资源简介

(共45张PPT)
第三节
胚胎工程技术及其应用
高中生物选择性必修三
了解胚胎工程技术的原理及实际应用
针对具体问题掌握胚胎分割中胚胎的选择与分割时的注意事项。
生命观念
结合高产奶牛的胚胎移植，分析胚胎移植的生理学基础和基本程序。
科学思维
关注胚胎工程与畜牧业发展以及胚胎工程的发展前景。
社会责任
核心素养
明确胚胎工程技术的具体内容及原理。
-01-
简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。
-02-
了解胚胎工程与畜牧业发展以及胚胎工程的发展前景。
-03-
课标要求
到社会中去
所以母牛其实是有很强的生殖潜能的。如何实现良种牛快速繁殖呢？
一头良种成年奶牛
需3~5万元
一头母牛一胎
只产一头牛犊
一头母牛一生
只生育4、5次
牛的自然繁殖的速度太慢，不能满足生产需要。
但一头母牛一生排出的卵细胞约200个，卵巢中卵母细胞数量是卵细胞的1000倍 ，公牛平均每次射精 5ml，精子数 50 亿。
到社会中去
1989 年 8 月 15 日，中国第一胎“试管牛”诞生犊问世。
“试管牛”是怎么回事？应用哪些技术生产的？
通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。
属于胚胎工程的范畴。
EMBRYO ENGINEERING TECHNIQUES
关于
胚胎工程技术
胚胎工程技术包含的内容很丰富，目前在医学和生产上应用较多的有以下技术：
而如今，我们借助这些技术，可以进一步挖掘动物的繁殖潜力。
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
为人类的生产生活及濒危动物繁育提供便利。
关于
体外受精
IN VITRO FERTILIZATION
体外受精
概 念
通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。
哺乳动物的体外受精技术主要包括：
卵母细胞的采集
精子的获取
受精
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，然后才能用于体外受精。
原 理
人工模拟体内环境（包括营养、温度、pH等），使卵母细胞成熟、精子获能，最终完成受精。
卵母细胞的采集和培养
1. 输卵管采卵（冲取卵子）
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。适合实验动物（兔、鼠）以及家畜猪、羊等。
2. 屠宰动物的卵巢采卵
从已屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。适合大型动物或大家畜，如：牛、马等。
3. 活体采卵（卵巢中）
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母细胞。适合大型动物或大家畜，如：牛、马等。
卵母细胞的采集
活体
采卵仪
输卵管采卵
(冲取卵子)
屠宰动物的卵巢
采卵
活体采卵
(卵巢中)
主要通过以上三种方式获取卵子。
卵母细胞的采集和培养
方法 场所 是否培养
小型 动物 注射促性腺激素 输卵管 否。
直接与获能的精子受精
大型 动物 借助超声波探测仪内窥镜或腹腔镜 卵巢 是。
需培养至 MII 中期
精子的采集和获能
精子在进行体外受精前需要精子获能处理，体外精子获能的方法：
放入人工配制的获能液中
如：啮齿动物、家兔
和猪等
放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中
如：牛、羊等
培养法
化学诱导法
体外受精
获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中共同培养一段时间，来促使它们完成受精。
胚胎的早期培养
精子和卵子在体外受精后，还要进行胚胎的早期培养：
应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。
发育培养液的成分：
两盐：无机盐、有机盐
两酸：氨基酸、核苷酸
两素：维生素、激素
动物血清补充其他物质
知识拓展
精子获能前应先进行离心处理。
精液由精子和精浆两部分组成。
原因
精浆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。
精子获能前进行离心处理，目的是：除去精浆以利于精子获能。
