資源簡介

(共33張PPT)
第二章 細胞工程
第三節 胚胎工程
人教版（2019）選擇性必修三
（二）胚胎工程技術及其應用
學習目標
1.哺乳動物在自然條件下受精和早期胚胎的發育規律是胚胎工程重要的理論基礎。闡述細胞的結構與功能的適應。(生命觀念)
2.以過程圖的形式表示受精作用和胚胎發育的過程。（科學思維）
課前導入
國家統計局數據顯示，我國結婚登記女性的年齡占比中，35歲及以上非最佳育齡婦女的占比正逐年增加。晚婚晚育與不孕不育增加的趨勢也高度重合。目前，我國育齡夫婦的不孕不育率已經攀升至約12%-18%。這些夫婦特別想要一個自已的孩子，有什么好的建議能讓他們實現心愿么？
1978年世界首例試管嬰兒露易絲.布朗
1988年中國首例試管嬰兒鄭萌珠
思考:
試管嬰兒技術包括哪些操作步驟？
課前導入
精子
卵子
受精卵
早期胚胎
子宮
個體
體外受精
早期胚胎發育
胚胎移植
“試管動物”產生過程涉及到胚胎工程的哪些技術 原理分別是什么
胚胎工程的技術主要包括：體外受精（原理：受精作用）
胚胎移植（原理：胚胎發育）
胚胎分割（原理：細胞增殖，胚胎發育）
“試管動物”生產流程
試管動物是通過人工操作使卵子在體外受精，經培養發育為早期胚胎后，再進行移植的個體。
一、體外受精
卵巢
MⅡ期卵母細胞
采集方法一：
用促性腺激素處理，使其排出更多的卵子，然后，從輸卵管中沖取卵子。
（超數排卵處理）
培養
采集
新鮮或解
凍的精液
精子離心處理
注意：精子離心處理的目的是，去除精清中的抑制獲能的物質。
獲能精子
(人工配制的獲能液)
體外受精
1.過程：
包括 、 和 等步驟
卵母細胞的采集
精子的獲取
受精
適當的培養液
一、體外受精
擴展：卵母細胞的采集
（1）輸卵管采卵(沖取卵子)
利用促性腺激素促使雌性動物排出更多的卵子，從輸卵管中沖取卵子。適合實驗動物(兔、鼠)以及家畜豬、羊等。
（2）屠宰動物的卵巢采卵
從已屠宰的雌性動物體內摘取卵巢，再從卵巢中采集卵母細胞。適合大型動物或大家畜，如：牛、馬等。
（3）活體采卵(卵巢中)
借助超聲波探測儀、內窺鏡或腹腔鏡等儀器，直接從活體動物卵巢中吸取卵母細胞。適合大型動物或大家畜，如：牛、馬等。
一、體外受精
(1)直接獲得的精子和卵母細胞可以用來受精嗎？
不可以，卵母細胞要成熟培養到MⅡ期，精子要經過獲能處理
(2)體外受精的條件
把培養成熟到MⅡ期的卵子和獲能的精子放在獲能液或專用的受精溶液進行受精
(3)體外受精獲得的受精卵可以在培養液中直接發育成為犢牛嗎？
不可以
→胚胎移植
一、體外受精
2、意義：
是提高動物繁殖能力的有效措施
為胚胎移植提供可用的胚胎
思考：體外受精獲得的受精卵可以在培養液中直接發育成犢牛嗎
一、體外受精
項　目 自然受精 人工授精 體外受精
不 同 點 過程 不同 雌雄動物交配完成 用人工的方法將公畜的精液注入母畜生殖道內,完成受精 人工獲取精子、卵母細胞,在體外分別經處理后完成受精過程
場所 不同 雌性動物輸卵管中 雌性動物輸卵管中 體外培養液中
相同點 比較自然受精、人工授精和體外受精
①精子獲能、卵子成熟后方能完成受精過程;②都是有性生殖
二、胚胎移植
1.概念：將體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態相同的雌性動物的體內，繼續發育為新個體的技術。
體內受精、轉基因技術、動物細胞核移植技術等
“供體”：
（1）胚胎來源：
（2）供體和受體
供體選擇標準：
主要職能：
體外受精及其他方式得到的胚胎
提供胚胎的個體。
遺傳性狀優良、生產能力強
產生具有優良遺傳特性的胚胎。
二、胚胎移植
“受體”：
受體選擇標準：
