胚胎工程的应用和前景.ppt

1、试管动物利用精子、卵子体外受精、胚胎培养、胚胎移植获得的各种动物。试管婴儿利用精子、卵子体外受精、胚胎培养、胚胎移植获得的人体后代。,胚胎移植,概念: 将雌性动物的早期胚胎,或者通过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,使之发育为新个体的技术。,胚胎的来源： 雌性动物的早期胚胎，或通过体外受精及其他方式得到的胚胎。供体：提供胚胎的个体。受体：接受胚胎的个体。,转基因、核移植等,胚胎移植的现状和意义,1)加速育种工作和品种改良；2)大量节省购买种畜的费用；3)一胎多产；4)保存品种资源和濒危物种；5)可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,缩短繁殖周期,增加一生繁殖的后

2、代数量。,胚胎移植的生理学基础,1)供体和受体相同的生理环境；,如何保证？,供、受体生理状态要相同，为此必须做到,A、供、受体母畜的发情时间一致。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。,B、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。移入胚胎一侧的受体子宫对应的卵巢必须有黄体存在。,在胚胎移植过程中，受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态。为什么？,因为两者之间的妊娠期，体内的激素水平要相同或者接近。否则胚胎就不能正常的着床。,这是胚胎移植成功与否的关键。,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

3、样的概括正确吗？ 正确。,胚胎移植的生理学基础,1)供体和受体相同的生理环境；2)早期胚胎处于游离状态,为胚胎的收集提供了可能；,什么部位？,输卵管和子宫角,胚胎移植的生理学基础,1)供体和受体相同的生理环境；2)早期胚胎处于游离状态,为胚胎的收集提供了可能；3)受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥；4)胚胎与受体建立正常的联系,但遗传物质没有改变。,为什么？,同物种动物之间进行胚胎移植易于成功。,优良供体,超数排卵,发情配种,收集胚胎,受体母牛,正常繁殖或两三个月后做另一次移植,同期发情,发情,胚胎移植,妊娠,有价值的后裔,什么方法？,促性腺激素,优良公牛,牛胚胎移植技术路线示意图,怎样

4、做到？,注射相关激素,同步发情：又称同期发情，利用某些激素制剂人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程，使之在预定时间内集中发情。,优良供体,超数排卵,发情配种,收集胚胎,受体母牛,正常繁殖或两三个月后做另一次移植,同期发情,发情,胚胎移植,妊娠,有价值的后裔,优良公牛,牛胚胎移植技术路线示意图,用具有什么特点的牛作为供体牛？,遗传性能和生产性能优秀的个体,用具有什么特点的牛作为受体牛？,健康并能正常繁殖的个体,如何收集？,在配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来。,冲卵是从输卵管或子宫角取出早期胚胎,冲卵后，对胚胎进行质量检查。这时的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。

5、,将收集的胚胎直接向受体移植或放入-196的液氮中保存,液氮罐,6天收集的胚胎（未拣）,方法一：手术法具体做法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。方法二：非手术法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。,对受体母牛进行是否妊娠的检查,受体母牛产下胚胎移植的犊牛,供体后代还是受体后代？,受体移胚,选择,供体母牛,受体母牛, 处理,超数排卵,供体公牛,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）,胚胎移植的基本程序,复习,同期发情,胚胎移植成功的关键,同期发情植入相应部位同物种,复习,受体母羊与所生羔羊,一次移入三枚胚全部成活,胚胎移植效果,

6、胚胎移植的现状和意义,胚胎移植实现了优良性状个体的繁育，如果我们能确定某个胚胎将发育为非常理想的个体，那么有没有办法让这样的一个胚胎一次性地繁育更多的个体？,思考,胚胎分割 阅读课本，思考以下问题：（1）胚胎分割的概念（2）胚胎分割特点（3）胚胎分割的理论基础（4）胚胎分割操作过程,1.概念: 采用机械方法（显微手术）将早期胚胎分割成2分胚,4分胚或8分胚,经体内或体外培养后植入受体，以得到同卵双胎或同卵多胎的技术。,为何要做这步才能移植？,2.特点： 后代具有相同的遗传物质， 因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。3、理论基础 动物胚胎细胞的全能性。 所以胚胎分割的时期为： 囊胚

7、或桑椹胚。,为什么选择这样的胚胎发育时期？,成倍增加胚胎数量,4、选择的胚胎： 发育良好的,形态正常的桑椹胚或囊胚。5、使用的主要仪器： 实体显微镜和显微操作仪。6、具体操作 用分割针或分割刀片将胚胎切开，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给受体。,发育良好的胚胎,切割针/刀或酶处理,细胞分散开,受体,多个受体,移植,体外培养至囊胚 移植,培养液,胚胎分割操作过程,7、操作注意事项： 对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。 原因：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

