胚胎工程的应用及前景.ppt

1、胚胎工程的概念：胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。,3.3 胚胎工程的应用及前景,1、胚胎移植,2、胚胎分割,3、胚胎干细胞,本节学习内容,英国人W希普于1890年在剑桥大学将纯种安哥拉兔的早期胚胎移植到一只已和同种交配的比利时兔的输卵管内。结果生出4只比利时仔兔和2只由胚胎发育而成的安哥拉仔兔。 这是世界上第一例胚胎移植，胚胎移植技术由此创始。,比利时兔,安哥拉兔,如何利用普通的比利时兔，快速地获得大量的具有性状优良的安哥拉兔呢？,一

2、、胚胎移植,1.概念: 将雌性动物体内的 ，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到 的、 的其他雌性动物的体内，使之发育为新个体的技术。,同种,生理状态相同,早期胚胎,地位:是胚胎工程其它技术的最后一道工序,最后工序 移植,试管牛,克隆牛,胚胎移植的优势,供体（提供胚胎）的主要职能： 只产生具有优良遗传特性的胚胎受体（接受胚胎）的职能： 担任繁重而漫长的妊娠和育仔的任务,可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力,提供胚胎,供体,受体,供体:具有人类所需的优良遗传性状的个体,如何选择供体和受体？,受体:数量多、价格较低、非优良品种、但健康状况良好的、同种的、生理状态相同的其他雌性动物,2、胚胎移

3、植的现状和意义,现状： 技术方法简便、实用。奶牛：一头供体牛每年可产数十头小牛。,胚胎移植现场,意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。,1、加速育种工作和品种改良。,2、增加双胎和多胎的比例。,3、不受时间地域限制，节省购买种畜的费用。,4、利用胚胎冷冻技术，建立胚胎库，保存品种资源和濒危物种。,思考:1.准备移植的胚胎，移植到任何一头母牛的子宫内都能发育吗？2.供体与受体之间进行胚胎移植会不会发生免疫排斥反应？,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体和受体生殖器官的生理变化是相同的。,为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境,（关键）,3、胚胎移植的主要生理学基础,2.

4、哺乳动物的胚胎形成后处于游离状态，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系。,为胚胎的收集提供了可能,3、胚胎移植的主要生理学基础,3.受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。,为胚胎在受体内的存活提供了可能,3、胚胎移植的主要生理学基础,4.供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎，其遗传特性在孕育过程中不受任何影响。,供体胚胎的遗传性状是由雌雄供体精卵细胞内获得的遗传基因决定的,3、胚胎移植的主要生理学基础,3、胚胎移植的主要生理学基础,是否成功,（1）哺乳动物发情排卵后，生殖器官变化相同。,（2）胚胎形成后呈游离状态，有利于胚胎收集。,（3）无免疫排

5、斥反应。,（4）供体胚胎与受体子宫可建立正常生理和组织联系，遗传特性不受影响。,讨论P76,1.在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？例如，供、受体的发情时间要一致吗？供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似吗？2.胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗？,应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。同时，移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同或相似。,胚胎移植成功率的高低与供、受体生理环境条

6、件一致性密切相关。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。所以我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。这样的概括是正确的。,同期发情技术：主要是借助促性腺激素等剌激卵巢，使其按照预定的要求发生变化，使处理母畜的卵巢生理机能都处于相同阶段，从而达到同期发情。,4、胚胎移植的基本程序,1、选择母牛，进行同期发情处理；,供体,受体,2、超数排卵处理；,3、自然配种或人工受精或体外受精；,4、收集胚胎（冲卵）；,5、质量检查；,6、移植胚胎或冷藏（液氮）；,7、妊娠检查；,8、产下牛犊。,选择,供体母牛,受体母牛,同期发情处理,超数排卵,供体

