2.3.2 胚胎工程技术及其应用课件(第2课时)-2024-2025学年高二生物同步优质备课（人教版2019选择性必修3）

第3节 胚胎工程 （第2课时） 胚胎工程技术及其应用 【本节聚焦】 1、胚胎工程技术主要包括哪些内 容?它们的原理分别是什么? 2、胚胎工程在生产实践中有哪些应用? 第2章 细胞工程 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 1 学习目标、重难点 核心素养 1.简述体外受精的主要操作步骤。 2.简述胚胎移植的生理学基础和基本流程。 3.简述胚胎分割的概念。 1.科学思维：构建胚胎移植技术繁育良种种畜的流程图。 2.社会责任：关注试管动物技术在促进家畜快速繁殖中的应用。关注胚胎工程与畜牧业发展。 1.教学重点 (1)胚胎工程的主要技术及其原理。 (2)胚胎工程在生产实践中的应用。 2.教学难点 胚胎工程中胚胎移植的生理学基础和基本操作步骤。 2 荷斯坦牛 【资料】 实际问题：牛的生育率虽然很低，一头牛一胎只产一头牛犊，一生只生育4、5次。 科学发现：一头母牛一生排出的卵细胞约200个左右，卵巢中卵母细胞数量是它的1000倍（20万）；母牛其实是有很强的生殖潜能的，只是没有激发出来。 情境导入 思考：那如何实现良种牛快速繁殖呢? “试管(牛)动物” 试管动物：是通过人工操作使卵子在体外受精，经培育发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。 精子 卵子 受精卵 早期胚胎 子宫 个体 体外受精 早期胚胎发育 胚胎移植 有性生殖 生殖方式？ 注意：试管动物 ≠ 克隆动物 情境导入 MII期卵母细胞 卵母细胞的采集 新鲜或解冻的精液 精子离心处理 精子的获取 受精卵培养 体外受精 哪里？ 1.过程： 包括 、 和 等步骤 卵母细胞的采集 精子的获取 受精 一、体外受精 在人工配制的获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。 培养条件:营养条件、无菌、无毒的环境、适宜的温度、pH和渗透压、适宜的气体环境 将精子培养在人工配制的获能液（肝素、Ca2＋载体）中使其获能 获能精子 CO2培养箱 卵巢 去除精浆（含有抑制精子获能的物质），提取纯度较高精子，以利于精子获能 。 目的 早期发育（桑葚胚、囊胚） 3.体外受精技术的意义 ①提高动物繁殖能力的有效措施②为胚胎移植提供可用的胚胎 4.比较自然受精、人工授精和体外受精 项目 自然受精 人工授精 体外受精 不同点 过程不同 场所不同 相同点 雌雄动物交配完成 雌性动物输卵管中 用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内，完成受精 人工获取精子、卵子，在体外培养液中完成受精过程 雌性动物输卵管中 体外培养液中 (1)精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程；(2)都是有性生殖 一、体外受精 6 卵母细胞的采集 培养 MⅡ期成熟卵母细胞 精子的采集、离心 获能处理 获能的精子 受精 受精卵 小结：体外受精的过程 思考：受精卵体外培养到什么时期可进行胚胎移植？ 不同动物胚胎移植时间不同： 牛、羊： 小鼠： 试管婴儿： 桑葚胚或囊胚阶段 可在更早的阶段移植 8-16个细胞阶段 1.下图表示通过体外受精和胚胎移植培育牛的过程。下列叙述正确的是( ) A.采集的精子不经处理就可以进行体外受精 B.②过程需要精子与卵子接触，完成信息传递 C.桑葚胚的形成是细胞分化的结果 D.④过程属于胚胎移植，图中的母体为供体 A 趁热打铁 1. 胚胎移植的概念： 转基因技术、动物细胞核移植技术、胚胎分割等 供体和受体: 供体： 提供胚胎的个体 遗传性状 ，生产能力 。 产生具有优良遗传特性的胚胎 选择标准： 职能： 受体： 接受胚胎的个体 有健康体质和正常繁殖能力 承担繁重而漫长的 和 任务 选择标准： 职能： 2. 胚胎移植的实质： 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。 指将通过 得到的胚胎，移植到 、 的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。 体外受精及其他方式 同种的 生理状态相同 优良 强 妊娠 育仔 二、胚胎移植 二、胚胎移植 优良供体母牛 受体母牛 同期发情处理 超数排卵 受体发情 利用某些激素（孕激素或雌激素）人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程，使之在预定时间内集中发情。 （1）什么是同期发情处理？ 确保供体和受体的生殖器官处于相同的生理状态，使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，这是胚胎移植成功与否的关键。 （2）同期发情处理的目的是什么？ 诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵细胞。注射外源促性腺激素。 （3）超数排卵的目的是？如何处理？ 3. 胚胎移植的过程： （4）为什么注射促性腺激素而不是性激素呢？ 直接注射性腺激素，通过负反馈调节会导致性腺萎缩。 二、胚胎移植 优良供体母牛 受体母牛 受体发情 超数排卵处理 发情配种 或人工授精 优良公牛 收集胚胎并检查 冲卵 正常繁殖或两三个月后进行另一次移植 胚胎移植 对受体进行妊娠检查 具有优良性状的后代 同期发情处理 (雌激素、孕激素) （5）提供精子的公牛如何选择？ 3. 胚胎移植的过程： （6）如何收集胚胎？ 