8、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。,7、操作注意事项： 胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低。 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，每一份的细胞数会越少，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大。 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会越大，移植成功率自然会降低。,8、胚胎分割技术的缺陷 （1）刚出生动物的体重偏低，毛色和斑纹还存在差异； （2）采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的。,胚

9、胎分割基本过程,代孕母牛,胚胎干细胞,阅读课本，思考以下问题：（1）什么是胚胎干细胞？ 简称是什么？（2）胚胎干细胞的来源。（3）胚胎干细胞的特性。（4）胚胎干细胞的应用。,1.概念： 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。,全能细胞,囊胚,胎儿,内细胞团细胞,生殖腺细胞,受精,胚胎干细胞分离培养,分离内细胞团,胰蛋白酶处理,转入培养皿中培养,不加饲养层细胞培养,细胞分化,饲养层的细胞一般是输卵管上皮细胞，因为该细胞可以分泌一些能抑制细胞分化的物质，满足促进干细胞生长的同时抑制干细胞分化的条件。,EK细胞,ES细胞,2.特点: （1）形态： 体积小,细胞核大,核仁明显

10、； （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; （3）在体外培养的条件下，ES细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。,（1）治疗人类的某些顽症。 利用ES细胞可以诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。目前，在动物实验方面，用ES细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症。,3.主要用途,（2）培育出人造组织器官，用于器官移植。 随着技术的发展，通过ES细胞体外诱导分化，还可以培育出人造组织器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的

11、问题。,还有什么技术可以完成此工作？,3.主要用途,（3）ES细胞也是研究体外细胞分化的理想材料。 ES细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。 在培养液中加入分化诱导因子,就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。,3.主要用途,北京时间2012年10月8日下午5点30分，2012年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，英国科学家约翰戈登（John B. Gurdon）和日本科学家山中伸弥（Shinya Yamanaka）获奖，获奖理由为“发现成熟细胞可被重编程变为多能性干细胞”。“成熟、特化的细胞能够被重编程为可发育成身体组织的非成熟细胞即干细胞”的科学家。他们的发现革

12、新了我们对细胞和有机生命体发育的理解。,（2012浙江卷）2下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是A绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性B卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大C囊胚的滋养层细胞具有发育全能性D原肠胚发育分化形成内外两个胚层,【答案】A,(2012天津卷，1)下列关于细胞的叙述，错误的是A.自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应B.胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化C.组织的细胞更新包括细胞凋亡和干细胞增殖分化等过程D.造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力，可用于治疗白血病,【答案】B,（2012江苏卷）9通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相

13、关叙述正确的是A对供体和受体母牛都要进行相同激素处理B受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行C对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植D胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低,答案：D【解析】对供体和受体母牛进行同期发情处理，所用激素相同，但对供体母牛进行超数排卵要用促性腺激素，受体母牛则不需要，A错；受精可在体内进行，B错；冲卵得到的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚，方可成功移植，C错；到目前为止，最常见的是分割产生的同卵双胎，而同卵多胎成功的比例很小，D正确,（11年广东卷）3、华南虎是国家一级保护动物，可采用试管动物技术进行人工繁殖，该技术包括的环节有 转基因 核移植 体外受精 体细胞克隆 胚胎移植A.

14、 B. C. D. ,答案：D。,（2011年江苏卷）18下列关于胚胎工程的叙述，错误的是 A体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精B受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植C早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清D试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术,答案：B,培育“试管山羊”的基本过程如下图所示，若要培育成功，下列叙述正确的是A.甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵B.乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟C.丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液D.丁过程中早期胚胎须移植到供体性状相同的代孕母羊子宫内,答案：A,(2013年高考全国

15、生物)阅读如下材料：材料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵在，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。材料乙：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97为的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。材料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙的体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。回答下列问题：（1）材料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用 法。构建基

16、因表达载体常用的工具酶有 和 。在培育转基因植物是，常用农杆菌转化发，农杆菌的作用是 。（2）材料乙属于 工程范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对 进行改造，或制造制造一种 的技术。在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的 序列发生了改变。（4）材料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到 种的、生理状况相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中，兔甲称为 体，兔乙称为 体。,显微注射法,限制酶,1 DNA连接酶,农杆菌可感染植物，将目的基因转移到受体细胞中,蛋白质,现有蛋白质,新蛋白质,氨基酸,

