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选择性必修3

该高中生物学课件聚焦胚胎工程，核心讲解体外受精、胚胎移植和胚胎分割技术，以克隆猴“中中”“华华”及试管牛案例导入，联系细胞工程基础，结合我国奶业良种牛繁殖难题，引导学生从生殖潜能角度思考，搭建从细胞工程到胚胎工程技术应用的学习支架。 其亮点是以真实问题驱动，融合科学思维与探究实践，通过自主阅读、思考讨论及胚胎分割动态演示，帮助学生理解技术原理，强调内细胞团均等分割的结构与功能观，拓展北方白犀牛保护案例培养态度责任。学生能提升知识应用能力，教师可借助系统模块设计高效推进教学。

第2章 细胞工程 照片中两只可爱的小猴，分别叫“中中”和“华华”，它们诞生于2017年，一出生就轰动了全世界，这是我国科学家的研究成果。你知道它们是如何培育出来的吗？在这之前，科学家培育了胚胎细胞克隆猴，你知道两者有什么不同吗？其实，自1996年首个体细胞克隆动物多莉羊诞生以来，人类已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜，但为什么体细胞克隆猴的诞生能轰动世界呢？ 上面这些成果的取得都有赖于细胞工程的发展，培养克隆动物只是细胞工程的一个方面。近年来，细胞工程领域成果跌出，方兴未艾。 第3节 胚胎工程 （第2课时） 02 简述体外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步骤和应用价值。 运用胚胎工程的基本概念和原理，对生产、生活中的相关问题进行分析与判断。 简述受精和胚胎早期发育的基本过程。 目标 01 03 学习目标 04 认同胚胎工程技术的发展和应用体现了科学、技术、社会的互动关系。 3 国际良种奶牛：年均产奶量10000公斤左右 国产奶牛：年均产奶量3000公斤左右 我国奶业肉业现状 奶业 肉业 海福特肉用牛：2岁体重可达800Kg 我国蒙古黄牛：均重300Kg 荷斯坦牛 蒙古黄牛 实际问题 ①引进一头良种成年奶牛需3万---5万元 ②一头牛一胎只产一头牛犊，一生只生育4、5次 科学发现 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。 那如何实现良种牛的快速繁殖呢? 4 试管牛的工厂化生产 试管牛(动物)”是指什么？“试管牛”是如何生产的？ 试管动物是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。 精子 卵子 受精卵 早期胚胎 子宫 个体 体外受精 早期胚胎发育 胚胎移植 注意：试管动物 = 克隆动物 卵巢 新鲜或解冻的精液 MII期卵母细胞 获能精子 精子离心处理 体外受精 受精卵培养 体外受精技术主要包括 、 、 和 等步骤。 一、体外受精 （一）主要步骤： 卵母细胞的采集 精子的获取 精 受精 一、体外受精 （一）主要步骤： 去除精清，以利于精子获能 (提取纯度较高精子) 将获能的精子和培养成熟的卵子置于适当的培养液中共同培养一段时间。 将精子培养在获能液（含肝素、Ca2+载体等）中使其获能。 （二）意义： 1、提高动物繁殖能力的有效措施 2、为胚胎移植提供可用的胚胎 一、体外受精 2.在生物学上试管婴儿技术属于（ ） A.有性生殖、体外受精 B.无性繁殖、体内发育 C.有性生殖、体内受精 D.无性繁殖、体外发育 1.可以与获能精子进行体外受精的卵母细胞需要培养到(　　) A.MⅠ期 B.MⅡ期 C.桑葚胚期 D.囊胚期 B 巩固练习 A 3.爱德华兹以他在体外受精技术领域做出的开创性贡献而获得2010年诺贝尔生理学或医学奖。关于体外受精技术的叙述正确的是(　　) A.获取的精子经获能后才能进行体外受精 B.采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液中才能形成受精卵 C.精子和卵细胞受精形成受精卵后即可移入母体子宫 D.精子与卵子相遇后，精子会释放多种水解酶，防止多精入卵 巩固练习 A 4.发展试管动物技术具有重要意义，下列有关叙述错误的是(　　) A.试管动物技术可解决动物生育率低的问题 B.试管动物技术可以更多、更有效地利用动物卵母细胞 C.试管动物技术可以通过普通家畜繁育良种家畜 D.试管动物技术不能实现家畜的快速繁殖 体外受精获得的胚胎怎么发育成个体? 巩固练习 D 1.胚胎移植的概念、移植条件、实质、地位是什么？ 2.什么是供体和受体？供体和受体的选择标准是什么？ 3.请用文字和箭头表示出胚胎移植的过程。 4.在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理?目的是什么？ 5.如何进行超数排卵？目的是什么？ 6.胚胎移植的意义。 请同学们自主阅读教材P61-62，完成下列问题。 5.冲卵的目的是什么？ 二、胚胎移植 13 羊的胚胎移植 转基因、核移植等 1、概念： 供体：提供胚胎 受体：接受胚胎 胚胎移植 二、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、生理状态相同的其他雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。 2、移植条件： 供体与受体为同种且生理状态相同。 3、地位： 胚胎工程的最后一道“工序”。 