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目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,一,二,三,胚胎工程技术目前在生产中应用较多的是家畜的胚胎移植、胚胎分割和体外生产胚胎技术。 一、胚胎移植 1.概念:指将雌性动物体内的早期胚胎,或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体叫供体,接受胚胎的个体叫受体。 2.地位:胚胎移植是转基因、核移植或体外受精等技术的最后一道“工序”。 3.意义:可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。,目标导航,预习导引,一,二,三,4.胚胎移植的生理学基础 (1)哺乳动物发情排卵后,不管是否妊娠,在一段时间内,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的,这为供体胚胎移入提供了相同的生理环境。 (2)哺乳动物的早期胚胎形成后,在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系,而是处于游离状态,这就为胚胎的收集提供了可能。 (3)受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应,为胚胎在受体内的存活提供了可能。 (4)供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但其遗传特性在孕育过程中不受任何影响。,目标导航,预习导引,一,二,三,5.胚胎移植的基本程序 (1)供、受体的选择和处理(使用激素对供、受体母牛进行同期发情处理,对供体母牛做超数排卵处理)。 (2)配种或进行人工授精。 (3)胚胎收集:用特制的冲卵装置,把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来,也叫冲卵。 (4)质量检查(胚胎发育到桑椹胚或囊胚),直接向受体移植或保存(-196 的液氮)。 (5)胚胎移植:手术法(引出受体子宫和卵巢将其注入);非手术法(用移植管将其送入受体子宫)。 (6)移植后的检查(是否妊娠等)。,目标导航,预习导引,一,二,三,我国现有奶牛600万头左右,每头奶牛年均产奶量只有3 000 kg(有一部分高产奶牛可达7 000 kg以上);有黄牛约9 000万头。荷斯坦奶牛是世界上产奶量最高的奶牛品种之一。为迅速扩大高产奶牛的数量,满足人们对牛奶的需求,请你根据所给信息,提出合理建议。 提示选用高产奶牛作供体生产胚胎,或者从国外引进荷斯坦奶牛生产胚胎,用黄牛作受体进行胚胎移植,生产纯种高产奶牛。,目标导航,预习导引,一,二,三,二、胚胎分割 1.概念:指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。可看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。 2.仪器设备:实体显微镜和显微操作仪。 3.操作程序 (1)选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚,移入盛有操作液的培养皿中。 (2)用分割针或分割刀切开胚胎,吸出其中的半个胚胎,注入预先准备好的空透明带中或直接将裸半胚移植入受体。分割囊胚时注意要将内细胞团均等分割。 4.局限:刚出生的动物体重偏低,毛色和斑纹上存在差异等,采用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能性有限。,目标导航,预习导引,一,二,三,三、胚胎干细胞 1.概念:由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞,简称ES或EK细胞。 2.特点 (1)形态:体积小、细胞核大、核仁明显。 (2)功能:具有发育的全能性,即可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。 (3)在体外可增殖而不发生分化。 (4)可冷冻保存;可进行遗传改造。,目标导航,预习导引,一,二,三,3.应用 (1)可以用于治疗人类的某些顽症。 (2)可以培育出人造组织器官,解决临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。 (3)是研究体外细胞分化的理想材料。 (4)可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。,目标导航,预习导引,一,二,三,汶川大地震后,幸存受伤者皮肤修复和器官移植成为一大医疗难题,皮肤干细胞的研制又迅速成为热点。 (1)什么是干细胞? 提示既能进行分裂又能进行分化的细胞。 (2)皮肤干细胞在体内无法形成其他细胞,原因是什么? 提示基因的选择性表达。 (3)皮肤干细胞来源于胚胎干细胞,胚胎干细胞来源于什么? 提示早期胚胎或原始性腺。,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一、胚胎移植 1.获取胚胎供体的方法 (1)雌性动物体内的早期胚胎。 (2)通过体外受精和早期胚胎的培养得到。 (3)通过哺乳动物体细胞核移植及培养得到。,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,2.胚胎移植的基本程序(以牛胚胎移植为例),三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,3.胚胎移植的地位 在胚胎工程中通过任何一项技术,如转基因、核移植,或体外受精等技术获得的胚胎,都必须移植给受体才能获得后代。因此,胚胎移植是胚胎工程及其他技术的最后一道“工序”。 4.胚胎移植的意义 (1)加速育种工作和品种改良。 (2)节省大量购买种畜的费用。 (3)保存优良品种资源和濒危物种。 (4)可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力: 大大缩短了供体本身的繁殖周期; 增加供体一生繁殖后代的数量。,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,【例1】 下图为牛胚胎移植示意图,请据图回答问题。