第二节 胚胎工程

何斯坦奶牛 海福特肉用牛 国产奶牛： 年均产奶量3000公斤左右 何斯坦奶牛：年均产奶量10000公斤左右 我国蒙古黄牛： 均重300Kg 海福特肉用牛： 2岁体重可达800Kg

存在的问题： 1.引进一头良种成年奶牛需要3万－5万元 2.牛的生育率低，一头牛一胎只一个，一生只能生育四五次 牛的生育率虽然很低，但是牛的卵母细胞却相当的多，其卵巢中卵母细胞数目要比一生中排卵数多1000倍左右。 公牛产生的精子数目就更多了。 伟大设想诞生了！

一、体外受精 思考：1、如何使雌性动物排出更多的卵子?卵母细胞是如何采集的呢？

①卵母细胞的采集： 如何使雌性动物超数排卵? 促性腺激素 方法一：用促性腺激素处理动物，使其超数排卵，借助超声波探测仪等工具直接从活体母畜卵巢中吸取 用内窥镜采集卵母细胞 用超声波探测仪采集卵母细胞 方法二：从屠宰母畜卵巢中采集

思考：2、收集到的精子和卵母细胞能直接用于受精吗？受精卵是否马上移植进入雌性子宫发育？

二、胚胎体外培养 1、概念：应用人工创造的环境，对获取的早期胚胎进行体外培养 思考：胚胎体外培养对培养液有何要求？胚胎能一直在培养液中培养形成动物体吗？ 由于胚胎不同发育时期的生理代谢的需求不同，进行胚胎体外培养时，必须配置一系列含有不同成分的培养液，用以培养不同发育时期的胚胎。

三、胚胎移植 思考：什么是供体和受体？对供体和受体有什么要求？ 提供胚胎的个体叫供体; 接受胚胎的个体叫受体。 良种的雌性动物作为供体; -----胚胎工程中获得后代的唯一方法 思考：什么是供体和受体？对供体和受体有什么要求？ 提供胚胎的个体叫供体; 接受胚胎的个体叫受体。 良种的雌性动物作为供体; 一般品种的雌性动物作为受体（一般要求是同种雌性动物）

讨论：胚胎移植产生个体，这种生殖方式都是有性生殖？ 1、概念：是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、同期发情的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。又称为“借腹怀胎”。 讨论：胚胎移植产生个体，这种生殖方式都是有性生殖？

桑椹胚阶段：牛、羊 不同动物胚胎移植时间不同 8个或16细胞胚阶段：小鼠、家兔 4个细胞胚阶段：试管婴儿

在胚胎移植中供体的主要职能（ ） A.提供优良的供体基因 B.提供优良遗传特性的胚胎 C.提供卵细胞 D.提供精子 B

例：胚胎移植的基本程序如下图 受体母牛 供体母牛 选择 ……同期发情处理…… （1）对供体母牛、供体公牛的要求是 ，受体母牛必须和供体牛 超数排卵 （1）对供体母牛、供体公牛的要求是 ，受体母牛必须和供体牛 。 优良的同种牛 配种/人工授精 同种、同期发情排卵但又未配种的个体 供体公牛 冲卵 收集、质量检查、培养或保存 胚胎移植 （2）一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代，其基因型都相同吗？为什么？ 妊娠检查 分娩（胚胎移植的犊牛） 可能相同，也可能不同

因为在人类试管授精疗法上的卓越贡献，罗伯特·爱德华兹获得2010年度诺贝尔生理学或医学奖。 2008年7月12日，爱德华兹与世界第一个试管婴儿路易斯（左）和她的儿子、母亲合影。

2、除了使用分割针或分割刀这一机械方法分割胚胎外，还有其他方法？ 思考：1、只提供一个受精卵，如何一次产生多个个体？ 2、除了使用分割针或分割刀这一机械方法分割胚胎外，还有其他方法？ 酶处理卵裂球将细胞分散开成单个细胞

胚胎分割 1、概念：指借助显微镜操作技术将早期胚胎切割成2、4或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。 2、注意事项： 1）选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。 2）分割囊胚时要将内细胞团均等分割。还可用酶处理将卵裂球中的细胞分散。分割的胚胎或细胞直接移植给受体，或培养到囊胚阶段再移植 3、局限：分割的份数越多，成功率越低.

