2.3胚胎工程（第2课时）课件 2024-2025学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

2.3胚胎工程 第2课时 胚胎工程技术及其应用 1 牛的生育率很低，妊娠时间长（280天，妊娠期间母牛不能再提供胚胎）；但是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）；公牛平均每次射精5ml,精子数50亿。 母牛其实是有很强的生殖潜能的，只是没有激发出来。 科学家们应用试管动物技术解决了这一难题。 那么如何实现良种牛快速繁殖呢? 情境导入 试管牛的工厂化生产 试管动物技术： 是指通过人工操作使卵子和精子在体外调节下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。 个体 精子(成熟) 卵子(成熟) 受精卵 体外受精 早期胚胎 子宫 胚胎移植 早期胚胎培养 受精 移植 试管动物技术 1978年7月25日世界首例试管婴儿 第一个试管婴儿于1978年7月25日在英国的奥尔德姆市医院诞生，她的名字叫路易丝.布朗。路易丝.布朗的母亲梅.布朗因输卵管阻塞而不能生育。 医生从梅.布朗（时年31岁）体内提取卵子，再取她丈夫（时年38岁）的精液，经处理在体外使卵子受精，受精卵分裂形成16细胞胚后重新植入梅.布朗的子宫内。9个多月后就生下了路易丝.布朗。 试管动物技术 1984年3月9日中国兽医博士旭日干与刚出生的“试管羊” 1988年3月10日我国首例试管婴儿诞生 核移植 体外受精 早期胚胎培养 胚胎移植 克隆牛 无性生殖 重组细胞 受精卵 试管牛 有性生殖 比较项目 试管动物(婴儿) 克隆动物 技术基础 生殖类型 后代性状 的继承特点 体外受精 胚胎早期培养 胚胎移植 动物细胞培养 动物体细胞核移植 胚胎移植 有性生殖 无性生殖 继承双亲的特性 与核供体亲本基本一样 比较试管动物和克隆动物 试管动物技术 培养 1.过程：哺乳动物的体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。 卵巢 MⅡ期卵母细胞 采集方法一： 用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子。 （超数排卵处理） 采集 新鲜或解 冻的精液 精子离心处理 注意：精子离心处理的目的是，去除精清中的抑制获能的物质。 获能精子 (人工配制的获能液) 体外受精 雌性动物排卵数可增加几倍至几十倍 7 培养 1.过程：哺乳动物的体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。 卵巢 MⅡ期卵母细胞 采集方法一： 用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子。 （超数排卵处理） 采集 新鲜或解 冻的精液 精子离心处理 注意：精子离心处理的目的是，去除精清中的抑制获能的物质。 获能精子 (人工配制的获能液) 体外受精 (相应溶液) 体外受精 提高动物繁育能力，为胚胎移植提供可用的胚胎。 2.意义： 雌性动物排卵数可增加几倍至几十倍 8 项　目 自然受精 人工授精 体外受精 不 同 点 过程 不同 雌雄动物交配完成 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、卵母细胞,在体外分别经处理后完成受精过程 场所 不同 雌性动物输卵管中 雌性动物输卵管中 体外培养液中 相同点 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 比较自然受精、人工授精和体外受精 培养 1.过程：哺乳动物的体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。 卵巢 MⅡ期卵母细胞 采集方法一： 用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子。 （超数排卵处理） 采集 新鲜或解 冻的精液 精子离心处理 注意：精子离心处理的目的是，去除精清中的抑制获能的物质。 获能精子 (人工配制的获能液) 体外受精 (相应溶液) 体外受精 培养 1.过程：哺乳动物的体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。 卵巢 MⅡ期卵母细胞 采集方法一： 用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子。 （超数排卵处理） 采集 新鲜或解 冻的精液 精子离心处理 注意：精子离心处理的目的是，去除精清中的抑制获能的物质。 获能精子 (人工配制的获能液) 体外受精 (相应溶液) 受精卵培养 (不同培养液) 受精卵培养到什么程度呢？ 当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。 不同的动物胚胎移植的时间不同，例如，牛、羊一般要培养到16细胞阶段（桑葚胚）或囊胚阶段才能进行移植，小鼠和家兔等实验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎即试管胚胎，可在4细胞阶段移植。 体外受精 雌性动物排卵数可增加几倍至几十倍 10 1.概念： 是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。 其他方式：如转基因、核移植和自然受精等 胚胎移植 提供胚胎的个体——供体；接受胚胎的个体——受体 2.过程 优良供体母牛 受体母牛 受体发情 同期发情处理 超数排卵处理 发情配种或人工受精 胚胎移植 收集胚胎并检查 对受体进行妊娠检查 具有优良性状的后代 正常繁殖或两三个月后进行另一次移植 优良公牛 遗传性状优良，生产能力强 有健康体质和正常繁殖能力 （一般用孕激素） 用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。 每次处理一头奶牛收集到的胚胎，经移植可产生3-4头犊牛，每年可处理4-5次。 胚胎移植 12 胚胎移植 同期发情处理: 利用某些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。(孕激素等) 同期发情处理的目的: 使供体受体生殖器官的生理变化相同，为胚胎移入相同的生理环境做好准备。 思考·讨论—教材P62 正确。