1、3.3 3.3 胚胎工程的应用及前景胚胎工程的应用及前景 选修选修3 3现代生物技术专题现代生物技术专题 专题专题3 3 胚胎工程胚胎工程 一、胚胎移植一、胚胎移植 将雌性动物的将雌性动物的 ，或者通过，或者通过 得得 到的胚胎，移植到到的胚胎，移植到 的、的、 的其他雌的其他雌 性动物的体内，使之发育为新个体的技术。性动物的体内，使之发育为新个体的技术。 同种同种 生理状态相同生理状态相同 早期胚胎早期胚胎 1.1.概念概念: : 供体：供体： 遗传性能和生产性能优秀的个体遗传性能和生产性能优秀的个体 受体：受体： 有健康体质和正常繁殖能力的个体有健康体质和正常繁殖能力的个体 提供胚胎的个体
2、。提供胚胎的个体。 接受胚胎的个体。接受胚胎的个体。 其他方式其他方式 转基因、核移植、转基因、核移植、 体外受精体外受精 胚胎移植是胚胎工程其它技术的胚胎移植是胚胎工程其它技术的 最后一道最后一道“工序工序”。 2.2.胚胎移植的意义胚胎移植的意义 胚胎移植可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。胚胎移植可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，一段时间内，哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，一段时间内，同种同种 动物供、受体生殖器官的生理变化是相同的动物供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这就为供体的胚，这就为供体的胚 胎移入受体提供了相同的生理环境。胎移入受体提供了相
3、同的生理环境。 哺乳动物的哺乳动物的早期早期胚胎形成后胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子在一定时间内不会与母体子 宫建立组织上的联系宫建立组织上的联系，而是处于，而是处于游离状态游离状态，这就为胚胎的收集这就为胚胎的收集 提供了可能提供了可能 。 受体对移入子宫的外来胚胎基本上受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥不发生免疫排斥反应，反应， 这就为胚胎在受体内存活提供了可能。这就为胚胎在受体内存活提供了可能。 供体胚胎可与受体子宫建立正常的供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系生理和组织联系，但移，但移 入受体的供体胚胎的入受体的供体胚胎的遗传特性遗传特性，在孕育过程中不受任何影
4、响。，在孕育过程中不受任何影响。 3.3.胚胎移植的生理学基础胚胎移植的生理学基础 4.4.胚胎移植的基本程序胚胎移植的基本程序 同期发情处理用什么方法？同期发情处理用什么方法？ 超数排卵用什么方法？超数排卵用什么方法？ 注射孕激素注射孕激素/ /前列腺素前列腺素 注射促性腺激素注射促性腺激素 对供、受体母牛进行选对供、受体母牛进行选 择，并用激素进行择，并用激素进行同期发同期发 情处理情处理。 用激素对供体母牛做用激素对供体母牛做超超 数排卵处理数排卵处理。 超数排卵的母牛发情后，超数排卵的母牛发情后， 选择同种优秀的公牛进行选择同种优秀的公牛进行 配种或人工授精。配种或人工授精。 4.4.
5、胚胎移植的基本程序胚胎移植的基本程序 胚胎的收集：配种或输精胚胎的收集：配种或输精 后第后第7天，用特制的冲卵装天，用特制的冲卵装 置，把供体母牛子宫内的胚置，把供体母牛子宫内的胚 胎冲洗出来（也叫冲卵）胎冲洗出来（也叫冲卵） 冲卵后，对胚胎冲卵后，对胚胎 进行质量检查，这进行质量检查，这 时的胚胎应发育到时的胚胎应发育到 桑椹胚或囊胚阶段。桑椹胚或囊胚阶段。 将收集的胚胎将收集的胚胎 直接向受体移植直接向受体移植 或放入或放入176的的 液氮中保存。液氮中保存。 4.4.胚胎移植的基本程序胚胎移植的基本程序 对受体母牛进行是对受体母牛进行是 否妊娠的检查。否妊娠的检查。 胚胎的移植：手术法：
6、胚胎的移植：手术法： 引出受体子宫和卵巢，将引出受体子宫和卵巢，将 胚胎注入子宫角，缝合创胚胎注入子宫角，缝合创 口。非手术法：将装有口。非手术法：将装有 胚胎的移植管送入母牛子胚胎的移植管送入母牛子 宫的相应部位，注入胚胎。宫的相应部位，注入胚胎。 受体母牛产下胚胎移受体母牛产下胚胎移 植的犊牛。植的犊牛。 选择选择 供体母牛供体母牛 受体母牛受体母牛 同期发情处理同期发情处理 超数排卵超数排卵 供体公牛供体公牛 配种配种 冲卵冲卵 质量检查、培养质量检查、培养 胚胎移植胚胎移植 妊娠检查妊娠检查 分娩（胚胎移植的犊牛）分娩（胚胎移植的犊牛） 4.4.胚胎移植的基本程序胚胎移植的基本程序 培
7、育“试管山羊”的基本过程如下图所示，若要培培育“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 子宫内子宫内 A 例例1 请回答胚胎工程和基因工程方面的问题：请回答胚胎工程和基因工程
8、方面的问题： （1）应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经）应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经 过体外受精、过体外受精、 、 以及在母体中发育和产出等以及在母体中发育和产出等 过程。过程。 （2）在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功）在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功 结合，需要对精子进行处理，使其。另外，培养的卵母细结合，需要对精子进行处理，使其。另外，培养的卵母细 胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次 级卵母细胞和。级卵母细胞和。 （
