2.3 胚胎工程（第二课时）（教学课件）-2024-2025学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

第2章细胞工程 第3节胚胎工程(第二课时) 胚胎工程技术及其应用 选择性必修三《生物技术与工程》 2018年3月，地球上最后一头雄性北方白犀牛“在肯尼亚死亡。地球上剩下 最后两只雌性北方白犀牛。但研究人员设法保存了雄性北方白犀牛的精子。 情境导入 克隆北方白犀牛 无性生殖 试管动物技术 ①试管动物的概念：试管动物是指通过人工操作使卵子在体外受精， 培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。 ②试管动物的产生过程： 早期胚胎 培养 ③涉及的胚胎工程技术： 体外受精、体外胚胎培养、胚胎移植 受体母牛 (代孕) 精子 卵子 胚胎 移植 体外 受精 早期胚胎 试管牛 受精卵 情境导入 探究新知 一 .体外受精 二 .胚胎移植 . 结 课堂练习 堂小 胚胎分割 课 三 01 02 03 04 目 录 获能处理 获能精 子， 成熟培养 精子离心处理 体外受精 1.过程：包括 卵母细胞的采集 、 精子的获取和 受精 等步骤。 适当的培养液 受精卵培养 2 . 意义： 是提高动物繁殖能力的有效措施，可以为胚胎移植提供可用胚胎 新鲜或解 冻的精液 MⅡ 期卵母细胞 体外受精 卵巢 采集方法 适用范围 采集过程 培养 输卵管采卵 实验动物以 及家畜 小鼠、兔、 猪、羊 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。 (不需要) 卵巢 采卵 屠宰动物 的卵巢采卵 大型动物 或大家畜 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。 (需要) 活体采卵 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。 ① 卵母细胞的采集 体外受精 方法 操作过程 适用动物 培养法 将精子放入人工配制的获能液中使其获能 啮齿动物、家兔及猪 等动物 化学 诱导法 将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体 A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能 牛、羊等家畜 假阴道法、手握法和电激法。 精子在进行体外受精前需要 精子获能处理 体外受精 精子的采集 精子的获能 精子的采集和获能 CO₂培养箱 培养 采集 卵巢 在获能溶液或专用的受 精溶液中完成受精过程 早期胚胎培养的基本条件：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 2.Fertilization 受精卵培养 Insemination 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。 期卵母细胞 体外受精 3 体外受精技术过程 体外受精 新鲜或解冻 的精液 精子 获能处理 精子离心处理 目的 MⅡ 二、胚胎移植 1. 概念： 转基因技术、动物细胞核移植技术、胚胎分割等 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。 选择标准：遗传性状优良，生产能力 强 。 职 能 ：产生具有优良遗传特性的胚胎 选择标准：有健康体质和正常繁殖能力 职 能 ：承担繁重而漫长的妊娠和 育 仔任务 供体和受体： 供体：提供胚胎的个体 受 体 ：接受胚胎的个体 · 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。 使它们处于相同的生理环境，这样供体的 胚胎移入受体后，不会发生免疫排斥反应。 外源促性腺激素处理 超数排卵处理 目的：诱发卵巢排出比自然情况下 更多的成熟卵子。 二、胚胎移植 3.胚胎移植的过程： 注射雌激素 或孕激素 用人工的方法将公畜的精液注 入母畜生殖道内，完成受精。 目的：从输卵管或子宫角排出早期胚胎 (早期胚胎处于游离状态，容易收集) 优良供体母牛 (遗传性状优良，生产能力强) 发情配种 或人工授精 冲卵 收集胚胎并检查 受体母牛 (有健康体质和正常繁殖能力) 同期发 情处理 优良公牛 项目 自然受精 人工授精 体外受精 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 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 二、胚胎移植 比较自然受精、人工授精和体外受精 发情配种 或人工授精 冲卵 收集胚胎并检查 正常繁殖或两三个月后 进行另一次移植 优良供体母牛 (遗传性状优良，生产能力强) 超数排卵处 对受体进行妊娠检查 具有优良性状的后代 优良公牛 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。 产下的子代 性状取决于 所用父本和 供 体 ，性 别 取决于父本。 桑葚胚或囊胚阶段 不同动物胚胎 移植时间不同 受体母牛 (有健康体质和正常繁殖能力) 受体发情 胚胎移植 二、胚胎移植 3.胚胎移植的过程： 同期发 情处理 注意： 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) ; 第二次用于供体的超数排卵(促性腺激素) 2.该过程中的两次检查： 第一次对收集的胚胎进行检查； 第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。 3.胚胎移植成功与否要有两个条件： ①一般在同种雌性供体和受体之间进行。 ②胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。 胚胎移植 ↓ 妊娠检查 分娩 (胚胎移植的犊牛) 多种激素同期发情处理 ( 促性腺激素 超数排卵 发情配种或 人工受精 收集胚胎 并检查 (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 二、胚胎移植 供体公牛 1.将胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能 正常发育吗? 不能，需要移植到同种的、生理状态相同的受体体内。 2.需要在胚胎移植前对受体进行怎样的操作? 同期发情处理 3.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应? 基本不会 4、经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受 体保持一致? 和供体保持一致 优良换体母牛 I 进行同期发情处理 1 1 超数排卵 受体发情 发情配种或人工受精 移植胚胎 优良公牛 正常繁殖或两三个月 后进行另一次移植 具有优良性状的后代 二、胚胎移植 (以牛的胚 励移植为例) 思 考 ： 对受体进行妊娠检查 收集赶胎异检查二 ①充分发挥雌性优良个体的_ 繁殖潜力 。 选择标准：遗传性状优良，生产能力强 职 能 ：产生具有优良遗传特性的胚胎 选择标准：有健康体质和正常繁殖能力 职 能 ：承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务 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，增加供体一生繁殖后代的数量。 5.地位 : 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。 供体：提供胚胎的个体 受体：接受胚胎的个体 二、胚胎移植 4. 胚胎移植的意义： 理论基础：早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性。 2.设备 分割刀 分割针 显微操作仪 体视显微镜 三、胚胎分割 1. 概念 指采用机械方法(切割针、切割刀)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。 特 点 ： 来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，胚胎分割可以看做动物 无性繁殖或克隆的方法之一。 动物胚胎细胞的全能性 分割针 取样滋养层、 囊胚腔 二分胚 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。 分割针 囊胚 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。 (2)在显微镜下用分割 针或分割刀分割，在 分割囊胚阶段的胚胎 时，要注意将内细胞 团均等分割。 做DNA分 析性别鉴 已知性别 的胚胎 胚胎移植 (3)分割后的胚胎可 直接移植给受体，或 经体外培养后，再移 植给受体。 (1)选择发育良好、形态正 常的桑葚胚或囊胚，移入 盛有操作液的培养皿中。 3. 过 程 ： 胚胎移植前，进 行性别鉴定、遗传病筛查等 。 三 、胚胎分割 透明带、 滋养层- 内细胞团 三、胚胎分割 4. 胚胎分割的意义 ①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、 动物繁育健康后代具有重要意义。 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。 三 、胚胎分割 5. 胚胎分割的局限性 胚胎移植的意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖能力 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 胚胎分割的意义 课堂小结 步骤：卵母细胞的采集、精子的获取、受精 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 胚胎移植的概念：移植到同种的、生理状况相同的雌性动物体内 体外受精 胚胎移植 胚胎分割 胚胎工程技术及其应用 胚胎的收集、检 查、培养或保存 胚胎移植的步骤 供体、受体的 选择和处理 配种或人 工授精 移植后的 检查 胚胎的 移植 课堂练习 1.下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，错误的是(c ) A. 精子在获能液中于37℃、5% CO₂ 条件下培养的目的是使精子获能 B. 小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用 C. 分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异 D. 注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育 解析：分割的胚胎细胞具有相同的遗传物质，但发育过程中由于基因突 变或环境因素影响等，最终发育成的个体可能会有形态学差异，C错误。 A. 从良种公牛体内获得的精子可以直接与获能的卵细胞结合受精 B. 早期囊胚a、b、c 基因型相同，但发育得到的个体表型不一定相同 C.d 可直接移植给受体，得到小牛的途径属于有性生殖 无性生殖 D. 胚胎移植时因代孕牛几乎对胚胎无免疫排斥，因此无需使用免疫抑制剂 三种早期囊胚由不同受精卵发育而来遗传物质不一定相同 课堂练习 2. 胚胎工程中各种胚胎操作技术如图所示。下列分析正确的是( D ) 良种公牛 体外 胚胎体 受精 受 外培养 良种母牛 胚胎分割 早期囊胚(a) 胚胎干细胞培养早期囊胚(b) 胚胎移植 早期囊胚(c) 2个健康胚胎(d)* 胚胎干细胞(e) 小牛 在体外获能后才可以 $$