冲卵：是指用配制好的冲卵液，借助特制的冲卵装置，将供体母畜子宫或输卵管中的胚胎冲洗出来。 （7）胚胎移植前检查的目的？ 检查胚胎质量和发育时期 桑葚胚或囊胚， 若没发育到适合移植的阶段，还要进行胚胎培养。 冷冻保存：短期→在0~5℃培养液中可存活12~20h。 长期→液氮中保存。 （遗传性状优良，生产能力强）供体母牛 （有健康体质和正常繁殖能力）受体母牛 多种激素同期发情处理 促性腺激素 超数排卵 供体公牛 发情配种或 人工受精 收集胚胎并检查 胚胎移植 妊娠检查 分娩 （胚胎移植的犊牛） ②进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。 1.该过程中两次使用激素： 第一次对受、供体进行同期发情处理（雌激素或孕激素）； 2.该过程中的两次检查： 第一次对收集的胚胎进行检查； 3.胚胎移植成功与否要有两个条件： ①一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。 第二次用于供体的超数排卵（促性腺激素）。 第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。 二、胚胎移植 总结胚胎移植过程 生理学基础 意义 胚胎移入 为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境 胚胎收集 为胚胎的收集提供可能 移入胚胎 存活 为胚胎在受体内存活提供了可能 保留胚胎遗传特性 为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障，同时保障了供体优良遗传性状 免疫排斥反应 相同 游离 遗传物质 二、胚胎移植 思考·讨论 胚胎移植的生理学基础 同种动物的供、受体排卵后(同期发情)生殖器官的生理变化是_______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，而是处于_______状态 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生_________________ 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，其_________不会发生改变 a.胚胎移植一般应在同种雌雄供体和受体之间进行。这里的“同种”是指“同物种”。 b.胚胎移入受体子宫的位置应该与其在供体子宫内的位置相同或相似。 c.收集胚胎后，对胚胎进行质量检查。应该发育到桑葚胚或囊胚阶段，若没有发育到适合移植的阶段，还要进行胚胎的培养。 【划重点】关于胚胎移植过程中的解释 （1）充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力； 4.意义： （3）对供体施行超数排卵处理后可获得多枚胚胎，经移植可得到多个后代 （2）缩短供体繁殖周期,增加一生繁殖后代数量。 二、胚胎移植 地位：胚胎工程的最终技术环节。 2.牛胚胎移植的基本程序如图所示，下列说法错误的是( ) A.供体母牛的主要职能是产生具有优良性状的胚胎 B.图中a指的是超数排卵，可用激素促进该过程 C.图中c表示胚胎移植 D.应把早期胚胎移植到处于发情状态的母牛的输卵管中 D 趁热打铁 思考：你能想到进一步提高荷斯坦奶牛的繁殖率的思路吗？ 内细胞团 内细胞团分开，形成一模一样的双胞胎 同卵双胞胎的形成示意图 三、胚胎分割 可以分割胚胎，让其各自发育成新的个体。 早期胚胎具有很强的分裂能力，并保持着细胞的全能性，可将一个胚胎分割成几份，从而提高胚胎的利用率 采用__________将_________切割成_______________________等，经移植获得________________的技术。 1.概念： 机械方法 早期胚胎 2等份、4等份或8等份 同卵双胎或多胎 2.理论依据: 早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性。 来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，可产生遗传性状相同的后代。 3.特点: 可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。 三、胚胎分割 4. 胚胎分割的设备： 显微操作仪 体视显微镜 分割刀 分割针 发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。 5.过程： 对象： 滋养层细胞发育成胎盘和胎膜，不发育为胎儿的组织或器官，不会对胎儿产生影响。 直接移植胚胎给受体或体外培养到囊胚阶段再移植 囊胚 均等分割内细胞团 若没有均等分割，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。 注意：桑葚胚或囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性 三、胚胎分割 ①促进优良动物品种的 。 ③在胚胎移植前，进行 等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。 ②产生的遗传性状 的后代是进行遗传学研究的宝贵材料； 繁殖 相同 性别鉴定、遗传病筛查 6. 意义 三、胚胎分割 1978年，科学家将小鼠的桑椹胚一分为二，获得了成功。 1979年，科学家分割绵羊胚胎获得了同卵羔羊。 20世纪80年代后，人们建立了系统的胚胎分割法，并相继得到1/4和1/8分割胚胎后代。 