9、3）通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用激素处理可使其一次排）通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用激素处理可使其一次排 出多枚卵母细胞，常使用的激素是。出多枚卵母细胞，常使用的激素是。 （4）利用基因工程可以获得转基因牛，从而改良奶牛的某些性状。）利用基因工程可以获得转基因牛，从而改良奶牛的某些性状。 基因工程的四个基本操作步骤是、基因表达载体的构基因工程的四个基本操作步骤是、基因表达载体的构 建、建、 和和 。若要获得的。若要获得的 转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，则所构建的基因表达载体必须转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，则所构建的基因表达载体必须 包括：某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、包
10、括：某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、 、 、和复制原点等。将该基因表达载体导入受体细胞和复制原点等。将该基因表达载体导入受体细胞 所采用的方法是（显微注射法、农杆菌转化法），为获得所采用的方法是（显微注射法、农杆菌转化法），为获得 能大量产生人干扰素的转基因牛，该基因表达载体应导入的受体细胞能大量产生人干扰素的转基因牛，该基因表达载体应导入的受体细胞 是（受精卵、乳腺细胞）。是（受精卵、乳腺细胞）。 早期胚胎培养早期胚胎培养 胚胎移植胚胎移植 获能获能 促性腺激素促性腺激素 获取目的基因获取目的基因 将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定 人干
11、扰素基因（或目的基因）人干扰素基因（或目的基因） 终止子终止子 标记基因标记基因 显微注射法显微注射法 受精卵受精卵 第一极体第一极体 例例2 二、胚胎分割二、胚胎分割 采用采用 方法将方法将 切割成切割成 等等 份份, , 等份或等份或 等份等，经移植获得同卵等份等，经移植获得同卵 双胎或多胎的技术。双胎或多胎的技术。 2.2.概念概念: : 机械机械 早期胚胎早期胚胎 2 2 4 4 8 8 3.3.特点特点: : 后代具有后代具有 的遗传物质，属于的遗传物质，属于 繁殖，繁殖， 即克隆。即克隆。 相同相同 无性无性 4.4.胚胎的选择胚胎的选择: : 发育良好的发育良好的, ,形态正常的
12、形态正常的 。 5.5.主要仪器：主要仪器： 和和 。 实体显微镜实体显微镜 显微操作仪显微操作仪 1.1.理论基础：理论基础： 动物胚胎细胞的动物胚胎细胞的 。 全能性全能性 桑椹胚桑椹胚/ /囊胚囊胚 6.6.胚胎分割的基本操作及注意事项胚胎分割的基本操作及注意事项 选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿中，用分割针或选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿中，用分割针或 分割刀片将其切开，吸出其中的半个胚胎注入透明带中或分割刀片将其切开，吸出其中的半个胚胎注入透明带中或 直接移植给受体。直接移植给受体。 在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团 均等
13、分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。 7 7、胚胎分割技术的意义、胚胎分割技术的意义 提高胚胎的利用率。提高胚胎的利用率。 8 8、胚胎分割技术的意义存在的问题、胚胎分割技术的意义存在的问题 刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹存在差异；刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹存在差异； 胚胎分割产生同卵多胎的可能性是有限的。胚胎分割产生同卵多胎的可能性是有限的。 下列关于利用胚胎工程技术繁殖优质奶羊的下列关于利用胚胎工程技术繁殖优质奶羊的 叙述。错误的是叙述。错误的是 A对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理
14、B人工授精后的一定时间内，收集供体原肠胚人工授精后的一定时间内，收集供体原肠胚 用于胚胎分割用于胚胎分割 C利用胚胎分剖技术可以获得两个基因型完全利用胚胎分剖技术可以获得两个基因型完全 相同的胚胎相同的胚胎 D一次给受体母羊植人多个胚胎可增加双胞一次给受体母羊植人多个胚胎可增加双胞 胎和多胞胎的比例胎和多胞胎的比例 B 例例3 回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题：回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题： (1)精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体，顶体内含有的精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体，顶体内含有的 _能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。能协助精子穿过卵母
15、细胞的放射冠和透明带。 (2)某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于_ 卵母细胞阶段，当该细胞发育至减数第二次分裂卵母细胞阶段，当该细胞发育至减数第二次分裂_期时，才具备期时，才具备 受精能力。若在卵黄膜和透明带之间看到两个极体，则表明受精能力。若在卵黄膜和透明带之间看到两个极体，则表明 _过程已完成。过程已完成。 (3)动物的早期胚胎移植到同种且动物的早期胚胎移植到同种且_与供体相同的动物体与供体相同的动物体 内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早
16、期胚胎，常用期胚胎，常用_激素对供体进行处理，其目的是获得更多的激素对供体进行处理，其目的是获得更多的 _，经人工受精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细，经人工受精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细 胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜 _。 (4)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发 育到桑椹期或囊胚期阶段的早期胚胎进行育到桑椹期或囊胚期阶段的早期胚胎进行_处理，再植入处理，再植入 到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置于
