力的原始未分化細胞 是形成哺乳類各種組織器官的祖宗細胞 多能 專能 全能細胞 根據(jù)來源和個體發(fā)育過程中先后次序不同 干細胞可分為 胚胎干細胞和成體干細胞 組織干細胞 分類 全能干細胞 胚胎干細胞 桑椹胚及以前 如受精卵 由內細胞團細胞 原始性腺細胞分離出來能發(fā)育成完整個體多能干細胞 成體干細胞 能分化出動物體內的多種組織 造血干細胞 專能干細胞如成肌細胞 皮膚生發(fā)層細胞等能分化出特定的 一種或兩種 組織 應用 按照分化潛能大小來分類 分類 干細胞可以通過以下四個途徑獲得 1 從體外培養(yǎng)的胚胎獲得 2 從早期流產的胎兒中獲得 3 從克隆的胚胎中獲得 4 從成體中獲得 胚胎干細胞 加圖 歸納 特點 胚胎干細胞 內細胞團細胞原始性腺細胞 概念 由或 中分離出來的一類細胞 簡稱ES或EK細胞 早期胚胎 原始性腺 形態(tài) 功能 形態(tài) 體積小 細胞核大 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 可進行遺傳改造 全能細胞 胚胎干細胞 鼠 應用 應用前景 3 主要用途閱讀課本相關內容 說說胚胎干細胞有什么具體用途 1 治療人類的某些頑癥 人類由于細胞壞死 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)學上尚未攻克的頑癥 利用ES細胞可以誘導分化形成新的組織細胞的特性 移植ES細胞可使壞死或退化的部位得以修復并恢復正常功能 目前 在動物實驗方面 用ES細胞誘導分化出的某些組織細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的發(fā)展 通過ES細胞體外誘導分化 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題 3 ES細胞也是研究體外細胞分化的理想材料 ES細胞在飼養(yǎng)層細胞上 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) 誘導因子 誘導ES細胞向不同類型的組織細胞分化 胚胎干細胞的應用前景 優(yōu)點 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)腺苷酸等誘導因子作用下可向不同類型組織細胞 成骨不良 人造組織器官 分化 干細胞應用前景非常廣闊 比如可用于細胞治療 基因治療 藥物篩檢和毒性的檢測 生物體發(fā)育機制研究等 其中最吸引人的應用 是將干細胞分化成某一特定的細胞 組織 甚至器官 通過移植 使之再建起受損的組織 甚至器官 比如 將干細胞在體外分化為胰島素細胞 注入病人胰臟中 通過增殖 構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 人們預言 干細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 衰老細胞 癌細胞和胚胎干細胞的特征比較 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 干細胞的分類 1 全能干細胞 2 多能干細胞 3 專能干細胞 2 特點 1 形態(tài) 體積小 細胞核大 核仁明顯 2 功能 具有發(fā)育的全能性 可分化為成年動物體內任何一種組織細胞 體外培養(yǎng)可增殖不分化 3 在體外培養(yǎng)的條件下 ES細胞可以增殖而不發(fā)生分化 對它可以進行冷凍保存 也可以進行遺傳改造 練習 1 下列有關動物胚胎移植的敘述中 錯誤的是 A 受孕母畜體內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)排卵技術要使用一定的激素D 試管嬰兒只是受精及早期卵裂過程在試管中進行 A 2 下列對于優(yōu)良種畜的胚胎移植的說法不正確的是 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)育過程中形成胎盤與受體相連 并通過胎盤與受體的血液進行物質交換 以下說法正確的是 A 受體是為供體胚胎提供發(fā)育的條件B 受體與胚胎血型應相同 否則會發(fā)生免疫排斥反應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行 A 4 利用胚胎干細胞治療肝衰竭 實現(xiàn)此過程的重要原因是 A 細胞分裂B 細胞特化C 細胞分化D 細胞增殖 C 10 多選 克隆動物的方法有 A 細胞核移植B 胚胎分割C 體外受精D 轉基因技術11 多選 胚胎分割所需要的主要儀器設備為 A 顯微操作儀B 電子顯微鏡C 電子切割儀D 實體顯微鏡12 多選 下列各項中 屬于胚胎干細胞技術的應用的有 A 為新藥的研究和開發(fā)提供材料B 為細胞和組織移植提供無免疫原性的材料C 有目的地促進某種生物的進化D 改良并創(chuàng)造動物新品種 AB AD ABD 14 多選 下列關于干細胞的說法正確的是 A 專能干細胞只能分化成一種類型或功能密切相關的兩種類型的細胞B 多能干細胞具有分化成多種組織細胞的潛能 但卻失去了發(fā)育成完整個體的能力C 全能干細胞可以分化為全身200多種細胞類型 并進一步形成機體的所有組織 器官D 胚胎干細胞是全能干細胞 ABCD 15 多選 下列各項成就中 對胚胎干細胞應用臨床治療具有重大意義的是 A 2003年日本科學家用猴胚胎干細胞治療猴帕金森氏綜合征獲得成功B 2001年美國科學家成功誘導猴的胚胎干細胞在體外形成神經細胞 心肌細胞等C 2004年美國科學家將 早期 的人胚胎干細胞植人因脊椎受傷而無法行走的鼠體內 癱瘓的鼠又能重新行走D 2002年英國科學家對鼠胚胎干細胞的免疫缺陷基因進行修復后 再將其植人鼠體內 結果修復了鼠的免疫系統(tǒng)缺陷 ABCD 對供 受體母畜進行選擇 并進行同期發(fā)情處理 配種或人工授精 收集胚胎 胚胎移植 對受體母畜進行是否妊娠的檢查 一 思考與探究P811 2 應該怎樣選擇供體公 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 為什么需要對供體和受體母牛進行同期發(fā)情處理 答 供體公 母牛應具有人類所需的優(yōu)良遺傳性狀的個體 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