我国的胚胎工程专家也进行了分割胚胎移植的实验研究，成功地对小鼠、家兔、绵羊、山羊和牛等动物进行了分割胚胎移植，并将二分胚胎分割技术应用到牛和羊的胚胎移植中。胚胎移植作为胚胎工程的最终技术环节，还将推动胚胎工程其他技术的研究和应用。 应用胚胎分割技术获得的三卵六羔羊 7.胚胎分割技术的发展 三、胚胎分割 8. 胚胎分割的局限性： 实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多，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。 另外，还存在刚出生动物体重偏低，毛色、斑纹可能存在差异等问题。 胚胎分割动物 体细胞核移植动物 相同点 不 同 点 胚胎的来源 遗传物质 起点 理论基础 都属于无性生殖，都需要进行胚胎移植等 雌性动物体内的早期胚胎或通过体外受精及其他方式得到的胚胎 通过核移植技术获得的重组胚胎(重构胚) 胚胎分割动物具有相同的遗传物质，亲本提供的核遗传物质一样多 克隆动物的核遗传物质由供体细胞核提供 经过受精作用或其他方式形成的一个细胞 经过核移植技术形成的一个细胞 动物细胞的全能性 动物细胞核的全能性 三、胚胎分割 【拓展】胚胎分割动物和体细胞核移植动物的异同 3.下图表示研究人员利用胚胎工程培育优质奶牛的过程，下列相关说法正确的是( )   A.①代表体外受精，与体内受精不同的是体外受精前精子需要获能 B.②代表早期胚胎培养，该过程中细胞进行有丝分裂，无细胞分化 C.③代表胚胎分割，需均等分割桑葚胚的内细胞团，以免影响胚胎发育 D.为选育出能泌乳的母奶牛，移植前需从胚胎的滋养层部位取样，做 DNA 分析鉴定性别 D 趁热打铁 胚胎工程技术及其应用 体外受精 胚胎分割 步骤：卵母细胞的采集、精子的获取、受精 胚胎分割的概念：对早期胚胎切割 胚胎分割的基础：细胞的全能性、每个细胞的细胞核内具有相同的遗传物质 胚胎分割的步骤：选择胚胎、分割胚胎、胚胎移植 体外受精技术的意义：是提高动物繁殖能力的有效措施，还可以为胚胎移植提供可用的胚胎 胚胎分割的意义 胚胎移植 胚胎移植的步骤 胚胎移植的概念：移植到同种的、生理状况相同的雌性动物体内 胚胎移植的意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖能力 ①促进优良动物品种的繁殖； ②产生遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料； ③对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义 课堂小结 1．下列有关人工授精、体外受精和自然受精的叙述，错误的是(　　) A．人工授精能更有效地发挥公畜的优良特性 B．体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能 C．人工授精、体外受精的本质与自然受精不同 D．人工授精过程中的精卵结合发生在母畜体内，而体外受精中这一过程发生在体外培养液中 课后训练 C 2．牛胚胎移植的基本程序如图所示，下列说法错误的是(　　) A．供体母牛的主要职能是产生具有优良性状的胚胎 B．图中a指的是超数排卵，可用激素促进该过程 C．图中c表示胚胎移植 D．应把早期胚胎移植到处于发情状态的母牛的输卵管中 课后训练 D 3．胚胎分割技术是一种现代生物技术，下列关于这一技术的叙述正确的是(　　) ①胚胎分割是将早期胚胎任意分割成多份 ②胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎 ③胚胎分割技术属于无性繁殖，因此属于克隆 ④胚胎分割技术可以分割任意时期的胚胎 A．①②　　　　　　　　 B．②③ C．①③④     D．①②③④ 课后训练 B 4.科学家运用不同的生物工程技术培育具有优良性状的牛，下列说法不正确的是(　　) A.体外受精等技术可培育出与母本遗传物质相同的试管牛 B.核移植等技术可培育具有亲本优良性状的克隆牛 C.胚胎分割等技术可提高优良牛胚胎的利用率 D.胚胎移植等技术可充分发挥优良雌性个体的繁殖潜力 A 课后训练 解析　体外受精经过精子和卵细胞的结合，故试管牛的遗传物质与母本不同，只含有母本一半的核基因，A错误；核移植属于无性繁殖，可培育具有亲本优良性状的克隆牛，B正确；胚胎分割可以把胚胎分为若干份，经移植可以获得同卵双胎或多胎，可提高优良牛胚胎的利用率，C正确；胚胎移植中，供体母牛只需要提供有优良性状的胚胎，育仔的任务由受体取代，可充分发挥优良雌性个体的繁殖潜力，D正确。 27 5．和牛是世界公认的高档肉牛品种，如图是通过胚胎工程培育试管和牛的过程。请回答下列问题。 (1)为了获得数量较多的卵母细胞，可以对雌性和牛进行__________处理，但只有发育到____________期的卵子才能与精子结合。体外受精前要对精子进行____________处理。 (2)在胚胎移植过程中，移入子宫的胚胎能在受体内存活的生理学基础是_____________________________________________________。 (3)为了进一步提高和牛的产子率，科学家用了胚胎分割技术，应选择发育良好形态正常的________________胚进行分割。如需对早期胚胎进行性别鉴定，宜取囊胚期的______________细胞进行鉴定。 课后训练 超数排卵 MⅡ 获能 受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生排斥反应 桑葚胚或囊胚 滋养层 Lavf58.20.100 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$