因为胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境条件的一致性密切相关。只有供体、受体生理环境条件高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。所以，我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。 4.胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗?为什么? 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 胚胎移植的实质： 探究—学习笔记P46 胚胎移植 收集胚胎： 早期胚胎处于游离状态 胚胎移植 ①该过程中两次使用激素： ②该过程中的两次检查： ③ 胚胎移植成功与否要有两个条件： 第一次对受、供体进行同期发情处理； 第二次用于供体的超数排卵。 第一次对收集的胚胎进行检查； 第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。 胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。 进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。 任务一：胚胎移植的生理学基础 请结合牛的胚胎移植的过程图解，分析回答下列问题： 1.将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗？如果不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理？ 不一定能正常发育。一般情况下应移植到同种的、生理状态相同的受体子宫内，在移植前应对受体进行同期发情处理。 探究—学习笔记P46 2.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？ 受体对来自供体的胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。 3.胚胎移植后，经受体孕育的后代，遗传特性与供体还是受体保持一致？为什么？ 与供体保持一致；因为供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系，其遗传特性在孕育过程中不会发生任何变化。 探究—学习笔记P46 胚胎移植 胚胎移植的优势： 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 产生具有优良遗传特性的胚胎 负责繁重而漫长的妊娠和育仔任务 受体职能： 供体职能： 胚胎移植是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。 (1)可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 (2)大大缩短了供体本身的繁殖周期 (3)对供体施行超数排卵处理后，可增加后代数量 1.实质： 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 2.意义: 3.地位： 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。 受体 供体 胚胎移植 1.胚胎移植的来源及生殖方式 胚胎的来源 生殖方式 核移植 无性生殖 体外受精 有性生殖 体内受精 有性生殖 核心归纳—学习笔记P46 2.胚胎移植的生理 学基础及相应意义 核心归纳—学习笔记P46 3.胚胎移植过程中的两次处理和两次检查 核心归纳—学习笔记P46 (1)采集的卵母细胞需在体外培养使其分裂为卵细胞才能与获能的精子受精(　　) 提示　采集的卵母细胞需在体外培养，使其发育到MⅡ期才能与获能的精子受精。 (2)胚胎移植是胚胎工程中的最终技术环节，移植的胚胎一般在原肠胚之前，也可直接移植受精卵(　　) 提示　胚胎移植是胚胎工程中的最终技术环节，移植的胚胎一般在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。 (3)超数排卵需外源促性腺激素(　　) × × √ 判断正误—学习笔记P46 24 1.(2023·广东，3)科学家采用体外受精技术获得紫羚羊胚胎，并将其移植到长角羚羊体内，使后者成功妊娠并产仔，该工作有助于恢复濒危紫羚羊的种群数量。此过程不涉及的操作是 A.超数排卵 B.精子获能处理 C.细胞核移植 D.胚胎培养 √ 落实—学习笔记P46 2.(2024·湖北，5)波尔山羊享有“世界山羊之王”的美誉，具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中常采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊。下列叙述错误的是 A.选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排卵处理 B.胚胎移植前可采集滋养层细胞进行遗传学检测 C.普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体 D.生产中对提供精子的波尔公山羊无需筛选 √ 落实—学习笔记P46 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 可以分割胚胎，让其各自发育成新的个体。 胚胎分割 早期胚胎干细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性 采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术 2.理论依据： 1.概念： 胚胎分割 体视显微镜、显微操作仪、 分割针或分割刀 无性生殖（克隆） 具有相同的遗传物质 发育良好的，形态正常的桑葚胚或囊胚 (2)生殖方式： (4)分割后胚胎去向： (5)仪器和工具： (1)胚胎时期选择： (3)后代遗传特点： 直接移植给受体或经体外培养后，再移植给受体 将内细胞团均等分割 体视显微镜 胚胎分割 显微操作仪 体视显微镜，亦称实体显微镜，是从不同角度观察物体，使双眼引起立体感觉的双目显微镜。对观察体无需加工制作，直接放入镜头下配合照明即可观察，像是直立的，便于操作和解剖。 显微操作仪指用显微镜附加细微操纵装置所组成的显微手术器械。 在显微镜下用分割针或分割刀分割 胚胎分割 胚胎分割动态演示 囊胚腔 透明带 滋养层 内细胞团 分割针 分割针 做DNA分析，鉴定性别 二分胚 内细胞团 胚胎移植 盛有操作液的培养皿中，在显微镜下分割 已知性别胚胎 牛胚胎性别鉴定和分割示意图 3.过程： 胚胎分割 4.胚胎分割的优点 ①可以促进优良动物品种的繁殖 ②产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料 ③在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义 5.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 任务二：胚胎分割时的注意事项 1.在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意要将 均等分割。若分割时不能将 均等分割，会出现含 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。 2.胚胎分割是不是分割的份数越多，效率越高？ 分割的份数越多，分割后胚胎成活的概率越小。 内细胞团 内细胞团 内细胞团 探究—学习笔记P47 3.在对囊胚阶段的胚胎进行胚胎分割时，做性别鉴定时选取___________ 进行DNA分析，两方面原因：① ，用其做鉴定不会影响胚胎的恢复和进一步发育。②滋养层细胞和内细胞团细胞 ，具有相同的遗传物质。 4.原肠胚 (填“适合”或“不适合”)进行胚胎分割，因为______________________________________________________________________ ______________________________________________。 滋养层细胞 滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘 都是由同一个受精卵经有丝分裂和细胞分化形成 不适合 原肠胚已分化出三个胚层，每个胚层细胞的分化方向已确定，只分割出一部分胚层细胞不可能发育为一个完整的幼体 探究—学习笔记P47 (1)桑葚胚、囊胚和原肠胚都可用于胚胎分割移植(　　) 提示　胚胎分割移植用的胚胎一般发育到桑葚胚或囊胚时期，不能将原肠胚时期的胚胎进行分割移植。 (2)对桑葚胚分割移植时，应将内细胞团均等分割(　　) 提示　对囊胚分割移植时，应将内细胞团均等分割。 (3)胚胎的产生过程一般是有性生殖，但胚胎分割是无性繁殖(　　) × × √ 判断正误—学习笔记P47 36 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 √ 落实—学习笔记P47 4.如图表示胚胎分割的过程，下列有关胚胎分割的说法，不正确的是 A. 为了获得良种后代，可以取少量滋养层细胞进行DNA分析 B.细胞A不一定是受精卵 C.为了获得更多的胚胎，分割 胚胎时产生的份数越多越好 D.对胚胎进行分割后得到的个体性别相同 √ 落实—学习笔记P47 网络构建 2. 杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点， 成为受广大消费者喜欢的绵羊品种。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示。 (1) 请将图中括号内的内容补充完整。 体外胚胎培养 胚胎移植 (2) 为了获得数量较多的卵母细胞，可以对雌性杜泊羊进行怎样的处理？ (3) 在进行体外受精操作之前，还要对获得的卵母细胞和精子进行怎样的处理？ 可以对雌性杜泊羊进行超数排卵处理。 要对采集到的卵母细胞进行成熟培养，对采集到的精子进行获能处理。 练习与应用—教材P64 北方白犀牛曾经广泛分布于非洲中部等地，但由于猖獗的盗猎和自然栖息地的丧失，它们的数量不断减少。2018年3月，世界上最后一头雄性北方白犀牛去世，该物种仅剩下两头雌性。在此之前，研究人员设法保存了北方白犀牛的精子。 请回答下列问题。 (1)我们可以使用哪些现代生物技术来人工繁育北方白犀牛？运用这些技术一定能繁育成功吗？请说出你的理由。 可以使用人工授精、体外受精、胚胎移植、体细胞核移植等技术来人工繁育北方白犀牛。运用这些技术不一定能成功繁育北方白犀牛，因为任何一项技术都不能保证百分之百的成功率，何况现存的北方白犀牛数量极少。 二、拓展应用 练习与应用—教材P64 (2) 如果繁育成功，这样人工繁育的种群与野生种群相比，有什么区别？ 这样人工繁育的种群与野生种群相比，遗传多样性会降低，野外生存能力也会下降。 (3) 如果繁育不成功，这一物种将永远从地球上消失，从中我们能得到怎样的教训？ 多种多样的生物是生态系统的重要成员，是一个个独特的基因库。任何一个物种的灭绝都可能产生多米诺效应，使其他相关物种受到影响，进而威胁到生态系统的平衡与稳定。保护濒危的野生动物，保护生物多样性刻不容缓。 二、拓展应用 练习与应用—教材P64 1.胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。 2.胚胎分割一般选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。 3.对囊胚阶段的胚胎进行分割时，最关键的是要将内细胞团均等分割，做DNA性别鉴定一般取囊胚期的滋养层细胞。 1.采集的精子需进行获能处理，目的是 。 2.胚胎移植前，首先要对供、受体进行选择，选择标准为：供体是_____ 的个体，受体是 的个体，并用激素对供受体进行同期发情处理。 要语必背 使其具备与卵细胞受精的能力 遗传 性状优良、生产能力强 有健康的体质和正常繁殖能力 3.胚胎移植的实质是 。 4.进行胚胎移植的优势是可以充分发挥 。 5.胚胎移植需收集胚胎，收集胚胎时冲卵的生理学基础是_____________ _____________________________________________________________________________________。 6.胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一，其原因是_______ 。 早期胚胎在相同生理条件下空间位置的转移 雌性优良个体的繁殖潜力 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，而是处于游离状态 来自同 一胚胎的后代具有相同的遗传物质 长句表达 Lavf58.20.100 胚胎移植 $$