2.3.2胚胎工程技术及其应用课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

 Embryo engineering 胚胎工程 指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。 操作对象 目的 技术种类 操作水平 主要集中在细胞水平上 工程实质 在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。 理论基础 哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律 从社会中来 2-3-2 胚胎工程技术及其应用 知识梳理 一、体外受精 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 ▲图2-22 哺乳动物体外受精过程示意图 1. 步骤： 主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。 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。 2. 意义： 一般情况下，可以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，来促使它们完成受精。 成熟 培养 获能 处理 3 知识梳理 二、胚胎移植 1. 概念： 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的体内，使之继续发育为新个体的技术。 2. 步骤： 胚胎移植主要包括_____、_____的选择和处理，_____或人工授精，胚胎的_____、_____、培养和保存，胚胎的移植，以及移植后的_____等步骤。 供体 受体 配种 收集 检查 检查 4 知识梳理 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 进行同期发情处理 超数排卵 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 5 1. 什么是同期发情处理？ 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。 知识梳理 2. 同期发情处理的目的是什么？ 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。 3. 超数排卵的目的是什么？ 使一头母畜一次排出比自然情况下多许多的成熟卵子，用于配种或者人工授精，可获得多枚胚胎 ，经胚胎移植可得到多个后代。 4. 如何进行超数排卵？ 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。 5. 移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是什么？ 受体子宫对外来胚胎不发生免疫排斥反应 知识梳理 6. 胚胎移植是克隆动物的最后一道工序，受体能为供体的胚胎提供相同的生理环境，依据的生理学基础是是什么？ 同期发情处理后，一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的(合理即可)。 胚胎移植的生理学基础 思考 ∙ 讨论 结合图2-23，思考与讨论以下问题 知识梳理 讨论 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；一般情况下检查合格的胚胎需要移植到同种的、生理状况相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育。 移植前应对受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器的生理变化同步，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? 基本上不发生免疫排斥反应。 胚胎移植的生理学基础 思考 ∙ 讨论 结合图2-23，思考与讨论以下问题 知识梳理 讨论 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。 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发生变化。 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； 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 知识梳理 项目 自然受精 人工授精 体外受精 不同点 过程不同 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 场所不同 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 比较自然受精、人工授精和体外受精 10 知识梳理 胚胎移植中的四个注意点： 两次激素使用 第一次：用孕激素对受、供体进行同期发情处理； 第二次：用促性腺激素处理使供体超数排卵 两次检查 第一次：对收集的胚胎进行检查； 第二次：对受体母畜是否妊娠进行检查 移植时间不同 牛、羊要培养到桑葚胚或囊胚阶段； 小鼠、家兔培养到桑葚胚前； 几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植 繁殖方式 胚胎由受精卵形成，属于有性生殖； 胚胎由核移植或胚胎分割形成，属于无性生殖 知识梳理 7.（江苏2025）梅花鹿和马鹿杂交后代生命力强、茸质好，但自然杂交很难完成，人工授精能解决此难题。胚胎工程技术的应用，可提高繁殖率，增加鹿场经济效益。下列相关叙述合理的是（     ） A．采集的精液无需固定、稀释，即可用血细胞计数板检测精子密度 B．人工授精时，采集的精液经获能处理后才能输入雌性生殖道 C．超数排卵处理时，常用含促性腺激素的促排卵剂 D．母体子宫对胚胎的免疫耐受性低下是胚胎移植的生理学基础 C 知识梳理 7.（重庆2025）4．为保护濒危哺乳动物甲，科研工作者将甲的近亲物种乙（种群数量多）进行了如图所示的研究，下列叙述正确的是（    ） D A．克隆动物的核基因组来源于甲、乙 B．体外受精需用获能的精子与MI期的卵母细胞受精 C．囊胚①的内细胞团可发育为胎盘、个体 D．滋养层可影响内细胞团的发育 （1）试管动物的制备属于无性繁殖 （　 　） （2）胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境下空间位置的转移 （　 　） （3）胚胎移植是胚胎工程中最终技术环节，移植的胚胎一般在原肠胚之前，也可直接移植受精卵 （ 　　） （4）超数排卵需外源促性腺激素 （　 　） 判断常考语句，澄清易混易错 知识梳理 知识梳理 二、胚胎移植 3. 实质： 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 5. 地位： 胚胎工程的最终技术环节。 4. 意义： 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。 1. 概念： 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的体内，使之继续发育为新个体的技术。 2. 步骤： 胚胎移植主要包括_____、_____的选择和处理，_____或人工授精，胚胎的_____、_____、培养和保存，胚胎的移植，以及移植后的_____等步骤。 供体 受体 配种 收集 检查 检查 15 知识梳理 思考：你能想到进一步提高荷斯坦奶牛的繁殖率的思路吗？ 内细胞团 内细胞团分开，形成一模一样的双胞胎 同卵双胞胎的形成示意图 16 知识梳理 三、胚胎分割 4. 主要仪器： 1. 概念： 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。 3. 繁殖方式： 无性繁殖，后代具有相同的遗传物质 体视显微镜、显微操作仪 体视显微镜 显微操作仪 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。 5. 具体操作： 17 知识梳理 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分割。 对囊胚阶段胚胎进行分割时一定要内细胞团均等分割。 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。 18 知识梳理 为什么要取滋养层细胞进行分析和鉴定？ 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。 做DNA分析，鉴别性别 ①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；②进行性别鉴定，是为了人工筛选后代动物的性别。 19 知识梳理 知识梳理 ▲图2-25 牛胚胎性别鉴定和分割示意图 做DNA分析，鉴别性别 21 知识梳理 三、胚胎分割 4. 主要仪器： 1. 概念： 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。 3. 繁殖方式： 无性繁殖，后代具有相同的遗传物质 体视显微镜、显微操作仪 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。 6. 意义： （1）提高胚胎利用率，促进优良动物品种的繁殖。 （2）产生遗传性状相同的后代，作为遗传学研究的宝贵材料。 （3）胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查，对于人工控制动物性别，繁育健康动物后代具有重要意义。 7. 注意事项： 胚胎分割份数不能过多。 5. 具体操作： 22 胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同 项目 胚胎分割动物 体细胞核克隆动物 相同点 都属于无性繁殖或克隆，最终技术是胚胎移植。 不 同 点 胚胎的 来源 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 遗传 物质 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基本一样多。 克隆动物的核遗传物质主要由供体细胞核提供 起点 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 知识梳理 （1）桑葚胚、囊胚和原肠胚都可用于胚胎分割移植 （ 　　） （2）对桑葚胚分割移植时，应将内细胞团均等分割 （　 　） （3）胚胎的产生过程一般是有性生殖，但胚胎分割是无性繁殖 （　 　） 判断常考语句，澄清易混易错 知识梳理 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，苴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。（ ） 练习与应用 一、概念检测 25 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。 练习与应用 一、概念检测 雌性杜泊羊 雄性杜泊羊 卵母细胞 精子 采集 采集 受精卵 体外受精 早期胚胎 当地普通绵阳 杜泊羊 分娩 （ ） （ ） 体外胚胎培养 胚胎移植 26 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。 练习与应用 一、概念检测 （1）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? 可以对雌性杜泊羊进行超数排卵处理。 （2）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? 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。 27 3. 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。 练习与应用 二、拓展应用 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。 28 3. 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。 (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？ 练习与应用 二、拓展应用 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。 29 $