1、第2课时 胚胎工程的应用,第三章 第二节 胚胎工程及其应用,学习导航 1.结合教材P8687，举例说出胚胎工程在畜牧业生产上的应用。 2.理解干细胞的概念、分类、来源、特点及分离途径与方法。 3.举例说明胚胎干细胞的应用，并了解胚胎干细胞的研究进展及其所面临的各种挑战。 重难点击 1.利用胚胎工程繁殖良种家畜的过程。 2.胚胎干细胞来源、特点及分离途径与方法。,课堂导入 方式一 牛的繁殖率非常低，一头牛一年只能繁殖一头犊牛，现有一雄一雌两头良种奶牛以及数头本地奶牛，试问采用何种措施可在一年内繁殖数头良种奶牛？请结合已学过的现代生物技术思考。 方式二 美国研究人员表示，实验首次证明，使用人类胚胎
2、干细胞研制出的血小板可修复实验鼠的受损组织，人类未来有望源源不断地制造出起作用的血小板，捐血有可能成为历史。此外，研究人员还认为，用这种方式制造出的血小板并不包含任何遗传物质，这消除了癌症肿瘤可能进入受体体内的风险，因而不会给病人健康带来危害，可以在临床治疗上大展拳脚。,一、胚胎工程在畜牧业生产上的应用,内容索引,当堂检测,二、胚胎工程在医学及科学研究上的应用,一、胚胎工程在畜牧业生产上的应用,基础梳理,1.大量繁育家畜良种,采集胚胎,优良供体,(1)图中是超数排卵，一般采用注射 的方法进行。是处理，目的是 。 (2)是 ，是 ，中包含 技术、_技术。 (3)该过程大大提高了良种家畜的繁殖能力
3、，也可以用于 。 2.控制家畜后代的性别比例：家畜的性别是由 决定的。通过分离 以及 的方法，可以控制家畜的性别比例。,让受体和供体处于相同的生理状态,促性腺激素,受精,胚胎冷冻保存,胚胎移植,胚胎,拯救濒危动物,性染色体,X精子和Y精子,分割、移植,鉴别胚胎性别,同期发情,答案 不具有，后代的遗传性状是由供体决定的，受体只是提供了胚胎发育的场所，不影响后代的遗传特性。,问题探究,1.胚胎移植的生理学基础 (1)为什么同种动物之间进行胚胎移植易于成功？(2)为什么应对供体和受体母畜进行同期发情处理？(3)胚胎移植的后代具有供体和受体共同的遗传性状吗？,答案 这里的“同种”是指“同物种”，同一物
4、种的动物才有可能具有相同的生理特征。,答案,答案 同期发情处理使供、受体生殖器官的生理变化相同，为胚胎提供相同的生理环境。,2.胚胎移植的基本程序 (1)胚胎移植过程中，对供、受体的选择有哪些要求？ 供体： 。 受体： 。 (2)胚胎移植中胚胎来源有哪些？,遗传性能和生产性能优秀,有健康的体质和正常繁殖能力,答案 转基因、核移植、体外受精、体内受精、胚胎分割等。,答案,3.控制家畜后代的性别比例,(1)分离精子的方法比较,X,Y,Y,X,碱,酸,(2)图中过程通常采用 技术。在这个过程中获能的精子与发育到 期的卵子相遇时，会发生 反应，释放出有关的酶溶解卵子外围的放射冠及透明带。 (3)为了确
5、保得到所需性别的试管牛，往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定，请简要写出一种对早期胚胎进行性别鉴定的方法。,体外受精,减数第二次分裂中,答案 DNA分子杂交技术(利用基因探针鉴定或分析胚胎细胞的染色体组型)。,顶体,答案,(1)在牛的胚胎移植过程中，对受、供体进行同期发情处理，最常用的激素为孕激素，供体的超数排卵用促性腺激素处理。 (2)产下的犊牛性状取决于供体公、母牛，性别取决于公牛提供了何种类型的精子，二者与受体牛没有关系。,归纳总结,拓展应用,1.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
6、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.丙过程中的细胞分裂方式为有丝分裂，从原肠胚阶段开始出现细胞分化,答案,解析,解析 甲过程的目的是采集卵母细胞并培养成熟，可通过注射促性腺激素促进母山羊超数排卵；乙过程的目的是促进精子和卵细胞结合，完成受精作用；受精是在获能溶液或专用的受精溶液中进行，而早期胚胎培养是在发育培养液中进行；胚胎发育过程中的细胞分裂方式均为有丝分裂，从囊胚阶段开始出现细胞分化。,2.下列关于胚胎工程的应用说法不正确的是 A.胚胎工程技术包括胚胎移植、胚胎分割、体外受精等技术 B.试管牛的培育过程属于克隆过程 C.提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚
7、胎的个体叫“受体” D.胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程,答案,解析 试管牛的培育过程属于有性生殖过程，而克隆是无性生殖。,解析,二、胚胎工程在医学及科学研究上的应用,1.干细胞 (1)含义：动物(包括人)胚胎及某些器官中具有 和_ 的原始细胞。 (2)按照分化潜能的大小，可分为以下三类： 、多能干细胞、。 2.胚胎干细胞 (1)来源：由 中未分化的细胞或从 中分离出来的一类细胞。,基础梳理,多向分化潜能,自我复制,专能干细胞,全能干细胞,原始性腺,早期的胚胎,(2)特点 形态：体积小、核大、 明显。 功能：具有发育的 。 (3)对人体胚胎干细胞的研究的主要用途
8、 揭示人与动物的 及影响其发育的因素。 在研究新药对各种细胞的药理和毒理实验中，胚胎干细胞为_ 的研究提供了材料。 为细胞或组织移植提供 的材料。 用胚胎干细胞 出来的组织细胞治疗顽症。,全能性,核仁,发育机制,细胞水平上,诱导分化,无免疫原性,问题探究,目前胚胎干细胞是胚胎工程的前沿课题之一，也是当今生命科学研究的热门课题之一。结合下图思考下列问题：,1.胚胎干细胞的来源与特点 (1)受精卵是最原始的细胞，随着胚胎发育的进行， 时期开始出现分化，出现 和滋养层。 (2) 将来发育成胎儿的各种组织，是全能干细胞的来源，滋养层将来发育为 。 (3)胚胎干细胞在体外培养的条件下，可以 。因此，胚胎
9、干细胞未分化或未完全分化，一旦生理需要，它们可以按照一定的途径通过分裂分化产生机体所需要的细胞。,内细胞团,囊胚,内细胞团,胎膜和胎盘,只增殖，不分化,答案 通过胚胎干细胞体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，从而解决供体器官不足问题，另一方面，由于是自身细胞经诱导分化形成的，所以无免疫排斥反应。,2.胚胎干细胞的主要用途 (1)胚胎干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？(2)胚胎干细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题？,答案 胚胎干细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化形成新的组织细胞，经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。,答案,(3)目前如何实现胚胎干细胞
10、在体外培养条件下维持不分化状态和定向分化？,答案 胚胎干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，如牛黄酸、丁酰环腺苷酸等化学物质时，就可以诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化。,答案,拓展应用,3.胚胎干细胞是从哺乳动物或人的早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，具有发育的全能性，它可进一步分化发育成各种不同的组织细胞。如图所示为人体干细胞的培养过程，请问图中属于胚胎干细胞的是A.囊胚 B.内细胞团 C.血液组织干细胞 D.各种血细胞,答案,根据上题示意图填空： (1)细胞在分化过程中往往由于高度分化而完全失去_的能力，最终_。但机
11、体在发展适应过程中，保留了一部分未分化的原始细胞，称为_。一旦需要，这些_就会按照发育途径通过分裂、分化而产生所需细胞，以保证局部损伤组织的修复。 (2)个体发育过程中最原始的细胞是_。 (3)干细胞在临床上应用的最大优点是移植器官和患者无_反应。,答案,衰老死亡,再分裂,干细胞,干细胞,受精卵,免疫排斥,一题多变,辨别滋养层细胞与饲养层细胞 (1)滋养层细胞：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层细胞最终发育成胎膜和胎盘。 (2)饲养层细胞：一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。,干细胞,在畜牧业生产中的应用,在医学和 科学研究 上的应
12、用,大量繁殖_ 控制家畜后代的_,胚胎干细胞及其研究进展,胚胎干细胞的应用,胚胎干细胞研 究面临的挑战,概念 分类,胚胎干细胞,特点 移植胚胎干细胞,进展,_ 为研究新药提供实验材料 为细胞或组织移植提供 的材料，用于疾病治疗 创造动物新品种,胚胎干细胞的安全性问题 胚胎干细胞研究面临的难题 干细胞的研究领域,课堂小结,家畜良种,性别比例,胚胎工 程的应用,组织或器官的修复,无免疫原性,当堂检测,1.进行动物胚胎移植时，必须考虑的事项是 A.供体动物与受体动物生理状态的一致性 B.受体动物对供体胚胎的免疫排斥反应 C.受体动物的子宫与供体胚胎建立组织上和生理上的联系 D.早期胚胎能否从供体子宫
13、内完整地分离出来,2,3,4,1,解析 早期胚胎与供体子宫不会建立组织上的联系。受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，并能建立组织上和生理上的联系，是动物胚胎发育和胚胎移植时的固有属性，因此在进行胚胎移植时不是必须考虑的。,答案,解析,2.如图是胚胎干细胞分离途径示意图。下列说法正确的是A.图中A所示细胞将来能够发育成胎膜和胎盘 B.胚胎干细胞的体积和细胞核都较小 C.胚胎干细胞可以分化成不同的组织细胞 D.利用胚胎干细胞培育的人造器官正在大规模应用,答案,2,3,4,1,解析,2,3,4,1,解析 图中A是内细胞团细胞，将来能够发育成除胎膜和胎盘外的其他组织和器官。胚胎干细胞的体
14、积较小，细胞核较大。在体外培养情况下，胚胎干细胞可以分化成不同的组织细胞。利用胚胎干细胞可以诱导形成器官，但目前并没有大规模应用。,解析 胚胎干细胞具有多向分化的潜能，可以分化为各种细胞、组织，甚至器官。用胚胎干细胞治疗疾病应将胚胎干细胞定向诱导为相应的细胞或组织，移植替换病变部位的细胞或组织。,2,3,4,1,3.帕金森氏综合征是由于大脑某个部位的脑细胞受损，而使其相应的功能丧失导致的。若用胚胎干细胞移植治疗该症病人，应该是 A.将胚胎干细胞直接植入病变部位 B.将胚胎干细胞通过血液输送到病变部位 C.将胚胎干细胞定向诱导为相应的神经元来替代受损的脑细胞 D.将胚胎干细胞定向诱导为脑细胞，通
15、过血液输送到受损部位,答案,解析,4.下图为哺乳动物胚胎分割和性别鉴定示意图。请据图回答下列问题：(1)胚胎分割时，一般采用发育良好、形态正常的_。对胚胎进行分割时，要特别注意将_均等分割，否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育。来自同一胚胎分割产生的后代具有相同的遗传物质，因此，胚胎分割可以看做动物_的方法之一。,2,3,4,1,桑椹胚或囊胚,内细胞团,答案,无性繁殖(或克隆),解析,2,3,4,1,解析 胚胎分割要选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，分割时要注意将内细胞团均等分割，有利于分割后胚胎的恢复和进一步发育。胚胎分割产生的后代遗传物质相同，属于无性繁殖。,(2)过程分割出的少量滋
16、养层细胞用来做性别鉴定，该技术常采用的方法是_。,2,3,4,1,用基因探针进行DNA分子杂交,答案,解析 应用胚胎分割进行性别鉴定时，要用Y染色体的DNA制成探针，进行DNA分子杂交，阳性反应为雄性，否则为雌性。,解析,(3)通常胚胎干细胞可以从_(写出两种方法)中分离得到。,2,3,4,1,早期胚胎或原始性腺,答案,解析 哺乳动物胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。,解析,(4)早期胚胎中的胚胎干细胞，不仅可以被应用于哺乳动物胚胎性别鉴定，还可被应用于_ _等领域。,2,3,4,1,治疗人类的某些顽症(如老年痴呆症、糖尿病等)或胚胎干细 胞体外诱导分化培育出人造组织器官用于器官移植或研究体外细胞分化,答案,解析 胚胎干细胞可用于治疗某些顽症，培育出人造组织器官进行移植，研究细胞分化等。,解析,