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(共28张PPT)
第二章 细胞工程
2.3.1 胚胎工程技术及其应用
胚胎分割
代孕母牛
国际良种奶牛：年均产奶量10000公斤左右
国产奶牛：年均产奶量3000公斤左右
我国奶业肉业现状
情境材料一
奶业
肉业
海福特肉用牛：2岁体重可达800Kg
我国蒙古黄牛：均重300Kg
荷斯坦牛
蒙古黄牛
实际问题
①引进一头良种成年奶牛需3万---5万元
②一头牛一胎只产一头牛犊，一生只生育4、5次
科学发现
牛的生育率虽然很低，但是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是它的1000倍（20万）；公牛平均每次射精5ml,精子数50亿。母牛其实是有很强的生殖潜能的，只是没有激发出来。
问题1:那如何实现良种牛快速繁殖呢
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。
精子
卵子
受精卵
早期胚胎
子宫
个体
体外受精
早期胚胎发育
胚胎移植
注意：试管动物 = 克隆动物
拓展：比较试管动物和克隆动物
试管动物 克隆动物
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
目录
CONTENTS
体外受精
1/
胚胎移植
2/
胚胎分割
3/
体外受精技术主要包括哪几个步骤？
精子与卵细胞如何完成体外受精？受精卵如何培养？
2
3
4
1
合作探究一：请同学们自主阅读教材P60，小组合作思考讨论完成问题。
离心的目的是什么？
卵母细胞的培养的目的是什么？
一、体外受精
《金》P68新知一
一、体外受精
体外受精（视频）
01
体外受精
1. 体外受精的步骤
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
主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。
卵母细胞的采集
精子的获取
受精
2.卵巢中采集
体外培养成熟（MⅡ期卵母细胞）
1.从输卵管中采集的卵母细胞可直接受精
精液由精子和精清两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般情况下，精液中的精子无法获能。
去除精浆，提取纯度较高精子
(以利于精子获能)。
适当的培养液共同培养
（获能液或专用的受精溶液）
以检查受精状况和受精卵的发育能力
2.体外受精技术的意义：
提高动物繁殖能力的有效措施
为胚胎移植提供可用的胚胎
《金》P70 例1、例2
胚胎移植的概念、移植条件、实质、地位是什么？
如何进行超数排卵？目的是什么？胚胎移植的意义。
2
3
4
1
请用文字和箭头表示出胚胎移植的过程。在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理 目的是什么？
什么是供体和受体？供体和受体的选择标准是什么？
合作探究二：请同学们自主阅读教材P61-62，小组合作思考讨论完成问题。
二、胚胎移植
《金》P68新知二
1.胚胎移植的概念：
是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。
胚胎来源？
体外受精及其他方式得到的胚胎
细胞核移植技术
体内受精
转基因技术等
供体？
受体？
提供胚胎的个体
接受胚胎的个体
胚胎移植
繁重而漫长的妊娠和育仔任务
产生具有优良遗传特性的胚胎
①.充分发挥雌性优良个体的繁殖能力，缩短供体繁殖周期,增加一生繁殖后代数量。
意义
②.作为胚胎工程的最终技术环节，将推动胚胎工程其他技术的研究和应用。
朋友，谢啦…
2.步骤：
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
移植后的检查
胚胎的移植
阅读课本P61图2-23，回答以下问题。
1.供、受体选择标准是什么？
3.如何获得更多卵子？
2.需要在胚胎移植前对受体进行怎样的操作？
4.胚胎移植的时期？
5.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？
6.产下犊牛性状和性别取决于？
7.繁殖方式？
8.胚胎移植过程中两次使用激素，激素作用相同吗？
9.胚胎移植过程中需要进行两次检查，分别检查什么？
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
发情配种或人工受精
移植胚胎
收集胚胎并检查
对受体进行妊娠检查
（以牛的胚胎移植为例）
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
1.供、受体选择标准是什么？
2.需要在胚胎移植前对受体进行怎样的操作？
目的：使供、受体生殖器官的生理变化相同,为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境。
3.如何获得更多卵子？
注射孕激素
注射外源促性腺激素：诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子
4.胚胎移植的时期？
桑葚胚或囊胚期的早期胚胎
遗传特性与供体一致
遗传性状优良，生产能力强
有健康体质和正常繁殖能力
优良供体母牛
受体母牛
同期发情处理
超数排卵处理
受体发情
优良公牛
发情配种或人工授精
移植胚胎
收集胚胎并检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
对受体进行妊娠检查
具有优良性状的后代
5、受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？
6、产下犊牛性状和性别取决于？
7、繁殖方式？
不会
性状：取决于供体母牛和公牛
性别：取决于公牛提供的精子类型
有性生殖
8、胚胎移植过程中两次使用激素，激素作用相同吗？
不同，第一次是用孕激素对受体和供体进行同期发情处理；第二次是用促性腺激素处理供体使其超数排卵。
遗传性状优良，生产能力强
有健康体质和正常繁殖能力
优良供体母牛
受体母牛
同期发情处理
超数排卵处理
受体发情
优良公牛
发情配种或人工授精
移植胚胎