7、公牛,配种,冲卵,质量检查、培养,胚胎移植,妊娠检查,分娩（胚胎移植的犊牛）,4.胚胎移植的基本程序,【归纳总结】,该过程中两次使用促性腺激素，第一次对受、供体进行同期发情处理；第二次用于供体的超数排卵。该过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛，性别取决于公牛提供何种类型的精子，二者与受体牛没有关系。冲卵的含义是从子宫中冲出受精卵（胚胎），而非冲出卵子。,思考与探究（P81）,1.右图是同学们到某良种场进行参观后，看到的胚胎移植繁育良种奶牛的技术流程示意图。请看图思考并讨论以下各题。（1）用文字完成下面的流程图。（2

8、）应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛？在中，为什么要用促性腺激素处理供体母牛，在促性腺激素处理供体母牛前，为什么需要对供体和受体母牛进行同期发情处理？,答： 对供、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理； 配种或人工授精； 收集胚胎； 胚胎移植； 对受体母畜进行是否妊娠的检查。,答：供体公、母牛应该是具有人类所需的优良遗传性状的个体，而受体母牛必须具有正常的孕育、生殖后代的能力；需要用促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排卵，这样就可以获得较多的胚胎；在促性腺激素处理供体母牛前，对供体和受体母牛进行同期发情处理，才能使它们的生理条件达到同步或一致，使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件。,

9、（3）在右侧的流程图中，哪一步需要进行冲卵？冲卵是把母畜的卵子冲出来吗？（4）用胚胎移植繁育良种种畜具有哪些实用意义？,答：第步需要进行冲卵，冲卵是指将供体母畜体内的受精卵（早期胚胎）冲出来，而不是把卵子冲出来。,提示：胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。具体表现为：1、缩短了供体本身的繁殖周期，同时通过超数排卵处理和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代。可在短期大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良工作。2、经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换，代替活畜的引种或进出口。3、通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎。4、可以通过保存胚胎来保存品种

10、资源和濒危动物。,二、胚胎分割,优势:可成倍增加胚胎数量，可以快速繁殖优良种畜。,概念: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。,特点： 后代具有相同的遗传物质，可视为无性繁殖或克隆时期： 发育良好的，形态正常的桑椹胚或囊胚使用的主要仪器： 实体显微镜、显微操作仪、切割刀、切割针,显微操作仪,实体显微镜,胚胎分割的基本操作,选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿中,用分割针或分割刀片将其切开,吸出其中的半个胚胎注入空透明带中或直接移植给受体。,注意：在对囊胚进行分割时，要将内细胞团均等分割,为什么？,内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础

11、细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。,进行胚胎分割时要将内细胞团均等分割,内细胞团,DNA分析性别鉴定,牛胚胎性别鉴定和分割示意图,囊胚腔,分割针,分割针,内细胞团,早期胚胎的体积很小，只有在显微镜下才 能看到；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，每一份的细胞数会 越少，作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所 受的影响会更大。,最常见的胚胎分割技术是产生同卵双胎，而产生同卵多胞胎的可能性是有限的，为什么？,分离途径,三、胚胎干细胞,1.概念：

12、简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。,胎儿原始性腺细胞是未分化的细胞，具有很强的全能性。具有自我复制和分化成为各种功能细胞的能力，可归为胚胎干细胞，也称为胚胎原始生殖细胞。,早期胚胎：囊胚期内的内细胞团,2.特点:,1)形态：,2)功能：,具有发育的全能性：可分化为成年动物体内任何一种组织细胞；体外培养可增殖不分化。,可冷冻保存或进行遗传改造,体积小、细胞核大、核仁明显。,（1）治疗人类顽症：如帕金森综合症、少年糖尿病、老年痴呆症等。（2）培育人造组织器官： 解决供体器官不足、免疫排斥等。 （3）研究体外细胞分化。,4.主要用途,能发育成完整个体或者能发育成机体的所

