1、第三節(jié) 胚胎工程的新進(jìn)展,課程標(biāo)準(zhǔn) 舉例說出胚胎工程的應(yīng)用。 課標(biāo)解讀 1了解胚胎細(xì)胞核移植的過程和意義。 2了解嵌合體的培育過程及意義。 3舉例說出轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的應(yīng)用。,借助_技術(shù)，把早期胚胎細(xì)胞的_取出，將其注入到預(yù)先_中，使之在體內(nèi)或體外發(fā)育成 _ _，這項(xiàng)技術(shù)稱為胚胎細(xì)胞核 移植。由此得到的早期胚胎稱為_，發(fā)育成的動(dòng)物 個(gè)體稱為_。,胚胎細(xì)胞核移植,1概念,顯微操作,核,去核的卵細(xì)胞,成熟個(gè)體,重組胚,核移植個(gè)體,甚至,早期胚胎,因供體核來源于_，所以所有的核移植個(gè)體在遺傳性狀上是_。通過連續(xù)_的方式培育出的動(dòng)物，完全保留了_的遺傳性，并可 _地獲得遺傳性狀_的后代。 該技術(shù)對于擴(kuò)大_的

2、繁殖以及拯救瀕危_具有重要意義。 動(dòng)物細(xì)胞核移植的成功可以說明什么？ 提示動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性。,2特點(diǎn),同一個(gè)胚胎,完全相同的,胚胎細(xì)胞核移植,親代,無限度,完全相同,3意義,優(yōu)良家畜,野生動(dòng)物,思維激活1,(1)概念 胚胎細(xì)胞核移植是指借助顯微操作技術(shù)，把早期胚胎細(xì)胞的核取出，注入到預(yù)先去核的成熟卵母細(xì)胞或是去核的受精卵中，使之在體內(nèi)或體外發(fā)育成早期胚胎甚至成熟個(gè)體的技術(shù)。 (2)意義 擴(kuò)大了優(yōu)良家畜的繁殖，并能保持親本優(yōu)良性狀。 用于拯救瀕危野生動(dòng)物。,1胚胎核移植及其意義,2胚胎細(xì)胞核移植的過程,特別提醒克隆動(dòng)物的生殖方式：無性繁殖，基因型與提供細(xì)胞核的親本完全相同。 理論依據(jù)：動(dòng)物細(xì)

3、胞核的全能性。 培養(yǎng)過程常用的技術(shù)手段：細(xì)胞核移植、胚胎移植、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)等。,胚胎細(xì)胞核移植與胚胎移植的最大區(qū)別是 ()。 A將早期胚胎植入受體母畜體內(nèi) B將胚胎細(xì)胞核取出后注入去核卵細(xì)胞中 C胚胎培養(yǎng) D可用于培育優(yōu)良家畜 答案B,【鞏固1】,嵌合體是指利用 _的方法，將不同品種甚至不同 種的_或_鑲嵌在一起，體外培養(yǎng)至_， 再將其_到一個(gè)“代孕媽媽”體內(nèi)，最終培育出具有 _遺傳性狀的完整個(gè)體。 (1)研究_過程中的一系列現(xiàn)象和問題，如早期胚胎的_、_的機(jī)理、性別是怎樣決定的，在胚胎發(fā)育過程中基因的_和_等。,嵌合體,1概念,胚胎工程,受精卵,早期胚胎,囊胚,不同,移植,2應(yīng)用,動(dòng)物胚胎發(fā)

