资源简介

(共48张PPT)
第3节 胚胎工程
胚胎工程技术及其应用
第二章 细胞工程
第二课时
以文字和图示表示哺乳动物的体外受精和胚胎移植的过程。
说明体外受精、胚胎移植和胚胎分割技术在畜牧业生产中的应用。
学习目标
社会责任
科学思维
【温故】胚胎工程的理论基础
受精卵
2细胞
4细胞
8细胞
桑椹胚
囊胚
原肠胚
胚胎早期发育
精子
获能精子
排出的卵母细胞
MⅡ期
卵母细胞
准备阶段
受精阶段
受精
核移植
体外受精
或
重组胚胎
早期胚胎
胚胎移植
代孕母体
克隆动物
试管动物
VS
方法
问题解决
如何实现良种牛的快速大量繁殖？
如何快速获得良种畜群？
只产生具有优良遗传性状的胚胎
繁重漫长的妊娠和育仔任务由另外的个体取代
供体
代孕母体（受体）
试管婴儿是在试管里培养出来的吗？
问题
试管动物技术到底是什么呢？
体外受精
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
试管动物技术
1.概念
是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，经培养发育成早期胚胎后，再经胚胎移植产生后代的技术。
涉及的胚胎工程技术：___________________________________
体外受精、体外胚胎培养、胚胎移植
卵子
精子
体外
受精
受精卵
早期胚胎发育
早期胚胎
胚胎移植
受体母牛
（代孕）
试管牛
体外受精
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
试管牛
克隆牛
≠
克隆牛
试管牛
无性生殖
有性生殖
核移植
体外受精
重组细胞
受精卵
早期胚胎培养
胚胎移植
试管牛
克隆牛
体外受精
试管动物 VS 克隆动物
比较项目
试管动物（婴儿）
克隆动物
技术基础
生殖类型
后代性状的继承特点
体外受精；胚胎早期培养；胚胎移植
有性生殖
无性生殖
动物细胞培养；动物体细胞核移植；胚胎移植
继承双亲的特性
与核供体亲本基本一样
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
体外受精
试管动物技术
2.过程
包括________________、_____________和_____等步骤。
卵母细胞的采集
精子的获取
受精
卵巢
MⅡ卵母细胞
获能精子
精子离心处理
新鲜或解冻的精液
体外受精
受精卵培养
哺乳动物体外受精过程示意图
体外受精
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
哺乳动物体外受精过程详细步骤
卵巢
卵母细胞
卵母细胞培养
MI期卵母细胞
MII期卵母细胞
新鲜或解冻的精液
精子离心处理
精子获能处理
获能精子
体外受精
受精卵培养
早期胚胎
受体子宫
胚胎移植
体外受精
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
1
精子离心的目的是什么？
去除精浆，提取纯度较高精子(以利于精子获能)。
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。
体外受精
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
适宜的气体环境
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
体内________ VS 体外_____________
输卵管
适当的培养液
（如专用的受精溶液中）
受精的场所？
2
早期胚胎培养的基本条件？
3
方法 场所 是否培养
小型动物
大型动物
体外受精
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
拓展：卵母细胞和精子的采集
1、卵母细胞的采集和培养
注射促性腺激素
输卵管
借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜
卵巢
否，直接与获能的精子受精
是，需培养至
MⅡ中期
牛卵巢
牛卵母细胞
体外受精胚胎
体外受精
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
拓展：卵母细胞和精子的采集
2、精子的采集和获能
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溶液中
如：牛、羊等
培养法
化学诱导法
体外受精
3.体外受精技术的意义
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
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
胚胎移植
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
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
供体
提供胚胎的个体，产生具有优良遗传特性的胚胎
受体
接受胚胎的个体，繁重而漫长的妊娠和育仔任务
如何获得胚胎(来源)？
体外受精、体内受精、转入目的基因的受精卵、动物细胞核移植技术等
胚胎移植
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
2.胚胎移植的意义
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。
2
1
可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短了供体本身的繁殖周期。
胚胎移植
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
3.胚胎移植的过程
1
供、受体选择标准是什么？
优良供体母牛
受体母牛
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
__________处理
发情配种或人工授精
超数排卵
收集胚胎并检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
优良公牛
受体发情
移植胚胎
对受体进行妊娠检查
受体母牛
同期发情处理
具有优良性状的后代
胚胎移植
2
如何获得更多卵子？
超数排卵
给供体注射促性腺激素，使一头母畜一次排出比自然情况下多几倍到几十倍的卵子，用于体外受精和早期胚胎培养。(从输卵管中冲取卵子。)
只能注射不能饲喂
分泌
垂体
促性腺激素
卵巢中卵泡发育成熟
排卵
（+）
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
优良供体母牛
__________处理
发情配种或人工授精
超数排卵
收集胚胎并检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
优良公牛
受体发情
移植胚胎
对受体进行妊娠检查
受体母牛
同期发情处理
具有优良性状的后代
胚胎移植
冲卵
胚胎移植
3
需要在胚胎移植前对受体进行怎样的操作？
同期发情
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。
使他们的生理环境达到同步或一致，为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境。这是胚胎移植成功与否的关键。
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
优良供体母牛
__________处理
发情配种或人工授精
超数排卵
收集胚胎并检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
优良公牛
受体发情
移植胚胎
对受体进行妊娠检查
受体母牛
同期发情处理
具有优良性状的后代
胚胎移植
4
胚胎移植的时期？
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
桑葚胚或囊胚期的早期胚胎
5
受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？
不会
6
产下犊牛性状和性别取决于？
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
优良供体母牛
__________处理
发情配种或人工授精
超数排卵
收集胚胎并检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
优良公牛
受体发情
移植胚胎
对受体进行妊娠检查
受体母牛
同期发情处理
具有优良性状的后代
胚胎移植
7
繁殖方式？
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
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。
优良供体母牛
__________处理
发情配种或人工授精
超数排卵
收集胚胎并检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
优良公牛
受体发情
移植胚胎
对受体进行妊娠检查
受体母牛