知识拓展 对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割？ 　 内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。

思考：通过胚胎分割移植得到的后代基因型都相同吗？

1.下列说法正确的是： A.动物体内获取的精子不能直接与卵细胞结合 完成受精过程 B.体外受精的胚胎必须培养到桑椹胚才可以移 植到母体内 C.胚胎移植可移植到其他任何一种动物体内 D.同卵双生是由于1个卵子与2个精子完成了受 精过程所致

2.下列措施能获得较多个体的是（ 多选 ）： A.超排卵处理 B.胚胎分割技术 C.引入新品种 D.组织培养技术 3.进行胚胎移植时可以选择哪一时期的胚胎 （多选 ）： A.卵裂期 B.桑椹胚 C.囊胚 D.原肠胚

5: (多选)胚胎移植技术目前主要应用与( ) A.解决某些不孕症者的生育问题 B.治疗某些遗传病 C.提高良种家畜的繁殖力 4 : “试管婴儿”技术属于( ) A.胚胎移植 B.组织培养 C.克隆技术 D.基因工程 A 5: (多选)胚胎移植技术目前主要应用与( ) A.解决某些不孕症者的生育问题 B.治疗某些遗传病 C.提高良种家畜的繁殖力 D.提高动物的抗病力 AC

在婴儿出生时将以往废弃的脐带血进行保存，是很多人都很关注的事。脐带血保存对婴儿有什么益处？ 脐带血里含有丰富的高质量造血干细胞，具有较强的分化能力，能够发育为多种不同的细胞，可用来治疗恶性血液病、心血管疾病、神经损伤、角膜损伤和多种肿瘤。婴儿长大后如果患上述疾病，就可用储存的干细胞培养出所需的细胞和组织进行移植。 什么是干细胞呢？

上海出现首家“脐血银行” 什么是脐血？有何作用？

脐带血是胎儿娩出后残留于胎盘和脐带中的血液，含有丰富的造血干细胞，其再生能力是成年人骨髓的10至20倍。

临床研究结果表明，采用脐带血替代骨髓，可以根治白血病、淋巴瘤、神经母细胞瘤、再生障碍性贫血、地中海贫血、严重联合免疫缺陷病等30多种难治性疾病。此外，由于脐血来源丰富，脐血免疫细胞幼稚等特点，脐血移植与骨髓移植相比，具有配型要求低、排斥反应小、移植成功率高、医疗费用少等特点。 费用：检查费5000，每年保管费600。

干细胞： 一种具有多分化潜能和自我复制功能的早期未充分分化细胞。在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞，形成多种组织和器官。 胚胎干细胞 1、根据来源来分 （如：上皮干细胞、造血干细胞、神经干细胞等） 成体干细胞 2、根据全能性可分为： 全能、多能和单能干细胞

二、胚胎干细胞 概念:简称ES细胞,是由早期胚胎囊胚中的内细胞团分离出来的一类细胞. 是一种未分化细胞，具有发育的全能性和二倍体核型。 滋养层 内细胞团 （胚胎干细胞） 是一种未分化细胞，具有发育的全能性和二倍体核型。

1、胚胎干细胞的长期保存。 2、胚胎干细胞的诱导分化。 胚胎干细胞治疗疾病需要考虑2个问题： 1、胚胎干细胞的长期保存。 2、胚胎干细胞的诱导分化。

需要一种培养体系，能促进胚胎干细胞的生长，同时还要抑制胚胎干细胞的分化。 胚胎干细胞的培养 1）离体的胚胎干细胞 在体外培养成细胞系的关键？ 需要一种培养体系，能促进胚胎干细胞的生长，同时还要抑制胚胎干细胞的分化。

胚胎干细胞的培养过程 饲养层一般用胚胎成纤维细胞，它能分泌一些物质促进增值抑制分化

滋养层 饲养层 滋养细胞 （囊胚的外表一层扁平细胞，将发育成胚胎附属结构） （一般是胚胎成纤维细胞） （如经射线照射本身失去增殖能力的小鼠成纤维细胞）

思考：患者出生时没有保存干细胞，治疗疾病时可否利用体细胞呢？ 治疗性克隆示意图

黄禹锡2005年5月在《科学》杂志发表论文，宣布成功利用11名不同疾病患者身上的体细胞克隆出早期胚胎，并从中提取了11个干细胞系，为人类历史上的首创。美国《纽约时报》等给黄禹锡加上了“干细胞研究大王”的称号。韩国民众将他看作“民族英雄”，韩国政府授予他“最高科学家”桂冠，以表彰他的“杰出贡献”。 2005年12月韩国首尔大学调查委员会宣布他培育的所谓特制胚胎干细胞是假的，根本不是他所说的与患者体细胞基因相同的特制胚胎干细胞，而是受精卵干细胞，是不折不扣的冒牌货。黄禹锡从韩国“民族英雄”沦为“国家耻辱” 。 黄禹锡向国民谢罪

