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

第2章 细胞工程 第3节 胚胎工程（二） 胚胎工程技术及其应用 胚胎工程技术 体外受精 胚胎移植 胚胎分割 试管动物 切割胚胎 胚胎移植到受体母牛 借助这些技术，可以进一步挖掘动物的繁殖潜力 一、体外受精 1. 试管动物 (1)概念： 是通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育成早期胚胎后，再进行移植产生的个体。 (2)涉及的胚胎工程技术： 体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植 受体(♀) (代孕) 精子 卵子 早期胚胎 培养 胚胎 移植 受精卵 早期胚胎 试管动物 体外 受精 (3)生殖方式： 有性生殖 一、体外受精 1. 试管动物 (4)试管动物(婴儿) VS 克隆动物 早期胚胎培养 体外受精 受精卵 胚胎移植 动物细胞核移植 重组细胞 试管动物 克隆动物 比较项目 试管动物(婴儿) 克隆动物 技术基础 生殖方式 核遗传物质来源 早期胚胎培养、胚胎移植 体外受精 动物细胞核移植 有性生殖 无性生殖 亲本双方 供核方 试管动物 ≠ 克隆动物 哺乳动物体外受精过程示意图 一、体外受精 2. 过程 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 获能精子 精子离心处理 新鲜或解 冻的精液 体外受精 受精卵培养 卵母细胞的采集 精子的获取 获能处理 成熟培养 去除精浆，以利于精子获能 在获能液或受精溶液中完成 发育培养液 一、体外受精 3. 卵母细胞的采集方法 方法 采集过程 是否体外培养 实验动物和小型动物 利用 促使雌性动物排出更多的成熟卵子，从输卵管中冲取卵子。 大型 动物 从 的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞 借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等仪器，直接从 卵巢中吸取卵母细胞。 输卵管采卵 (冲取卵子) 卵巢采卵 屠宰动物 的卵巢采卵 活体采卵 否，直接与获能的精子受精 是，需培养至 MⅡ中期 促性腺激素 已屠宰 活体动物 一、体外受精 4. 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 课堂小测 1、下列关于牛体外受精胚胎的工厂化生产的叙述，正确的是（ ） A. 哺乳动物的体外受精包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤 B. 一般常采用的采卵方法是从活体动物卵巢中吸取卵母细胞和化学诱导法 C. 采集的精子应立即与卵细胞共同放入专用的受精溶液才能完成受精 D. 体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，该培养液的成分中不含血清 A 课堂小测 2、如图是利用体外受精技术培育试管动物的大致过程，下列叙述错误的是（ ） A. 精子需要获能后才能进行受精作用 B. 受精必须在专用的受精溶液中完成 C. 体外培养受精卵时，提供CO2气体以维持培养液的pH D. 进行早期胚胎培养的目的是检查受精状况和受精卵的发育能力 B 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、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。 供体：提供胚胎 受体：接受胚胎 胚胎移植 （遗传性状优良、生产能力强） （有健康体质和正常繁殖能力） 2. 实质 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 体内受精、转入目的基因的受精卵、动物细胞核移植技术等 “借一般动物之腹 怀优秀个体之胎” 二、胚胎移植 3. 过程 优良供体母牛 受体母牛 进行同期发情处理 超数排卵处理 发情配种 或人工授精 收集胚胎并检查 受体发情 移植胚胎 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 (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？ 不一定 优良公牛 需要移植到与供体是同一物种的、相同生理状态的其他雌性动物受体子宫内 胚胎移植成功与否的关键 二、胚胎移植 3. 过程 优良供体母牛 受体母牛 进行同期发情处理 超数排卵处理 发情配种 或人工授精 收集胚胎并检查 受体发情 移植胚胎 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 进行同期发情处理 (2)在胚胎移植前应该对供体和受体进行怎样的处理？ (3)同期发情处理的方法？ 注射孕激素或雌激素 进行同期发情处理 超数排卵处理 二、胚胎移植 3. 过程 优良供体母牛 受体母牛 进行同期发情处理 超数排卵处理 发情配种 或人工授精 收集胚胎并检查 受体发情 移植胚胎 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 (4)如何获得更多卵子？ 优良公牛 (5)超数排卵的方法？ 超数排卵处理 给供体注射促性腺激素（多肽） 不能饲喂 使一头母畜一次排出比自然情况下多几倍到几十倍的成熟卵子 二、胚胎移植 3. 过程 优良供体母牛 受体母牛 进行同期发情处理 超数排卵处理 发情配种 或人工授精 收集胚胎并检查 受体发情 移植胚胎 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 (6)该过程为体内受精还是体外受精？ 优良公牛 (7)收集胚胎的时期状态？ 早期胚胎形成后，一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态 体内受精 发情配种 或人工授精 收集胚胎并检查 二、胚胎移植 3. 过程 优良供体母牛 受体母牛 进行同期发情处理 超数排卵处理 收集胚胎并检查 发情配种 或人工授精 移植胚胎 收集胚胎并检查 受体发情 移植胚胎 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 (8)胚胎保存的方法？ 优良公牛 (9)检查胚胎发育到什么阶段可以进行胚胎移植？ 放入-196℃的液氮中 桑葚胚或囊胚期 二、胚胎移植 3. 过程 优良供体母牛 受体母牛 进行同期发情处理 超数排卵处理 发情配种 或人工授精 收集胚胎并检查 受体发情 移植胚胎 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 (10)受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？ 优良公牛 (11) “第二次检查”是检查什么？ 基本上不会 胚胎存活的基础 对受体进行妊娠检查 对受体母体进行是否妊娠的检查。 移植胚胎 二、胚胎移植 3. 