2.3.2 胚胎工程技术及其应用-【堂堂清】2024-2025学年高二生物下学期同步精品课件（2019人教版选择性必修3）

2.3.2 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？ 情境创设 中国首例试管婴儿 【资料】通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育成早期胚胎后，再进行移植产生的个体，叫作试管动物。试管动物培育的过程示意图如下： 体外受精 早期胚胎培养 胚胎 移植 试管动物培育过程中， 使用了哪些技术？ 思考 精子 卵子 受精卵 早期胚胎 受体 (代孕母体) 试管动物 00 在这个过程中首先要做的就是体外受精。 扩展：克隆牛VS试管牛 00 克隆牛： 试管牛： 早期胚胎 动物细胞核移植 体外受精 重组细胞 受精卵 胚胎移植 试管动物 克隆动物 发育起点 生殖方式 技术手段 核遗传物质 核遗传规律 受精卵 重构胚 有性生殖 无性生殖 体外受精、胚胎移植 动物细胞核移植技术、胚胎移植 来自父本、母本 来自核供体 遵循孟德尔遗传规律 不遵循孟德尔遗传规律 胚胎工程技术·体外受精 02 1.过程：主要包括 、 和 等步骤。 卵母细胞的采集 精子的获取 受精 2.意义：①提高动物 的有效措施； ②为 提供可用的胚胎。 哺乳动物体外受精过程示意图 获能 处理 置于适当的 培养液共同培养 成熟 培养 繁殖能力 胚胎移植 胚胎工程技术·体外受精 02 ①卵母细胞的采集 采集方法 适用范围 采集过程 培养 实验动物 以及小家畜 (如：小鼠、兔) 利用促性腺激素促使雌性动物排出更多的卵子，从输卵管中冲取卵子； ； 可直接与获能的 精子在体外受精。 大型动物 以及大家畜 (如：牛、马) 从已屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞； ； 采集后的卵母细胞都要在体外经过 人工培养成熟后，才能与获能的精 子受精； 借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等仪器，直接从活体动物卵巢中吸取卵母细胞； 输卵管采卵 卵巢采卵 屠宰动物的 卵巢采卵 活体采卵 不需要 需要 一般要在体外进行 培养，即培养到 期。 成熟 MII 胚胎工程技术·体外受精 02 ②精子的获取 要在体外进行 处理，即获得 。 获能 受精能力 精子离心处理的目的是什么？ 思考 精子体外获能的方法是？ 思考 去除精浆(含有抑制精子获能的物质)， 提取纯度较高的精子，以利于精子获能。 将精子培养在人工配置的获能液 中使其获能。 获能液常见有效成分：肝素、Ca2+载体等。 胚胎工程技术·体外受精 02 置于 共同培养一段时间。 ③受精 受精卵（早期胚胎）培养需要哪些基本条件？ 思考 适当的培养液 ①营养条件(水、无机盐、氨基酸、核苷酸、维生素、血清等)； ②无菌、无毒的环境; ③适宜的温度、pH和渗透压; ④适宜的气体环境(CO2培养箱); 胚胎工程技术·胚胎移植 02 1.概念：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。 同种的 生理状态相同 体外受精及其他方式 早期胚胎可以通过什么方式获得？属于有性还是无性生殖？ 思考 ①体内受精 ②体外受精 ④动物细胞核移植 ③转入目的基因的受精卵 ⑤胚胎分割 早期胚胎 有性生殖 无性生殖 胚胎工程技术·胚胎移植 02 2.实质： 。 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 受体 供体 提供胚胎 的个体 接受胚胎 的个体 选择标准： 职能： 选择标准： 职能： 遗传性状优良，生产能力强； 产生具有优良遗传特性的胚胎； 有健康的体质和正常繁殖能力； 承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务； 胚胎工程技术·胚胎移植 02 3.过程： （1）供体和受体进行同期发情处理： ①方法：用 等处理， ②目的：保证胚胎在移植前后 。 外源孕激素 所处的生理环境相同 （2）供体进行超数排卵处理： ①方法：用 等处理， ②目的： . 。 诱发卵巢排出比自然 情况下更多的卵子 外源促性腺激素 第1次 使用激素 第2次 使用激素 ①供体、受体的选择和处理 胚胎工程技术·胚胎移植 02 3.过程： 项目 不同点 过程 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、卵子，在体外培养液中完成受精过程. 场所 雌性动物输卵管中 （体 受精） 体外 培养液中 相 同 点 ①精子 、卵子 后 方能完成受精过程； ②都是 生殖。 自然受精 人工授精 体外受精 获能 成熟 有性 ≠ ②配种或人工授精 内 胚胎工程技术·胚胎移植 02 3.过程： （1）收集胚胎： 用配制好的冲卵液，借助特制的冲卵 装置，将供体母畜 . 中的胚胎冲洗出来。 （2）检查胚胎： 用 胚胎是否发育 到 或 阶段。 （3）保存胚胎： 将收集的胚胎放入 中保存。 →也叫冲卵 显微镜检查 桑葚胚 -196℃的液氮 囊胚 输卵管或子宫角 ③胚胎的收集、检查、培养或保存 胚胎工程技术·胚胎移植 02 3.过程： 胚胎移植过程中需要进行两次检查： ①第一次检查： ； 检查内容： 。 ②第二次检查： ； 检查内容： 。 对收集的胚胎进行检查 对受体进行妊娠检查 胚胎质量和发育时期 注：若没发育到适合移植的阶段 (桑葚胚或囊胚)，还要进行胚胎培养。 胚胎是否成功着床 第1次 检查 第2次 检查 ④胚胎的移植及检查 胚胎工程技术·胚胎移植 02 3.过程： 提示： ①一般应在 的雌性供体和受体 之间进行。 ②进行胚胎移植的供体和受体的 要相同。 同种 生理状态 注：多种激素和冲卵处理对供体有一定的损伤，需要一定的时间恢复。故供体母牛需要两三月后才能进行另一次移植。 胚胎移植成功的关键是什么? 思考 胚胎工程技术·胚胎移植 02 胚胎移植的生理学基础 思考·讨论 讨论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? 提示： 。一般检验合格的胚胎需要移植到 的受体子宫内，胚胎才能继续发育。移植前要对受体进行 处理， 使供体和受体生殖器官的生理变化同步，才能为胚胎提供相同的生理环境。 讨论2.