1、体外受精和早期胚胎培养体外受精和早期胚胎培养 专题专题3:胚胎工程胚胎工程 徐 二、体外受精和胚胎体外培养二、体外受精和胚胎体外培养?体外受精 概念：采取雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在试管受精。过程：（1）卵母细胞的采集和培养；（2）精子的采集和获能；（3）受精。“试管动物”卵母细胞的采集和培养；卵母细胞的采集和培养；?采集?方法一：给供体注射促性腺激素，使一头母畜一次排出更多的卵子，之后从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。?方法二：直接从活体动物的卵巢中采集到的卵母细胞，要在体外经人工培养成成熟的卵细胞，才能与获能的精子受精。精子的收集和获能精子的收集和获能?收集精子的
2、方法有：收集精子的方法有：采集方法有假阴道法、手握法和电刺激法等?体外获能的方法有：培养法和化学诱导 法 获能的精子和培养成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液用的受精溶液中完成受精过程。?体外受精体外受精 胚胎的早期培养胚胎的早期培养 概念：将受精卵在人工环境下培养成早期胚胎?胚胎培养液的成分：水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及 血清 等。胚胎培养比组织、细胞培养要难。其他方式 目前，只能对少数物种不同阶段的胚胎进行培养，尚无从受精卵到新生儿的全体外胚胎培养技术。?移植时间 不同动物不同动物胚胎移植时间不同 桑椹胚阶段：牛、羊 8个或16细胞胚阶段：小鼠、家兔 4个细胞胚阶段
3、：试管婴儿 3-3、胚胎工程的应用及前景 一、胚胎移植 1、概念：将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术 。P74 供体：受体：提供胚胎的个体 接受胚胎的个体 2、胚胎移植的意义：大大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖能力 工具 选修3 现代生物科技专题 栏目导引 三、胚胎工程的应用 胚胎移植的生理学基础：(1)同种动物排卵后，生殖器官的 是相同的，为移入的胚胎提供了相同的生理环境。(2)早期胚胎处于 状态，为胚胎收集提供了可能。(3)受体对外来胚胎基本上不发生 ，为胚胎在受体内存
4、活提供了可能。(4)供体胚胎可与受体子宫建立正常的 联系，但其遗传特性不受影响。生理变化 游离 免疫排斥反应 生理和组织 工具 选修3 现代生物科技专题 栏目导引(3)基本操作程序(以牛为例)：“借劣质动物之腹怀优秀个体之胎 工具 选修3 现代生物科技专题 栏目导引 选择的对象包括良种公牛、母牛和普通母牛，处理是指对良种母牛和普通母牛做同期发情处理，以使其生殖器官的生理变化相同，同时要对良种母牛用促性腺激素做超数排卵处理，以促进其多产生卵子。冲卵是指将 早期胚胎从良种母牛子宫内冲洗出来，而不是冲洗出卵子。胚胎移植的方法有：手术法和非手术法 良种牛后代的遗传特性是由供体公牛和母牛决定的，受体母牛
5、只是提供了胚胎发育的场所，不影响后代的遗传特性。?充分发挥雌性个体的繁殖潜力?缩短供体本身的繁殖周期?保持供体优良特性?大规模繁殖?节约成本费用?可用于保护珍稀动物?.胚胎移植的意义：胚胎移植的意义：工具 选修3 现代生物科技专题 栏目导引 2试管动物生产流程试管动物生产流程 工具 选修3 现代生物科技专题 栏目导引 3克隆动物的培育流程克隆动物的培育流程 三、胚胎分割三、胚胎分割 概念:指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份、8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。?胚胎分割 优势:可成倍增加胚胎数量，可以快速繁殖良种畜。特点:?胚胎分割胚胎分割 选择的胚胎:使用的主要仪器：后代具有
6、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 发育良好的，形态正常的桑椹胚或囊胚。实体显微镜、显微操作仪、切割刀、切割针 过程?理论基础：动物胚胎细胞的动物胚胎细胞的全能性。所以胚胎分割的时全能性。所以胚胎分割的时期为囊胚或桑椹胚。期为囊胚或桑椹胚。操作注意事项操作注意事项?对囊胚阶段的胚胎进行分割时，对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。?胚胎分割的份数越多，操作的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。低。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。胚胎干细胞 2.特点:（1）形态：体积小.细胞核大,核仁明显；（2）功能：
7、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；（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。3.主要用途主要用途（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。（2）培育出人造组织器官，用于器官移植 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问题。（3）ES细胞也是研究体外细胞分化的理细胞也是研究体外细胞分化的理想材料。想材料。ES细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因
8、子的培养液中，能够维持不分化的状态。诱导因子：诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。专题4:生物技术安全性和伦理问题?基因一旦被改动，一方面可能引起生物体内一系列未知的结构与功能的变化；另一方面，转基因操作对生物体的影响会通过遗传传递。?转基因技术的安全性问题?外源基因引入后，是否会影响其他重要的调节基因，甚至会激活原癌基因？外源基因引入后，是否会影响其他重要的调节基因，甚至会激活原癌基因？?转基因技术广泛应用是否会导致难以消灭的新病原物出现？转基因技术广泛应用是否会导致难以消灭的新病原物出现？?是否会造成生态学灾难？是否会造成生态学灾难？?人类摄食大量转基因食品是否会影响人类及其后代的健康？