13、有组织、器官的细胞，如受精卵、胚胎干细胞；,全能干细胞,能分化为多种细胞或组织，如造血干细胞；,发育成专门的组织，如神经干细胞,多能干细胞,专能干细胞。,根据干细胞的分化程度划分：,小结：,1、胚胎移植时间：,3、胚胎干细胞：,2、胚胎分割时间：,不同动物不同，大多数哺乳动物如牛羊（桑椹胚或囊胚）,桑椹胚或囊胚,原始性腺或囊胚期内细胞团,（1）从体外培养的胚胎获得（2）从早期流产的胎儿中获得（3）从克隆的胚胎中获得（4）从成体中获得,根据干细胞的来源划分：,胚胎干细胞,成体干细胞,胚胎干细胞核移植,概念：是指将雌性动物的 ，或者通 过 及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、 相同的其他 动物的体

14、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 。 应用：胚胎移植是 、 、或体外受 精等技术的最后一道“工序” 现状：在 的胚胎移植中，技术方法更为简便、实用。 意义：可充分发挥 个体繁殖潜力。供体主要职能只产生优良特性的胚胎，缩短繁殖周期 胚胎移植成功与否关系到：供体和受体的 . 1.供、受体 的生理变化相同，为胚胎提 供相同的生理环境 2.早期胚胎没有与母体子宫建立组织联系， 为 提供可能. 3.受体对外来胚胎基本不发生 ， 为胚胎的存活提供可能 4.胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联系， 但其 不受影响,胚胎移植,生理学基础,早期胚胎,体外受精,生理状态

15、,雌性,受体,转基因,核移植,牛,雌性优良,生理状况,生殖器官,胚胎收集,免疫排斥反应,遗传物质,1供、受体的选择和处理（使用激素进行 处理、 处理）2 或人工受精3胚胎收集（冲卵）、检查（胚胎发育到 或囊胚）、培养或保存（196的液氮）4胚胎移植：手术法（引出子宫和卵巢将其注入）；非手术法（用移植管将其送入子宫）5移植后的检查（是否妊娠）等,基本程序,同期发情,超数排卵,配种,桑椹胚,概念：指采用 方法将早期胚胎切割成2、4或8等份等，经移植获得 双胎或多胎的技术。 仪器设备： 和显微操作仪操作程序 1选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛 有 的培养皿2用分割针或分割刀切开胚胎，吸出

16、半个，注入空 或直接将 移植给受体。分割囊胚时要将 均等分割。此时还可用分割针分割 ，做胚胎DNA分析 。局限：刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹上存在差异， 的可能性有限。,胚胎分割,机械,同卵,实体显微镜,操作液,透明带,裸半胚,内细胞团,滋养层,性别鉴定,同卵多胎,概念：由 或 中分离出来的一类细胞。简称ES或EK细胞。特点： 形态上：体积小、 大、核仁明显 功能上：具有 ，即可分化为成年动物体任何一种组织细胞；在体外可增殖而不发生 ；可冷冻保存；可进行遗传改造 1.移植ES细胞修复坏死或退化部位，治愈糖尿病、肝 (心)衰竭、 等病症 2.ES细胞体外诱导分化，可培育 . 3.ES细胞在牛

17、黄酸、丁酰环腺苷酸等分化诱导因子作 用下可向不同类型组织细胞 .,胚胎干细胞,意义:,早期胚胎,原始性腺,细胞核,发育的全能性,分化,成骨不良,人造组织器官,分化,例、将雌性动物的早期胚胎，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。以下说法不正确的是（ ）A这里说的同“种”是指同一“物种”B加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛，生出荷斯坦奶牛，可以移植成功C同种动物之间的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功D不管是否妊娠，同种动物生殖器的生理变化都是一样的例、表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。产生这一结果最可能的原因是（ ）A.试管动物培养 B

18、.胚胎移植 C.胚胎分割移植 D.受精卵移植例、“试管婴儿”技术属于（ ） A胚胎移植 B组织培养 C克隆技术 D基因工程例、在胚胎移植的整个过程中，与之有关的激素包括（ ） 促性腺激素 雌激素 孕激素 雄激素A B C D,典型例题,D,C,A,B,例、（ 多选）胚胎移植技术目前主要应用于（ ） A.解决某些不孕症者的生育问题 B.治疗某些遗传病C.提高良种家畜的繁殖力 D.提高动物的抗病力反馈矫正1、以下哪一项是胚胎工程的最终技术环节（ ） A. 胚胎分割 B. 胚胎移植 C. 胚胎培育 D. 体外生产胚胎技术2、下列有关动物胚胎移植的叙述中，不正确的是（ ） A从受孕母畜体内取出的受精卵

