2.4胚胎工程及其应用（第2课时）课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第四节 胚胎工程及其应用 第二章 细胞工程 学习目标 1.简述体外受精的主要操作步骤 2.简述胚胎移植的生理学基础和基本流程 3.简述胚胎分割的概念 从社会中来 从社会中来 试管动物 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 受体子宫 个体 体外受精 胚胎移植 体外胚胎培养 从社会中来 【思考】试管动物 = 克隆动物 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 试管动物 克隆动物（核移植） 发育起点 生殖方式 技术手段 遗传物质 遗传规律 受精卵 重组细胞 有性生殖 无性生殖 体外受精、胚胎移植 核移植技术、胚胎移植 来自2个亲代 主要来自核供体 遵循 不遵循 胚胎工程 胚胎工程是指对动物的胚胎进行人为操作和处理以获得目标个体的技术，包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等现代生物技术 （1）操作对象 （2）技术手段 （3）理论基础 （4）实质 （5）操作水平 ：生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞 ：体外受精、早期胚胎培养、胚胎分割、胚胎移植等 ：哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律 ：体外条件，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行模拟操作 ：主要集中在细胞水平上 目录 1.体外受精技术 2.胚胎移植技术 3.胚胎分割技术 体外受精技术 1.概念 指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术 2.原理 人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH 等，促使卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用等 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 体外受精技术 3.过程 （1）采集精子 （2）采集卵母细胞 （3）体外受精 采集一定发育阶段的精子和卵母细胞是实施体外受精技术的重要环节 体外受精技术 （1）采集精子 假阴道法、手握法、电激法 【拓展】精子的获能 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 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 体外受精技术 （2）采集卵母细胞 抽吸法、机械破碎法等 抽吸法（活体采卵） 采集对象：较大型的动物。如牛、马、猪的卵母细胞，从卵巢中采集 采集工具：超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等 优点：可以有目的地选择卵泡，分离得到适当成熟的卵母细胞 体外受精技术 ② 机械破碎法 采集对象：较小型的动物。如小鼠、兔的卵母细胞，是一种从宰杀后的雌性动物卵巢上采集卵母细胞的方法 优点：是可以得到各种成熟程度的卵母细胞 缺点：是在刺破卵巢和卵泡的过程中有可能刺伤卵母细胞 体外受精技术 ③ 其他方法 对较小型的动物如实验动物兔、鼠以及家畜猪羊等，还可以采用促性腺激素处理的方法，使其超数排卵，这样获得的卵母细胞可以直接与获能后的精子进行体外受精 超数排卵：给供体注射促性腺激素，使一头母畜一次排出比自然情况下多几倍到几十倍的卵子，用于体外受精和早期胚胎培养 垂体 促性腺激素 分泌 （+） 卵巢中卵泡 发育成熟 排卵 体外受精技术 卵母细胞培养 若采集的卵母细胞尚未成熟，需要在体外经过人工培养成熟（MⅡ中期）后，才能与获能的精子结合完成受精 精子获能后的变化 膜流动性增加 膜对Ca2+通透性提高 胞内环磷酸腺苷（cAMP）浓度升高 表面电荷降低以及游动方式等发生变化 体外受精技术 （3）体外受精 获能的精子和培养成熟的卵子，在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程 卵巢 MⅡ期卵母细胞 培养 采集 新鲜或解 冻的精液 精子离心处理 获能精子 （人工配制的获能液） 体外受精 适当的培养液 受精卵培养 体外受精技术 3.体外受精技术的意义 （1）为胚胎生产提供了经济而高效的方法 （2）对充分利用优良种质资源、缩短家畜繁殖周期、加快品种改良速度等具有重要价值 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 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、卵母细胞，在体外分别经处理后完成受精过程 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 胚胎移植技术 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体内，使之继续发育为新个体的技术 （1）胚胎来源：体外受精及其他方式（体内受精、转基因技术、动物细胞核移植技术等） （2）供体和受体 供体：提供胚胎的个体 受体：接受胚胎的个体 遗传性状优良，生产能力强 产生具有优良遗传特性的胚胎 选择标准： 职能： 选择标准： 职能： 有健康体质和正常繁殖能力 承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务 胚胎移植技术 移植条件 实质 地位 供体与受体为同种且生理状态相同 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 胚胎工程的最后一道“工序” 2.