主要職能：
接受胚胎的個體。
有健康體質和正常繁殖能力
繁重而漫長的妊娠和育仔任務。
（3）實質：
（4）地位：
早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。
胚胎工程的最終技術環節。
二、胚胎移植
對供體、受體母畜進行選擇，并進行同期發情處理
對供體母畜進行超數排卵
配種或人工受精
收集胚胎
對胚胎檢查、培養或保存
胚胎移植
對受體母畜進行妊娠檢查
產生具有優良性狀的后代
2.步驟：
二、胚胎移植
2.步驟：
優良供體母牛
受體母牛
受體發情
同期發情處理
超數排卵處理
發情配種或人工受精
胚胎移植
收集胚胎并檢查
對受體進行妊娠檢查
具有優良性狀的后代
正常繁殖或兩三個月后進行另一次移植
優良公牛
遺傳性狀優良，生產能力強
有健康體質和正常繁殖能力
（一般用孕激素）
用外源促性腺激素，誘發卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。
每次處理一頭奶牛收集到的胚胎，經移植可產生3-4頭犢牛，每年可處理4-5次。
結合上圖思考
二、胚胎移植
思考：什么是同期發情處理？
利用某些激素人為地控制并調整一群母畜發情周期的進程，使之在預定時間內集中發情。比如使用抑制發情的制劑,如孕酮類,在其處理期間,提高了處于卵泡期母畜的孕酮水平,卵泡的發育成熟受到抑制,自然發情停止,實際上延長了發情周期。經過一定時期,同時停止藥物處理,使孕酮水平降低,處理母畜的卵泡同時開始迅速生長,同時出現。
同期發情處理的目的是什么？
使他們的生理環境達到同步或一致，這樣供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件，這是胚胎移植成功與否的關鍵。
結合上圖思考
二、胚胎移植
超數排卵的目的是什么？
誘使一頭母畜一次排出比自然情況下多許多的成熟卵子，用于配種或者人工授精，可獲得多枚胚胎 ，經胚胎移植可得到多個后代。
思考：如何進行超數排卵？
注射外源促性腺激素。
注意：不能使用性激素。促性腺激素由垂體產生并釋放，促進性腺發育，并且可以促進排卵，并且不會使性腺萎縮；而性激素是由性腺產生并釋放的，長期使用外源性激素會導致性腺萎縮。因此超數排卵處理中使用促性腺激素而不是性激素。
思考·討論
二、胚胎移植
1.將檢驗合格的胚胎移植到任何一個受體的子宮內，胚胎都能正常發育嗎？如果不能，在胚胎移植前應對受體進行怎樣的處理？
（1）不一定能正常發育。一般情況下檢驗合格的胚胎需要移植到同種的、生理狀態相同的受體子宮內，胚胎才能繼續發育。
（2）在胚胎移植前要對受體進行同期發情處理，使供體和受體生殖器官的生理變化同步，這樣才能為移入受體的供體胚胎提供相同的生理環境。
二、胚胎移植
2.受體會不會對來自供體的胚胎發生免疫排斥反應
受體對來自供體的胚胎基本上不會發生免疫排斥反應。
3.胚胎移植后，經受體孕育的后代，其遺傳特性與供體還是受體保持一致 為什么
胚胎移植后，經受體孕育的后代的遺傳特性與供體保持一致。因為供體胚胎與受體子宮建立的僅是生理和組織上的聯系。其遺傳物質在孕育過程中不會發生任何變化。
思考·討論
二、胚胎移植
4.胚胎移植實質上是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。你認為這樣的概括正確嗎 為什么
正確。因為胚胎移植的成功率與供體、受體生理環境條件的一致性密切相關。只有供體、受體生理環境條件高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并能續發育。所以，我們可以把胚胎移植簡單概括為早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。
