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

【课前回顾】 胚胎工程的理论基础是什么？操作对像？技术？ 二、 胚胎工程技术及应用 本节聚焦: 胚胎工程的技术及原理 胚胎工程在生产实践中的应用 第3节 胚胎工程 3 活动1：观看视频， 体外受精 核移植 体外受精 早期胚胎培养 胚胎移植 克隆牛 重组细胞 受精卵 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 动物细胞融合 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 与核供体亲本基本相同 试管婴儿 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。 要培养成熟，即培养到MⅡ期 要进行获能处理 2.意义： ①是提高动物繁殖能力的有效措施 ②还可以为胚胎移植提供可用的胚胎 卵巢 MⅡ期卵母细胞 体外受精 获能精子 精子离心处理 受精卵培养 新鲜或解冻的精液 精液中的精浆含有一种抑制精子获能的物质，离心的目的是除去精浆以利于精子获能 一、体外受精(阅读课本P60) 1.体外受精的步骤： ①卵母细胞的采集 ②精子的获取 ③受精 哺乳动物体外受精过程示意图 一 【例1】下列有关试管动物技术的说法,正确的是 (　　)A.试管牛所采用的技术中包含克隆技术和体外受精、胚胎移植B.卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程C.试管婴儿技术能让无法产生生殖细胞的夫妇得到自己的孩子D.从雌性动物体内采集的卵子或卵母细胞均需体外培养后才能与精子受精 B 对应练：《金》P101-典例1、2、 【例2】下图是体外受精技术培育试管动物的大致流程图,下列叙述错误的是 (　　) A.体外受精包括成熟卵子的采集、精子的获取和受精等步骤B.精子需要获能后才能进行受精C.受精时精子释放的酶能协助其穿越透明带D.进行胚胎早期培养的目的是检查受精状况和受精卵的发育能力 A 供体：提供胚胎 受体：接受胚胎 胚胎移植 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。 二 转基因、核移植等 活动2：自主阅读课本P61内容，回答以下问题。 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？ 3.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？ 4、经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致？ 同期发情处理 不能，需要移植到同种的、生理状态相同的受体体内。 2.如不能，需要在胚胎移植前对受体进行怎样的操作？ 不会 和供体保持一致 遗传性状优良，生产能力强 有健康体质和正常繁殖能力 胚胎移植 二 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 (雌激素或孕激素） 注射促性腺激素 从供体母牛子宫中冲洗出胚胎 胚胎发育阶段应为桑葚胚或囊胚 2、过程 2 （2）过程： 遗传性状优良、生产能力强供体母牛 健康的体质、正常的繁殖能力受体母牛 多种激素同期发情处理 促性腺激素 超数排卵 供体公牛 发情配种或人工授精 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该过程中两次使用激素： ②该过程中的两次检查： ③ 胚胎移植成功与否要有两个条件： 第一次对受、供体进行同期发情处理； 第二次用于供体的超数排卵。 第一次对收集的胚胎进行检查； 第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。 胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。 进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。 核心归纳 3、意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力；缩短供体繁殖周期,增加一生繁殖后代数量。 超数排卵处理 受体承担生育任务 胚胎移植 二 对应练：《金》P106-8 4.地位： 胚胎工程的最终技术环节 同卵双胞胎的形成示意图 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 内细胞团分裂，形成一模一样的双胞胎 胚胎分割 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。 2、工具：体视显微镜、显微操作仪 三 胚胎分割动态演示 操作过程 胚胎分割 三 做DNA分析，鉴定性别 胚胎移植 已知性别胚胎 选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚 分割囊胚时，要将内细胞团均等分割 思考：胚胎分割属于有性繁殖还是无性繁殖？ 进行胚胎分割时，是否分割次数越多越好？ 一. 概念检测 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查，以防止发生 免疫排斥反应。（ ） × × × 练习与应用（P64） 三 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。 （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? 体外胚胎培养 胚胎移植 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。 练习与应用（P64） 三 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。 （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? （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? 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。 