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应? 提示：受体对来自供体的胚胎 发生免疫排斥反应。 不一定 同种的、生理状态相同 同期发情 基本上不会 胚胎工程技术·胚胎移植 02 胚胎移植的生理学基础 思考·讨论 讨论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? 提示： 。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，并能续发育。 讨论3.胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致?为什么? 提示：胚胎移植后，经受体孕育的后代的遗传特性与 保持一致。 原因： . . 正确 供体 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。 胚胎工程技术·胚胎移植 02 胚胎移植的生理学基础 思考·讨论 生理学基础 意义 胚胎移入 同种动物的供、受体排卵后, 生殖器官的生理变化是 的。 为供体的胚胎移入受体 提供了相同的生理环境 胚胎收集 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。 为胚胎的收集提供可能 胚胎存活 受体对移入子宫的外来胚胎基本上 不发生 。 为胚胎在受体内存活提供 了可能 胚胎发育 供体胚胎可与受体子宫建立正常的 生理和组织联系， 其遗传特性 发生改变。 为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障， 胚胎优良的遗传特性得以保持。 相同 游离 免疫排斥反应 不会 胚胎工程技术·胚胎移植 02 4.意义：①充分发挥雌性优良个体的 。 ②大大缩短了供体本身的 。 ③对供体施行 处理后，增加后代数量。 5.地位：胚胎移植是胚胎工程的 环节， 还将推动胚胎工程其他技术的研究和应用。 最终技术 繁殖潜力 繁育周期 超数排卵 体外受精和胚胎移植·判断正误P46 03 (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(　　) (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(　　) (3)超数排卵需外源促性腺激素(　　) × √ × 不能直接移植受精卵; 使其发育到MⅡ期； 1．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 体外受精和胚胎移植·落实思维方法P46 03 C 由于该过程为有性生殖，因此不涉及细胞核移植，×; 2．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 体外受精和胚胎移植·落实思维方法P46 03 D 生产中需选择品质良好的波尔公山羊提供精子，×; 胚胎工程技术·胚胎分割 04 1．概念：指采用 方法将 切割成2等份、4等份或8等份等， 经移植获得 的技术。 2．特点：来自同一胚胎的后代具有 的遗传物质。 胚胎分割技术的理论依据是什么？ 思考 早期胚胎细胞具有很强的分裂能力， 并保持着细胞全能性。 机械 早期胚胎 同卵双胎或多胎 相同 无性繁殖 （克隆） 胚胎工程技术·胚胎分割 04 3.主要的仪器设备和分割工具： 体视显微镜 显微操作仪 分割刀 分割针 胚胎工程技术·胚胎分割 04 4.操作程序：选择发育良好、形态正常的 ， 移入盛有 的培养皿中，然后在显微镜下用 或 分割。 牛胚胎性别鉴定 和分割示意图 桑葚胚或囊胚 操作液 分割针 分割刀 【关键】分割囊胚时， 要将内细胞团均等分割。 胚胎工程技术·胚胎分割 04 若没有将内细胞团均等分割，可能会出现什么后果？ 思考 提示：含内细胞团多的部分正常发育的能力 ， 含内细胞团少的部分发育 或发育 ，甚至不能发育等问题。 胚胎分割是不是分割的份数越多，效率越高？ 思考 提示：分割的份数越多，分割后胚胎成活的概率越 。 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， 目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高。 强 受阻 不良 小 提示：____________； 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都是由 . 经 和 形成，具有相同的遗传物质。 胚胎工程技术·胚胎分割 04 在对囊胚阶段的胚胎进行胚胎分割时， 做性别鉴定时应选取什么细胞进行DNA分析，为什么？ 思考 滋养层细胞 滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘 同一个受精卵 有丝分裂 细胞分化 胚胎工程技术·胚胎分割 04 5.意义： ①可以促进优良动物品种的 。 ②产生的遗传性状相同的后代是进行 研究的宝贵材料。 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。 繁殖 遗传学 性别鉴定 遗传病筛查 胚胎分割·判断正误P47 04 (1)桑葚胚、囊胚和原肠胚都可用于胚胎分割移植(　　) (2)对桑葚胚分割移植时，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(　　) × √ × 囊胚。 原肠胚不行。 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 胚胎分割·落实思维方法P47 04 B 任意分割，×; √; √; 任意时期，×; 胚胎分割·落实思维方法P47 04 C 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 胚胎分割份数越多，操作难度越大，成功率越低，C×; 练习与应用·书本P64 1.体外受精和胚胎移植都是在医学和农业生产上应用较多的胚胎工程技术。判断下列相关表述是否正确。 ①采集来的卵母细胞和精子可以直接用于体外受精。( ) ②经胚胎移植产生的后代，其遗传特性与受体保持一致。( ) ③进行胚胎移植前,要对供体和受体进行免疫检查,以防止发生免疫排斥反应。( ) × × × 测学任务： 完成《练透》P113-114； 要求：黑笔完成，红笔对改，今晚收。 $$