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我国对奶类的总需求量很大，但与奶业发达的国家相比，我国奶牛的单产水平还存在一定差距。奶牛品种是影响产奶量的主要因素之一，而引进一头成年奶牛往往需要数万元，高昂的价格使得靠大量引进优良品种来提高产量不太可行。能不能让引进的良种奶牛快速、大量繁殖呢 遺憾的是，牛的生育率很低，一头母牛一胎一般只产一头犊牛，一生约生育四五次。如何解决这个难题呢
良种荷斯坦奶牛
第2章第3节 胚胎工程
通过体细胞核移植或体外受精技术得到早期胚胎，再对胚胎进行操作。
一头母牛一生排出的卵细胞约200个左右，卵巢中卵母细胞数量15万个；公牛平均每次射精5ml,精子数50亿
1982年世界首例“试管牛” 问世,我国首例转基因试管牛“滔滔”于1999年2月19日在上海诞生
背景资料2：
生
体外受精
早期
胚胎发育
受体母牛
(代孕)
精子
卵子
胚胎移植
受精卵
早期胚胎
试管牛
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
早期胚胎培养
胚胎移植
动物细胞培养
动物体细胞核移植
早期胚胎培养、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
对比联系
一、胚胎工程的概念
1.操作对象：
动物生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞。
2.技术基础：
如体外受精、胚胎移植、胚胎分割等。
3.理论基础：
了解哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律，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。
1.过程
精子获能:
卵子的准备:
发育到MII期才具备受精能力（一般都要在输卵管中成熟）
(1)准备阶段
二、胚胎工程的理论基础
（一）受精
即精子必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。
精子获能方法：体内获能（直接利用雌性生殖道获能）；体外获能（人工配置的获能液）
卵细胞采集：输卵管采卵；卵巢采卵
1.过程
(2)受精阶段
a.顶体反应：获能后的精子与卵子相遇(精子释放多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构)
b.透明带反应：精子触及卵细胞膜，透明带发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带
c.卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内
二、胚胎工程的理论基础
（一）受精
卵子外围集聚有几十个精子，几个精子同时分解透明带，但只有一个精子能进入卵细胞内内。通过俩道屏障，阻止其他精子穿越透明带和卵细胞膜。
d.雌、雄原核形成：
①精子入卵后，尾部脱离，原有核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成比原来核还大的雄原核。
②精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂II，排出第二极体后，形成雌原核
e.雌、雄原核结合(受精完成的标志),形成受精卵
雄原核
第一极体
雌原核
放出第二极体
雌、雄原核靠近
核膜消失，卵裂
1.过程
(2)受精阶段
二、胚胎工程的理论基础
（一）受精
受精标志：2极体
2细胞
4细胞
8细胞
受精卵
桑葚胚（32细胞）
透明带
1.卵裂期：
受精卵至桑葚胚
细胞分裂方式为________
细胞数目_________
每个细胞体积_________
胚胎总体积______或略有_____
有机物总量_______
有机物种类_________
DNA总数目_____
有丝分裂
增加
不增加
缩小
减小
减少
增加
增加
（二）胚胎早期发育
二、胚胎工程的理论基础
囊胚
桑葚胚
发育成胎儿的各种组织
发育胎膜和胎盘
内细胞团细胞具有全能性
透明带
内细胞团
囊胚腔
滋养层
胚胎进一步发育，出现细胞分化
2.囊胚期
二、胚胎工程的理论基础
（二）胚胎早期发育
ES细胞：从桑葚胚或囊胚（内细胞团）中取的细胞
滋养层
内胚层
外胚层
原肠腔
囊胚孵化后，内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，出现由内胚层包围的空腔叫做原肠腔。内外胚层中央还会形成中胚层。
由原肠胚的三个胚层进一步发育为不同的组织、器官、系统
孵化
囊胚从透明带中伸展出来
3.原肠胚期
二、胚胎工程的理论基础
蛙胚的发育过程——原肠胚
蛙原肠胚剖面图
原肠腔
外胚层
中胚层
内胚层
表皮及其附属结构、
神经系统、感觉器官。
脊索、真皮、骨骼、肌肉、
内脏器官的外膜、排泄系统、
生殖系统、循环系统。
消化道上皮、呼吸道上皮、
中耳、甲状腺、胸腺、膀胱的上皮(肝和胰)
通过早期胚胎培养，可研究动物的自然发育机理
思考讨论：不同动物受精卵发育的比较
1. 表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高
马的胚胎进人子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段。
2.将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时，应选择至少发育到什么阶段的胚胎 如果换成牛又该怎样处理
小鼠应选择至少发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移植。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8~16细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。
3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础 请结合所学习的内容举例说明。
胚胎工程的许多技术都是模拟哺乳动物在自然条件下受精和胚胎早期发育规律的基础.上实现的。
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
三、胚胎工程技术及其应用
1.体外受精
①卵母细胞的采集
②精子的获取
③受精
采集方法 适用范围 采集过程 培养
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 实验动物以及小型家畜
大型动物或大家畜
利用促性腺激素促使雌性动物排出更多的卵子，从输卵管中冲取卵子。
从已屠宰的雌性动物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，直接从活体动物卵巢中吸取卵。
不需要
需要培养成熟
卵母细胞的采集和培养
精子的收集和获能
一、收集的方法:
假阴道法
手握法
电刺激等
二、获能处理:
人工配制的获能液含肝素或钙离子载体等
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
三、胚胎工程技术及其应用
1.体外受精
①卵母细胞的采集
②精子的获取
③受精
3.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
2.胚胎移植
指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。
（2）供体、受体和胚胎来源
①供体：
提供胚胎的个体
②受体：
接受胚胎的个体
③胚胎来源：
转基因、核移植和体外受精获得的胚胎
三、胚胎工程技术及其应用
（1）概念
优良供体母牛
(遗传性状优良、生产能力强)
超数排卵处理：注射促性腺激素
发情配种或人工授精
收集胚胎并检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
优良公牛
受体母牛
(有健康的体质和正常繁殖能力)
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
................
................
................
................
（3）牛胚胎移植过程
三、胚胎工程技术及其应用
2.胚胎移植
同期发情处理
（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。
2. 胚胎移植
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
4.意义
(1)可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
(2)大大缩短了供体本身的繁殖周期
(3)对供体施行超数排卵处理后，可增加后代数量
三、胚胎工程技术及其应用
2.胚胎移植
（3）牛胚胎移植过程
胚胎移植问题：
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 为什么这样处理？
不一定；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。在胚胎移植前应该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，目的是为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境。
2.胚胎移植后，经受体孕育后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致 为什么
胚胎移植后，经受体孕育的后代的遗传特性与供体保持一致，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联系。
3.供体和受体一般是什么性别？供体内的胚胎能够移出，其生理学基础是什么
雌性；早期胚胎处于游离状态，尚未与母体建立实质性的的联系，取出后，短时间内不会死亡。
4.俩次检查是什么
检查胚胎的质量；检查受体是否妊娠
胚胎的来源 生殖方式
核移植 无性生殖
体外受精 有性生殖
体内受精 有性生殖
（1）胚胎移植的来源及生殖方式
胚胎移植
（2）胚胎移植过程中的两次处理和两次检查
两次处理
两次检查
对供、受体进行同期发情处理
用激素使供体超数排卵
对收集的胚胎进行质量检查
对受体是否妊娠进行检查
（3）胚胎移植是试管婴儿的关键步骤
三、胚胎工程技术及其应用
2.胚胎移植
3.胚胎分割
（1）概念：
指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）实质：
动物的无性繁殖或克隆
（3）对象：
桑葚胚或囊胚
（4）主要仪器设备：
体视显微镜和显微操作仪
三、胚胎工程技术及其应用
（5）操作程序
(1)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。
(2)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，注意将内细胞团均等分割。
(3)还可用分割针分割滋养层，做DNA分析，鉴定性别。
(4)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DNA分析,鉴定性别
已知性别胚胎
胚胎移植
在体视显微镜下切割胚胎
分割针
囊胚腔
透明带
滋养层
内细胞团
分割针
取样滋养层
内细胞团
二分胚
三、胚胎工程技术及其应用
3.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)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、胚胎工程技术及其应用
3.胚胎分割
缺点：刚出生动物体重偏低毛色、斑纹存在差异同卵多胎成
活比例小
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
步骤
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
胚胎工程技术及其应用
（2021·辽宁·高考真题）下图是利用体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图，有关叙述正确的是（　　）
【高考在线】
A．后代丁的遗传性状由甲和丙的遗传物质共同决定
B．过程①需要提供95%空气和5%CO2的混合气体
C．过程②常使用显微操作去核法对受精卵进行处理
D．过程③将激活后的重组细胞培养至原肠胚后移植
B
1．（2022·湖北·高考真题）下列有关受精作用及胚胎发育的说法，不正确的是（ ）
A．胚胎从透明带内伸展出来的过程称为孵化
B．卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加
C．获能的精子与卵子相遇时，首先发生的是顶体反应
D．观察卵子是否受精的重要标志是卵细胞膜和透明带之间是否出现两个极体
2．（2022·湖北·高考真题）下列关于哺乳动物受精的有关说法正确的是（ ）
A．防止多精入卵受精的两道屏障分别是顶体反应和卵细胞膜反应
B．受精的实质是雌雄原核的融合，雄原核一般略小于雌原核
C．动物排出的卵子成熟程度不同，有的是次级卵母细胞，有的是初级卵母细胞
D．精子获能必须在雌性动物生殖道内进行，在体外不能进行
【高考在线】
B
C

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