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第二章 第三节 胚胎工程
——胚胎开工程技术及其应用
国家统计局数据显示，我国结婚登记女性的年龄占比中，35岁及以上非最佳育龄妇女的占比正逐年增加。晚婚晚育与不孕不育增加的趋势也高度重合。目前，我国育龄夫妇的不孕不育率已经攀升至约12%-18%。这些夫妇特别想要一个自已的孩子，有什么好的建议能让他们实现心愿么？
1978年世界首例试管婴儿露易丝.布朗
1988年中国首例试管婴儿郑萌珠
思考:
试管婴儿技术包括哪些操作步骤？
获取精子
采集卵母细胞
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
“试管婴儿”是如何生产的？
（1）概念：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。
1. 试管动物
体外受精、体外胚胎培养、胚胎移植
（2）涉及的胚胎工程技术：
——体外受精包括哪些步骤？
卵巢
MⅡ期
卵母细胞
c.体外受精
精子体外获能
离心处理
新鲜或解冻的精液
去除精浆，利于精子获能。
在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。
培养
a.卵母细胞的采集
b.精子的获取
2.采集到的精子和卵细胞需要进行什么处理？
离心目的：
获能办法：
受精卵
培养
与动物细胞培养条件类似
2.过程
卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。采集到的卵母细胞和精子，要分别在体外进行成熟培养和获能处理。
2.过程
输卵管中采集的卵母细胞可直接与获能精子受精；
精子可在获能液中获能，常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等，也可以输到雌性动物生殖道中获能。
2.过程
提高动物 能力的有效措施，为胚胎移植提供可用的 。
胚胎
繁殖
3. 意义：
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；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。
思考·讨论 胚胎移植的生理学基础
移植前应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，为提供相同的生理环境。
2.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。
比较项目 人工授精 体外受精
概念 人工授精技术是指用相应的器械采集公畜的精液，再将其注入正在发情的母畜的生殖道中，使母畜受孕的技术 体外受精是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术
场所 母畜的生殖道内 体外
4. 人工授精和体外受精的比较
比较项目 人工授精 体外受精
过程 人工采精 → 检查与储存精液 → 人工授精（用人工的方法将精液注入正在发情的母畜生殖道中）
胚胎发育场所 受精卵的形成和胚胎发育场所在母畜体内 受精卵的形成和早期胚胎发育在体外，胚胎移植后的胚胎发育在母畜体内
4. 人工授精和体外受精的比较
将通过体外受精及其他方式（如体内受精、转基因、核移植等）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。
1. 概念：
早期胚胎
体外受精
体内受精
核移植
转基因受精卵
胚胎分割
有性生殖
无性生殖
胚胎移植
2. 胚胎的来源、生殖方式
早期胚胎培养
早期胚胎培养
早期胚胎培养
冲卵
3. 供体和受体
①选择标准：遗传性状优良，生产能力强
②职能：产生具有优良遗传特性的胚胎
①选择标准：有健康体质和正常繁殖能力
②职能：承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务
（1）供体：提供胚胎的个体
（2）受体：接受胚胎的个体
4.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（体内）
人工受精（体外）
胚胎移植
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）
收集胚胎并检查
注射外源促性腺激素
使受体和供体处于相同的生理环境，这样供体的胚胎移入受体后不会发生免疫排斥反应。
孕激素
① 供、受体的选择和处理
② 配种或人工受精
③ 胚胎的收集、检查、培养或保存
④ 胚胎的移植
胚胎移植的步骤
⑤ 移植后的检查等
4. 胚胎移植过程（以牛的胚胎移植为例）
①该过程中的两次使用激素：
Ⅰ. 第一次对供、受体进行同期发情处理；
②该过程中的两次检查：
Ⅰ. 第一次对收集的胚胎进行检查；
注意：
Ⅱ. 第二次用于供体的超数排卵处理（促性腺激素）。
Ⅱ. 第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
4. 胚胎移植过程（以牛的胚胎移植为例）
一头牛一胎只产一头牛犊，一生只生育4、5次。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，公牛平均每次排出精液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。
5.胚胎移植的意义
①充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力；
②缩短供体繁殖周期，增加一生繁殖后代数量。
对供体施行超数排卵处理后，可获得多枚胚胎，经移植可得到多个后代
供体职能：
产生具有优良遗传特性的胚胎
承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务
受体职能：
同卵双胞胎
灰绿色
自然受孕产生双胞胎的概率非常低，能否人为创造同卵双生个体？
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
1.什么时期的胚胎适合胚胎分割，分割时需要注意什么？
2.胚胎分割的理论依据是什么？
3.胚胎分割有什么应用？
根据P62-63“胚胎分割”文字及图，回答问题：
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.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。
后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。
4.特点:
3.适合分割的胚胎:
发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚。
显微操作仪
5.胚胎分割的设备
体视显微镜
6.过程：
23
6.过程：
囊胚腔
透明带
滋养层
内细胞团
胚胎移植
盛有操作液的培养皿中，在显微镜下分割
分割针
做DNA分析，鉴定性别
二分胚
内细胞团
分割针
已知性别胚胎
牛胚胎性别鉴定和分割示意图
滋养层细胞发育成胎盘和胎膜，不发育胎儿的组织或器官，不会对胎儿产生影响。
胚胎分割动态演示
若内细胞团没有均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。
均等分割内细胞团
进行DNA分析的目的是进行遗传病筛查，以防止产生的后代具有严重的遗传病；进行性别鉴定，是为了人工筛选后代动物的性别。
7. 意义（优势）
（1）可以促进优良动物品种的繁殖，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。
（2）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。
8. 局限性
（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。
（2）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。
【拓展】试管牛VS克隆牛
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
试管牛
有性生殖
无性生殖
比较项目 试管动物(婴儿) 克隆动物
技术基础
生殖类型
发育起点
体外受精、胚胎早期培养、胚胎移植
动物细胞培养、动物体细胞核移植、胚胎移植
有性生殖
无性生殖
受精卵
核移植后的重组细胞
比较项目 试管动物(婴儿) 克隆动物
遗传物质来源
后代性状
实例
过程
意义
亲本双方
主要来源于供核方
试管牛、试管羊
主要与供核方相同
双亲特点
克隆羊“多莉”
充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期
加速家畜遗传改良进程，挽救濒危物种等
【拓展】试管牛VS克隆牛
（P64）
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
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。
（P64）
雌性杜泊羊
雄性杜泊羊
卵母细胞
精子
采集
采集
受精卵
体外受精
早期胚胎
当地普通绵羊
杜泊羊
分娩
（ ）
（ ）
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
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。
（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？
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。
（P64）
二、扩展应用
（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？
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。
（P64）
（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。

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