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第2章 细胞工程
2.3 胚胎工程 第2课时
——胚胎工程技术及其应用
情景资料1：
国 产 奶 牛：年均产奶量3000公斤左右
国际良种奶牛：年均产奶量10000公斤左右
我国蒙古黄牛：均重300Kg
海福特肉用牛：2岁体重可达800盹
荷斯坦牛
新疆褐牛
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。
实际问题:
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。
那如何实现良种牛快速繁殖呢
母牛其实是有很强的生殖潜能的，只是没有激发出来。
1982年世界首例“试管牛” 犊问世
1.“试管牛(动物)”是指什么？
2.“试管牛”是如何生产的？
试管动物:是指通过人工操作使卵细胞在体外受精，培养发育为早期胚胎后，在进行移植生产的个体。
思考：
情景资料2：
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
2.“试管牛”是如何生产的？
1.体外受精技术主要包括哪几个步骤？
2.卵母细胞的培养的目的是什么？
3.离心的目的是什么？
4.精子与卵细胞如何完成体外受精？
5.受精卵如何培养？
阅读P60文字及图2-22，思考以下问题：
（一）体外受精
1.体外受精技术过程：
卵巢
MⅡ期卵母细胞
体外受精
获能精子
精子离心处理
新鲜或解冻的精液
受精卵培养
去除精浆，以利于精子获能 (提取纯度较高精子)
胚胎早期培养的基本条件：营养条件；环境条件是无菌、无毒的环境、适宜的温度、pH和渗透压；适宜的气体环境
目的
在适当的培养液中完成受精过程
采集
培养
（一）体外受精
2.体外受精技术的意义
为胚胎移植提供可用的胚胎
提高动物繁殖能力的有效措施
（一）体外受精
3.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
场所不同
相同点 雌雄动物交配完成
输卵管
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、卵子，在体外培养液中完成受精过程
输卵管
体外培养液中
(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
（一）体外受精
受精卵体外培养到什么时期可进行胚胎移植？
不同动物胚胎移植时间不同：
牛、羊：
小鼠：
试管婴儿：
桑葚胚或囊胚阶段
可在更早的阶段移植
8-16个细胞阶段
注：胚胎发育的主要场所是母体。
1.概念：
指将通过_______________________得到的胚胎，移植到__________、 _______________的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
体外受精及其他方式
同种的
生理状态相同
①胚胎来源：
体外受精及其他方式得到的胚胎
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
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：
受体：
接受胚胎的个体
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
（二）胚胎移植
2.过程：
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
或人工受精
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）
冲卵
供体、受体的选择和处理
（二）胚胎移植
配种或进行
人工授精
胚胎的收集
胚胎的检查
培养或保存
胚胎的移植
移植后的检查
2.过程：
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
或人工受精
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
1.什么是同期发情处理？
（遗传性状优良，生产能力强）
（有健康体质和正常繁殖能力）
2.同期发情处理的目的是什么？
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。
使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。
3.如何进行超数排卵？
注射外源促性腺激素
4.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。
冲卵
5.冲卵的目的是什么？
排出早期胚胎
（二）胚胎移植
2.过程：
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
或人工受精
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
注：
1.两次使用激素：
2.两次检查：
① 同期发情处理
② 超数排卵
① 冲卵后，胚胎质量检查
② 移植后，是否妊娠检查
冲卵
（二）胚胎移植
思考·讨论 胚胎移植的生理学基础
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。同期发情处理。
一般情况下检验合格的胚胎需要移植到同种的、生理状态相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育。
2.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应
受体对来自供体的胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。
3.胚胎移植后，经受体孕有的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致 为什么
遗传特性与供体保持一致。 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。
3.胚胎移植的生理学基础：
①移入：动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化相同
②收集：早期胚胎在一定时间内处于游离状态，不与子宫建立联系
③存活：受体子宫对移入的外来胚胎不发生排斥反应
④发育、遗传特性：供体胚胎与受体子宫建立正常的生理和组织联系，且不影响
其遗传特性
6.优势：
充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
4.实质：
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
5.地位：
胚胎必须移植给受体才能获得后代
（二）胚胎移植
同卵双胞胎自然形成示意图
内细胞团
内细胞团分裂，形成一模一样的双胞胎
显微操作仪
采用___________将____________切割成___________________ 等，经移植获得__________________的技术
1.概念：
机械方法
早期胚胎
2等份、4等份或8等份
同卵双胎或多胎
2.特点:
早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性。
后代具有相同的遗传物质，可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。
体视显微镜和显微操作仪
3.理论依据:
4.适合分割的胚胎:
5.主要仪器设备:
发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚。
注：分割囊胚时，要将内细胞团均等分割
体视显微镜
（三）胚胎分割
6.操作过程：
做DNA分析，
鉴定性别
选择胚胎→分割胚胎→移植胚胎
（三）胚胎分割
7. 优点:
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
8. 局限性：
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。
（三）胚胎分割
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査，以防止发生免疫排斥反应。
（ ）
×
×
一、概念检测
×
练习与应用
练习与应用
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。
体外胚胎培养
胚胎移植
(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？
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。
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。
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。
二、拓展应用
练习与应用
练习与应用
(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？
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。
(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？
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。
二、拓展应用

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