要点提示
①获取的卵母细胞必须在体外培养到 MII 期才能与精子受精。
②用于体外受精的精子，必须在体外获能，并且受精过程必须在获能液或受精溶液中完成。
③体外受精过程，受精场所为体外；而人工授精过程，受精场所为雌性个体的生殖道内。
张丽珠教授和试管婴儿
体外受精的意义
体外受精有何实际意义？
① 是提高动物繁殖能力的有效措施。
② 可以为胚胎移植提供可用的胚胎。
我国体外受精技术的研究起步于20世纪80年代后期，进展很快，目前已经在羊、牛、猪和人等生物中取得成功，特别是人和牛的体外受精技术已达国际先进水平。
此外，我国于1988年在北京大学第三医院迎来了首例试管婴儿的诞生，张丽珠教授负责此事。
三种受精方式的比较
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的生殖道内，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
EMBRYO TRANSFER
关于
胚胎移植
胚胎培养发育到适宜阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。
不同动物胚胎移植时间不同
牛、羊：
桑葚胚或囊胚阶段
鼠、兔：
可在更早的阶段移植
试管婴儿：
8~16个细胞阶段
胚胎发育的主要场所是母体。
胚胎移植
概 念
将通过 受精及其他方式得到的胚胎，移植到 、 相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
体外
同种的
生理状态
胚胎
来源
① 雌性动物体内的早期胚胎，属于有性生殖。
② 通过体外受精和早期胚胎培养得到的，属于有性生殖。
③ 通过哺乳动物体细胞核移植及培养得到，属于无性生殖。
判断胚胎移植属于何种生殖方式，关键是看胚胎是通过何种方式得到的。
胚胎移植的实质
实质
胚胎在 生理环境条件下 位置的转移，是生产胚胎的 和孕育胚胎的 共同繁殖后代的过程。
胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”，在胚胎工程中通过任何一项技术，如转基因、核移植或体外受精等获得的胚胎，最后都必须移植给受体才能获得后代。
早期
相同
空间
供体
受体
为什么要进行胚胎移植？
胚胎移植过程中，胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此能保持原来的优良特性。
胚胎移植的基本过程
以家畜的胚胎移植为例，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
胚胎的移植及移植后的检查
(注射促性腺激素）
超数排卵
排卵
排卵和超数排卵
排卵是指从卵泡中排出卵子，排出的是初级卵母细胞或次级卵母细胞。
是指给供体母畜注射促性腺激素，使其发情，一次排出比自然情况下多十几倍到几十倍的卵子，用于体外受精和早期胚胎培养。
要点归纳
两次使用激素：
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。
两次检查：
第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
第一次对收集的胚胎进行检查。
胚胎移植成功的两个条件：
一般在同种的雌性供体和受体之间进行胚胎移植。
供、受体的生理状态要相同。
冲卵：
用特制的冲卵装置，把供体母牛子官内的胚胎冲洗出来（也叫冲卵），一般在第7天进行。
思考
明明供、受体不是同一个体，仅仅属于同一物种，为什么胚胎可以顺利移植？
要知道人类在进行器官移植时，有时会出现免疫排斥现象，胚胎移植时就不会出现吗？
结合教材 P62 的思考讨论，试着总结一下胚胎移植需要满足什么样的生理学条件基础？
胚胎移植的生理学基础
01.
供体与受体有相同的生理环境
哺乳动物发情排卵后，在一段时间内，同种动物的供、受体的生殖器官的生理变化是相同的，这就为供体的胚胎移人受体提供了相同的生理环境。
02.
早期胚胎处于游离状态
哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这为胚胎的收集提供了可能。
胚胎移植的生理学基础
03.
受体对外来胚胎的认可
大量的研究已经证明，受体对移人子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。
04.