利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过程的重要原因是（ ） A.细胞分裂 B.细胞特化 C.细胞分化 D.细胞增殖 利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过程的重要原因是（ ） A.细胞分裂 B.细胞特化 C.细胞分化 D.细胞增殖 C

4、胚胎干细胞核移植 1）概念：指把胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术。

2）过程： 该过程卵细胞起什么作用？

思考：人类是否可以用猪的器官进行移植？为什么？

可供移植的人体器官不足一直是困扰医学界的难题。美国每年有6.3万多名病人需接受器官移植，而可供移植的器官却只有约２万个。 猪的器官在大小、结构和功能上与人体器官相近，一向是异种器官移植的主要研究目标。但猪细胞表面有一种半乳糖基转移酶（在长期的生命进化中，这种物质在灵长类包括人中已经消失。），会导致人体免疫系统产生强烈排异反应。

如何解决移植过程中的排斥现象呢？ 理论上，用基因敲除手段抑制这一物质活性，再结合克隆技术，应能大量生产适合人体移植的猪器官，减弱或消除排异反应。

人类首次培育出“基因敲除”克隆猪 美国密苏里大学一项始于１９９８年的研究终于在2001年开花结果：科学家在世界上首次运用基因敲除技术，培育出不含人体免疫排斥基因的克隆猪。

“万能猪”；在美国，又被叫做“百万美元猪”。

什么是基因敲除 简单的说基因敲除是指将目标基因从基因组中删除。 1237890 基因敲除 1234567890 或基因敲除后插入一段外源基因 （原来基因排列） 或基因敲除后插入一段外源基因 123ABC7890

胚 胎 工 程 胚胎工程指各种胚胎操作技术。 概念分析： ①胚胎工程的技术都是在胚胎发育过程中进行的 胚 胎 工 程 胚胎工程指各种胚胎操作技术。 概念分析： ①胚胎工程的技术都是在胚胎发育过程中进行的 ②研究对象主要限定在高等脊椎动物，特别是哺乳动物 ③成熟技术包括：胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养

A （2011年浙江卷）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（ ） （2011年浙江卷）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 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.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

B （江苏卷）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（ ） A．对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理 （江苏卷）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（ ） A．对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理 B．人工授精后的一定时间内，收集供体原肠胚用于胚胎分割 C．利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎 D．一次给受体母羊移植多个胚胎．可增加双胞胎和多胞胎的比例 B

（2011年福建卷）一对表现型正常的夫妇，生了一个镰刀型细胞贫血症（常染色体隐性遗传病）患儿。在他们欲生育第二胎时，发现妻子的双侧输卵管完全堵塞，不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断，过程如右图。请回答：

（1）过程①是指在体外进行的 处理，从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程②称为 。 精子获能 ③ PCR 胚胎移植 扩增产物 mstⅡ 妻子 丈夫 酶切产物 卵子 精子 父、母、患儿酶切产物 ① 受精卵 早期胚胎 ④ ② 子宫 抽取分离 羊水中的胎儿细胞 （1）过程①是指在体外进行的 处理，从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程②称为 。 精子获能 ③ PCR 胚胎移植 扩增产物

mstⅡ 妻子 丈夫 酶切产物 卵子 精子 ① 受精卵 早期胚胎 ④ ② 子宫 羊水中的胎儿细胞 父、母、患儿酶切产物 ① 受精卵 早期胚胎 ④ ② 子宫 抽取分离 羊水中的胎儿细胞 （2）在对胎儿进行镰刀形细胞贫血症的产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取物质③ 进行PCR扩增。然后用Ⅱ对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断，Ⅱ是一种 酶。 ③ DNA PCR 扩增产物 限制性核酸内切

mstⅡ 妻子 丈夫 酶切产物 卵子 精子 ① 受精卵 早期胚胎 ④ ② 子宫 羊水中的胎儿细胞 父、母、患儿酶切产物 ① 受精卵 早期胚胎 ④ ② 子宫 抽取分离 羊水中的胎儿细胞 （3）不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同，形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如④，据此判断胎儿为 （正常/患者/携带者）。 ③ PCR 正常 扩增产物

（宁夏）右图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。 （1）胚胎干细胞是从动物胚胎发育至 期的内细胞团 （2）图中分化程度最低的干细胞是 。在体外培养条件下，培养液中加入 ，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。 （3)在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因___________的结果。 囊胚 胚胎干细胞 饲养层 选择性表达

（4）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______________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___________。 （6）若某药物可抑制肝肿瘤细胞NDA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的______________期。 造血干 红细胞 细胞中无细胞核  间