2.3 胚胎工程（第2课时）-【爱上生物课】2024-2025学年高二生物备课通关优质课件（人教版2019选择性必修3）

第3节胚胎工程 第二章细胞工程 胚胎工程技术及其应用 本节聚焦 1.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？ 从社会中来 那如何实现良种牛快速繁殖呢？ 牛的生育率虽然很低，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。 试管动物 (1)概念：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。 (2)涉及的胚胎工程技术： 体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植 体外受精 受体母牛（代孕） 精子 卵子 早期胚胎发育 胚胎移植 受精卵 早期胚胎 试管牛 试管动物 = 克隆动物 注意：试管动物是有性生殖技术，克隆动物是无性生殖技术。 情景导入 1988年中国首例试管婴儿 郑萌珠 1978年世界首例试管婴儿 露易丝.布朗 有一对夫妇，妻子因病切除了两侧输卵管，但他们一直想要一个亲生的孩子，你能从理论上想个办法帮他们完成这个愿望吗？ 一、体外受精 1.过程： 包括 、 和 等步骤。 卵母细胞的采集 精子的获取 受精 卵巢 MⅡ期卵母细胞 体外受精 获能精子 精子离心处理 新鲜或解冻的精液 受精卵培养 去除精浆，以利于精子获能 (提取纯度较高精子) 胚胎早期培养的基本条件:①营养条件、②无菌、无毒的环境条件③适宜的温度、pH和渗透压、④适宜的气体环境 目的 体外 培养 肝素等 在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程 一、体外受精 采集方法 适用范围 采集过程 体外培养 实验动物以及家畜 大型动物 或大家畜 小鼠、兔、猪、羊 牛、马 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。 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 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。 可直接与获能的精子在体外受精。 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。 (不需要) (需要) 输卵管采卵 (冲取卵子) 卵巢采卵 屠宰动物 的卵巢采卵 活体采卵 一、体外受精 提高动物 能力的有效措施，为胚胎移植提供可用的 。 胚胎 繁殖 2. 意义： 3.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 体外受精获得的胚胎怎么发育成个体? 及时训练 后期在体内进行 √ 1.试管动物技术是指通过人工操作使精子和卵子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后再经移植产生后代的技术。下列关于试管动物技术的叙述，不正确的是 A.该技术可以更多、更有效地利用动物卵细胞 B.运用该技术繁育后代的过程属于有性生殖 C.可实现优良品种的快速、大量繁殖 D.运用试管动物技术培育动物的过程全部在体外进行 及时训练 2.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 离心，精子获能 细胞分裂，数目增多 接受胚胎，为受体 √ 体外受精获得的胚胎怎么发育成个体? 二、胚胎移植 是指将通过_________及_________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 其他方式 同种的 生理状态相同 体内受精、转基因技术、核移植技术等 （一）概念： 是胚胎工程的最终环节技术/最后一道“工序”。 地位： 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： 优良 强 妊娠 育仔 （二）实质： 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。 二、胚胎移植 （三）过程： 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。 3.超数排卵的目的是什么？ 注射外源促性腺激素。 4.如何进行超数排卵？ 5.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 (前列腺激素、孕激素) 6.如何收集胚胎？ 7.进行胚胎移植时应选择发育到哪个阶段的胚胎？ 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。 哺乳动物早期胚胎形成后，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，为胚胎收集提供可能。 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。 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。 二、胚胎移植 （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。 总结胚胎移植过程 二、胚胎移植 胚胎移植的生理学基础 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。一般情况下检验合格的胚胎需要移植到同种的、生理状态相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育。在胚胎移植前要对受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器官的生理变化同步，为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境。 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。母体将妊娠子宫当作免疫豁免区。 二、胚胎移植 胚胎移植的生理学基础 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？ 胚胎移植后，经受体孕育的后代的遗传特性与供体保持一致。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，其遗传物质在孕育过程中不会发生任何变化。 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？ 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，并能继续发育。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。 二、胚胎移植 胚胎移植的生理学基础 生理学基础 意义 动物的供、受体排卵后（同期发情） 的生理变化是相同的 为供体的胚胎移入受体提供 了相同的 。 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 游离 为胚胎的 提供了可能 收集 受体对移入子宫的外来胚胎基本 上不发生 。 免疫排斥反应 为胚胎在受体内的 提 供了可能 存活 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其 不受任何影响 遗传特性 为移植后胚胎继续发育提供了营养等方面的保障 胚胎移入的基础 移入胚胎存活的基础 保留胚胎遗传特性基础 胚胎收集的基础 同种 生殖器官 生理环境 二、胚胎移植 （四）意义： 1.充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力； 2.缩短供体繁殖周期,增加一生繁殖后代数量。 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 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 地位：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。 及时训练 1.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 √ 子宫 及时训练 2.下列有关牛胚胎移植技术的叙述，不正确的是 A.供体牛应选择具有人类所需优良性状的个体 B.受体牛必须具有正常的孕育、生殖后代的能力 C.胚胎移植前要对受体母牛进行同期发情处理 D.在孕育过程中，移入胚胎的遗传特性受代孕母体的影响 √ 代孕母体仅为植入的胚胎提供营养物质及适宜的发育环境，一般不会影响其遗传特性 你能想到进一步提高良种奶牛繁殖率的思路吗？ 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。 三、胚胎分割 阅读教材P62-63内容，回答以下问题：(2min) 1. 胚胎分割是一项怎样的技术？属于什么繁殖方式？ 2. 应选取什么时期的胚胎进行分割？原因是？操作时应注意什么？ 3. 在胚胎移植前常需要对胚胎检测，为什么要对胚胎进行检测？检测什么？应选择什么细胞进行鉴定？为什么选择这种细胞？ 4. 胚胎分割可应用在哪些方面？其有何局限性？ 三、胚胎分割 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。 4.繁殖方式: 三、胚胎分割 5.主要仪器设备: 显微操作仪 体视显微镜 分割针 分割刀 三、胚胎分割 6.胚胎分割操作程序 发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。 对象： 注意：桑葚胚或囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性 囊胚 ①滋养层细胞发育成胎盘和胎膜，不发育胎儿的组织或器官，不会对胎儿产生影响。 ②滋养层和内细胞团均来自同一个受精卵的有丝分裂，含有相同的遗传物质。 在显微镜下用分割针或分割刀分割（不同发育阶段的胚胎，具体操作不完全相同。） 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。 直接移植胚胎给受体或体外培养到囊胚阶段再移植 胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等。 三、胚胎分割 ①滋养层细胞和内细胞团细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂和细胞分化形成，具有相同的遗传物质。 ②滋养层细胞发育成胎膜和胎盘，不发育胎儿的组织或器官，不会对胎儿产生影响。 【思考2】为什么选取滋养层细胞进行DNA分析？ 【思考1】进行DNA分析，鉴定性别的目的是？ 进行DNA分析的目的是进行遗传病筛查，以防止产生的后代具有严重的遗传病；进行性别鉴定，是为了人工筛选后代动物的性别。 【思考3】胚胎分割不是分割份数越多？ 分割的份数越多，技术难度会越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率自然会降低。 局限性 三、胚胎分割 7.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。 8.胚胎分割技术的发展 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。 应用胚胎分割技术获得的三卵六羔羊 及时训练 不是任意部分 1.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 √ 不能任意时期分割 及时训练 A.甲所表示的细胞不一定是受精卵细胞 B.图中a过程包括桑葚胚、囊胚阶段 C.胚胎移植技术可以定向改变动物的遗传性状 D.图示过程使用了动物细胞培养、胚胎分割、胚胎移植等生物技术 √ 2.如图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述不正确的是 不能定向改变 小结 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 练习与应用 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査，以防止发生免疫排斥反应。（ ） × × 一、概念检测 × 练习与应用 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。 （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? 体外胚胎培养 胚胎移植 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。 一、概念检测 练习与应用 二、拓展应用 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。 练习与应用 二、拓展应用 (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。 感谢观看 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 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