供体胚胎与受体正常联系的建立
供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。
知识拓展
胚胎的培养
在发育培养液中培养，其成分除一些无机盐和有机盐类外，还有氨基酸、核苷酸、维生素、激素、血清等。
胚胎的保存
一般放入 -196℃ 液氮中保存。
胚胎移植的意义
胚胎移植有何实际意义？
①充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，大大缩短了供体本身的繁殖周期，增加供体一生繁殖后代的数量。
② 胚胎移植作为胚胎工程的最终技术环节，还将推动胚胎工程其他技术的研究种应用。
EMBRYO SEGMENTATION
关于
胚胎分割
早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性，能不能将一个胚胎分割成几份，从而提高胚胎的利用率？
答案是 。
能
这个的技术叫做“胚胎分割”。
胚胎分割是怎样进行的呢？
胚胎分割
概 念
指采用 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 或 的技术。
来自同一胚胎的后代具有 的遗传物质，因此胚胎分割可以看作动物 繁殖或克隆的方法之一。
机械
双胎
多胎
特 点
相同
无性
胚胎分割
动物胚胎细胞的 性。
全能
理论基础
正如右图所示：
胚胎细胞本质上是干细胞，可以分化成多种组织、器官，将来形成系统，从而构成动物体或人体。
使用仪器
胚胎分割所需要的主要仪器设备为体视显微镜和显微操作仪，还要分割刀、分割针。
选择胚胎
在进行胚胎分割时，应选择什么样的胚胎来操作？
选用胚胎
应选择发育良好、形态正常的 胚或 胚。
桑葚
囊
具体操作
牛胚胎性别鉴定和分割示意图
将它移入盛有操作液的培养皿中，然后在显微镜下用分割针或分割刀分割。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。
注意事项
在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。
若分割不均，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，而少的部分发育受阻或发育不良、甚至不能发育的情况。
原因
比较异同
项目 胚胎分割动物 体细胞核克隆动物
相同点
不 同 点 胚胎 来源
遗传 物质
起点
都属于无性生殖或克隆，最后要进行胚胎移植
雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎
通过核移植技术获得的重构胚
具有相同的遗传物质，两个亲本提供的核遗传物质一样多
克隆动物的核遗传物质主要由供体细胞核提供
经过受精作用形成的一个细胞
经过核移植形成的一个细胞
胚胎分割的意义
意义
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。
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、动物繁育健康后代具有重要意义。
知识小结
供、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
胚胎移植
移植后的检查
胚胎移植
胚胎工程
胚胎
分割
胚胎选择
胚胎分割
胚胎移植
概念定义
操作对象
操作目的
技术手段
体外受精
卵母细胞采集
精子的获能
成熟培养
获能处理
MⅡ期卵母细胞
获能的精子
体外受精
受精卵培养
当堂检测
1. 下列有关试管婴儿及试管动物技术和体外受精的叙述，正确的是（ )
A. 通过试管动物技术繁育后代的过程属于有性生殖
B. 试管牛所采用的技术中包含克隆技术、体外受精和胚胎移植
C. 试管婴儿能使不能产生精子或卵子的夫妇得到自己的孩子
D. 从雌性体内采集的卵子或卵母细胞均需体外培养后，才能与获能的精子受精
A
2. 下列关于体外受精技术的叙述，错误的是（ ）
B
当堂检测
A. 进行体外受精技术前需对精子进行获能处理
B. 体外受精是从初级卵母细胞和初级精母细胞开始的
C. 体外受精技术已成为一项常规的动物繁殖生物技术
D. 体外受精技术可用于研究动物生殖细胞的发生机制
3. 下图表示利用体外受精等技术培育牛的过程，下列有关叙述错误的是( )
A
当堂检测
A.将图中获取的精子与采集到的卵母细胞培养一段时间后，精子就可获能
B.②过程与细胞膜的流动性有关
C.③过程中细胞的增殖方式是有丝分裂
D.④过程表示胚胎移植，图示过程中移植的胚胎一般需发育到桑葚胚或囊胚阶段
4. 华南虎是国家一级保护动物，可采用试管动物技术进行人工繁殖，该技术包括的环节有（ ）
D
当堂检测
① 转基因 ② 核移植 ③ 体外受精 ④ 体细胞克隆
⑤ 胚胎移植
A.①③ B.①④ C.②⑤ D.③⑥
5. 红安格斯牛因肉质鲜美、营养全面被称为“贵族牛”，某示范养殖基地利用本地黄牛作为受体牛“借腹生子”，同期移植接种了150枚的纯种红安格斯牛胚胎。下列相关叙述错误的是（ ）
B
当堂检测
A. 红安格斯牛的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎
B. 对本地黄牛要采取超数排卵技术
C.“借腹生子”可以充分发挥红安格斯牛的繁殖潜力
D. 本地黄牛作为受体牛应具有健康的体质和正常繁殖能力
6. 胚胎分割是一种现代生物技术，关于这一技术的叙述，正确的是（ )
当堂检测
A. 胚胎分割可以将早期胚胎任意分割成多份
B. 胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎
C. 胚胎分割技术属于有性生殖方式，因此不属于克隆
D. 胚胎分割技术可以分割任意时期的胚胎
B

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