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。 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。 练习与应用（P64） 三 拓展应用 胚胎工程 理论基础 常用技术及应用 1.体外受精 2.胚胎移植 3.胚胎分割 1.生理学基础 2.步骤 最终技术环节 1.分别采集精子和卵母细胞 2.成熟培养和精子获能 3.在培养液中培养，促使完成受精 定义、选择胚胎和仪器用具、过程、优势和问题 最终技术环节 小结 希普：首例胚胎移植成功 哈里森:首创动物组织体外培养法 张明觉：发现哺乳动物精子获能现象 格登、童第周：体细胞核移植成功 试管家兔诞生 米尔斯坦和科勒：创立单克隆抗体技术 胚胎分割移植成功 埃文斯：成功分离和培养小鼠的胚胎干细胞 克隆羊多莉诞生 山中伸弥：获得诱导多能干细胞 单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿诞生 我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。 1890年 1907年 1951年 1958年 1959年 1975年 1978年 1981年 1996年 2006年 2014年 2017年 动物细胞工程的发展历程 科技探索之路 20 复习与提高一、概念检测1. 若下图表示细胞工程操作中的某些过程, 请回答下列问题。 ⑴如果A、B分别是白菜和甘蓝的原生质体，则C细胞再生出细胞壁后需要通过什么技 术才能发育成杂种植株“白菜-甘蓝”？若白菜和甘蓝杂交产生了子代，该子代是否可育？为什么？⑵若该图表示抗丙肝病毒的单克隆抗体制备过程中的一环，A细胞是小鼠骨髓瘤细胞，则B细胞表示什么？符合要求的C细胞应具有哪些特点？⑶如果A、B分别是取自优良奶牛的卵细胞和精子，在进行体外受精时，一般要把A细胞 培养到什么时期？B细胞则要经过什么处理才能与A细胞结合为受精卵？ 植物组织培养技术白菜和甘蓝杂交产生的子代没有同源染色体，进行减数分裂时联会发生紊乱，不能形成正常的配子，所以该子代一般不可育。 B淋巴细胞能大量增殖并能产生抗丙肝病毒的抗体 减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)获能处理。 2.2015年10月，我国科学家屠呦呦因发现 青蒿素可以有效降低疟疾患者的死亡率而获得了 诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素类药物的市场需 求很大，请你根据所学内容及以下信息，提出一条提高青蒿素类药物产量的研究思路。⑴青蒿素的衍生物双氢青蒿素也是很 好的抗疟疾药物，并且它的药物活性比青蒿素的 高很多； ⑵青蒿素是从黄花蒿中提取的，在黄花蒿产生青蒿素的代谢过程中，某些酶(如FPS酶) 起决定性作用；⑶野生黄花蒿在生长过程中，处于花蕾期时体内青蒿素含量最高；⑷研究人员在对黄花蒿进行组织培养时，发现它的愈伤组织中没有青蒿素，但是由愈伤组织再分化形成的芽和苗中均有青蒿素；⑸四倍体黄花蒿体内青蒿素的含量比二倍体髙38%,但四倍体植株比二倍体植株矮小很多。 【提示】本题看似是从几个选项中选择一个即可，其实并不是如此简单。出题的目的是考查批判性思维最后阶段的技能,即作出决策。有研究者认为，批判性思维的目标在于作出明智的决定、得出正确的结论。在作出决策时，决策者掌握的资料应该正确、完整，应该能提出替代方案。所以，在解答类似的习题时，需要引导学生思考：这些信息够你作决定用吗？如果不够用，你认为还需要补充什么信息？哪些信息是你作决定时参考的关键信息？你作决定时，考虑备选方案了吗?题干中列出的五条信息指明的方向，都有研究者在研究，也都有提高青蒿素类药物产量的可能性。每个学生都有自己的思考和见解，应该让他们结合自己的理解或者假设的其他条件来进行判断和选择。 3.在章首页中介绍的体细胞克隆猴的培育过程中，我国科学家经过多年的反复试验，可以在10 s之内对卵母细胞进行去核操作，在15s之内将体细胞注入去核的卵母细胞里。有评论者认为：该研究的研究者利用“聪明的化学方法和操作技巧”，攻克了多年来导致体细胞克隆猴失败的障碍。培育克隆猴的流程如下图所示，请结合图回答问题。 ⑴研究人员在将胎猴的体细胞注入去核的卵母细胞前，用灭活的仙台病毒进行了短暂处理。在此过程中，灭活的仙台病毒所起的作用是什么？⑵为了调节相关基因的表达，提高胚胎的发育率和妊娠率，研究人员将组蛋白去甲基化酶 Kdm4d的mRNA注入了重构胚，同时用组蛋白脱 乙酰酶抑制剂TSA处理了它。这两种物质发挥作 用的机制是什么？ 诱导细胞融合。 这两种物质都是通过改变组蛋白的表观遗传修饰来调控基因表达。组蛋白去甲基化酶Kdm4l的mRNA可以表达组蛋白去甲基化酶，该酶能降低组蛋白的甲基化水平；组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA可以抑制组蛋白脱乙酰酶的作用，提高组蛋白的乙酰化水平。 ⑶评论者所说的培育过程中用到的“聪明的化学方法和操作技巧”，你认为具体体现在什么地方？⑷你认为体细胞克隆猴的成功培育有什么意义？ “聪明的化学方法”是指对重构胚的处理用了TSA以及将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注人了重构胚，这可以促进囊胚的发育和提高代孕母猴的妊娠率。“操作技巧”是指科学家经过大量的训练，能在10s内完成对卵母细胞的去核操作，能在15s内将体细胞注入去核的卵母细胞，这样迅速的操作大大减少了对卵母细胞的损伤。 在医学研究中通常需要用到遗传背景相似或相同的实验动物，这样实验组和对照组的比较才更具有说服力。小鼠因其能快速地进行近亲繁殖，产生大量遗传背景相似的后代，而被广泛用作实验动物。但是小鼠与人的亲缘关系太远，很多在小鼠体内有效的候选药物，用在人身上不一定有效，或有很大的副作用；在小鼠体内存在的致病机制也不一定存在于人体内。由于猴与人的亲缘关系极近，培育大批具有相同遗传背景的克隆猴，对人类疾病致病机制的研究和新药的研发等具有重要意义。特别是在脑研究方面，克隆猴的培育将大大促进人类脑疾病的研究和治疗。例如，我们可以培育一批“模型猴”，标记它们的某一类神经元，追踪其神经连接，由于这些猴的遗传背景一致，所以在研究中可以最大限度排除由基因差异造成的大脑结构形状不ー的问题。克隆猴的成功培育标志着我国在非人灵长类疾病动物模型研究方面处于国际领先水平。（其他合理答案均可) Lavf58.46.101 $