2015-2016学年高二生物苏教版选修3课件：3.2 胚胎工程及其应用

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第二节 胚胎工程及其应用
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探究点一
探究点二
胚胎工程的主要技术
●问题导引● 张先生家的养牛厂里有一头良种奶牛,请你结合所学知识,为张先生出 谋划策以快速繁殖出大量的该种优质奶牛。 提示:可以取该奶牛的体细胞核利用克隆技术移植到该牛去核卵细胞 中,得到自体克隆胚胎,在桑椹胚或囊胚期利用胚胎分割技术得到大量胚胎, 经体内或体外培养后植入受体,从而快速繁殖出大量的该种优质奶牛。
课程目标 1.简述体外受精技 术的主要操作步骤。 2.简述胚胎移植技术的 概念、过程及实质。 3.说明胚胎分割技术的 概念、过程及意义。 4.胚胎工程的应用。 5.说明胚胎干细胞的概 念、类型、特点、来源 及应用。
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特别提醒人工授精与体外受精
二者都是有性生殖,人工授精和体外受精都需人参与,但参与的具体任 务不同,体外受精中人的作用主要是采集精子和卵子,受精场所在体外进行; 人工授精中人的作用主要是将雄畜的精子导入雌畜的生殖道内,受精场所 仍然在体内习
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一、胚胎工程的主要技术
1.胚胎工程 (1)技术手段:体外受精技术、胚胎移植技术、胚胎分割技术、胚胎冷 冻保存技术、性别控制技术和胚胎干细胞技术等。 (2)操作的主要对象:生殖细胞、受精卵和早期胚胎细胞。 (3)理论基础:胚胎发育学。
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3.胚胎移植技术 (1)胚胎移植的时期:受精卵移入发育培养液中培养到 8~16 个细胞、桑 椹胚或囊胚阶段可进行移植。 (2)胚胎培养液的成分:维生素、激素、氨基酸、核苷酸、无机盐和血 清等。 (3)概念:指将良种母畜配种后,从其生殖道取出早期胚胎或通过体外受 精及其他方式(如转基因、核移植)得到的胚胎,再移植到同种的、生理状态 相同的其他雌性动物的体内,使它们进一步发育为新个体的技术。
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二、胚胎工程的应用
1.在畜牧业生产上的应用 (1)大量繁育家畜良种。 (2)控制家畜的后代的性别比例。 2.在医学及科学研究上的应用 (1)干细胞的概念:是动物(包括人)胚胎及某些器官中具有自我复制和 多向分化潜能的原始细胞。 (2)干细胞的分类。 ①专能干细胞: a.概念:只能分化为一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞。 b.举例:上皮组织基底层的细胞、肌肉中的成肌细胞。
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●名师精讲● 1.体外受精技术 (1)基本原理:人工模拟体内环境,包括营养、温度、pH 等,使次级卵母 细胞成熟,同时使精子获能,最终完成受精作用,并有计划地保存胚胎等。 (2)操作对象:哺乳动物的精子和卵子。 (3)操作目的:获得受精卵。 (4)操作环境:生物体外人工控制的环境中。 (5)人工授精和体外受精的区别。
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2.胚胎移植 (1)操作对象:早期胚胎。 (2)供体:在胚胎移植中提供胚胎的个体。 ①职能:产生具有优良遗传特性的胚胎。 ②要求:具有优良遗传特性。 (3)受体:在胚胎移植中接受胚胎的个体。 ①职能:完成繁重而漫长的妊娠和育仔任务。 ②要求:与供体处于相同的生理状态的同一物种的健康雌性动物。 (4)实质:生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。 (5)地位:是胚胎工程的最后一道工序。
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6.胚胎冷冻保存技术 (1)概念:是将动物的早期胚胎或分割后的胚胎,采用特殊的保护剂,使 其长期保存在超低温环境下。 (2)意义:①通过冷冻技术建立起胚胎库,以加速动物的繁育进程和保护 优良资源; ②可使胚胎移植不受时间和地域的限制,简化引种的过程。
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(4)过程:以牛为例。 ①发情期给良种母牛注射激素,促进母牛多排卵,用优良公牛配种。 ②从良种母牛体内取出早期胚胎。 ③用激素等促使普通母牛与良种母牛同期发情,将胚胎移植到普通母 牛子宫内,普通母牛妊娠,产生子代。 (5)胚胎移植的实质:是产生胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后 代的过程。 (6)意义:①提高优良品种家畜的繁殖能力; ②加速品种改良。
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特别提醒胚胎移植的生理学基础
(1)供体和受体相同的生理环境:哺乳动物发情排卵后,不管是否妊娠, 在一段时间内,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的,这就为 供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。 (2)早期胚胎处于游离状态,为胚胎的收集提供了可能:哺乳动物的早期 胚胎形成后,在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系,处于游离状 态。 (3)受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥反应,为胚胎在受体 内的存活提供了可能。 (4)胚胎与受体建立正常的联系:供体胚胎可与受体子宫建立正常的生 理和组织联系,但移入受体的供体胚胎的遗传物质没有改变。
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情境导入 胚胎干细胞 美国研究人员表示,实验首次 证明,使用人类胚胎干细胞研 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 而不会给病人的健康带来危害,可以在临床治疗中 大展拳脚。
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(6)与胚胎移植操作有关的几个问题。 ①供体公牛、 母牛和受体母牛的选择:应选择遗传特性和生产能力优秀 的个体作为供体,选择具有健康体质和正常繁殖能力的个体作为受体。 ②受精卵的获得既可通过体内受精,也可通过人工授精。 ③冲卵后,对胚胎进行质量检查,胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。收 集到的胚胎可直接向受体移植,也可放入-196 ℃的液氮中保存。 ④该过程中两次使用激素:第一次用激素对供、 受体母牛进行同期发情 处理;第二次用促性腺激素使供体母牛超数排卵。 ⑤该过程中的两次检查:第一次对收集的胚胎进行质量检查;第二次对 受体母牛是否妊娠进行检查。 ⑥产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体母牛,性别取决于公牛提供 何种类型的精子,二者与受体母牛没有关系。
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人工授精 概念 场所 人工授精技术是指用相应的器械采集 公畜的精液,再将其注入正在发情的 母畜的生殖道中,使母畜受孕的过程 母畜的生殖道内 人工采精→检查与储存精液→人工授 精(用人工的方法将精液注入正在发 情的母畜生殖道中)
体外受精 体外受精是指哺乳动物的 精子和卵子在体外人工控 制的环境中完成受精过程 的技术 体外 卵母细胞的采集 和培养(体外) 精子的采集和
过程
受精
胚胎发 育场所
受精卵的形成和胚胎发育场所在母畜 体内
获能(体外) (体外) 受精卵的形成和早期胚胎 发育在体外,胚胎移植后的 胚胎发育在母畜体内
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4.胚胎分割技术 (1)概念:是用机械方法将早期胚胎平均分割成二分胚、四分胚甚至八 分胚,经体内或体外培养后植入受体,以得到同卵双生或同卵多生后代的技 术。 (2)实质:是一种胚胎克隆技术。 (3)所用仪器:显微操作仪。 (4)意义:胚胎分割技术不仅可以使用于胚胎移植的胚胎数目成倍增加, 而且可以产生遗传性能相同的后代。 5.动物性别控制技术 指通过人为干预,使动物按照人的意愿繁衍所需性别的后代的技术。