2015-2016學(xué)年高中生物專題三胚胎工程3.3胚胎工程的應(yīng)用及前景課件新人教版選修3

3.3胚胎工程的應(yīng)用及前景目標(biāo)導(dǎo)航1.結(jié)合牛胚胎移植示意圖，說出胚胎移植的生理基礎(chǔ)，以及具體操作程序。2.根據(jù)胚胎發(fā)育各個(gè)階段的特點(diǎn)，簡述進(jìn)行胚胎分割的注意事項(xiàng)及其實(shí)際意義。3.依據(jù)胚胎干細(xì)胞的分離途徑，說出胚胎干細(xì)胞的分類、功能和用途。1預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)挑戰(zhàn)自我，點(diǎn)點(diǎn)落實(shí)

2課堂講義重點(diǎn)難點(diǎn)，個(gè)個(gè)擊破3對點(diǎn)練習(xí)即時(shí)訓(xùn)練，體驗(yàn)成功預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)

挑戰(zhàn)自我，點(diǎn)點(diǎn)落實(shí)一、胚胎移植(閱讀P74－78)1．胚胎工程技術(shù)胚胎工程技術(shù)目前在生產(chǎn)中應(yīng)用較多的是家畜的

、

和

。2．胚胎移植(1)概念①對象：雌性動(dòng)物體內(nèi)的

或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎。胚胎移植胚胎移植體外生產(chǎn)胚胎技術(shù)早期胚胎②移植條件：

、

相同的其他雌性動(dòng)物體內(nèi)。③供體：在胚胎移植中

的個(gè)體。④受體：在胚胎移植中

的個(gè)體。⑤地位：是胚胎工程的

一道“工序”。(2)胚胎移植的意義：充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的

，大大縮短了

周期，增加供體一生繁殖后代的數(shù)量。同種的生理狀態(tài)提供胚胎接受胚胎最后繁殖潛力供體本身的繁殖(3)胚胎移植成功的保障(生理學(xué)基礎(chǔ))胚胎移入的基礎(chǔ)哺乳動(dòng)物發(fā)情排卵后，同種動(dòng)物的供、受體

的生理變化是

胚胎收集的基礎(chǔ)哺乳動(dòng)物的早期胚胎形成后，在一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于

狀態(tài)移入胚胎存活的基礎(chǔ)受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生

反應(yīng)保留遺傳特性的基礎(chǔ)供體胚胎可與

建立正常的

聯(lián)系，但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響生殖器官游離免疫排斥受體子宮生理和組織相同的(4)胚胎移植的基本程序和方法同期發(fā)情超數(shù)排卵人工授精桑椹胚囊胚-196℃的液氮二、胚胎分割(閱讀P78－79)1．概念：指采用

方法將

切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得

的技術(shù)。2．主要儀器設(shè)備：

和

。3．繁殖方式：

生殖。4．特點(diǎn)：后代

相同。機(jī)械早期胚胎同卵雙胎或多胎實(shí)體顯微鏡顯微操作儀無性遺傳性狀5．操作程序(1)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的

或

，移入盛有

的培養(yǎng)皿中。(2)用分割針或分割刀片將胚胎切開，吸出其中的半個(gè)胚胎，注入預(yù)先準(zhǔn)備好的

中，或直接將

移植入受體。分割囊胚階段的胚胎時(shí)要注意將

均等分割。此時(shí)還可用分割針分割

，做胚胎DNA分析

。桑椹胚囊胚操作液空透明帶祼半胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)層性別鑒定三、胚胎干細(xì)胞(簡稱ES或EK細(xì)胞)(閱讀P80－83)1．來源：由

或

中分離出來的一類細(xì)胞。2．特點(diǎn)(1)在形態(tài)上表現(xiàn)為：

小、

大、

明顯。(2)在功能上：具有發(fā)育的

。(3)在體外培養(yǎng)的條件下，可以只

，而不

。可以對它進(jìn)行

，也可以進(jìn)行遺傳改造。早期胚胎原始性腺體積細(xì)胞核核仁全能性增殖分化冷凍保存3．應(yīng)用前景ES細(xì)胞的分離和培養(yǎng)成功是胚胎工程中的重大成就之一，在基礎(chǔ)生物學(xué)、畜牧學(xué)和醫(yī)學(xué)上都具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。(1)ES細(xì)胞可用于治療人類的某些頑癥：利用ES細(xì)胞可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞的特性，移植ES細(xì)胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。(2)培育出

，用于器官移植。人造組織器官(3)對ES細(xì)胞的培養(yǎng)和誘導(dǎo)，為揭示

和

的機(jī)理提供了有效的手段。(4)ES細(xì)胞可用于對哺乳動(dòng)物

和

的研究。細(xì)胞分化細(xì)胞凋亡個(gè)體發(fā)生發(fā)育規(guī)律預(yù)習(xí)診斷(1)受精卵發(fā)育到原腸胚階段才能進(jìn)行胚胎移植。(

)(2)通過胚胎移植技術(shù)，實(shí)現(xiàn)良種牛的快速繁殖時(shí)，受精和胚胎的早期培養(yǎng)都需要在體外進(jìn)行。(

)(3)胚胎分割時(shí)需將原腸胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。(

)(4)胚胎分割可看作是無性繁殖。(

)(5)利用胚胎分割技術(shù)可以獲得兩個(gè)基因型完全相同的胚胎。(

)×√××√(6)胚胎分割移植實(shí)現(xiàn)同卵多胎的成功率較低。(

)(7)胚胎干細(xì)胞具有細(xì)胞核大、核仁小和蛋白質(zhì)合成旺盛等特點(diǎn)。(

)(8)造血干細(xì)胞具有分化出多種血細(xì)胞的能力，可用于治療白血病，自體干細(xì)胞移植通常不會(huì)引起免疫排斥反應(yīng)。(

)(9)囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞具有發(fā)育全能性。(

)(10)胚胎干細(xì)胞在體外培養(yǎng)能增殖但不能被誘導(dǎo)分化。(

)√√√×××一、胚胎移植課堂講義

重點(diǎn)難點(diǎn)，個(gè)個(gè)擊破1．胚胎移植過程中供體、受體的選擇和處理選擇供體公牛和供體母牛的要求：具有人類所需優(yōu)良遺傳性狀的同種牛受體母牛的要求：具有正常孕育、生殖后代能力的同種健康雌牛處理用孕激素對受體母牛和供體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理用促性腺激素對供體母牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理2．胚胎移植的實(shí)質(zhì)胚胎移植實(shí)質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移，而胚胎本身的遺傳物質(zhì)并不發(fā)生改變，因此各種性狀能保持其原來的優(yōu)良特性。比如，良種牛后代的遺傳特性是由供體公牛和母牛決定的，受體母牛只是提供了胚胎發(fā)育的場所，不影響后代的遺傳特性。3．胚胎移植成功與否的兩個(gè)條件(1)同種動(dòng)物之間進(jìn)行胚胎移植易于成功。這里的“同種”是指“同物種”，同一物種的動(dòng)物才有可能具有相同的生理特征。(2)供、受體生理狀態(tài)要相同①應(yīng)對供體和受體母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理，使它們的生理?xiàng)l件達(dá)到同步或一致，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(guān)鍵。②移入受體子宮胚胎的位置應(yīng)該與其在供體內(nèi)的位置相同或相似，移入胚胎一側(cè)的受體子宮角對應(yīng)的卵巢必須有黃體存在。4．不同動(dòng)物胚胎移植的時(shí)間不同牛、羊一般要培養(yǎng)到桑椹胚階段或囊胚階段才進(jìn)行移植；小鼠和家兔等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可在更早的階段移植；人的體外受精胚胎，可在8～16個(gè)細(xì)胞階段移植。1．對于準(zhǔn)備移植的小牛胚胎移植到任何母牛子宮內(nèi)都能發(fā)育嗎？答案不能，供體和受體母牛必須處于生理狀態(tài)相同的條件下才能進(jìn)行胚胎移植，并且受體母牛是健康的。2．胚胎移植中胚胎來源有哪些？答案轉(zhuǎn)基因、核移植、體外受精、體內(nèi)受精等。思維激活3．如何理解超數(shù)排卵和沖卵？答案(1)超數(shù)排卵：是指給供體母畜注射促性腺激素，使其一次排出比自然情況下多幾倍到十幾倍的成熟卵子。(2)沖卵：是指用配制好的沖卵液，將供體母畜子宮或輸卵管中的早期胚胎沖洗出來。4．在牛的胚胎移植培育流程中有兩次使用激素、兩次檢查，其目的分別是什么？答案第一次是使用孕激素(促性腺激素)對供、受體進(jìn)行同期發(fā)情處理；第二次是使用促性腺激素用于供體的超數(shù)排卵。第一次對胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查；第二次對受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查。5．填寫克隆(核移植)、胚胎移植和試管嬰兒的區(qū)別(1)克隆：指