思考·討論
二、胚胎移植
供體
職能
3、意義：充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力；縮短供體繁殖周期,
增加一生繁殖后代數量。
受體
職能
對供體施行超數排卵處理后，可獲得多枚胚胎，經移植可得到多個后代
三、胚胎分割
采用__________將__________切割成____________________等，經移植獲得__________________的技術
1.概念：
機械方法
早期胚胎
2等份、4等份或8等份
同卵雙胎或多胎
2.理論依據:
早期胚胎細胞具有很強的分裂能力，并保持著細胞全能性。
后代具有相同的遺傳物質，因此胚胎分割可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一。
4.特點:
3.適合分割的胚胎:
發育良好的、形態正常的桑葚胚或囊胚。
三、胚胎分割
體視顯微鏡
顯微操作儀
三、胚胎分割
5.過程：
三、胚胎分割
對囊胚階段胚胎進行分割時一定要均分內細胞團。
選擇發育良好、形態正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培養皿中。
分割后的胚胎可直接移植給受體，或經體外培養后，再移植給受體。
03
5.過程：
三、胚胎分割
選取滋養層細胞。
①滋養層細胞發育成胎盤和胎膜，不發育胎兒的組織或器官，不會對胎兒產生影響。
②滋養層細胞和內細胞團細胞都是由同一個受精卵經有絲分裂和細胞分化形成，具有相同的遺傳物質。
做性別鑒定時選取哪部分細胞進行DNA分析？為什么？
內細胞團
滋養層
囊胚腔
發育
胎盤和胎膜
發育
胎兒的各種組織
進行DNA分析的目的是進行遺傳病篩查，以防止產生的后代具有嚴重的遺傳病；進行性別鑒定，是為了人工篩選后代動物的性別。
三、胚胎分割7.意義①可以促進優良動物品種的繁殖②產生的遺傳性狀相同的后代是進行遺傳學研究的寶貴材料③在胚胎移植前，進行性別鑒定、遺傳病篩查等，對于人工控制動物性別、動物繁育健康后代有重要意義8.局限性：①存在一些問題，如剛出生動物體重偏低，毛色、斑紋可能存在差異等。②采用胚胎分割技術產生同卵多胎的可能性是有限的。分割次數越多，分割后胚胎成活的概率越小，目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高。
三、胚胎分割
1.胚胎分割份數不能過多。
分割的次數越多，每一份的細胞數目越少，不但難以做到均等分割，而且囊胚期的內細胞團細胞所受的影響也越大。分割的份數越多，技術難度越大，移植后的和發育的難度越大，分割后胚胎成活的概率越小。
2.屬于無性繁殖或克隆
同一胚胎經分割移植形成的后代具有相同的遺傳物質，該過程中沒有減數分裂、有性生殖細胞的形成、有性生殖細胞的結合屬于無性繁殖或克隆。
注意事項
三、胚胎分割
胚胎分割動物和體細胞核克隆動物的異同
項目 胚胎分割動物 體細胞核克隆動物
相同點 都屬于無性繁殖或克隆，最終技術是胚胎移植 不 同 點 胚胎的 來源 雌性動物的早期胚胎或體外受精及其他方式得到的胚胎 通過核移植技術獲得的重組胚胎
遺傳 物質 胚胎分割動物具有相同的遺傳物質，兩個親本提供的核遺傳物質一樣多 克隆動物的核遺傳物質主要由供體細胞核提供
起點 經過受精作用或其他方式形成的一個細胞 經過核移植技術形成的一個細胞
課堂小測
1.胚胎工程的許多技術，實際是在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發育條件進行的模擬操作，下列對體外受精的敘述錯誤的是( )