4、育,全能性,細(xì)胞分化,表達(dá),調(diào)控,(2)建立實(shí)驗(yàn)動(dòng)物_，研究_和_ _； (3)在家畜改良方面，由于嵌合體動(dòng)物_的基因于一體，有可能把親代動(dòng)物的_集中地表現(xiàn)出來，形成具有高度_的雜合個(gè)體，這樣不僅能成倍縮短家畜_，而且也為創(chuàng)造_的家畜品種提供了新的技術(shù)手段。,遺傳病的模型,治療方案,篩選,藥物,可集不同品種動(dòng)物,優(yōu)良遺傳性狀,雜種優(yōu)勢,改良時(shí)間,新型,“基因敲除”與嵌合體豬 (1)豬器官的特點(diǎn) 豬的內(nèi)臟器官在大小、結(jié)構(gòu)和功能上與人體器官相近，是人體器官移植的最佳材料。但由于豬細(xì)胞表面有一些蛋白質(zhì)會(huì)導(dǎo)致人體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈反應(yīng)，因而豬器官還不能直接用于人體器官移植。,1嵌合體形成的過程,2,(2

5、)“基因敲除”后的嵌合體豬 科學(xué)家利用胚胎干細(xì)胞具有無限增殖和發(fā)育全能性的特點(diǎn)，采用“基因敲除”技術(shù)，將豬胚胎干細(xì)胞中主要組織相容性抗原基因去除，再將這些干細(xì)胞注入到正常豬的囊胚中，經(jīng)胚胎移植培育出嵌合體豬。經(jīng)選育可獲得不含主要組織相容性抗原基因的豬，這些豬可為人類提供移植所需的器官。,動(dòng)物嵌合體技術(shù)的產(chǎn)物是 ()。 A重組胚B核移植個(gè)體 C嵌合體動(dòng)物 D雜合子動(dòng)物 解析動(dòng)物嵌合體技術(shù)可生產(chǎn)出嵌合體動(dòng)物，用于科學(xué)研究或生產(chǎn)實(shí)踐。 答案C,【鞏固2】,(1)“超級(jí)小鼠”的培育 20世紀(jì)80年代，科學(xué)家首次將大鼠的_導(dǎo)入小鼠_中，再將后者_(dá)到代孕母鼠體內(nèi)發(fā)育，獲得帶有大鼠_的轉(zhuǎn)基因小鼠。這些小鼠由

6、于表達(dá)出了大鼠的_，因而生長較快，成年鼠的體重是正常小鼠的_倍。 (2)動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用 a科學(xué)家將抗_、抗_、_等的基因轉(zhuǎn)入經(jīng)濟(jì),轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,1動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù),生長激素基因,受精卵,移植,生長激素基因,生長激素,兩,低溫,疾病,熒光素,或?qū)嶒?yàn)動(dòng)物體內(nèi)，以改善動(dòng)物的_或用于_。 b利用_和_生產(chǎn)供人類移植的器官。 (1)概念：將藥用蛋白的_導(dǎo)入_家畜的體內(nèi)，并使之在家畜的_中特異性_出相應(yīng)的產(chǎn)物。 (2)意義：利用動(dòng)物“生物反應(yīng)器”生產(chǎn)_具有許多優(yōu)點(diǎn)，給制藥行業(yè)帶來美好前景。 培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物常用的轉(zhuǎn)化方法和受體細(xì)胞分別是什么？ 提示顯微注射法、受精卵。,思維激活2,品質(zhì),科學(xué)研究,基因敲除

7、法,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,2動(dòng)物“生物反應(yīng)器”,外源基因,雌性,乳腺,表達(dá),藥用蛋白,(1)概念：通過基因工程的方法，將外源基因?qū)雱?dòng)物的受精卵或早期胚胎中，并使這些基因有效和穩(wěn)定地整合在動(dòng)物染色體基因組中，且能表達(dá)相應(yīng)產(chǎn)物。這些動(dòng)物被稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。 (2)應(yīng)用 用于提高動(dòng)物生長速度 a原理：外源生長激素基因的表達(dá)可以使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生長得更快，因此將外源生長激素基因?qū)雱?dòng)物體內(nèi)以提高動(dòng)物生長速度。 b成果：如轉(zhuǎn)基因綿羊，其生長速率比一般的綿羊提高,1轉(zhuǎn)基因動(dòng)物及其應(yīng)用,30%，體型增大50%；轉(zhuǎn)基因鯉魚9個(gè)月后比一般鯉魚重1.5 kg等。 用于改良畜產(chǎn)品的品質(zhì) 例如，有些人對牛奶中的乳糖不能完全消化或食

8、用后會(huì)出現(xiàn)過敏、腹瀉、惡心等不適癥狀，科學(xué)家將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大減低，但其他營養(yǎng)成分不受影響。 用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體 科學(xué)家正試圖利用基因工程方法對豬的器官進(jìn)行改造，采用的方法是將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。,利用動(dòng)物“生物反應(yīng)器”生產(chǎn)藥用蛋白 (1)原理：將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起，通過顯微注射等方法，導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵中，然后，將受精卵送入母體內(nèi)，使其生長發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌

9、乳期后，可以通過分泌的乳汁來生產(chǎn)所需要的藥品，因而稱為動(dòng)物“生物反應(yīng)器”。 (2)成果：目前，科學(xué)家已在牛和山羊等動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器中表達(dá)出了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和抗胰蛋白酶等重要醫(yī)藥產(chǎn)品。 (3)優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低，易提取。,2,上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳汁中的藥用蛋白含量提高30多倍?！稗D(zhuǎn)基因動(dòng)物”是指 ()。 A提供基因的動(dòng)物 B基因組中增加外源基因的動(dòng)物 C能產(chǎn)生白蛋白的動(dòng)物 D能表達(dá)基因信息的動(dòng)物,【鞏固3】,解析轉(zhuǎn)基因生物是指利用基因工程技術(shù)導(dǎo)入外源基因培育出的能夠?qū)⑿滦?/p>

10、狀穩(wěn)定地遺傳給后代的基因工程生物。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是指基因組中增加了外源基因的動(dòng)物。題中的轉(zhuǎn)基因牛攜帶有外源白蛋白基因。 答案B,核移植并不是一個(gè)新的概念，早在1938年德國發(fā)育生物學(xué)家Spemann就首先將核移植技術(shù)用于研究細(xì)胞分化。20世紀(jì)50年代Briggs等率先在兩棲類動(dòng)物中開展這項(xiàng)技術(shù)，隨后Gurdon及其同事報(bào)道蟾蜍核移植獲得成功。在隨后的一系列哺乳動(dòng)物核移植研究中，采用胚胎細(xì)胞核作為核供體進(jìn)行核移植，在小鼠、兔、豬、綿羊以及牛等動(dòng)物中獲得成功。這些早期研究使人們形成了一種定性思維，即認(rèn)為核移植胚胎的發(fā)育潛能會(huì)隨著供體核年齡的增,【例1】,示例一胚胎細(xì)胞核移植,加而降低，而且隨著細(xì)胞的進(jìn)

11、一步分化，細(xì)胞核可能會(huì)更難在被去核的未分化受體細(xì)胞內(nèi)發(fā)生核重排。比如來自蝌蚪的體細(xì)胞進(jìn)行可以獲得成年動(dòng)物，而采用成體青蛙的體細(xì)胞進(jìn)行就得不到。這種認(rèn)為體細(xì)胞核移植不可能成功或者非常困難的觀點(diǎn)一直持續(xù)了幾十年。然而1997年wilmut等將成體動(dòng)物的乳腺上皮細(xì)胞注入去核的卵子中獲得克隆羊Dolly的成功推翻了人們的這些看法。自此以后體細(xì)胞克隆動(dòng)物相繼在牛、小鼠、山羊、豬等動(dòng)物中取得成功。,根據(jù)以上材料，回答下列問題。 (1)動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)分為_核移植和_核移植兩類，其中_核移植較難，原因是_。 (2)克隆動(dòng)物屬于_(無性或有性)生殖，其性別決定于_，因此，克隆羊Dolly的性別是_性。 (3

12、)如果動(dòng)物的克隆技術(shù)發(fā)展成熟并運(yùn)用于人類自身，將對人類產(chǎn)生什么影響？_ _。,思維導(dǎo)圖： 答案(1)動(dòng)物胚胎細(xì)胞動(dòng)物體細(xì)胞動(dòng)物體細(xì)胞體細(xì)胞分化程度大，全能性的發(fā)揮受到限制 (2)無性提供細(xì)胞核的供體雌 (3)正面影響：用人類自身體細(xì)胞克隆生產(chǎn)用于器官修補(bǔ)移植的材料；負(fù)面影響：克隆人會(huì)引起人類社會(huì)倫理混亂,歸納提升核移植技術(shù)問題歸納 (1)過程：一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核與去核后的卵細(xì)胞質(zhì)形成一個(gè)重組細(xì)胞，經(jīng)誘導(dǎo)發(fā)育成一個(gè)重組胚胎，再經(jīng)胚胎移植，在受體內(nèi)發(fā)育成一個(gè)新個(gè)體。 (2)實(shí)質(zhì)：無性繁殖。 (3)分類：依據(jù)供核細(xì)胞分為體細(xì)胞核移植和胚胎細(xì)胞核移植。 (4)主要技術(shù)手段：核移植技術(shù)、早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)、

13、胚胎移植技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)等。,繼哺乳動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器研發(fā)成功后，膀胱生物反應(yīng)器的研究也取得一定進(jìn)展。最后，科學(xué)家培育出一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答下面的問題。 (1)將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞，常用的技術(shù)是_。 (2)進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時(shí)，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入_中，原因是_。 (3)通常采用_技術(shù)檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組。 (4)在研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)使外源基因在小鼠的_細(xì)胞中特異性表達(dá)。,【例2】,示例二動(dòng)物“生物反應(yīng)器”,思維導(dǎo)圖： 解析(1)將目的基因(人生長激素基因)導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞(小鼠受體細(xì)胞)的常用技術(shù)是顯微注射技術(shù)

14、。(2)在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，受精卵或早期胚胎細(xì)胞的全能性更容易表達(dá)，因此，在動(dòng)物細(xì)胞工程中常將受精卵或早期胚胎細(xì)胞作為受體細(xì)胞。(3)檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體上是否插入了目的基因的技術(shù)是DNA分子雜交技術(shù)。(4)由題中信息可知，人生長激素基因在小鼠的膀胱上皮細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行了特異性表達(dá)。,答案(1)顯微注射技術(shù) (2)受精卵(或早期胚胎)受精卵(或早期胚胎細(xì)胞)具有全能性，可使外源基因在相應(yīng)組織表達(dá) (3)DNA分子雜交 (4)膀胱上皮,歸納提升乳腺生物反應(yīng)器 乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)的操作流程是：獲取目的基因(如血清白蛋白基因)構(gòu)建基因表達(dá)載體(將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起)通過

15、顯微注射等方法，導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵中將受精卵培育成早期胚胎將早期胚胎送入母體內(nèi)，使其生長發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，可以通過分泌的乳汁來生產(chǎn)所需要的藥品，因而稱為乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器。要想讓目的基因在特定的細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，就需要讓在該組織細(xì)胞內(nèi)特異性表達(dá)的基因的調(diào)控組件與目的基因重組在一起。生物反應(yīng)器的培育中一般會(huì)用到基因工程技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎的早期培養(yǎng)技術(shù)、胚胎移植技術(shù)。,用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類細(xì)胞株系一般稱為“工程菌”，如含有人胰島素基因的大腸桿菌菌株，含有抗蟲基因的土壤農(nóng)桿菌菌株都是“工程菌”。 用基因工程方法制造的“工程菌”，可以高

16、效率地生產(chǎn)各種高質(zhì)量、低成本藥品，如胰島素、干擾素和乙肝疫苗等。基因工程藥品是制藥工業(yè)上的重大突破。下面就胰島素和干擾素的情況作些介紹：,探究基因工程藥品的產(chǎn)生,技法必備,胰島素是治療糖尿病的特效藥。一般臨床上給病人注射用的胰島素主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100 kg胰腺只能提取4 g5 g胰島素。用這種辦法生產(chǎn)的胰島素產(chǎn)量低，價(jià)格昂貴，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)的需要。1979年，科學(xué)家將動(dòng)物體內(nèi)能夠產(chǎn)生胰島素的基因與大腸桿菌的DNA分子重組，并且在大腸桿菌內(nèi)表達(dá)成功。1982年，美國一家公司用基因工程的方法生產(chǎn)的胰島素，開始投放市場，其售價(jià)比用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的胰島素的售價(jià)降低了30%50%。

17、干擾素是病毒侵入細(xì)胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白，是一種抗病毒的特效藥。另外，干擾素對治療乳腺癌、骨髓癌、,淋巴癌等癌癥和某些白血病也有一定的療效。傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人體血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取出來的。19801982年，科學(xué)家用基因工程的方法在大腸桿菌及酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素。從1987年開始，用基因工程方法生產(chǎn)的干擾素進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，并且大量投放市場。,糖尿病是一種常見病，且發(fā)病率有逐年增加的趨勢，以致西方發(fā)達(dá)國家把它列為第三號(hào)“殺手”。治療該病的胰島素過去主要從動(dòng)物(如豬、牛)中獲得，自20世紀(jì)70年代遺傳工程(又稱基因工程)發(fā)展起來以后，人們開始采用這種高新技術(shù)生產(chǎn)胰島素，其操作的基本過程如

18、下圖所示。,能力展示,(1)圖中基因工程的基本過程可概括為“四步曲”，即_。 (2)圖中的質(zhì)粒存在于細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，在基因工程中通常被用作_，從其分子結(jié)構(gòu)可確定它是一種_。 (3)根據(jù)堿基互補(bǔ)配對的規(guī)律，在_酶的作用下，把圖中甲與乙拼接起來(即重組)，若a段與d段的堿基序列分別是AATTC和CTTAA，則b段與c段分別是_。 (4)細(xì)菌進(jìn)行分裂后，其中被拼接起來的質(zhì)粒也由一個(gè)變成兩個(gè)，兩個(gè)變成四個(gè)質(zhì)粒的這種增加方式在遺傳學(xué)上稱為_。目的基因通過活動(dòng)(即表達(dá))后，能使細(xì)菌產(chǎn)生治療糖尿病的激素，這是因?yàn)榛蚓哂锌刂芲合成的功能，該過程包括_。,解析人的胰島素的大量生產(chǎn)，首先利用基因工程把人的胰島素基因

19、拼接到大腸桿菌的質(zhì)粒上，培育成“工程菌”，然后利用發(fā)酵工程讓“工程菌”大量繁殖，通過發(fā)酵生產(chǎn)人的胰島素。 答案(1)目的基因的獲得、重組載體的構(gòu)建、重組載體的導(dǎo)入和篩選、目的基因的表達(dá)和鑒定 (2)載體環(huán)狀DNA (3)DNA連接TTAAG、GAATT (4)DNA擴(kuò)增蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄和翻譯,1982年美國科學(xué)家將人的生長激素基因轉(zhuǎn)移到了小鼠體內(nèi)，得到了“超級(jí)小鼠”，此轉(zhuǎn)基因技術(shù)的受體細(xì)胞是 ()。 A卵細(xì)胞 B去核卵細(xì)胞 C受精卵細(xì)胞 D乳腺上皮細(xì)胞 解析由于目前還不能體現(xiàn)動(dòng)物體細(xì)胞的全能性，所以應(yīng)該用受精卵細(xì)胞，才能在個(gè)體及其后代形成可遺傳變異。 答案C,1.,良種家畜的繁殖必須要求保持親本的優(yōu)良性狀。下列哪項(xiàng)技術(shù)最能保持親本的優(yōu)良性狀 ()。 A人工授精 B體外受精 C轉(zhuǎn)基因技術(shù) D胚胎細(xì)胞核移植 解析保持親本的優(yōu)良性狀應(yīng)用無性繁殖技術(shù)。 答案D,2,人的血清白蛋白在臨床上需求量很大，通常從人血中提取。由于艾滋病病毒(HIV)等人類傳染性病原體造成的威脅與日俱增，使