19、或胚胎均能移植 B受体母畜必须处于与供体母畜同步发情状态 C超数排卵技术要使用一定的激素 D试管婴儿技术只有受精及早期卵裂过程在体外进行3、在胚胎移植中供体的主要职能是（ ）A. 提供优良的供体基因 B. 提供优良遗传特性的胚胎 C. 提供卵细胞 D. 提供精子,AC,B,A,B,4、下列关于胚胎移植的叙述不正确的是（ ） A、胚胎移植全部属于无性繁殖 B、可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力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5、哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内处于什么状态，这就为胚胎的收集提供了可能（ ）A. 已经与母体子宫建立组织上的联

20、系 B. 处于游离状态 C. 处于固定状态 D. 已经吸附于子宫内壁上6、“冲卵”是指（ ） A. 把受精卵从子宫冲洗出来 B. 把卵细胞从子宫冲洗出来C. 把卵细胞冲散，便于收集 D. 把胚胎从子宫冲洗出来7、以下哪一种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、进行胚胎胚胎移植时最迟选择哪一时期的胚胎（ ） A、卵裂期 B、桑椹胚 C、囊胚 D、原肠胚9、从供体母畜收集的胚胎，可以直接向受体移植，也可以放入什么中保存。（ ）A. 液氧 B. 干冰 C. 液氮 D. 培养箱,A,B,D,A,C,C,10、对于桑椹胚和囊胚的胚胎，用分割针或分割刀将

21、胚胎切开，吸出其中半个胚，移入预先准备好的什么中，或直接移植给受体。 （ ） A. 空透明带 B. 滋养层 C. 饲养层 D. 囊胚腔11、在进行囊胚切割时，要注意将什么等分。 （ ） A. 透明带 B. 滋养层 C. 内细胞团 D. 囊胚腔 12、动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对下图的相关叙述中，错误的是（ ）Aa过程表示干细胞能自我更新Bb、c过程表示干细胞具有分化能力Ca、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同Db过程形成的细胞直接组成器官，可供器官移植使用,A,C,D,13以下对于胚胎分割的描述，正确的是（ ）A只能对囊胚期细胞进行分割B囊胚阶段的胚胎分割份数越多，产

22、生相同基因型的后代个数越多 C胚胎分割产生的后代个体表现型完全相同D内细胞团一般到囊胚才出现，胚胎分割时最好将其均等分割，移植成功率才高14、胚胎干细胞的特点是（ ）A.在形态上，表现为体积大，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性B.在形态上，表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性C.在形态上，表现为体积小，细胞核小，核仁不明显；在功能上不具有发育的全能性D.在形态上，表现为体积大，细胞核小，核仁明显；在功能上具有发育的全能性,D,B,15干细胞是一种尚未充分分化的未成熟的细胞，它具有再生各种细胞、器官的潜能，医学家们正尝试利用干细胞治疗一些顽疾，用骨髓移植法有效治

23、疗白血病便是成功的例证。下列说法中不正确的是（ ）A利用干细胞治疗某些顽疾，是因为干细胞具有再生各种组织、器官的潜能B骨髓分为红骨髓和黄骨髓，其中，只有红骨髓具有造血功能C用骨髓移植法治疗白血病的优点之一是不发生排斥（异）反应D异体骨髓移植成功后，康复者的血型有可能发生改变16、关于ES细胞的应用叙述错误的是（ ）A.可以用于治疗由于细胞坏死，退化或功能异常引起的疾病B.在体外诱导分化可培育出人造组织器官 C. 是研究体外细胞分化的理想材料D.不能用于治疗糖尿病、肝衰竭等疾病,C,D,17、奶牛场通过性别控制获得更多的雌性牛犊，以增加牛奶产量。可以采取的方法是（ ） A通过分离出X精子并与卵细