繁殖，具體是指一個(gè)共同的祖先通過

的方法增生而來的一群遺傳特性

的DNA分子、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

。動(dòng)物的克隆就是指

，通過離體培養(yǎng)使細(xì)胞重新表達(dá)細(xì)胞的全能性。(2)試管嬰兒：通過

和

過程獲得的，屬于

。無性無性繁殖相同組織培養(yǎng)細(xì)胞核移植體外受精胚胎移植有性生殖(3)胚胎移植：哺乳動(dòng)物的胚胎移植以良種牛的繁殖為例：激素刺激母牛多排卵，體外受精，發(fā)育成

，然后將胚胎移入經(jīng)過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。早期胚胎應(yīng)用示例1．如圖為胚胎移植的基本程序及早期胚胎發(fā)育過程，請據(jù)圖回答下面的問題：(1)請?jiān)谏厦娴目崭裉帉?nèi)容補(bǔ)充完整：①_________，②__________。(2)胚胎移植的實(shí)質(zhì)是______________________________________，

超數(shù)排卵技術(shù)的處理措施是對供體母牛注射____________。(3)從A到F中，適宜于牛的胚胎移植時(shí)期有____。問題導(dǎo)析

(1)胚胎移植的實(shí)質(zhì)是早期胚胎在

條件下

的轉(zhuǎn)移。(2)適宜于胚胎移植的時(shí)期是

。(3)E為

，F(xiàn)為

。相同生理環(huán)境空間位置桑椹胚或囊胚期桑椹胚囊胚期答案

(1)同期發(fā)情胚胎移植(2)早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移促性腺激素(3)EF一題多變

若一次給受體母牛移入多個(gè)胚胎，產(chǎn)生的多個(gè)后代基因型相同嗎？為什么？________________________________________________________________________________。不一定相同。因?yàn)檫@些胚胎可能由不同的受精卵發(fā)育而來，它們的基因型可能相同，也可能不同。二、胚胎分割1．胚胎分割的基礎(chǔ)(1)理論基礎(chǔ)：細(xì)胞的全能性。(2)物質(zhì)基礎(chǔ)：每個(gè)細(xì)胞核內(nèi)具有相同的遺傳物質(zhì)。2．特點(diǎn)每個(gè)后代具有相同的遺傳特性。3．胚胎分割時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題(1)選擇胚胎：分割時(shí)應(yīng)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。(2)分割：在對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。4．過程5．意義加快繁殖速度，提高了胚胎的利用率，是動(dòng)物無性繁殖或克隆的方法之一，其他克隆方法還有核移植。思維激活1．胚胎分割在什么時(shí)期進(jìn)行？為什么要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割？答案(1)胚胎分割時(shí)的胚胎時(shí)期是桑椹胚或囊胚。(2)若分割時(shí)不能將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，會(huì)出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)多的部分正常發(fā)育的能力強(qiáng)，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。2．胚胎分割是不是分割的份數(shù)越多效率越高？答案分割的份數(shù)越多，技術(shù)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。應(yīng)用示例2．下圖是牛胚胎分割示意圖。請據(jù)圖回答下列問題：(1)進(jìn)行胚胎分割時(shí)，應(yīng)選擇發(fā)育到______________時(shí)期的胚胎進(jìn)行操作。(2)②指的是_________。(3)通過胚胎分割產(chǎn)生的兩個(gè)或多個(gè)個(gè)體共有的特點(diǎn)是___________________。(4)在對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，應(yīng)注意____________________________________________________。問題導(dǎo)析

(1)胚胎分割的材料選擇：選取的胚胎應(yīng)處于

或

。(2)分割的結(jié)果及特點(diǎn)：經(jīng)分割產(chǎn)生的個(gè)體來源于同一個(gè)細(xì)胞，其

相同，遺傳性狀也相同。(3)注意事項(xiàng)和關(guān)鍵：胚胎分割要將

均等分割，以免影響胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。桑椹胚囊胚期遺傳物質(zhì)囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)答案(1)桑椹胚或囊胚(2)囊胚腔(3)具有相同的遺傳物質(zhì)(4)要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，以免影響胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育一題多變

表現(xiàn)型不同的母牛生育出基因型相同的小牛，產(chǎn)生這一結(jié)果最可能的原因是(

)A．試管動(dòng)物培養(yǎng) B．胚胎移植C．胚胎分割移植 D．受精卵移植C三、胚胎干細(xì)胞1．胚胎干細(xì)胞的特性與培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞，包括人類囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，具有胚胎細(xì)胞的特性。它能長期維持未分化狀態(tài)，又有全能分化的潛能，在體外培養(yǎng)時(shí)仍能維持正常和穩(wěn)定的染色體組型，在特定的環(huán)境誘導(dǎo)下，能分化成各類細(xì)胞。因此，它是細(xì)胞的源頭，是全能細(xì)胞，并能夠制造機(jī)體需要的全部細(xì)胞。培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞的關(guān)鍵是需要一種培養(yǎng)體系，這種體系必須能促進(jìn)胚胎干細(xì)胞的生長，同時(shí)還要抑制胚胎干細(xì)胞的分化。2．分離途徑思維激活1．用患者本人的干細(xì)胞誘導(dǎo)分化所得到的器官進(jìn)行移植，其最大的優(yōu)點(diǎn)是什么？答案用患者本人的干細(xì)胞誘導(dǎo)分化所得到的器官進(jìn)行移植，最大的優(yōu)勢在于不會(huì)發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。2．你所知道的獲得干細(xì)胞的主要途徑有哪些？答案(1)從體外培養(yǎng)的胚胎中獲得。(2)從早期流產(chǎn)的胎兒中獲得。(3)從克隆的胚胎中獲得。(4)從成體中獲得。應(yīng)用示例3．胚胎干細(xì)胞是從哺乳動(dòng)物或人的早期胚胎中分離出來的一類細(xì)胞，具有發(fā)育的全能性，它可進(jìn)一步分化發(fā)育成各種不同的組織細(xì)胞。如圖所示為人體干細(xì)胞的培養(yǎng)過程，請問圖中哪一段的細(xì)胞是胚胎干細(xì)胞(

)A．囊胚 B．內(nèi)細(xì)胞團(tuán)C．血液組織干細(xì)胞 D．各種血細(xì)胞問題導(dǎo)析(1)受精卵是最原始的細(xì)胞，隨著胚胎發(fā)育的進(jìn)行，

時(shí)期開始出現(xiàn)分化，出現(xiàn)

和滋養(yǎng)層。(2)

將來發(fā)育成胎兒的各種組織，是全能干細(xì)胞的來源，滋養(yǎng)層將來發(fā)育為

。答案B囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)胎膜和胎盤一題多變

根據(jù)上題示意圖填空：(1)細(xì)胞在分化過程中往往由于高度分化而完全失去________的能力，最終________。但機(jī)體在發(fā)展適應(yīng)過程中，保留了一部分未分化的原始細(xì)胞，稱為_________。一旦需要，這些________就會(huì)按照發(fā)育途徑通過分裂、分化而產(chǎn)生所需細(xì)胞，以保證局部損傷組織的修復(fù)。再分裂衰老死亡干細(xì)胞干細(xì)胞(2)個(gè)體發(fā)育過程中最原始的細(xì)胞是_______。(3)干細(xì)胞在臨床上應(yīng)用的最大優(yōu)點(diǎn)是移植器官和患者之間無__________反應(yīng)。受精卵免疫排斥

課堂小結(jié)人工授精繁殖潛力生理變化游離免疫排斥桑椹胚或囊胚無性早期胚胎原始性腺全能性增殖分化對點(diǎn)練習(xí)12341．下列過程在胚胎移植中沒有必要進(jìn)行的是(

)A．對供體、受體要進(jìn)行選擇B．要用激素對供體進(jìn)行超數(shù)排卵處理C．供體和受體要進(jìn)行免疫檢查，防止發(fā)生免疫排斥反應(yīng)D．胚胎移植常采用手術(shù)法和非手術(shù)法兩種方法51234解析胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)之一表現(xiàn)在：受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。因此，在進(jìn)行胚胎移植時(shí)沒有必要進(jìn)行免疫檢查。在胚胎移植時(shí)應(yīng)選擇有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的個(gè)體作為受體，選擇遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個(gè)體作為供體。在用激素對供、受體進(jìn)行同期發(fā)情處理的基礎(chǔ)上，還要對供體用促性腺激素進(jìn)行超數(shù)排卵處理，以得到更多的胚胎。胚胎的移植方法有手術(shù)法和非手術(shù)法兩種。答案C52．下列有關(guān)生物工程的敘述，錯(cuò)誤的是(

)1234A．進(jìn)行胚胎移植時(shí)，可選用如圖所示時(shí)期的胚胎B．進(jìn)行胚胎移植時(shí)，該胚胎移植到任何同種動(dòng)物子宮內(nèi)都能繼續(xù)發(fā)育C．如圖是胚胎發(fā)育過程中囊胚示意圖，其中③為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞，具有發(fā)育的全能性D．卵裂期胚胎中細(xì)胞數(shù)目和DNA總量在不斷增加B512343．進(jìn)行動(dòng)物胚胎移植時(shí)，必須考慮的事項(xiàng)是(

)A．供體動(dòng)物與受體動(dòng)物生理狀態(tài)的一致性B．受體動(dòng)物對供體胚胎的免疫排斥反應(yīng)C．受體動(dòng)物的子宮與供體胚胎建立組織上和生理上的聯(lián)系D．早期胚胎能否從供體子宮內(nèi)完整地分離出來解析早期胚胎與供體子宮不會(huì)建立組織上的聯(lián)系，受體子宮對外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，并能建立組織上和生理上的聯(lián)系，是動(dòng)物胚胎發(fā)育和胚胎移植時(shí)的固有屬性，因此在進(jìn)行胚胎移植時(shí)不是必須考慮的。A512344．如圖是胚胎干細(xì)胞分離途徑示意圖。下列說法正確的是(

)A．圖中A所示細(xì)胞將來能夠發(fā)育成胎膜和胎盤B．胚胎干細(xì)胞的體積和細(xì)胞核都較小C．胚胎干細(xì)胞可以增殖而不發(fā)生分化D．利用胚胎干細(xì)胞培育的人造器官正在大規(guī)模應(yīng)用51234解析圖中A是內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞，將來能夠發(fā)育成除胎膜和胎盤外的其他組織和器官。胚胎干細(xì)胞的體積較小，細(xì)胞核較大。在體外培養(yǎng)情況下，可以只增殖而不發(fā)生分化。利用胚胎干細(xì)胞可以誘導(dǎo)形成器官，但目前并沒有大規(guī)模應(yīng)用。答案C