收集胚胎并检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
对受体进行妊娠检查
具有优良性状的后代
9、胚胎移植过程中需要进行两次检查，分别检查什么？
两次检查。第一次在冲卵后，对胚胎进行质量检查；第二次对受体母畜进行是否妊娠的检查。
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。一般检验合格的胚胎需要移植到同种的、生理状态相同的、有正常孕育能力的其他雌性动物受体子宫内，胚胎才能继续发育。移植前要对受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器官的生理变化同步，才能为胚胎提供相同的生理环境。
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？
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。因为供体胚胎与受休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。
讨论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。因为胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境条件的一致性密切相关。只有供体、受体生理环境条件高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并能续发育。所以，我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
排卵后，不管是否妊娠，同种动物的供、受体生殖系统的生理变化是相同的。为供体胚胎移入受体提供基础。
早期的胚胎在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，处在游离状态。为胚胎收集提供了可能。
受体对外来胚胎不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体内的存活提供可能。
如何使供、受体达到相同的生理状态？
胚胎移植的生理学基础小结《金》P71点拨提升
处理：进行同期发情处理
目的：为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境。
1)胚胎环境：
2)胚胎收集：
3)胚胎存活：
4)遗传特性：
《金》P72 例3
胚胎可与受体子宫建立联系，但不改变遗传特性。
胚胎移植
胚胎分割概念，需要什么设备？
胚胎分割的有哪些优点和不足？
2
3
4
1
胚胎分割的理论依据是什么、特点、对象？胚胎分割有什么应用？
什么时期的胚胎适合分割，分割时需要注意什么？
合作探究二：请同学们自主阅读教材P62-63，小组合作思考讨论完成问题。
三、胚胎分割
《金》P68新知三
03胚胎分割 P62
1.理论依据：
2.概念：
早期胚胎干细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性
体视显微镜、显微操作仪 分割针或分割刀
无性生殖（克隆）
采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份和8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术
具有相同的遗传物质
体视显微镜
发育良好的,形态正常的桑葚胚或囊胚
3.生殖方式：
6.分割后胚胎去向：
4.仪器和工具：
5. 胚胎时期选择：
后代遗传特点：
直接移植给受体或经体外培养后，再移植给受体
将内细胞团均等分割
7.过程：
囊胚腔
透明带
滋养层
内细胞团
分割针
分割针
做DNA分析，鉴定性别
二分胚
内细胞团（注意：要均等分割）
胚胎移植
盛有操作液的培养皿中，在显微镜下分割
已知性别胚胎
牛胚胎性别鉴定和分割示意图
胚胎分割
胚胎分割动态演示
胚胎分割
8、胚胎分割的优点：
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。
9、胚胎移植的局限性（资料卡）
实践证明，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。另外，还存在刚出生动物体重偏低，毛色、斑纹可能存在差异等问题。
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
练习与应用
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。（ ）
×
×
×
获能处理
成熟培养至MII期
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。
《金》P73例4、例5
复习与提高
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。
(1)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？
植物组织培养技术
不可育。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。
(2)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？
B淋巴细胞
能大量增殖并能产生抗丙肝病毒的抗体。
(3)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？
减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)
获能处理
二、拓展应用
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
人工授精、体外受精、胚胎移植、体细胞核移植等技术。
不一定能成功繁育北方白犀牛，任何一项技术都不能保证百分之百的成功率。
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

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