17、同,供,受,早期胚胎配子,胚胎移植体外受精胚胎分割胚胎干细胞培养等,哺乳动物的受精卵和早期胚胎的发育规律,基因,细胞细胞器,获取目的基因构建表达载体目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定,植物组织培养植物体细胞杂交动物细胞培养核移植和克隆动物,细胞融合,单克隆抗体,基因重组 中心法则,细胞全能性细胞膜流动性,(2013年高考全国生物)阅读如下材料：材料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵在，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。材料乙：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸

18、，在该半胱氨酸与第97为的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。材料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙的体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。,回答下列问题：（1）材料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用 法。构建基因表达载体常用的工具酶有 和 。在培育转基因植物是，常用农杆菌转化发，农杆菌的作用是 。（2）材料乙属于 工程范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对 进行改造，或制造制造一种 的技术。在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成

19、该酶肽链的 序列发生了改变。（4）材料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到 种的、生理状况相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中，兔甲称为 体，兔乙称为 体。,下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是A.受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植B.受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态C.超数排卵技术要使用一定的激素D.试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行,A,练习,下列对于优良种畜的胚胎移植的说法不正确的是A.供体母牛必须是同一物种的良种B.受体母牛必须是同一物种的良种C.供体公牛必须是同一物种的良种D.受体母牛可以是同一物种的一般健康牛,

20、B,练习,供体的胚胎移植到受体后，游离的胚胎在发育过程中形成胎盘与受体相连，并通过胎盘与受体的血液进行物质交换。以下说法正确的是A.受体是为供体胚胎提供发育的条件B.受体与胚胎血型应相同，否则会发生免疫排斥反应C.受体与胚胎血液混融在一起D.胚胎心肺功能都能正常运行,A,练习,利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过程的重要原因是 A.细胞分裂 B.细胞特化 C.细胞分化 D.细胞增殖,C,练习,我国首例“虎狮兽”2002年在南京红山动物园诞生，利用了雄虎的精子和雌狮的卵子“体外受精”完成这一过程需要解决的问题精子在体外用获能物质处理用化学物质处理掉卵黄膜便于精子进入抽取精子、卵子的核进行融合精子入

21、卵后进行人工处理防止多精入卵,练习,下列正确的卵裂期细胞经过了细胞分裂，不再分化原肠胚细胞属于全能细胞囊胚腔先于原肠腔出现桑椹胚开始进行孵化,练习,P81/思考与探究：,1、（4）用胚胎移植繁育良种种畜具有哪些实用意义？ A、可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。具体表现为：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。 B、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。 C、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。 D、可以人为生产双胎或多胎。 E、可以通过保存胚胎来保存品种资源和

22、濒危动物。,P81/思考与探究：, 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,1、（1）,P81/思考与探究：,1、（2）应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛？ 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 在中，为什么要用促性腺激素处理供体母牛？ 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，需要对供体和受体母牛进行同期处理吗？ 需要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

23、件。,P81/思考与探究：,1、（3）在右侧的流程图中，哪一部需要进行冲卵？冲卵是把母牛的卵子冲出来吗？ 第步需要进行冲卵，冲卵是指将供体母畜体内的受精卵冲出来，而不是把卵子冲出来。,书P82分离不同精子种类的应用价值：,精子分离后的体外受精,XX型胚胎,XY型胚胎,提取DNA,扩增SRY片段,SRY探针检测,阴性,阳性,双卵孪生： 两个卵子同时被两个精子受精,各自有胎盘、绒毛膜囊、羊膜腔； 有时两个胎盘融合成一个；,孪生,性别同或不同； 相貌和遗传特性如同一般兄弟姐妹。,单卵孪生：一个受精卵发育成两个胚胎； 可在3个阶段形成：,卵裂阶段两个胚泡;,早期胚泡 两个内细胞群；,二胚层胚盘阶段 两个原条。,性别和相貌相同；,血型和遗传基因相同。,四、胚胎干细胞（ 一）胚胎干细胞的培养过程,胚胎工程技术： 胚胎移植 体外受精 胚胎分割 胚胎干细胞培养 目前应用较多的是： 胚胎移植、胚胎分割、 体外生产胚胎技术。,细胞核移植的方法,体细胞核移植,胚胎细胞核移植,回顾,胚胎体外培养技术,动物细胞培养技术,核移植技术,胚胎移植技术,试管动物与胚胎移植不同点：,比较,体外受精,体内自然受精,从供体获得卵子和精子,获得受精卵或胚胎,