过程 优良供体母牛 受体母牛 进行同期发情处理 超数排卵处理 发情配种 或人工授精 收集胚胎并检查 受体发情 移植胚胎 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 (12)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？ 优良公牛 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，其遗传物质在孕育过程中不会发生任何变化。 二、胚胎移植 4. 意义 供体 受体 ①可以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。 （负责产生具有优良遗传特性的胚胎） （负责繁重而漫长的妊娠和育仔任务） ②胚胎移植作为胚胎工程的最终技术环节，在胚胎工程中通过任何一项技术获得的胚胎，最后都必须移植给受体才能获得后代。 课堂小测 3、荷斯坦奶牛属于单胎动物，具有产乳量大、乳汁好等优点，育种工作者想通过胚胎工程技术对其进行扩大繁殖。下列有关叙述正确的是（ ） A. 给供体母牛注射促性腺激素可使其一次排出多个卵子 B. 培养早期胚胎的培养液中含有维生素、激素等多种能源物质 C. 当受体数量有限时，可采用胚胎分割技术以获得更多的后代 D. 奶牛的胚胎形成后一直处于游离状态，这为胚胎收集提供了可能 A 课堂小测 4、为了加快优良种牛的繁殖速度，科学家采用了以下两种方法。请根据图示信息判断下列说法错误的是（ ） A. 试管牛和克隆牛都是通过无性繁殖获得的 B. 促进B牛多排卵的激素可能是促性腺激素 C. 产生F牛的理论依据是动物细胞核的全能性 D. E牛和F牛的培育过程中均用到早期胚胎培养和胚胎移植技术 A 三、胚胎分割 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？ 1978年，科学家将小鼠的桑椹胚一分为二，获得了成功。 1979年，科学家分割绵羊胚胎获得了同卵羔羊。 20世纪80年代后，人们建立了系统的胚胎分割法，并相继得到1/4和1/8分割胚胎后代。 我国的胚胎工程专家也进行了分割胚胎移植的实验研究，成功地对小鼠、家兔、绵羊、山羊和牛等动物进行了分割胚胎移植，并将二分胚胎分割技术应用到牛和羊的胚胎移植中。 应用胚胎分割技术获得的三卵六羔羊 思考 三、胚胎分割 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。 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 在显微镜下切割胚胎 3. 特点 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。 可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一 三、胚胎分割 4. 仪器设备 体视显微镜 显微操作仪 分割工具 （分割针或分割刀） 三、胚胎分割 内细胞团 滋养层 透明带 囊胚腔 分割针 取样滋养层 二分胚 内细胞团 分割针 胚胎移植 做DNA分析，鉴定性别 5. 过程 (1)选材： 发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚 (2)分割： 将它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。 三、胚胎分割 内细胞团 滋养层 透明带 囊胚腔 分割针 取样滋养层 二分胚 内细胞团 分割针 胚胎移植 做DNA分析，鉴定性别 5. 过程 (1)选材： 发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚 (2)分割： 注：①在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。 三、胚胎分割 内细胞团 滋养层 透明带 囊胚腔 分割针 取样滋养层 二分胚 内细胞团 分割针 胚胎移植 做DNA分析，鉴定性别 5. 过程 (1)选材： 发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚 (2)分割： 注：②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 内细胞团 滋养层 透明带 囊胚腔 分割针 取样滋养层 二分胚 内细胞团 分割针 胚胎移植 做DNA分析，鉴定性别 5. 过程 (1)选材： 发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚 (2)分割： 注：③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。 三、胚胎分割 内细胞团 滋养层 透明带 囊胚腔 分割针 取样滋养层 二分胚 内细胞团 分割针 胚胎移植 做DNA分析，鉴定性别 5. 过程 (3)移植： 分割后的胚胎可以直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体。 做性别鉴定时应选取哪部分细胞进行鉴定？ 三、胚胎分割 内细胞团 滋养层 透明带 囊胚腔 分割针 取样滋养层 二分胚 内细胞团 分割针 胚胎移植 做DNA分析，鉴定性别 5. 过程 滋养层细胞 做DNA分析目的： 进行遗传病筛查，以防止产生的后代具有严重的遗传病 三、胚胎分割 6. 意义 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。 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。 三、胚胎分割 7. 局限性 应用胚胎分割技术获得的三卵六羔羊 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。 课堂小测 5、近年来发展起来的胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限可能，如图为经体外受精和胚胎分割、胚胎移植培育优质奶牛的过程。下列说法正确的是（ ） A. 体外受精所需的成熟 卵细胞可以从母体卵巢 中直接获取，但在受精前要对精子进行获能处理 B. 受体母牛必须和供体牛属于同一物种，移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎通常不发生排斥反应 C. 胚胎分割时只能用分割针在显微镜下将胚胎均等分割成若干份 D. 进行胚胎分割时，应选择发育到原肠胚时期的胚胎进行操作 B 课堂小测 6、随着生物科学技术的发展，动物的生殖方式变得越来越多样化，如图表示胚胎工程技术研究及应用的相关情况，下列说法错误的是（ ） A. 应用1中获得的小牛为克隆牛，其遗传物质来源于供体1和供体2 B. 应用2、3过程胚胎移植技术中需要同时对供、受体母牛进行同期发情处理 C. 应用3通过胚胎分割技术获得 二分胚，要注意将内细胞团均等 分割 D. 应用2、3、4过程必须对精子 进行获能处理，不需要对卵母细 胞进行培养 D $