9、人类摄食大量转基因食品是否会影响人类及其后代的健康？(1)转基因生物与食物安全 a.转基因食物引起食物安全性问题的理由:安全性检测问题、滞后效应、担心出现新的过敏原、担心营养成分的改变;b.不必担心转基因食物安全性的理由:多环节、严谨的安全性评价,可以保证转基因食物的安全;科学家的负责态度可以防止新过敏原的产生;至今尚未发现食用转基因食品而影响人体健康的事例;没能足够的证据证明转基因食物有问题;二、对转基因生物安全性的争论二、对转基因生物安全性的争论 (2)转基因生物与生物安全 a.引起生物安全的理由:可能会扩散到种植区以外,成为野生种类,可能成为”入侵的外来干涉物种”,威胁生态系统中其他生物
10、的生存；可能重组出对人类或其他生物有害的细菌或病毒,有可能使杂草成为除草剂除不掉的”超级杂草”;b.不引起生物安全的理由:扩散到种植区以外就很快死亡要表现出新性状,必须具有一定的水肥等条件,以及配套的种植技术.由于生殖隔离的存在,使他们很难与其他植物杂交,花粉传播的距离有限、存活时间有限;(3)转基因生物与环境安全 a.引起环境安全的理由:打破自然物种的原有界限,改变了生态系统中能量流动和物质循环,重组微生物可能对人类的生活环境造成二次污染,重组DNA与微生物杂交,可能产生有害的病原微生物;转基因植物花粉中的有毒物质可通过蜜蜂进入蜂蜜,再经过食物链传递;b.不引起环境安全的理由:转基因不会改变
11、生物原有的分类地位,不会破坏生态系统的稳定性;转基因抗虫作物的种植,减少了农药的使用量;抗除草剂农作物的种植,减轻了农田管理的负担,保护了农田的土壤环境;三、理性看待转基因技术三、理性看待转基因技术 a.趋利避害,而不能因殪废食 b.建立相应的法规,如1993年制定的和2002年颁布的 工具 选修3 现代生物科技专题 栏目导引 1克隆技术引发的伦理问题克隆技术引发的伦理问题 观点 理由 不赞成 克隆人严重违反了人类伦理道德 克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念 克隆人是人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人 克隆技术尚不成熟 赞成 技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断
12、和染色体检查等方法得到解决 克隆人是一项科学研究，既然是科学，就应该允许研究克隆人 中国政府 的态度 不赞成，不允许，不支持，不接受任何生殖克隆人的实验，不反对治疗性克隆“设计试管婴儿”：实际上就是指体外受精形成的胚胎（几个细胞期）在植入母体孕育前，根据人们的需要，将胚胎的一个细胞取出，进行遗传学诊断，如诊断血型、诊断性别、诊断HLA的类型等等，有选择地把胚胎植入母体子宫，以达到出生所需类型婴儿的一种技术手段。一般我们所说的做试管婴儿，不必经过(基因诊断 )这一步骤。工具 选修3 现代生物科技专题 栏目导引 2.设计试管婴儿引发的伦理问题设计试管婴儿引发的伦理问题 观点 理由 不符合伦 理道德
13、 把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重 早期的生命也有活下去的权利，抛弃或杀死多余的胚胎，无异于“谋杀”有人会滥用设计试管婴儿技术，如设计婴儿的性别 符合伦理 道德 设计试管婴儿是为了救人，是救治患者的最好、最便捷的办法之一 提供骨髓中造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤 脐带血乃试管婴儿的“身外之物”中国政 府的观点 实施体外受精胚胎移植及其衍生技术必须取得卫生部的批准证书 工具 选修3 现代生物科技专题 栏目导引 3.基因检测基因检测(1)概念：指通过基因芯片对被检测者细胞中的DNA分子做检测，分析出被检测者所含的各种致病基因和疾病易感基因的情况的一种技术。(2)问题争论 通过基因
14、检测能否达到预防疾病的目的；通过基因检测能否达到预防疾病的目的；是否引起基因歧视及其他危害。总结:在我们了解了当今生物科技面临的伦理问题后,作为高中生的我们,应该怎样看待这些争论?首先:对待争论 其次:对待技术与伦理之争 再次:对待生命 -仔细聆听,认真分析,审慎质疑-不回避,不极端,努力学习.-尊重生命,欣赏生命,心怀大爱 工具 选修3 现代生物科技专题 栏目导引 禁止生物武器禁止生物武器 专题5:生态工程 生态工程的概念：?人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，通过系统设计、调控和技术组装，对已破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，并提高生态系统
15、的生产力，从而促进人类社会和自然环境和谐发展。注意：1.学科知识：；2.技术手段：；3.最终目的：。生态学和系统学 系统设计、调控和技术组装 促进人类社会和自然环境的和谐发展 工具 选修3 现代生物科技专题 栏目导引 四、生态工程的基本原理及理论基础四、生态工程的基本原理及理论基础 原理 理论基础 意义 实例 物质循环 再生原理 物质循环 可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响 无废弃物农业 生物多样 性原理 生态系统的稳定性 增加生物多样性程度可提高系统的抵抗力可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力“三北”防护林建设中的问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性的问题 协调与平 衡原理 生物与环
16、境的协调与平衡 生物与环境的相互协调，生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏 太湖富营养化问题、过度放牧等 工具 选修3 现代生物科技专题 栏目导引 原理 理论基础 意义 实例 整体性 原理 社会、经济、自然构成复合系统 既要考虑自然系统，又要考虑社会效益和经济效益，统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定 林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题 系统学 和工程 学原理 系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式 改善和优化系统的结构以改善功能 桑基鱼塘 系统整体性原理：整体大于部分 保持系统很高的生产力 珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系 工具 选修3 现代生物科技专题 栏目导引 思维拓展思维拓展(1)生态工程的建设应遵循以上五个原理，但不同的生态系统遵循的原理可以不同。(2)生态工程建设的目的就是遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益同步发展。(3)生态工程具有少消耗、多效益、可持续的特点。
