2.3胚胎工程技术及其应用（第二课时）课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第二章 动物细胞工程 第3节 胚胎工程技术及其应用 （第二课时） 1 新课导入 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？ 试管婴儿 模拟有性生殖，进行体外受精，培育试管动物。 2 试管动物技术 试管动物 1、概念：通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。 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 胚胎移植 体外受精 体外胚胎培养 有性生殖 2、生殖方式： 试管动物 = 克隆动物 3 试管动物技术 核移植 体外受精 早期胚胎培养 胚胎移植 克隆牛 无性生殖 重组细胞 受精卵 试管牛 有性生殖 比较项目 试管动物(婴儿) 克隆动物 技术基础 生殖类型 后代性状 的继承特点 体外受精、胚胎早期培养 胚胎移植 动物细胞培养、动物体细胞核移植、胚胎移植 有性生殖 无性生殖 继承双亲的的特性 与核供体亲本基本一样 4 目录 01 一、体外受精 一、体外受精 1.体外受精技术主要包括哪几个步骤？ 2.卵母细胞的培养的目的是什么？ 3.离心的目的是什么？ 4.精子与卵细胞如何完成体外受精？ 5.受精卵如何培养？ 阅读P60文字及图2-22，思考以下问题： 6 一、体外受精 卵母细胞 成熟培养 成熟卵母细胞 精子 获能处理 获能的精子 体外受精 受精卵 雌性哺乳动物 雄性哺乳动物 卵母细胞的采集 精子的获取 ①、卵母细胞的采集 ②、精子的获取 ③、（体外）受精 1. 体外受精技术过程： 一、体外受精 卵巢 新鲜或解冻的精液 MII期卵母细胞 精子离心处理 体外受精 受精卵培养 获能精子 输卵管或卵巢中采集 体外成熟培养（MⅡ期卵母细胞） 目的：去除精浆（含有抑制精子获能的物质），以利于精子获能 (提取纯度较高精子) 将精子培养在人工配制的获能液（肝素、Ca2＋载体）中使其获能 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 同动物细胞培养条件基本相同，只是营养物质有所不同。 采集 培养 一、体外受精 2. 体外受精技术的意义： 为胚胎移植提供可用的胚胎 提高动物繁殖能力的有效措施 一、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 比较:自然受精、人工授精和体外受精的异同点 目录 02 二、胚胎移植 二、胚胎移植 体外受精 ① 早期 胚胎发育 精子 卵子 受精卵 早期胚胎 （1）胚胎移植：是指将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的体内，继续发育为新个体的技术。 受体：接受胚胎的个体 供体：提供胚胎的个体 早期胚胎 体外受精 体内受精 核移植 转入目的基因的受精卵 胚胎分割 有性 生殖 无性 生殖 胚胎移植 受体母牛 (代孕) 胚胎移植 ② 试管牛 二、胚胎移植 2. 胚胎移植的基本程序： 供体：提供胚胎的个体 胚胎移植 受体：接受胚胎的个体 ①选择标准：遗传性状优良，生产能力强 ②职能：产生具有优良遗传特性的胚胎 ①选择标准：有健康体质和正常繁殖能力 ②职能：承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务 供体、受体的选择和处理 二、胚胎移植 2. 胚胎移植的基本程序： 优良供体母牛 受体母牛 ——————进行同期发情处理—————— 供体、受体的选择和处理 处理1：用孕激素对供体、受体母牛进行同期发情处理。 利用某些激素（一般用孕激素）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。 ★同期发情处理原因： 使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。 受体发情 供体发情 14 二、胚胎移植 2. 胚胎移植的基本程序： 优良供体母牛 受体母牛 ——————进行同期发情处理—————— 受体发情 供体、受体的选择和处理 处理2：用促性腺激素激素对供体母牛进行超数排卵处理。 用外源促性腺激素处理供体母牛，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。 超数排卵处理原因： 诱发卵巢排出比自然条件下更多的成熟卵子。 供体发情 超数排卵 15 二、胚胎移植 2. 胚胎移植的基本程序： 将收集的胚胎直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存。 配种或人工授精 发情配种或人工授精 优良公牛 胚胎收集并检查、保存 收集胚胎并检查 胚胎移植 胚胎移植 胚胎移植后的检查 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 优良供体母牛 受体母牛 超数排卵 ——————进行同期发情处理—————— 受体发情 供体、受体的选择和处理 冲卵 ★发育到桑椹胚或囊胚阶段 16 二、胚胎移植 供体母牛（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） 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） ①该过程中的两次使用激素： Ⅰ. 第一次对供、受体进行同期发情处理（如孕激素）； ②该过程中的两次检查： Ⅰ. 第一次对收集的胚胎进行检查； 3、注意 Ⅱ. 第二次用于供体的超数排卵处理（促性腺激素）。 Ⅱ. 第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。 二、胚胎移植 4.胚胎移植的意义 可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 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，使供体生产下的后代数量是自然繁殖的十几倍到几十倍。 胚胎移植作为胚胎工程的最终技术环节。 在这项技术中，供体的主要职能变为产生具有优良特性的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔任务由受体取代，这就大大缩短了供体本身的繁殖周期。 通过任何一项技术，如转基因、核移植或体外受精等获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。 5.胚胎移植的地位 二、胚胎移植 思考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。 一般情况下应移植到同种的、生理状态相同的受体子宫内，在移植前应对受体进行同期发情处理，使同种动物的供、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。 思考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。 胚胎移入的基础 胚胎存活的基础 Tip：胚胎移植不会发生免疫排斥是因为胎盘屏障阻止了免疫细胞与胚胎的接触，使胚胎处于免疫豁免部位。 二、胚胎移植 思考3：胚胎移植后，经受体孕育的后代，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。 胚胎发育的基础 思考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。 胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境的一致性密切相关，只有供体、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。 二、胚胎移植 生理学基础 意义 同种动物的供、受体排卵后（同期发情）生殖器官的生理变化是 的 相同 为供体的胚胎移入受体提供了 的生理环境 相同 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 4.胚胎移植成功的生理学基础及相应意义 三、胚胎分割 同卵双胞胎 自然受孕产生双胞胎的概率非常低，能否人为创造同卵双生个体？ 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？ 目录 03 三、胚胎分割 三、胚胎分割 采用机械方法将早期胚胎切割成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。 1. 概念： 2. 理论依据： 早期胚胎细胞的全能性—桑椹胚阶段细胞未分化和囊胚阶段内细胞团具有全能性。 3. 特点： 来自同一胚胎的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。 繁殖方式： 无性繁殖 4.主要仪器设备： 体视显微镜 体视显微镜和显微操作仪 显微操作仪 ★发育良好的，形态正常的桑椹胚或囊胚阶段的胚胎。 选择胚胎： 工具：分割刀或分割针 三、胚胎分割 5.操作程序： （1）胚胎选择：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。 三、胚胎分割 5.操作程序： （2）分割操作：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。 注：对于不同发育阶段的胚胎，分割的具体操作不完全相同。 三、胚胎分割 5.操作程序： （3）此时，还可用分割针在滋养层取样，做DNA分析，鉴定性别。 胚胎分割动态演示 三、胚胎分割 5.操作程序： （4）用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中经体外培养后移植给受体，或直接将裸半胚移植入受体。 三、胚胎分割 5.操作程序： 牛胚胎性别鉴定和分割示意图 做DNA分析 鉴定性别 透明层 滋养层 内细胞团 取样滋养层 二分胚 分割针 分割针 内细胞团 胚胎移植 囊胚腔 囊胚 三、胚胎分割 6.操作过程注意： （1）选择桑葚胚或囊胚分割：桑葚胚或囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性。 三、胚胎分割 6.操作过程注意： （2）若内细胞团没有均等分割，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。 均等分割内细胞团 三、胚胎分割 6.操作过程注意： （3）进行DNA分析目的： 进行性别鉴定目的： 进行遗传病筛查，以防止产生的后代具有严重的遗传病； 是为了人工筛选后代动物的性别。 三、胚胎分割 6.操作过程注意： （4）为什么取滋养层进行DNA分析，鉴定性别？ ①避免损伤内细胞团。 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。 ③滋养层细胞发育成胎盘和胎膜，不发育为胎儿的组织或器官，不影响胚胎分割和发育。 三、胚胎分割 6.操作过程注意： 胚胎分割不是分割份数越多，效率越高：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。 （5）胚胎分割不是分割份数越多？ 三、胚胎分割 7.优点： （1）可以促进优良动物品种的繁殖，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）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。 三、胚胎分割 8.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，目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高。 （2）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 项目 胚胎分割动物 体细胞核克隆动物 相同点 不 同 点 胚胎的 来源 遗传 物质 起点 理论 基础 都属于无性繁殖，最终技术是胚胎移植 雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎 通过核移植技术获得的重组胚胎 胚胎分割动物具有相同的遗传物质，两个亲本提供的核遗传物质一样多 克隆动物的核遗传物质主要由供体细胞核提供 经过受精作用或其他方式形成的一个细胞 经过核移植技术形成的一个细胞 动物细胞的全能性 动物细胞核的全能性 37 本章小结 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 $