胚胎移植的过程 主要包括供体、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，以及移植后的检查等步骤 胚胎移植技术 3.步骤 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 发情配种或人工授精 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 有健康体质和正常繁殖能力 （一般用孕激素） 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 胚胎移植技术 【思考】 1.什么是同期发情处理？ 利用某些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。 2.同期发情处理的目的是什么？ 使他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。 3.超数排卵的目的是什么？ 诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子 胚胎移植技术 4.意义 （1）胚胎移植能发挥优良母畜的繁殖能力，迅速扩大优良畜种数量 （2）加速优良畜种的推广应用 （3）能缩短世代间隔，提高家畜改良速度 （4）能长期保存冷冻胚胎，便于优良品种的种质运输和保存 （5）胚胎移植也使胚胎分割和核移植等技术成为基础生物学研究的重要手段 胚胎分割技术 1.概念 用机械方法将早期胚胎平均分割成二分胚、四分胚甚至八分胚，经培养后植入受体，以得到同卵双生或同卵多生后代的技术称为胚胎分割技术 （1）理论依据 （2）目的 （3）繁殖方式 （4）特点 （5）选择胚胎 ：早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性 ：获得多个基因型相同的后代 ：无性生殖 ：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，可产生遗传性状相同的后代 ：发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚 胚胎分割技术 体视显微镜 显微操作仪 分割工具 分割针|分割刀 胚胎分割技术 胚胎分割技术 2.胚胎分割的过程 均等分割内细胞团 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，不会对胎儿产生影响 直接移植胚胎给受体或体外培养后再移植 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 胚胎分割技术 3.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 4.局限性 （1）存在一些问题，如刚出生动物体重偏低，毛色、斑纹可能存在差异等 （2）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 胚胎分割技术 【注意事项】 1.胚胎分割份数不能过多 分割的次数越多，每一份的细胞数目越少，不但难以做到均等分割，而且囊胚期的内细胞团细胞所受的影响也越大。分割的份数越多，技术难度越大，移植后发育的难度越大，分割后胚胎成活的概率越小 2.属于无性繁殖或克隆 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 课堂小结 胚胎工程的技术手段 体外受精 卵母细胞的采集 受精 精子的获取 胚胎移植 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 胚胎分割 胚胎分割概念 胚胎分割的优点和局限性 胚胎分割操作程序 随堂小测 1.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 解析：采集的精液需要进行固定、稀释等处理后，才能用血细胞计数板检测精子密度,这样可以保证检测结果的准确性，A不合理。雌性动物的生殖道也可使精子获能，B不合理。超数排卵是指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，故可用含促性腺激素的促排卵剂进行超数排卵处理，C合理。母体子宫对胚胎的免疫耐受性高，一般不发生免疫排斥反应，D不合理。 C 随堂小测 2.自然情况下，牛的生育率很低，畜牧业生产上可通过下图两种途径实现良种牛的快速大量繁殖。下列相关叙述正确的是( ) A.胚胎移植前需要用外源促性腺激素对雌性牛A 与雌性牛B做超数排卵处理 B.途径1和途径2过程中都有胚胎的形成，均为有性生殖 C.途径2获得的克隆牛的性状表现只与雌性牛B和C有关 D.从雌性牛A卵巢内取得的卵母细胞都需继续培养至MⅡ期再进行其他操作 解析：胚胎移植前需要对雌性牛A与雌性牛B做同期发情处理，受体母牛不需要超数排卵处理，A错误；途径1获得试管牛的技术流程中包括体外受精，属于有性生殖，途径2获得的克隆牛是通过核移植技术获得的，为无性生殖，B错误；环境也会影响克隆牛的性状表现，C错误；两个途径中从雌性牛A卵巢内取得的卵母细胞都需要先体外培养至MII再进行操作。 D 随堂小测 3.胚胎分割能有效提高胚胎的利用率，下列关于胚胎分割的叙述，正确的是( ) A.分割囊胚阶段胚胎时，需要将囊胚腔均等分割 B.不同发育阶段的胚胎，分割的具体操作完全相同 C.胚胎分割需要用到显微镜，显微操作仪，分割针等工具 D.分割后的胚胎不能直接移植给受体，需要进行体外培养 解析：A、对囊胚阶段的胚胎分割时，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展，A错误；B、对不同发育阶段的胚胎，分割的具体操作不完全相同，如早期胚胎可用胰酶或切割刀进行分割，而囊胚期等较晚期的胚胎用切割针切割，B错误；C、胚胎分割所需要的主要仪器设备为实体显微镜和显微操作仪、分割针等，C正确；D、分割后的胚胎或细胞可以直接移植给受体，也可以经过体外培养后再进行移植，D错误。 C THANKS 谢谢观看 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $