资源简介

(共25张PPT)
第二章 细胞工程
第三节 胚胎工程
3.2 胚胎工程技术及其应用
著名妇产科专家张丽珠教授与中国首例试管婴儿
1992年我国首例三胞胎试管婴儿
试管婴儿
试管婴儿培育和正常怀孕有何异同？试管婴儿技术包括哪些操作步骤？
精子
卵子
受精卵
早期胚胎
子宫
个体
体外受精
早期胚胎发育
胚胎移植
“试管动物”产生过程涉及到胚胎工程的哪些技术 原理分别是什么
胚胎工程的技术主要包括：体外受精(原理:受精作用)
胚胎移植(原理:胚胎发育)
胚胎分割(原理:细胞增殖，胚胎发育)
“试管动物”生产流程
试管动物是通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植的个体。
试管牛 = 克隆牛
比较项目 试管动物 克隆动物
技术基础
生殖类型
后代性状 的继承特点
体外受精
早期胚胎培养
胚胎移植
动物细胞培养
动物体细胞核移植
胚胎移植
有性生殖
无性生殖
继承双亲的的特性
与核供体亲本基本一样
注意：
一 体外受精
MⅡ卵母细胞
卵巢
新鲜或解冻的精液
精子离心处理
体外受精
获能精子
受精卵培养
目的：除去精浆以利于精子获能
包括_______________、__________和_____等步骤。
卵母细胞的采集
精子的获取
受精
过程：
提高动物繁育能力，为胚胎移植提供可用胚胎。
意义：
受精卵体外培养到什么时期可进行胚胎移植？
不同动物胚胎移植时间不同：
牛、羊：
小鼠：
试管婴儿：
桑椹胚或囊胚阶段
可在更早的阶段移植
8-16个细胞阶段
注：胚胎发育的主要场所是母体。
二 胚胎移植
1.概念：
指将通过___________________得到的胚胎，移植到_______、____________的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
体外受精及其他方式
同种的
生理状态相同
体内受精、转基因、核移植等
供体：提供胚胎
受体：接受胚胎
胚胎移植
（遗传性状优良，生产能力强）
（有健康体质和正常繁殖能力）
胚胎移植主要包括_____、_____的选择和处理，_____或人工授精，胚胎的_____、_____、培养或保存，胚胎的移植，以及移植后的_____等。
供体
受体
配种
收集
检查
检查
2.过程：
二 胚胎移植
2.过程：
优良供体母牛
受体母牛
受体发情
同期发情处理
超数排卵处理
发情配种
或人工受精
胚胎移植
收集胚
胎并检查
对受体进
行妊娠检查
优良性状后代
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
优良公牛
利用某些激素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。
什么是同期发情处理？
同期发情处理的目的是什么？
使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件。
二 胚胎移植
2.过程：
优良供体母牛
受体母牛
受体发情
同期发情处理
超数排卵处理
发情配种
或人工受精
胚胎移植
收集胚
胎并检查
对受体进
行妊娠检查
优良性状后代
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
优良公牛
超数排卵的目的是什么？
如何进行超数排卵？
用外源促性腺激素处理供体母牛，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
冲卵
思考·讨论 胚胎移植的生理学基础
（1）将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗 如果不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理
不一定能正常发育。一般情况下检验合格的胚胎需要移植到同种的、生理状态相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育。在胚胎移植前要对受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器官的生理变化同步，这样才能为供体的胚胎移人受体提供相同的生理环境。
胚胎移入的基础
思考·讨论 胚胎移植的生理学基础
（2）受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应
（3）胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致 为什么
胚胎移植后，经受体孕育的后代的遗传特性与供体保持一致。因为供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系。其遗传物质在孕育过程中不会发生任何变化。
胚胎存活的基础
胚胎发育的基础
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体内存活提供了可能。
思考·讨论 胚胎移植的生理学基础
（4）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 为什么
正确。因为胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境条件的一致性密切相关。只有供体、受体生理环境条件高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并能续发育。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。
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。
胚胎工程的最终技术环节。
3.意义：
4.地位：
体视显微镜
显微操作仪
三 胚胎分割
1.概念：
采用___________将____________切割成___________________ 等，经移植获得__________________的技术
机械方法
早期胚胎
2等份、4等份或8等份
同卵双胎或多胎
2.理论依据：
早期胚胎干细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性。
3.目的：
4.特点：
获得多个基因型相同的后代。
后代具有相同的遗传物质，可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。
5.适合分割的胚胎：
发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚。
要将内细胞团均等分割
6.主要仪器设备：
分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高。
注意：不晚于囊胚期
7.操作过程：
三 胚胎分割
移植胚胎
选择胚胎
分割胚胎
选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中。
在显微镜下用分割针或分割刀分割，在分割囊胚阶段的胚胎时，注意将内细胞团均等分割。
分割后的胚胎可以直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体。
人工控制动物性别
8.意义：
③在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义。
①可以促进优良动物品种的繁殖
②产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料
胚胎工程技术及其应用
体外受精
胚胎分割
步骤：卵母细胞的采集、精子的获取、受精
胚胎分割的概念：对早期胚胎切割
胚胎分割的基础：细胞的全能性、每个细胞的细胞核内具有相同的遗传物质
胚胎分割的步骤：选择胚胎、分割胚胎、胚胎移植
体外受精技术的意义：是提高动物繁殖能力的有效措施，还可以为胚胎移植提供可用的胚胎
胚胎分割的意义
胚胎移植
胚胎移植的步骤
胚胎移植的概念：移植到同种的、生理状况相同的雌性动物体内
胚胎移植的意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
①促进优良动物品种的繁殖；
②产生遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；
③对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义
课堂小结
练习与应用
1.体外受精和胚胎移植都是在医学和农业生产上应用较多的胚胎工程技术。判断下列相关表述是否正确。
（1）采集来的卵母细胞和精子可以直接用于体外受精。（ ）
（2）经胚胎移植产生的后代，其遗传特性与受体保持一致。（ ）
（3）进行胚胎移植前，要对供体和受体进行免疫检查，以防止发生免疫排斥反应。（ ）
×
×
×
获能处理
成熟培养至MII期
一、概念检测
2.杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，成为受广大消费者喜欢的绵羊品种。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示。
（1）请将图中括号内的内容补充完整。
（2）为了获得数量较多的卵母细胞，可以对雌性杜泊羊进行怎样的处理
体外胚胎培养
胚胎移植
可以对雌性杜泊羊进行超数排卵处理。
要对采集到的卵母细胞进行成熟培养，对采集到的精子进行获能处理。
练习与应用
（3）在进行体外受精操作之前，还要对获得的卵母细胞和精子进行怎样的处理
二、拓展应用
北方白犀牛曾经广泛分布于非洲中部等地，但由于猖獗的盗猎和自然栖息地的丧失，它们的数量不断减少。2018年3月，世界上最后一头雄性北方白犀牛去世，该物种仅剩下两头雌性。在此之前，研究人员设法保存了北方白犀牛的精子。请回答下列问题。
（1）我们可以使用哪些现代生物技术来人工繁育北方白犀牛 运用这些技术一定能繁育成功吗 请说出你的理由。
（2）如果繁育成功，这样人工繁育的种群与野生种群相比，有什么区别
（3）如果繁育不成功，这一物种将永远从地球上消失，从中我们能得到怎样的教训
人工授精、体外受精、胚胎移植、体细胞核移植等技术。
不一定能成功繁育北方白犀牛，任何一项技术都不能保证百分之百的成功率。
人工繁育的种群与野生种群相比，遗传多样性会降低，野外生存能力也会下降。
多种多样的生物是生态系统的重要成员，是一个个独特的基因库。任何一个物种的灭绝都可能产生多米诺效应，使其他相关物种受到影响，进而威胁到生态系统的平衡与稳定。保护濒危的野生动物，保护生物多样性刻不容缓。
练习与应用
（3）如果A、B分别是取自优良奶牛的卵细胞和精子，在进行体外受精时，一般要把A细胞培养到什么时期 B细胞则要经过什么处理才能与A细胞结合为受精卵
1.若下图表示细胞工程操作中的某些过程，请回答下列问题。
B淋巴细胞；能大量增殖并能产生抗丙肝病毒的抗体。
（1）如果A、B分别是白菜和甘蓝的原生质体，则C细胞再生出细胞壁后需要通过什么技术才能发育成杂种植株“白菜-甘蓝” 若白菜和甘蓝杂交产生了子代，该子代是否可育 为什么
植物组织培养技术；白菜和甘蓝杂交产生的子代没有同源染色体，进行减数分裂时联会发生紊乱，不能形成正常的配子，所以该子代般不可育。
减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)；获能处理。
复习与提高（P66）
（2）若该图表示抗丙肝病毒的单克隆抗体制备过程中的一环，A细胞是小鼠骨髓瘤细胞，则B细胞表示什么 符合要求的C细胞应具有哪些特点
2.2015年10月，我国科学家屠呦呦因发现青蒿素可以有效降低疟疾患者的死亡率而获得了诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素类药物的市场需求很大，请你根据所学内容及以下信息，提出一条提高青蒿素类药物产量的研究思路。
（1）青蒿素的衍生物——双氢青蒿素也是很好的抗疟疾药物，并且它的药物活性比青蒿素的高很多;
（2）青蒿素是从黄花蒿中提取的，在黄花蒿产生青蒿素的代谢过程中，某些酶(如FPS酶)起决定性作用;
（3）野生黄花蒿在生长过程中，处于花蕾期时体内青蒿素含量最高;
（4）研究人员在对黄花蒿进行组织培养时，发现它的愈伤组织中没有青蒿素，但是由愈伤组织再分化形成的芽和苗中均有青蒿素;
（5）四倍体黄花蒿体内青蒿素的含量比二倍体高38%，但四倍体植株比二倍体植株矮小很多。
复习与提高（P66）
2. 2015年10月，我国科学家屠呦呦因发现青蒿素可以有效降低疟疾患者的死亡率而获得了诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素类药物的市场需求很大，请你根据所学内容及以下信息，提出一条提高青蒿素类药物产量的研究思路。
用基因工程技术将青蒿素基因或双氢青蒿素基因导入微生物，利用微生物合成青蒿素；
用植物组织培养技术，将外植体脱分化形成愈伤组织，再诱导愈伤组织再分化成胚状体，获取青蒿素；
将FPS酶基因作为目的基因插入农杆菌T-DNA中，用农杆菌转化法导入青蒿素细胞，整合到青蒿素染色体DNA上，再利用植物组织培养获得FPS酶基因表达能力强、青蒿素产量高的品种；
用秋水仙素处理黄花蒿种子或幼苗使之成为四倍体，获取青蒿素。或采用其他合理方法。
复习与提高（P66）
3.在章首页中介绍的体细胞克隆猴的培育过程中，我国科学家经过多年的反复试验，可以在10s之内对卵母细胞进行去核操作，在15s之内将体细胞注人去核的卵母细胞里。有评论者认为:该研究的研究者利用“聪明的化学方法和操作技巧”，攻克了多年来导致体细胞克隆猴失败的障碍。培育克隆猴的流程如下图所示，请结合图回答问题。
(1)研究人员在将胎猴的体细胞注入去核的卵母细胞前，用灭活的仙台病毒进行了短暂处理。在此过程中，灭活的仙台病毒所起的作用是什么
诱导细胞融合。
复习与提高（P66）
这两种物质都是通过改变组蛋白的表观遗传修饰来调控基因表达。组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA可以表达组蛋白去甲基化酶，该酶能降低组蛋白的甲基化水平;组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA可以抑制组蛋白脱乙酰酶的作用，提高组蛋白的乙酰化水平。
复习与提高（P66）
（2）为了调节相关基因的表达，提高胚胎的发育率和妊娠率，研究人员将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注人了重构胚，同时用组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA处理了它。这两种物质发挥作用的机制是什么
“聪明的化学方法”是指对重构胚的处理用了TSA以及将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重构胚，这可以促进囊胚的发育和提高代孕母猴的妊娠率。“操作技巧”是指科学家经过大量的训练，能在10s内完成对卵母细胞的去核操作，能在15s内将体细胞注人去核的卵母细胞，这样迅速的操作大大减少了对卵母细胞的损伤。
（3）评论者所说的培育过程中用到的“聪明的化学方法和操作技巧”，你认为具体体现在什么地方
（4）你认为体细胞克隆猴的成功培育有什么意义
医学研究通常需要用到遗传背景相同或相似的实验动物，这样实验组和对照组的比较才有说服力。小鼠因其能快速地进行近亲繁殖，产生大量遗传背景相似的后代，被广泛用作实验动物。但是小鼠与人的亲缘关系太远，很多在小鼠体内有效的候选药物，用在人身上不一定有效，或有很大的副作用;在小鼠体内存在的致病机制也不一定存在于人体内。猴与人的亲缘关系极近，培育大批具有相同遗传背景的克隆猴，对人类疾病致病机制的研究和新药的研发等具有重要意义。特别是在脑研究方面，克隆猴的培育将大大促进人类脑疾病的研究和治疗。例如，我们可以培育一批“模型猴”，标记它们的某一类神经元，追踪其神经连接，由于这些猴的遗传背景一致，所以在研究中可以最大限度排除由基因差异造成的大脑结构形状不一的问题。克隆猴的成功培育标志着我国非人灵长类疾病动物模型的研究处于国际领先水平。
复习与提高（P66）

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