2.3.2胚胎工程技术及其应用课件-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 对畜牧生产中的胚胎工程进行分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。 上个世纪80年代，哺乳动物体外受精属于世界性的重大课题，尽管50年代和70年代先后培育成了“试管兔”和“试管婴儿”，但是在畜牧业中占有重要地位的家畜绵羊、山羊的体外受精试验却一直未获得成功，关键技术很难有突破。 1984年3月9日，世界上首例试管山羊顺利诞生，轰动了国际学术界。那么，胚胎工程涉还有哪些应用呢？ 简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。 1. 概述胚胎工程技术的主要内容及原理，设计通过胚胎移植技术繁育良种种畜的流程图。（生命观念、科学思维） 2. 简述胚胎工程在生产实践中的应用，关注胚胎工程与畜牧业发展。（社会责任） 一、体外受精 1．试管动物的概念： 通过人工操作使卵子在 受精，经培养发育为 后，再进行移植产生的个体。 体外 早期胚胎 思考：如何培育试管奶牛呢？ 精子 卵子 受精卵 体外受精 早期胚胎 子宫 试管牛 胚胎移植 2.体外受精的过程： 哺乳动物的体外受精技术主要包括_______________、__________ 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 3.体外受精的意义： 是提高动物 的有效措施，可以为 提供可用胚胎。 场所：培养液 胚胎移植 繁殖能力 1．采集到的卵母细胞是否都能直接与获能的精子受精？为什么？ 2．从精子、卵子结合的场所分析体外受精和人工授精是否相同？说明理由。 不能。采集的卵母细胞要培养成熟到MⅡ期时，才能受精。 不相同。体外受精是在体外完成精子、卵子的结合，而人工授精是在体内完成。 对体外受精进行分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。 ？ 【归纳提升】 1.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 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 中完成受精过程 场所 雌性动物输卵管中 雌性动物 中 体外培养液中 相同点 (1)精子 、卵子成熟后方能完成受精过程； (2)都是有性生殖 培养液 获能 输卵管 2.比较试管牛克隆牛 项目 试管动物(婴儿) 克隆动物 技术基础 生殖类型 发育起点 后代性状的遗传特点 体外受精、胚胎早期培养、胚胎移植 有性生殖 受精卵 继承双亲的特性 动物细胞培养、动物体细胞核移植、早期胚胎培养、胚胎移植 无性生殖 核移植后的重组细胞 与核供体亲本基本一样 【例1】如图表示通过体外受精培育牛的过程，下列叙述错误的是 (　　) A．获取的精子经获能后才能进行体外受精 B．②过程只与细胞膜的流动性有关 C．③过程中的细胞增殖方式是有丝分裂 D．④属于胚胎移植过程 B 在进行体外受精时，获取的精子需获能后才能与卵母细胞进行体外受精，A正确；图中的②过程是受精作用，该过程涉及精卵细胞的识别、细胞膜的融合(与膜的流动性有关)、核的融合等，B错误；③是卵裂过程，该过程中的细胞增殖方式是有丝分裂，C正确；④是将早期胚胎移入受体子宫的过程，属于胚胎移植过程，D正确。 二、胚胎移植 1．概念：指将通过 及其他方式得到的 ，移植到 的、 的 动物体内，使之继续发育为新个体的技术。 体外受精 胚胎 同种 生理状态相同 雌性 (1)供体： 胚胎的个体。 接受 (2)受体： 胚胎的个体。 (3)胚胎来源： 、转基因技术、动物细胞核移植技术等方式得到 的胚胎。 (4)实质：早期胚胎在相同 条件下空间位置的转移。 提供 体内受精 生理环境 2.步骤(以家畜为例)： 优良供体母牛 优良公牛 （遗传性状优良，生产能力强） 受体母牛 （有健康体质和正常繁殖能力） 具有优良性状的后代 受体发情 发情配种或人工授精 移植胚胎 收集胚胎并检查 对受体进行妊娠检查 正常繁殖或两三个月后进行另一次移植 超数排卵 进行同期发情处理 3．生理学基础 (1)受体基本上不会对来自供体的胚胎发生 反应。 (2)胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下 的转移。 4．意义 (1)可以充分发挥雌性优良个体的 ，大大缩短了供体本身的繁殖周期。 (2)在对供体施行 处理后，可获得多枚胚胎，经移植可得到多个后代，这使供体的后代数是自然繁殖的十几倍到几十倍。 免疫排斥 空间位置 繁殖潜力 超数排卵 1．在胚胎移植过程中，对供、受体的选择有哪些要求？ 供体：遗传性状和生产性能优秀。受体：有健康的体质和正常繁殖能力。 2．胚胎移植过程中两次使用激素，激素作用相同吗？胚胎移植过程中需要进行两次检查，分别检查什么？ 不同，第一次是用激素对受体和供体进行同期发情处理；第二次是用促性腺激素处理供体使其超数排卵。 两次检查。第一次在冲卵后，对胚胎进行质量检查；第二次对受体母畜进行是否妊娠的检查。 ？ 对体胚胎移植进行分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。 【归纳提升】 胚胎移植的几点注意事项 1.两次使用激素：第一次用多种激素对受、供体进行同期发情处理；第二次一般用促性腺激素处理供体进行超数排卵。 2.两次检查：第一次对胚胎进行质量检查；第二次对受体母牛进行是否妊娠的检查。 3.产下的犊牛性状取决于供体公、母牛，性别取决于公牛提供何种类型的精子，两者与受体母牛没有关系。 4.胚胎移植成功与否要有两个条件：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。 对胚胎移植的注意事项进行归纳概括，体现了科学思维的核心素养。 【例2】(2024·湖北高考) 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 D 快速繁殖波尔山羊，要选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排卵，A正确；滋养层细胞和胚胎细胞都是由受精卵发育来的，基因相同，所以取滋养层细胞进行遗传学检测就可以知道胚胎遗传物质组成，且不会影响胚胎发育，B正确；山羊和绵羊是不同的物种，具有生殖隔离，不能将山羊的胚胎移植到绵羊子宫发育，即普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体，C正确；生产中需选择品质优良的波尔公山羊提供精子，D错误。 三、胚胎分割 1．概念： （3）所需工具及仪器设备：分割针或分割刀、 和 等。 显微操作仪 体视显微镜 显微操作仪 采用________ 将_________切割成___________________ 等，经移植获得_____________的技术。 机械方法 2等份、4等份或8等份 同卵双胎或多胎 （1）繁殖方式： （克隆）。 （2）适合分割的胚胎：发育良好的、形态正常的 。 体视显微镜 桑葚胚或囊胚 无性繁殖 早期胚胎 2．操作程序 (1)选择胚胎：选择发育良好、形态正常的 或 ，将其移入盛有 的培养皿中。 (2)分割胚胎：用 或 将胚胎切割。分割后的胚胎可以直接移植给受体，或经 后，再移植给受体。 3．分割胚胎的要求：要注意将内细胞团 分割。 桑葚胚 囊胚 操作液 分割针 分割刀 体外培养 均等 分割针 内细胞团 二分胚 5．意义（优点） (1)可以促进优良动物品种的 ，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。 (2)在胚胎移植前，进行 、遗传病筛查等，对于人工控制 、动物繁育健康后代具有重要意义。 6. 局限性 (1)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，目前以二分胚胎的分割和移植效率最高。 (2)存在刚出生动物体重偏低，毛色、斑纹可能存在差异等问题。 繁殖 性别鉴定 动物性别 1．胚胎分割一般在什么时期进行？原肠胚 时期进行胚胎分割可以吗？为什么？ 多数是对桑葚胚或囊胚阶段的胚胎进行分割。原肠胚不适合分割，因为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。 2．囊胚期的内细胞团有何功能？对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割？ 内细胞团在囊胚阶段才出现，它将来发育成胎儿的各种组织。若分割时不能将内细胞团均等分割，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。 ？ 对体胚胎分割进行分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。 【归纳提升】 1．分割要求 (1)分割要均等：分割囊胚的内细胞团时，一定要均等，若分割不均，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。 (2)分割份数不能过多：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越大，移植成功率越低。 2．繁殖方式 同一胚胎经分割移植形成的后代具有相同的遗传物质，该过程中没有减数分裂、有性生殖细胞的形成、有性生殖细胞的结合，属于无性繁殖或克隆。 对胚胎分割知识进行归纳概括，体现了科学思维的核心素养。 【例3】（多选）以下对于胚胎分割的描述，错误的是 (　　 ) A．只能对囊胚阶段的胚胎进行分割 B．囊胚阶段的胚胎分割份数越多，产生相同基因型的后代个数越多 C．胚胎分割产生的后代个体表现型完全相同 D．内细胞团一般到囊胚阶段才出现，胚胎分割时最好将其 均等分割，移植成功率才高 ABC 胚胎分割可以选择桑葚胚或囊胚期的胚胎进行分割，A错误；胚胎分割可将早期胚胎分为2等份、4等份、8等份等，但胚胎分割份数越多，越难做到均等分割，成功率也越低，B错误；胚胎分割产生的后代个体基因型完全相同，但表现型不一定完全相同，C错误；内细胞团一般到囊胚阶段才出现，分割时要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，D正确。 卵母细胞的采集和培养 胚胎工程技术及应用 胚胎分割 精子的采集和获能 步骤 生理学基础 体外受精 胚胎移植 概念 受精 意义 操作程序 注意的问题 概念 意义 1．（2024·广西适应性测试） 巴马香猪不仅内质醇美，口感极佳，还可作为医用模型，是广西地方特色品种。科技工作者从屠宰场收集到的卵巢中采集卵子，通过体外受精技术加快巴马香猪的繁殖。体外受精技术不涉及的操作是 (　　) A.精子获能处理 B.卵子成熟培养 C.胚胎分割 D.胚胎培养 C 体外受精主要包括：卵母细胞培养到减数分裂Ⅱ中期、精子获能、受精，在体外完成早期胚胎培养，再移植到代孕个体子宫内，所以该技术不涉及胚胎分割。 2．关于“克隆羊”“试管羊”“转基因羊”的说法，正确的是 (　　) A．它们的遗传物质都只来自一个亲本 B．它们在形成过程中一般都有卵细胞的参与 C．它们是通过相同的生殖方式获得亲本的优良性状的 D．在培育过程中，都用到了动物细胞培养技术、核移植技 术和胚胎移植技术 B 克隆羊是用核移植技术得到的，其遗传物质分别来自提供细胞核和去核的卵细胞的亲本，试管羊是借助试管动物技术获得的，需依次进行体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等过程，其遗传物质来自有性生殖的两个亲本，转基因羊是基因工程的产物，其遗传物质来自有性生殖的两个亲本和提供目的基因的个体，A错误，B正确；克隆羊属于无性生殖范畴，试管羊和转基因羊均是通过有性生殖获得的，C错误；在培育试管羊和转基因羊的过程中，没有用到核移植技术，D错误。 3．下图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是（ ） A．A所表示的细胞不一定是受精卵细胞 B．图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段 C．应把③移植到处于发情状态的母牛的输卵管中 D．图示过程使用了细胞培养、胚胎分割、核移植等生物技术 A 图中A所示的细胞不一定是受精卵，还可能是重组细胞或早期还未分化的胚胎细胞，A正确；图中a过程包括卵裂、桑葚胚、囊胚阶段，还没有发育到原肠胚阶段，B错误；应把③移植到受体母牛的子宫中而不是输卵管中，C错误；图示中没有显示核移植的过程，D错误。 4．（多选）（2024·齐齐哈尔高二检测）单峰骆驼在野外几乎灭绝，科学家欲通过胚胎工程的方法拯救野生单峰骆驼，进行了下图所示研究。请据图分析，下列说法正确的是 (　　) A.为使A野生单峰骆驼超数排卵，可在其饲料中添加 适量的促性腺激素 B.胚胎移植到C体内前收集胚胎并检查，这是为了避免 受体母骆驼对外来胚胎产生免疫排斥 C.卵裂期胚胎的总体积不增加，但有机物种类增加 D.而可采用胚胎分割技术提高胚胎利用率，胚胎分割 移植后获得的动物个体之间性状不完全相同 CD 促性腺激素的化学本质为蛋白质，若添加在饲料里，在消化道内会被水解，A错误； 胚胎移植到C体内前收集胚胎并检查，这是为了检查胚胎质量和发育情况，B错误； 卵裂期细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，早期胚胎发育消耗卵细胞提供的营养物质，有机物总量减少，但有机物种类增多，C正确；由于性状受基因和环境共同影响，所以胚胎分割移植后获得的动物个体之间性状不完全相同，D正确。 5．如图是克隆羊的培育流程图,根据所学知识回答下列问题: (1)培育克隆羊时用到的卵母细胞可以从屠宰场收集,并在体外培养到MⅡ期。 (2)通过显微操作法吸出卵母细胞中的细胞核,微型吸管除了将细胞核吸出外,往往还会将第一极体一并吸出。 (1)培育克隆羊时用到的卵母细胞可以从屠宰场收集,并在体外培养到_______期。  (2)通过__________法吸出卵母细胞中的细胞核,微型吸管除了将细胞核吸出外,往往还会将__________一并吸出。  MⅡ 显微操作 第一极体 (3)去核的卵母细胞与供体细胞通过电激后融合,供体核进入受体卵母细胞,构建成重组胚胎。(4)欲培养高产奶山羊这一优良品种,对移植前的胚胎进行性别鉴定时,宜取囊胚期的滋养层细胞进行鉴定。 (3)去核的卵母细胞与供体细胞通过______后融合,供体核进入受体卵母细胞,构建成重组胚胎,融合后的重组胚胎,需要用物理或化学的方法进行激活,使其完成细胞分裂和发育进程。 (4)欲培养高产奶山羊这一优良品种,对移植前的胚胎进行性别鉴定时,宜取囊胚期的__________细胞进行鉴定。 电激 滋养层 (5)将发育到一定阶段的重组胚胎,移植到同种的且生理状态相同的其他雌性动物体内,使之继续发育,最后形成克隆羊。移入的胚胎能够存活,是因为代孕子宫并不会对其发生免疫排斥反应,同时能够与受体子宫建立正常的生理和组织联系。 (5)将发育到一定阶段的重组胚胎,移植到同种的且____________相同的其他雌性动物体内,使之继续发育,最后形成克隆羊。移入的胚胎能够存活,是因为代孕子宫并不会对其发生________________,同时能够与受体子宫建立正常的____________联系。    　　 生理状态 免疫排斥反应 生理和组织 $$