同期发情处理
具有优良性状的后代
胚胎移植
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
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。
优良供体母牛
__________处理
发情配种或人工授精
超数排卵
收集胚胎并检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
优良公牛
受体发情
移植胚胎
对受体进行妊娠检查
受体母牛
同期发情处理
具有优良性状的后代
胚胎移植
4. 胚胎移植的生理学基础及意义
生理学基础
意义
哺乳动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的
为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境
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
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
提供胚胎收集的基础
胚胎移植入提供基础
胚胎移植
4. 胚胎移植的生理学基础及意义
生理学基础
意义
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
提供移入胚胎存活的基础
供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
提供保留遗传特性的基础
胚胎移植
5.进行胚胎移植的优势
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
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。
1
缩短了供体本身的繁殖周期，同时通过超数排卵和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代。
2
可在短期内大幅度增加优良个体母畜和公高的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良。
胚胎移植作为胚胎工程的最终技术环节，推动胚胎工程其他技术的研究和应用。
胚胎移植
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
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。
胚胎移植
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
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。
讨论2|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。其道传物质在孕育过程中不会发生任何变化。
胚胎移植
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
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。
讨论4
胚胎移植
胚胎移植实现了优良性状个体的繁育，如果我们能确定某个胚胎将发育为非常理想的个体，那么有没有办法让这样的一个胚胎一次性地繁育更多的个体？
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？
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
胚胎分割
胚胎分割技术的发展
应用胚胎分割技术获得的三卵六羔羊
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
1978年，科学家将小鼠的桑椹胚一分为二，获得了成功。
1979年，科学家分割绵羊胚胎获得了同卵羔羊。
20世纪80年代后，人们建立了系统的胚胎分割法，并相继得到1/4和1/8分割胚胎后代。
我国的胚胎工程专家也进行了分割胚胎移植的实验研究，成功地对小鼠、家兔、绵羊、山羊和牛等动物进行了分割胚胎移植，并将二分胚胎分割技术应用到牛和羊的胚胎移植中。
胚胎分割
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
1.理论依据
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。
2.概念
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。
胚胎时期选择
发育良好的，形态正常的囊胚或桑葚胚
生殖方式
无性生殖（克隆）
具有相同的遗传物质
后代遗传特点
胚胎分割
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
3.主要仪器设备
体视显微镜
显微操作仪
分割工具
分割针 | 分割刀
胚胎分割
4.胚胎分割操作程序
a.选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中。
b.在显微镜下用分割针或分割刀片对胚胎进行分割
c.分割后的胚胎可直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体。
囊胚腔
透明带
滋养层
内细胞团
分割针
分割针
二分胚
内细胞团
取样滋养层
胚胎移植
做DNA分析，鉴定性别
已知性别胚胎
牛胚胎性别鉴定和分割示意图
胚胎分割
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
5.注意事项
① 分割要均等。分割囊胚的内细胞团时，一定要均等，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，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育。
胚胎分割
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
5.注意事项
② 分割份数不能过多。分割的份数越多，每一份的细胞数会越少，不但难以做到均等分割，而且作为囊胚期的内细胞团的细胞所受的影响会越大。因此，分割的份数越多，技术难度会越大，移植后的恢复和发育的难度越大，移植成功率降低。
胚胎分割
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
6.胚胎分割的优点
可以促进优良动物品种的繁殖；
1
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
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。
3
胚胎分割
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
7.胚胎移植的局限性
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
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。 （ ）
×
×
×
【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。
概念检测
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。
雌性杜泊羊
雄性杜泊羊
采集
精子
体外
受精
受精卵
体外
胚胎培养
早期胚胎
胚胎
移植
采集
当地普通
绵羊
分娩
杜泊羊
卵母细胞
概念检测
雌性杜泊羊
雄性杜泊羊
采集
精子
体外
受精
受精卵
体外
胚胎培养
早期胚胎
胚胎
移植
采集
当地普通
绵羊
分娩
杜泊羊
卵母细胞
（1）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。
概念检测
雌性杜泊羊
雄性杜泊羊
采集
精子
体外
受精
受精卵
体外
胚胎培养
早期胚胎
胚胎
移植
采集
当地普通
绵羊
分娩
杜泊羊
卵母细胞
（2）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
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。
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。
现代生物技术繁育北方白犀牛？
繁育成功？区别？
繁育不成功？
一定会成功吗？
那么给我们的教训是什么？
拓展应用
(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。
拓展应用
(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
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。
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