24、胞结合受精B通过分离出X精子和Y精子并与卵细胞结合受精C通过分离出Y精子并与卵细胞结合受精D通过分离含X,Y染色体的精子与卵细胞结合受精培养18哺乳动物体外受精的过程是（ ） 采卵 收集精子 卵细胞的人工培养精子获能处理 精子和成熟卵子在受精液中共同培养 精子用CaCl2处理 卵母细胞用一定浓度肝素溶液处理 体外受精 受精卵,A,B,19下图是牛胚胎分割示意图。请据图回答下列问题：(1)进行胚胎分割时，应选择发育到_和_时期的胚进行操作。(2)指的是_，指的是_。(3)通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有的特点是_。(4)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意_，原因是_。,桑椹胚,囊胚,内细胞

25、团,囊胚腔,具有相同的遗传物质,胚胎分割要将内细胞团均等分割,以免影响胚胎的恢复和进一步发育,20、下面是以小鼠为对象进行的研究工作，请分析回答问题。（1）进行小鼠胚胎工程操作时，首先在光控周期下（光照14h，黑暗10h）饲养成年雌鼠，并注射促进性腺激素，目的是 。然后从雌鼠输卵管中取出卵子，在一定条件下培养成熟；并从雄鼠附睾中取出精子，在一定条件下培养一段时间，目的是 。再在37，5%CO2条件下，精卵共同作用4h，冲洗后继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的变化，第5天右以看到胚胎发生收缩，细胞间隙扩大，接着胚胎内部出现裂隙，这是胚胎_期开始的标志。（2）如果体外受精后，在精核与卵核融合之前，

26、用微型吸管除雄核，再用细胞松弛素B处理（作用类似于用秋水仙素处理植物细胞），处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是 。（3）如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵细胞中，由重组细胞发育成小鼠丙，则小鼠丙的基因来源于 。（4）如果将外源基因导入小鼠受精卵，则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵DNA中。这种受精卵有的可发育成转基因小鼠，有的却死亡。请分析因外源基因插入导致受精卵死亡的最可能原因 。,促进排卵（或超数排卵）,使精子获能,囊胚,容易获得纯合子并缩短育种时间,小鼠甲（体细胞）的核基因和小鼠乙（卵细胞）的细胞质基因,外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因

27、不能正常表达,发情,供体,受体,优良公牛,发情配种,胚胎移植示意图,例题1 : “试管婴儿”技术属于( ) A.胚胎移植 B.组织培养 C.克隆技术 D.基因工程,A,例题2: (多选)胚胎移植技术目前主要应用与( ) A.解决某些不孕症者的生育问题 B.治疗某些遗传病 C.提高良种家畜的繁殖力 D.提高动物的抗病力,AC,例题3,在胚胎移植中供体的主要职能（ ） A.提供优良的供体基因 B.提供优良遗传特性的胚胎 C.提供卵细胞 D.提供精子,B,例题4,（多选）胚胎移植的受体必须符合以下哪些条件（ ） A.同种生物 B.生理状态相同 C.雄性动物 D.雌性动物,ABD,5、在胚胎移植中供体的主要职能（ ） A.提供优良的供体基因 B.提供优良遗传特性的胚胎 C.提供卵细胞 D.提供精子,B,6、（多选）胚胎移植的受体必须符合以下哪些条件（ ） A.同种生物 B.生理状态相同 C.雄性动物 D.雌性动物,ABD,7、“试管婴儿”技术属于( ) A.胚胎移植 B.组织培养 C.克隆技术 D.基因工程,A,8、 (多选)胚胎移植技术目前主要应用与( ) A.解决某些不孕症者的生育问题 B.治疗某些遗传病 C.提高良种家畜的繁殖力 D.提高动物的抗病力,AC,