17、到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置于_ 条件下。条件下。 顶体酶顶体酶 初级初级 中中 受精受精 生理状态生理状态 促性腺促性腺 卵母细胞卵母细胞 对物质的吸收具有选择透过性对物质的吸收具有选择透过性 胚胎分割胚胎分割 冷冻冷冻(或液氮或液氮) 例例4 1.1.概念：概念： 简称简称 , ,是由是由 或或 中中 分离出来的一类细胞。分离出来的一类细胞。 2.2.特点特点: : 三三. .胚胎干细胞胚胎干细胞 形态：形态： 体积体积 , ,细胞核细胞核 , ,核仁核仁 ； 功能：功能： 具有发育的具有发育的 , ,可分化为成年动物体可分化为成年动物体 内任何一种组织细胞内任何一种组织
18、细胞; ; 体外体外培养条件下：培养条件下：ESES细胞可细胞可 。 对它可以进行对它可以进行 ，也可以进行，也可以进行 。 ESES或或EKEK细胞细胞 早期胚胎早期胚胎 原始性腺原始性腺 全能性全能性 小小 大大 明显明显 增殖而不发生分化增殖而不发生分化 冷冻保存冷冻保存 遗传改造遗传改造 胚胎干细胞分离途径示意图胚胎干细胞分离途径示意图 移植移植ESES细胞用于治疗人类的某些顽症。细胞用于治疗人类的某些顽症。 3.3.主要用途主要用途 目前，在动物实验方面，用目前，在动物实验方面，用ESES细胞诱导分化出的某些组织细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
19、不良等疑难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。病症。 通过通过ESES细胞体外诱导分化培育出人造组织器官，细胞体外诱导分化培育出人造组织器官， 用于器官移植。用于器官移植。 ESES细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液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。中，能够维持不分化的状态。 在培养液中加入在培养液中加入分化诱导因子分化诱导因子, ,就可以诱导就可以诱导ESES细胞向不细胞向不 同类型的组织细胞分化。同类型的组织细胞分化。 ESES细胞也是研究体外细胞分化的理想材料。细胞也是研究体外细胞分化的理想材料。 下列关于哺乳动物胚
20、胎发育和胚胎工程的叙下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙 述，正确的是述，正确的是 A卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断 增加增加 B胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割 C胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质 合成旺盛等特点合成旺盛等特点 D胚胎干细胞是一类未分化细胞，可从早期胚胚胎干细胞是一类未分化细胞，可从早期胚 胎中分离获取胎中分离获取 D 例例5 右图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。右图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。 请回答：请回答： （1）胚
21、胎干细胞是从动物胚胎发育至）胚胎干细胞是从动物胚胎发育至_期的内细胞期的内细胞 团或胎儿的团或胎儿的_中分离得到的一类细胞。中分离得到的一类细胞。 （2）图中分化程度最低的干细胞是）图中分化程度最低的干细胞是_ 。在体。在体 外培养条件下，培养液中加入外培养条件下，培养液中加入_因子，可诱导该因子，可诱导该 种干细胞向不同类型的组织细胞分化。种干细胞向不同类型的组织细胞分化。 囊胚囊胚 原始性腺细胞原始性腺细胞 胚胎干细胞胚胎干细胞 分化诱导分化诱导 例例6 （3）在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞）在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞 中基因中基因_的结果。的结果。 （4）
22、某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以）某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以 达到治疗的目的，骨髓的治疗的实质是将上图的达到治疗的目的，骨髓的治疗的实质是将上图的_ 细胞移植到患者体内。细胞移植到患者体内。 （5）若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细）若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细 胞、白细胞神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的胞、白细胞神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的 _，其原因是，其原因是_。 （6）若某药物可抑制肝肿瘤细胞）若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药的复制，使用该药 物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的_期。期。 （7）在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用）在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用 _细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选最终得细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选最终得 到能分泌到能分泌_的杂交瘤细胞。的杂交瘤细胞。 选择性表达选择性表达 造血干造血干 红细胞红细胞 细胞中无细胞核细胞中无细胞核 间间 B淋巴淋巴 特异性抗体特异性抗体