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) (有健康的体质和正常繁殖能力) 供体、受体的 选择和处理 配种或 人工授精 胚胎的收集、检查、培养或保存 胚胎的移植 移植后的检查 二、胚胎移植 4、主要步骤： 优良供体母牛 （遗传性状优良、生产能力强） 受体母牛 （有健康的体质和正常繁殖能力） 超数排卵处理 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 具有优良性状的后代 优良公牛 进行同期发情处理 二、胚胎移植 5、过程： (以牛为例) 优良供体母牛 （遗传性状优良、生产能力强） 受体母牛 （有健康的体质和正常繁殖能力） 超数排卵处理 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 具有优良性状的后代 优良公牛 进行同期发情处理 二、胚胎移植 5、过程： (以牛为例) 优良供体母牛 （遗传性状优良、生产能力强） 受体母牛 （有健康的体质和正常繁殖能力） 超数排卵处理 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 具有优良性状的后代 优良公牛 进行同期发情处理 二、胚胎移植 5、过程： (以牛为例) 优良供体母牛 （遗传性状优良、生产能力强） 受体母牛 （有健康的体质和正常繁殖能力） 超数排卵处理 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 具有优良性状的后代 优良公牛 进行同期发情处理 一般用激素处理供体和受体，使供体和受体生殖器官的生理变化同步，这样才能为移入受体的供体胚胎提供相同的生理环境。 二、胚胎移植 5、过程： (以牛为例) 优良供体母牛 （遗传性状优良、生产能力强） 受体母牛 （有健康的体质和正常繁殖能力） 超数排卵处理 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 具有优良性状的后代 优良公牛 进行同期发情处理 二、胚胎移植 5、过程： (以牛为例) 应用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。 优良供体母牛 （遗传性状优良、生产能力强） 受体母牛 （有健康的体质和正常繁殖能力） 超数排卵处理 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 具有优良性状的后代 优良公牛 进行同期发情处理 二、胚胎移植 5、过程： (以牛为例) 优良供体母牛 （遗传性状优良、生产能力强） 受体母牛 （有健康的体质和正常繁殖能力） 超数排卵处理 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 具有优良性状的后代 优良公牛 进行同期发情处理 二、胚胎移植 5、过程： (以牛为例) 桑葚胚或囊胚阶段 问：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，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。 1.该过程中两次使用激素： 第1次对受、供体进行同期发情处理； 第2次用于供体的超数排卵处理。 2.该过程中的两次检查： 第1次对收集的胚胎进行检查； 第2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胚胎移植一般应在同种的雌性供体 和受体之间进行。 ②进行胚胎移植的供体和受体的生理 状态要相同。 注意事项： 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？ 如果不能，在胚胎移植前应该 对受体进行怎样的处理？ 2.受体会不会对来自供体的胚胎发 生免疫排斥反应？ 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。 受体对来自供体的胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。 胚胎移植的生理学基础 思考·讨论 要对受体进行同期发情处理。 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？ 与供体保持一致。 因为供体胚胎与受体子宫建立的仅仅 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。 胚胎移植的生理学基础 思考·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？ 胚胎移植的生理学基础 思考·讨论 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。 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力；大大缩短了供体本身的繁殖周期，使供体的后代数是自然繁殖的十几倍到几十倍。 供体 职能 产生具有优良遗传特性的胚胎 承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务 受体 职能 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 二、胚胎移植 6、意义： 5.下列关于胚胎移植的叙述错误的是(　　) A.在胚胎移植中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体” B.胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程 C.胚胎移植是胚胎工程其他技术的第一道“工序” D.胚胎移植能否成功，与供体和受体的生理状态有关 巩固练习 C 6.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 巩固练习 D 7.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 你能想到进一步提高荷斯坦奶牛的繁殖率的思路吗？ 巩固练习 D 早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性，能不能将一个胚胎分割成几份，从而提高胚胎的利用率？基于这样的设想，胚胎分割技术逐渐发展成熟。 请同学们自主阅读教材P62-63，完成下列问题。 1.胚胎分割概念，需要什么设备？什么时期的胚胎适合分割， 分割时需要注意什么？ 2.胚胎分割的理论依据是什么、特点、对象？ 3.胚胎分割有什么应用？ 4.胚胎分割的有哪些优点和不足？ 三、胚胎分割 33 1、概念： 采用机械方法将早期胚胎（桑葚胚或囊胚）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。 发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。 早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性。 后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。 注：分割囊胚时，要将内细胞团均等分割 三、胚胎分割 2、理论基础： 3、产生后代的特点： 4、适合分割的胚胎： 体视显微镜和显微操作仪。 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 5、所需要的主要仪器设备： 三、胚胎分割 胚胎分割动态演示 对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割。 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。在显微镜下用分割针或分割刀对胚胎进行分割。 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。 三、胚胎分割 6、过程： 分割针 显微镜下切割胚胎 囊胚腔 透明带 滋养层 内细胞团 分割针 做DNA分析，鉴定性别 已知性别胚胎 二分胚 内细胞团 胚胎移植 牛胚胎性别鉴定和分割示意图 要注意将内细胞团均等分割！ 若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。 三、胚胎分割 7、操作： ①是进行性别鉴定， 人工控制动物性别。 ②是进行遗传病筛查， 确保动物繁育健康 后代； 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。 为什么要取滋养层细胞进行分析和鉴定？ 三、胚胎分割 做DNA分析 鉴定性别 7、操作： 1、进行DNA分析的目的? 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。 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。 三、胚胎分割 8、优点和局限性： 8．下列关于胚胎分割移植的说法，不正确的是( ) A.目前的胚胎分割移植而言，产生的同卵双胎较多，同卵多胎 成功率较低 B.胚胎分割所需要的主要仪器设备为体视显微镜和显微操作仪 C.可在囊胚阶段将胚胎随机分割成两份或多份，然后移植 D.用分割针将桑葚胚均分成两部分，可直接将裸半胚移植入受体 巩固练习 C 9.对胚胎分割技术的叙述错误的是(　　) A.胚胎分割技术已在多种动物中取得成功 B.采用胚胎分割技术产生的同卵多胎的可能性是有限的 C.分割的胚胎直接移植给受体或在体外培养到囊胚阶段 再移植到受体内 D.对移植的胚胎进行性别鉴定时，应选取囊胚期内细胞团 的细胞进行鉴定 D 巩固练习 10.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 B 巩固练习 11.科学家运用不同的生物工程技术培育具有优良性状的牛，下列 说法不正确的是(　　) A.体外受精等技术可培育出与母本遗传物质相同的试管牛 B.核移植等技术可培育具有亲本优良性状的克隆牛 C.胚胎分割等技术可提高优良牛胚胎的利用率 D.胚胎移植等技术可充分发挥优良雌性个体的繁殖潜力 A 巩固练习 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 46 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 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。 一、概念检测 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 (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 谢谢聆听! 同学们辛苦啦！ 51 Lavf58.20.100 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $