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(共51张PPT)
(1)原理和方法：应用　　　　　　、　　　　　　和　　　　　　等多学科的原理和方法。
(2)操作水平：　　　水平、　　　水平或　　　水平。
(3)目的：获得特定的　　　　　　　　　　　　　　　　。
细胞生物学
分子生物学
发育生物学
细胞器
细胞
组织
细胞、组织、器官、个体或其产品
1.细胞工程的概念 P31
(4)分类
植物细胞工程
动物细胞工程
植物组织培养技术
植物体细胞杂交技术
胚胎工程
动物细胞培养
动物细胞融合术
动物细胞核移植
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
哺乳动物自身繁殖率低
畜牧业上需要快速大量繁殖良种家畜
体外受精
早期胚胎培养
胚胎分割
胚胎移植
短内时间内可产生大量后代
胚胎工程
什么是胚胎工程？
课P56
2.3 基因工程的应用
第十单元 生物技术与工程
10.5-胚胎工程
胚胎工程:
是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
操作对象
技术种类
工程实质
理论基础
动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞
体外受精、胚胎移植、胚胎分割
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。
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
课P56
考点一
胚胎工程的理论基础
一、受精
精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
1、概念：
细胞膜的功能：进行细胞间信息交流
细胞膜具有：一定的流动性
2、场所：
哺乳动物的输卵管内。
3、过程：
准备阶段
受精阶段
准备阶段1：精子获能
准备阶段2：卵子的准备
（1）精子获能
精原细胞
多个精原细胞
初级精母细胞
ＭⅠ
ＭⅡ
精细胞
有丝分裂
睾丸（曲细精管）
①场所：
②过程：
DNA复制
次级精母细胞
变形
*不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关
精子
刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精的能力，这一生理现象成为“精子获能”
精子获能的方法：
①利用雌性生殖道；
②人工配制的获能液（常见的有效成分：肝素、Ca2+载体
卵原细胞
多个卵原细胞
初级卵母细胞
ＭⅠ
次级卵母细胞和第一极体
ＭⅡ
卵细胞和极体
有丝分裂
精子进入后完成减数分裂
地点：输卵管
（2）卵子的准备
马、犬
猪、牛
卵巢（产生）
①场所：
②过程：
排卵是指卵子从卵泡中排出的过程。
卵子
卵细胞的形成是一个不连续的过程
成熟至MⅡ期才具有受精能力
DNA复制
3.受精
精子和卵子结合形成合子（受精卵）的过程
（1) 概念
(2) 过程
准备阶段
受精阶段
精子获能
卵子准备
自然：在雌性动物生殖道
发育到MⅡ中期才具备与精子受精的能力
体外：人工配置的获能液
有效成分：肝素、Ca2+载体
精子穿越卵细胞膜外的结构，精子接触卵细胞膜
透明带反应
卵细胞膜反应
形成雄原核、卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核
精子入卵
雌、雄原核融合，形成合子，即受精卵
释放出多种酶
防止多精入卵的第一道屏障
防止多精入卵的第二道屏障
观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志。
受精完成的标志
2、胚胎早期发育:受精卵形成后在输卵管内进行 分裂，开始发育。
桑葚胚
有丝
受精卵
桑葚胚
透明带破裂，胚胎从其中伸展出来→孵化。
↓
囊胚
2细胞→4细胞→8细胞
↓
胚胎发育的起点
卵裂期
细胞分裂方式为________
细胞数目_________
每个细胞体积_________
胚胎总体积_ _______
有机物总量_______,有机物种类_________
DNA总数目_____
有丝分裂
增加
不增加
减小
减少
增加
增加
在透明带中
均有全能性
开始分化
透明带
内细胞团
囊胚腔
滋养层
将来发育成胎膜和胎盘
将来发育成胎儿的各种组织
原肠胚
全能性
外胚层
内胚层
中胚层
原肠胚
二、胚胎早期发育
1.受精是精子和卵子结合形成受精卵的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段；受精卵形成后进行有丝分裂，通过细胞分裂和分化，形成新个体。
(1)刚采集到的精子是否能与卵子立即结合完成受精作用？为什么？
不能。刚采集到的精子还没有受精能力，必须先对精子进行获能处理，才能进一步受精。
(2)刚排出的卵子具有受精能力吗？为什么？
不具有。卵子要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。
拓展 提升科学思维
(3)防止多精入卵受精的生理反应有哪些？有什么意义？
透明带反应、卵细胞膜反应。
防止多精入卵，保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。
2.胚胎工程需要在体外条件下对动物早期胚胎发育条件进行模拟操作，因此了解早期胚胎发育的规律十分重要。思考回答以下有关胚胎早期发育的问题：
(1)受精卵早期分裂时胚胎中有机物的总量和种类是如何变化的？
有机物的总量不断减少，但有机物的种类增加。
(2)受精卵早期分裂时胚胎中DNA总量和每个细胞中核DNA含量有何变化？
胚胎中总DNA含量逐渐增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。
(3)胚胎早期发育过程中，具有全能性的时期有哪些？
　桑葚胚期及之前的时期。
1.下图表示精子入卵后，发生(或引起)的一系列变化形成受精卵的过程。下列叙述错误的是
A.图中X指卵细胞膜反应，Y指
卵子的减数分裂Ⅱ
B.经图中Y过程只形成了雌原核
C.精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合
D.精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶
突破 强化关键能力
B
精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核。
2.(2023·河南信阳高三期中)下列有关早期胚胎发育的叙述，错误的是
A.卵裂期每个细胞的核质比逐渐增大，胚胎中DNA总量逐渐增加
B.孵化是指透明带破裂，桑葚胚从透明带中伸展出来
C.滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘并可用于性别鉴定
D.在胚胎移植中，选择桑葚胚或囊胚期的胚胎进行移植较易成功
B
考点二
胚胎工程技术及其应用
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。精子卵子试管牛体外受精受精卵早期胚胎发育早期胚胎受体母牛(代孕)胚胎移植一.体外受精的具体步骤
(1)卵母细胞的采集和培养
①采集：_________处理雌性动物使其超数排卵；从屠宰母畜的 中采集
②采集的卵母细胞需培养到 期，成熟后才能与 精子完成受精。
(2)精子的采集和获能
采集的精子必须在专门的获能液中处理才能受精。
(3)受精
获能的精子和成熟的卵子置于适当的 中完成受精；受精后形成的受精卵需经早期发育培养，发育至 阶段进行胚胎移植。
体外受精获得胎儿的生殖方式为 。
获能
MⅡ
卵巢
有效成分有：
培养液
肝素、Ca2＋载体
桑葚胚或囊胚
促性腺激素
有性生殖
2.意义：①提高动物_________ ；②为胚胎移植提供可用的______。
繁殖能力
胚胎
1.概念：
胚胎移植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。
2.供体、受体和胚胎来源
②供体：
提供胚胎的个体
③受体：
接受胚胎的个体
①胚胎来源：
转基因、核移植和体外受精获得的胚胎
二 、胚胎移植
遗传性状优良、生产能力强
选择标准：
选择标准：
同种、健康的体质和正常繁殖能力
可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力(背)
4.意义:
3.实质：
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移（背）
(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
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
供体、受体的选择和处理
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
课P61 P359
给_____注射 ，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子
供体
促性腺激素
胚胎移植的步骤:
1.供体、受体的选择和处理
2.配种或人工授精
问题：应选择什么样的雄性配种？
同种、遗传性状优良的雄性
给_____________注射激素（雌激素或孕激素）
供体、受体
（2）.超数排卵处理
（1）.同期发情处理
收集供体体内的胚胎
3.胚胎的收集、检查、培养或保存
早期胚胎在一定时间内处于游离状态，还没有和母体建立组织上的联系。
胚胎移植的步骤:
检查胚胎的质量（第一次检查）
3.胚胎的收集、检查、培养或保存
至桑葚胚或囊胚
胚胎移植的步骤:
5.移植后的检查：对受体进行 检查（第二次检查）
6.得到具有优良性状的后代
4.胚胎的移植:大多是移植 阶段的胚胎
桑葚胚或囊胚
妊娠
妊娠：指哺乳类雌性(包括人类)在体内有一个或多个胎儿或胚胎。
体外受精、体内受精形成的胚胎进行胚胎移植属于 生殖，动物体细胞核移植形成的胚胎进行胚胎移植属于 生殖。
有性
无性
教材延伸 讲义p 360
1.胚胎移植时怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致 ______________
________________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
应对供体和受体母畜用激素进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功的关键
2.胚胎移植的后代具有供体和受体共同的遗传性状吗 __________________________
________________________________________________________________。
不具有。后代的遗传性状是由供体决定的，受体只是提供了胚胎发育的场所，不影响后代的遗传特性
3.在牛的胚胎移植过程中有两次使用激素、两次检查，其目的分别是什么？
提示　第一次用孕激素对受、供体进行同期发情处理，第二次用促性腺激素处理使供体超数排卵。第一次是对收集的胚胎进行质量检查，第二次是对受体母畜是否妊娠进行检查。
同种动物
生理变化
游离
免疫排斥
遗传特性
5．(选择性必修3 P62思考·讨论)胚胎移植的生理学基础：
讲义p 359
受精卵
桑葚胚
滋养层
囊胚腔
内细胞团
桑葚胚
囊胚
回忆：胚胎早期发育
卵裂
结构
外胚层：
内胚层：
中胚层：
表面的细胞层
向内迁移的细胞
内外两个胚层之间
1.概念：2.繁殖方式：3.主要仪器：工具：4.注意事项：5.胚胎去向：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。体视显微镜、显微操作仪三、胚胎分割桑葚胚或囊胚无性繁殖（克隆）分割针或分割刀①选择发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚②分割囊胚时，要将内细胞团均等分割直接移植给受体或经体外培养后，再移植给受体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，在体视显微镜或显微操作仪下分割分割针做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问题2:内细胞团分割不均等会如何？
含内细胞团多的部分发育能力强，少的部分发育不良，甚至不能发育
问题3:是不是分割越多份越好？
份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低
（目前2分胚成功率最高）
问题1:胚胎分割为什么选取桑葚胚或囊胚？原肠胚可以吗？
处于桑葚胚期的细胞和囊胚期的内细胞团细胞未分化，具有全能性，可以发育成完整个体。不可以，原肠胚细胞已分化。
问题4：胚胎分割有什么意义？
7.意义：促进　　　　　　的繁殖，产生的遗传性状　　的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；胚胎移植前进行　　　　、　　　　　等，对于人工控制　　　　、动物繁育健康后代具有重要意义。
优良动物品种
相同
性别鉴定
遗传病筛查
动物性别
2.欲得到更多的后代，可进行胚胎分割，如图为哺乳动物胚胎分割和性别鉴定示意图，请据图思考讨论下列问题：
(1)上图①过程分割出的少量胚体细胞常用来做什么？
常用来做DNA分析，鉴定性别。
(2)上图②过程得到的两个a经过胚胎移植产生后代的生殖方式是有性生殖吗？
不是，来自同一胚胎分割产生的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割移植可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。
3.下列关于“试管牛”培养流程的叙述，不正确的是
突破 强化关键能力
A.过程①可对供体母牛注射促性
腺激素，使其排出更多的卵子
B.过程②发生的标志是在卵细胞
膜和透明带的间隙观察到两个
极体或雌、雄原核
C.大量的研究已经证明，过程③基本不会发生免疫排斥反应
D.移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中受受体的影响
D
4.(2023·江苏南通高三期末)近年来发展起来的胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限可能。下图为经体外受精和胚胎分割移植培育优良奶牛的过程。下列相关说法正确的是
A.体外受精所需的成熟卵子可以从母体卵巢中直接获取，但在受精前要对精子
进行获能处理
B.进行胚胎分割时，应选择发育到原肠胚时期的胚胎进行操作
C.胚胎分割的方法只能用分割针在显微镜下将胚胎均等分割成若干份
D.胚胎在受体子宫内的发育过程中其遗传特性不受影响
D
5.下列有关哺乳动物体外受精的叙述，正确的是
A.给实验动物注射促性腺激素，使其产生更多的精子
B.采集的卵母细胞可直接与获能的精子受精
C.获能的精子和成熟的卵子要在适当的培养液中完成受精
D.卵母细胞与精子受精前均已完成减数分裂Ⅱ
C
3.(2019·江苏，29)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。如图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：
(1)对1号猪使用___________处理，使其超
数排卵，收集并选取处在_______________________(时期)的卵母细胞用于核移植。
促性腺激素
减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)
重温高考 真题演练
(2)采集2号猪的组织块，用___________
__________处理获得分散的成纤维细胞，放置于37 ℃的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是________________。
胰蛋白酶(胶
维持培养液的pH　
原蛋白酶)
(3)为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行______。产出的基因编辑猪的性染色体来自____号猪。
分割
2
(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入
4号猪并正常表达，可采用的方法有______
(填序号)。
①DNA测序 ②染色体倍性分析 ③体细胞结构分析 ④抗原—抗体杂交
①④
1.(2020·山东，14)经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚，通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是
A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子
B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理
C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植
D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得
C
重温高考 真题演练
2.(2020·江苏，23改编)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如图所示。下列叙述正确的是
A.为获得更多的囊胚，采用激素注射促
进雄鼠产生更多的精子
B.细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同
C.用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞
D.胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养
D
重温高考 真题演练
4.(2022·全国甲，38)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题：
(1)为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液，精液保存的方法是_________________________。在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是_________________________________________________________；精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是_____________
____(答出1点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到_________时才具备与精子受精的能力。
加入抗冻剂(甘油)冷冻保存
刚排出的精子必需在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精
肝素、Ca2＋载
体
MⅡ中期
重温高考 真题演练
(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含的营养成分有_____________
____________(答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。
酸、核苷酸
维生素、氨基
(3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是_________________
_______________________________________________________________
______________________________________________________。
对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代
归纳提升
(1)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 雌雄动物交配完成 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
场所 雌性动物输卵管中 雌性动物输卵管中 体外培养液中
相同点 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 (2)胚胎移植中的三个关注点
①胚胎移植过程中两次使用激素：第一次是用激素对受体母牛和供体母牛进行同期发情处理；第二次是用促性腺激素处理供体母牛使其超数排卵。
②不同动物胚胎移植的时间不同：牛、羊要培养到桑葚胚或囊胚阶段；小鼠、家兔在桑葚胚前。几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植，因为此时细胞分化程度高，移植成功率很低。
③胚胎移植是有性繁殖还是无性繁殖，取决于胚胎的来源：若由受精卵发育而成，属于有性繁殖；若由核移植技术形成的重组细胞发育而成，或由胚胎分割获得，则属于无性繁殖。
归纳提升
克隆动物、试管动物与转基因动物的培育过程比较
重构胚
克隆动物、试管动物与转基因动物的遗传特性比较
比较项目 克隆动物 试管动物 转基因动物
概念 用核移植的方法获得的动物 用体外受精的方法获得的动物 由被转入了目的基因的受精卵发育成的动物
主要技术 核移植 体外受精 基因工程
遗传特性 主要与供核体相同 具备双亲的遗传性状 具备受精卵及被转入的目的基因两方的遗传性状
相同点 三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术，且胚胎移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎 桑葚胚或囊胚
1.(2020·海南省高考模拟，25)试管婴儿技术不仅为部分不育的夫妇提供生育的机会，也给一些遗传病患者生育健康的下一代带来希望。回答下列问题。
(1)在采集卵母细胞之前，需要给供卵者注射适量的促性腺激素，目的是________________________________________________________________。
(2)从卵巢中吸取的卵母细胞，不能直接与获能精子受精，原因是_______________________________________________________________。
(3)受精过程中，卵母细胞会发生透明带反应和卵细胞膜反应，作用是________________________________________________________________。
(4)利用设计试管婴儿技术，在胚胎植入母体孕育前，需要对胚胎进行遗传学诊断，筛除___ ________的胚胎，有利于生育健康的下一代。如果滥用设计试管婴儿技术， 将会对社会产生负面影响。滥用设计试管婴儿技术的表现之一是将该技术用于设计___________。
使供卵者排卵量增加
从卵巢中取出的卵母细胞还没有成熟，需要培养到减数分裂Ⅱ中期，才具备与精子受精的能力
防止多精入卵受精
有遗传缺陷　
婴儿性别
2.(2021·江西南昌期末)美国新希望生殖医学中心张进团队于2016年10月19日在美国生殖医学学会会议上正式宣布，世界首个细胞核移植“三亲”男婴已于2016年4月诞生。如图是该男婴的培育过程示意图，请据图回答问题：
(1)上述“三亲婴儿”的核DNA由母亲甲和父亲丙提供，质DNA由捐赠者乙提供。由此可见，“三亲婴儿”的意义在于可以避免子代______ _____遗传病的发生。
(2)过程③在体外进行时需要对精子进行______处理，获能液的有效成分
有 等，某时期的卵母细胞应处于 ____期。
细胞质DNA（线粒体）　
获能　
MⅡ（中）
肝素、Ca2＋载体
(3)过程④是早期胚胎培养，需将受精卵移入发育培养液继续培养。体外培养需要满足的条件有无毒无菌的环境、充足的营养、适宜的温度和pH，并置于　　　　_______ ____的混合气体的培养箱中进行培养。
(4)过程⑤是___________技术，可以取___________的滋养层细胞对移植前的胚胎进行性别鉴定，采用SRY—PCR的鉴定方法，在该PCR扩增过程中若消耗引物分子14个，则DNA扩增了_____次。
含95%空气和5%CO2
胚胎移植
囊胚期　
3
106页
3.试管婴儿与设计试管婴儿的异同点
(1)不同点
①所用技术手段：设计试管婴儿在胚胎移植前需进行遗传学诊断(如诊断血型、诊断性别、诊断HLA的类型等)，试管婴儿不需进行遗传学诊断。
如下图，设计试管婴儿比试管婴儿多了d过程：
②应用：试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。
(2)相同点
都是体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植，都是有性生殖。
2.(2021·河北冀州一中联考)中国首例设计试管婴儿的父母均为地中海贫血基因的携带者。此前，二人曾育有一女，此女患有重度地中海贫血。为了再生一个健康的孩子，用孩子的脐带血帮助姐姐进行造血干细胞移植，设计了这个婴儿。下列有关说法，不合理的是(　　)
A.“设计试管婴儿”利用体外受精、胚胎移植、植入前胚胎遗传学诊断技术等
B.“设计试管婴儿”与“试管婴儿”均为有性生殖
C.“设计试管婴儿”与“试管婴儿”都要进行胚胎选择，但两者选择的目的不同
D.设计婴儿性别是“设计试管婴儿”的第一步
D
“设计试管婴儿”不一定非要考虑性别，且设计试管婴儿性别在一定程度上违背了伦理道德

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