,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,(1)胚胎移植过程一般有 和 两种方法。 (2)过程产生的犊牛的遗传物质与的遗传物质是否相同? ,为什么? 。 (3)进行胚胎移植的优势是 。 (4)冲卵的生理基础是 。 解析胚胎移植一般有手术法和非手术法。手术法是引出受体子宫和卵巢,将胚胎注入子宫角,缝合创口;非手术法是将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位,注入胚胎。受体母牛只是提供胚胎发育的场所。进行胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,答案(1)手术法 非手术法 (2)不相同 因为犊牛的遗传物质来源于供体母牛和公牛,且供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受受体母牛的影响 (3)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 (4)早期胚胎形成后,处于游离状态,未与母体子宫建立组织上的联系,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,下列关于胚胎移植的叙述,错误的是( ) A.胚胎移植全部属于无性繁殖 B.可以充分发挥动物雌性个体的繁殖能力 C.大大缩短了供体本身的繁殖周期 D.供体的主要职能变为只产生具有优良遗传特性的胚胎 解析胚胎移植只是改变了胚胎的后期发育场所,该过程没有改变胚胎的遗传物质,若胚胎是经过受精作用得到的,则该过程为有性生殖;若胚胎是通过细胞核移植得到的,则该过程为无性生殖。胚胎移植充分发挥了具有优良性状的雌性动物的生殖潜力,大大缩短了供体本身的繁育周期,只不过是孕育幼体的过程由一般母体来替代。供体的主要职能是产生具有优良性状的胚胎。 答案A,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,(1)胚胎移植成功与否需要两个条件 应在同“物种”的雌性供体和受体之间进行,因为同种动物之间生理特征相近,进行胚胎移植容易成功。 供体与受体的生理状态要相同。 (2)胚胎移植的实质 胚胎移植成功率的高低与供、受体生理环境条件的一致性密切相关。只有供、受体生理环境高度一致,移入受体的胚胎才能被接受,并继续发育。所以,胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,二、胚胎分割技术 1.胚胎分割的基础 2.胚胎均分数目 用分割针或分割刀片将胚胎切成2、4、8等份数,而不是2、3、4、5、6等份数,这与细胞有丝分裂产生的子细胞数目,以及操作难易程度有关。 3.胚胎的选择 发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,4.胚胎分割的过程 选发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚 移入盛有操作液的培养皿中 用分割针或分割刀片将胚胎切开 吸出其中半个胚胎,注入空透明带中,或将裸半胚移 植入受体 着床发育产仔 5.胚胎分割的意义 加快繁殖速度,提高了胚胎的利用率。,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,【例2】 下图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图,请据图回答下列问题。,(1)填出图中字母所代表的结构名称:A. ;B. ;C. ;D. 。 (2)写出甲、乙、丙过程的技术名称:甲 ;乙 ;丙 。进行乙过程时,所取的样本是 。,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,(3)进行甲过程时,所使用的基本仪器是 ,本过程的技术关键是 。 (4)尽管胚胎分割技术在多种动物中取得成功,但仍然存在一些问题,如刚出生的动物 , 上还存在着差异等;目前,成功率较高的是 , 成功的比例很小。,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,解析(1)本题表示牛的囊胚分割示意图,囊胚内有一个大的空腔囊胚腔(A),囊胚外面包着透明带(B),透明带里面是囊胚的滋养层(C)和内细胞团(D)。 (2)、(3)胚胎分割所用的主要仪器是实体显微镜和显微操作仪。进行胚胎分割时,要用分割针或分割刀片将胚胎切开,要注意将内细胞团均等分割,以便于分割后胚胎的恢复和进一步发育;另一方面,根据需要,可以用分割针切去一小部分囊胚(不含内细胞团),取其滋养层细胞,做DNA分析性别鉴定,以便于获得健康的个体或已知性别的个体(如图中乙)。 (4)胚胎分割技术虽然在多种动物中取得成功,但仍然存在一些问题,如刚出生的动物体重偏轻,毛色和斑纹上还存在着差异等。实践证明采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的,目前最常见的是经分割产生的同卵双胎,同卵多胎的成功比例较小。,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,答案(1)囊胚腔 透明带 滋养层 内细胞团 (2)胚胎分割 做DNA分析性别鉴定 胚胎移植 滋养层 (3)实体显微镜和显微操作仪 将内细胞团均等分割 (4)体重偏轻 毛色和斑纹 同卵双胎 同卵多胎,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,以下关于胚胎分割移植的说法,不正确的是( ) A.就目前的胚胎分割移植而言,产生的同卵双胎较多,同卵多胎成功率较低 B.胚胎分割所需要的主要仪器设备为实体显微镜和显微操作仪等 C.可将囊胚阶段的胚胎进行随机分割成两份或多份,然后移植 D.用分割针将桑椹胚分成两部分,可直接将裸半胚移植入受体 解析若分割时没有将内细胞团均等分割,会出现内细胞团多的部分正常发育,少的部分发育受阻或发育不良,甚至不能发育等问题,所以这一阶段不能随机分割。 答案C,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,(1)生物的无性繁殖方式统称为克隆。就胚胎分割技术本身而言,是将同一胚胎分割成几部分,借助胚胎移植技术产生遗传物质完全相同的后代,是一种无性繁殖的方式,因此,也属于动物克隆的一种方法。 (2)早期胚胎的体积很小,只有在显微镜下才能看到;再者,细胞数目是有限的,分割的份数越多,不但难以做到均等分割,每一份的细胞数也越少,而且囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响也会更大。因此,分割的份数越多,技术的难度会越大,移植后的恢复和发育的难度也会越大,移植成功率自然会降低。,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,三,三、胚胎干细胞 (1)胚胎干细胞的特点,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,三,(2)分离途径 (3)应用:经体外诱导分化,定向培育出人的组织、器官,用于器官移植,解决供体不足和免疫排斥反应两大难题。,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,【例3】 现在有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐带血,在以后他生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病,就可以通过脐带血中的干细胞来为其治病。下列有关叙述正确的是( ) A.用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病,需要激发细胞的所有全能性 B.用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病 C.如果要移植用他的干细胞培育出的器官,需要用到细胞培养技术 D.如果要移植用他的干细胞培育出的器官,应该长期给他使用免疫抑制药物,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,解析用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病,不需要激发细胞的所有全能性。用脐带血中的干细胞只能培育出人体的许多器官,用来移植,但不是所有疾病都能治疗,如流行性疾病。如果要移植用他的干细胞培育出的器官,需要用到细胞培养技术。如果要移植用他的干细胞培育出的器官,由于该器官是他自身的细胞培育成的,没有免疫排斥反应,所以不用长期给他使用免疫抑制药物。 答案C,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,下列关于胚胎干细胞的叙述,不正确的是( ) A.动物胚胎的每一个细胞都是胚胎干细胞 B.胚胎干细胞具有分化为动物各种组织的潜能 C.胚胎干细胞的遗传物质与受精卵相同 D.胚胎干细胞在体外可诱导分化为不同的组织类型 解析胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞,所以动物胚胎的每一个细胞并不都是胚胎干细胞,其遗传物质与受精卵相同,并且具有发育的全能性,所以可分化为动物的各种组织。 答案A,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,1.干细胞种类,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,2.胚胎发育过程中不同干细胞发育分化过程 受精卵全能干细胞多能干细胞专能干细胞。,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,1.误以为同期发情和超数排卵使用的激素是一样的 (1)在胚胎工程中超数排卵处理的做法是给供体注射促性腺激素,使一头母畜一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的卵子,用于体外受精和早期胚胎培养。 (2)同期发情是家畜繁殖的一项新技术,就是利用某些激素制剂,人为地控制并调整母畜的发情周期,使其在预定的时期内集中发情。现行的同期发情技术主要通过两种途径:一种是向待处理的母畜群同时施用孕激素,抑制卵泡的发育和发情,经过一定时期同时停药,随之引起同期发情;另一种是利用前列腺素或其类似物使黄体溶解,中断黄体期,降低了激素水平,继而提前进入卵泡期,使发情提前到来。这两种方法所用的激素性质不同,但都是调节供体与受体的孕激素含量,达到发情同期化的目的。,【例1】 动物细胞培养是动物细胞工程的基础,如图所示,a、b、c表示现代生物工程技术,表示其结果。请据图判断下面说法正确的是( ) A.a是核移植技术,反映了动物细胞也具有全能性 B.b是体外受精技术,的设计产生有一定的伦理争议 C.c是胚胎分割技术,中个体的基因型和表现型一定相同 D.中的受体均需注射促性腺激素,以达到超数排卵和同期发情的目的,解析a是核移植技术,反映了动物细胞核具有全能性,A项错误;体外受精技术得到的动物叫做试管动物,试管婴儿的设计引起了伦理争议,B项正确;胚胎分割技术所得个体的基因型完全相同,但表现型不一定完全相同,因为表现型还受环境的影响,C项错误;中的受体需注射孕激素等,以达到同期发情的目的,不能注射促性腺激素,D项错误。 答案B,2.滋养层饲养层 滋养层是囊胚时期沿透明带内壁排列的个体较小的细胞,滋养层最终发育成胎膜和胎盘。培养胚胎干细胞时,首先要在培养皿底部制备一层细胞,这层细胞称为饲养层。饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞,在干细胞培养时,可作为提供细胞分裂、增殖的营养细胞。,【例2】 下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述,正确的是( ) A.胚胎干细胞具有发育全能性,它可发育成新个体 B.滋养层细胞发育成胎膜和胎盘是在囊胚期 C.诱导胚胎干细胞分化的培养基中不需要加入饲养层细胞 D.胚胎工程的操作对象是受精卵,而不是生殖细胞 解析胚胎干细胞是全能干细胞,具有发育全能性,可诱导发育成多种组织、器官,但不能发育成新个体,A项错误;囊胚期开始出现滋养层细胞,滋养层细胞发育成胎膜和胎盘是在原肠胚期,B项错误;在培养干细胞时,要在培养皿制备一层饲养层,然后将干细胞接种在饲养层上,而诱导胚胎干细胞分化成器官时不需要加入饲养层,C项正确;胚胎工程的操作对象是生殖细胞或受精卵或胚胎,D项错误。 答案C,
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