A.受精前精子需要獲能，卵子需要成熟
B.防止多精入卵的第一道屏障是頂體反應
C.卵子受精的重要標志是卵黃膜和透明帶的間隙看到兩個極體
D.受精過程結束的標志是雌、雄原核的融合
B
解析：A、當次級卵母細胞發育到MⅡ中期時才具備與精子受精的能力，受精前精子需要獲能，卵子需要成熟，A正確；B、受精過程中，防止多精入卵的兩道屏障是透明帶反應和卵細胞膜反應，其中透明帶反應是防止多精入卵的第一道屏障，B錯誤；C、卵子受精的重要標志是卵黃膜和透明帶的間隙看到兩個極體，C正確；D、受精過程結束的標志是雌、雄原核的融合，D正確。故選B。
課堂小測
2.目前研究人員可通過體外受精和胚胎分割移植技術培育優質奶牛，下列有關敘述錯誤的是( )
A.在進行體外受精前要對精子進行獲能處理
B.進行胚胎分割時,應該選擇發育到原腸胚期的胚胎進行分割
C.受精后，體外培養受精卵時提供CO2的目的主要是維持培養液的pH
D.胚胎移植后，要對受體母牛進行是否妊娠檢查，以確保移植成功
B
解析：進行體外受精前，需要對精子進行獲能處理，從而保證能與培養成熟的卵子受精，A正確;進行胚胎分割時，應該選擇發育到囊胚期或桑葚胚期的胚胎進行分割，而非原腸胚期，B錯誤;體外培養受精卵時，通入一定濃度CO2的目的主要是維持培養液的pH,C正確；胚胎移植后，需要對受體母牛進行妊娠檢查，確保移植的胚胎能夠在受體子宮中正常發育，D正確。
課堂小測
3.胚胎分割及移植技術可用于繁殖優質奶羊，下列有關敘述錯誤的是( )
A.胚胎分割可以看作動物的有性繁殖的方法之一
B.胚胎移植入受體母畜的子宮后，還需要對受體母畜進行妊娠檢查
C.利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型相同的胚胎
D.胚胎分割技術可以提高胚胎利用率
A
解析：A、來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質，胚胎分割可以看做動物無性繁殖的方法之一，A錯誤；B、胚胎移植入受體母畜的子宮后，還需要對受體母畜進行妊娠檢查，以保證其為移植的胚胎提供孕育的條件，B正確；C、利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型相同的胚胎，因為來源于同一個受精卵，C正確；D、胚胎分割技術可以提高胚胎利用率，D正確。故選A。
課堂小測
4.如圖表示研究人員利用胚胎工程培育優質奶牛的過程，下列相關說法正確的是( )
A.①代表體外受精，與體內受精不同的是體外受精前精子需要獲能
B.②代表早期胚胎培養，可移植的胚胎應發育到原腸胚或囊胚階段
C.③代表胚胎分割，需均等分割囊胚的內細胞團，得到的后代個體間表型不一定完全相同
D.⑤代表胚胎移植，移植之前需要對供體和受體母牛同時飼喂相同的激素
C
課堂小測
解析：A、①代表體外受精，體外受精前和體內受精前精子均需要獲能，A錯誤；B、②代表早期胚胎培養，可移植的胚胎應發育到桑椹（葚）胚或囊胚，B錯誤；C、③代表胚胎分割，在對囊胚階段的胚胎進行分割時，要注意將內細胞團均等分割，得到的后代理論上遺傳物質完全相同，但不排除發育過程中出現可遺傳變異以及環境影響表型，導致后代個體間表型不一定完全相同，C正確；D、胚胎移植之間要對供體、受體進行同期發情處理，使供體和受體的生理狀態相同，使用激素為促性腺激素，化學本質為蛋白質，只能注射，不能口服，D錯誤。故選C。
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