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(共33张PPT)
第二章 细胞工程
第三节 胚胎工程
人教版（2019）选择性必修三
（二）胚胎工程技术及其应用
学习目标
1.哺乳动物在自然条件下受精和早期胚胎的发育规律是胚胎工程重要的理论基础。阐述细胞的结构与功能的适应。(生命观念)
2.以过程图的形式表示受精作用和胚胎发育的过程。（科学思维）
课前导入
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？
课前导入
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
“试管动物”产生过程涉及到胚胎工程的哪些技术 原理分别是什么
胚胎工程的技术主要包括：体外受精（原理：受精作用）
胚胎移植（原理：胚胎发育）
胚胎分割（原理：细胞增殖，胚胎发育）
“试管动物”生产流程
试管动物是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，再进行移植的个体。
一、体外受精
卵巢
MⅡ期卵母细胞
采集方法一：
用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子。
（超数排卵处理）
培养
采集
新鲜或解
冻的精液
精子离心处理
注意：精子离心处理的目的是，去除精清中的抑制获能的物质。
获能精子
(人工配制的获能液)
体外受精
1.过程：
包括 、 和 等步骤
卵母细胞的采集
精子的获取
受精
适当的培养液
一、体外受精
扩展：卵母细胞的采集
（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。
一、体外受精
(1)直接获得的精子和卵母细胞可以用来受精吗？
不可以，卵母细胞要成熟培养到MⅡ期，精子要经过获能处理
(2)体外受精的条件
把培养成熟到MⅡ期的卵子和获能的精子放在获能液或专用的受精溶液进行受精
(3)体外受精获得的受精卵可以在培养液中直接发育成为犊牛吗？
不可以
→胚胎移植
一、体外受精
2、意义：
是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
思考：体外受精获得的受精卵可以在培养液中直接发育成犊牛吗
一、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 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、卵母细胞,在体外分别经处理后完成受精过程
场所 不同 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 比较自然受精、人工授精和体外受精
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
二、胚胎移植
1.概念：将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的体内，继续发育为新个体的技术。
体内受精、转基因技术、动物细胞核移植技术等
“供体”：
（1）胚胎来源：
（2）供体和受体
供体选择标准：
主要职能：
体外受精及其他方式得到的胚胎
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。
二、胚胎移植
“受体”：
受体选择标准：
主要职能：
接受胚胎的个体。
有健康体质和正常繁殖能力
繁重而漫长的妊娠和育仔任务。
（3）实质：
（4）地位：
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
胚胎工程的最终技术环节。
二、胚胎移植
对供体、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理
对供体母畜进行超数排卵
配种或人工受精
收集胚胎
对胚胎检查、培养或保存
胚胎移植
对受体母畜进行妊娠检查
产生具有优良性状的后代
2.步骤：
二、胚胎移植
2.步骤：
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
（一般用孕激素）
用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
每次处理一头奶牛收集到的胚胎，经移植可产生3-4头犊牛，每年可处理4-5次。
结合上图思考
二、胚胎移植
思考：什么是同期发情处理？
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。比如使用抑制发情的制剂,如孕酮类,在其处理期间,提高了处于卵泡期母畜的孕酮水平,卵泡的发育成熟受到抑制,自然发情停止,实际上延长了发情周期。经过一定时期,同时停止药物处理,使孕酮水平降低,处理母畜的卵泡同时开始迅速生长,同时出现。
同期发情处理的目的是什么？
使他们的生理环境达到同步或一致，这样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。
结合上图思考
二、胚胎移植
超数排卵的目的是什么？
诱使一头母畜一次排出比自然情况下多许多的成熟卵子，用于配种或者人工授精，可获得多枚胚胎 ，经胚胎移植可得到多个后代。
思考：如何进行超数排卵？
注射外源促性腺激素。
注意：不能使用性激素。促性腺激素由垂体产生并释放，促进性腺发育，并且可以促进排卵，并且不会使性腺萎缩；而性激素是由性腺产生并释放的，长期使用外源性激素会导致性腺萎缩。因此超数排卵处理中使用促性腺激素而不是性激素。
思考·讨论
二、胚胎移植
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，在胚胎移植前应对受体进行怎样的处理？
（1）不一定能正常发育。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）在胚胎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，这样才能为移入受体的供体胚胎提供相同的生理环境。
二、胚胎移植
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。
思考·讨论
二、胚胎移植
4.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。
思考·讨论
二、胚胎移植
供体
职能
3、意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力；缩短供体繁殖周期,
增加一生繁殖后代数量。
受体
职能
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
三、胚胎分割
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。
三、胚胎分割
体视显微镜
显微操作仪
三、胚胎分割
5.过程：
三、胚胎分割
对囊胚阶段胚胎进行分割时一定要均分内细胞团。
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。
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。
03
5.过程：
三、胚胎分割
选取滋养层细胞。
①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。
②滋养层细胞和内细胞团细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂和细胞分化形成，具有相同的遗传物质。
做性别鉴定时选取哪部分细胞进行DNA分析？为什么？
内细胞团
滋养层
囊胚腔
发育
胎盘和胎膜
发育
胎儿的各种组织
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。
三、胚胎分割7.意义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：①存在一些问题，如刚出生动物体重偏低，毛色、斑纹可能存在差异等。②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。
三、胚胎分割
1.胚胎分割份数不能过多。
分割的次数越多，每一份的细胞数目越少，不但难以做到均等分割，而且囊胚期的内细胞团细胞所受的影响也越大。分割的份数越多，技术难度越大，移植后的和发育的难度越大，分割后胚胎成活的概率越小。
2.属于无性繁殖或克隆
同一胚胎经分割移植形成的后代具有相同的遗传物质，该过程中没有减数分裂、有性生殖细胞的形成、有性生殖细胞的结合属于无性繁殖或克隆。
注意事项
三、胚胎分割
胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同
项目 胚胎分割动物 体细胞核克隆动物
相同点 都属于无性繁殖或克隆，最终技术是胚胎移植 不 同 点 胚胎的 来源 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组胚胎
遗传 物质 胚胎分割动物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
起点 经过受精作用或其他方式形成的一个细胞 经过核移植技术形成的一个细胞
课堂小测
1.胚胎工程的许多技术，实际是在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作，下列对体外受精的叙述错误的是( )
A.受精前精子需要获能，卵子需要成熟
B.防止多精入卵的第一道屏障是顶体反应
C.卵子受精的重要标志是卵黄膜和透明带的间隙看到两个极体
D.受精过程结束的标志是雌、雄原核的融合
B
解析：A、当次级卵母细胞发育到MⅡ中期时才具备与精子受精的能力，受精前精子需要获能，卵子需要成熟，A正确；B、受精过程中，防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应，其中透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障，B错误；C、卵子受精的重要标志是卵黄膜和透明带的间隙看到两个极体，C正确；D、受精过程结束的标志是雌、雄原核的融合，D正确。故选B。
课堂小测
2.目前研究人员可通过体外受精和胚胎分割移植技术培育优质奶牛，下列有关叙述错误的是( )
A.在进行体外受精前要对精子进行获能处理
B.进行胚胎分割时,应该选择发育到原肠胚期的胚胎进行分割
C.受精后，体外培养受精卵时提供CO2的目的主要是维持培养液的pH
D.胚胎移植后，要对受体母牛进行是否妊娠检查，以确保移植成功
B
解析：进行体外受精前，需要对精子进行获能处理，从而保证能与培养成熟的卵子受精，A正确;进行胚胎分割时，应该选择发育到囊胚期或桑葚胚期的胚胎进行分割，而非原肠胚期，B错误;体外培养受精卵时，通入一定浓度CO2的目的主要是维持培养液的pH,C正确；胚胎移植后，需要对受体母牛进行妊娠检查，确保移植的胚胎能够在受体子宫中正常发育，D正确。
课堂小测
3.胚胎分割及移植技术可用于繁殖优质奶羊，下列有关叙述错误的是( )
A.胚胎分割可以看作动物的有性繁殖的方法之一
B.胚胎移植入受体母畜的子宫后，还需要对受体母畜进行妊娠检查
C.利用胚胎分割技术可以获得两个基因型相同的胚胎
D.胚胎分割技术可以提高胚胎利用率
A
解析：A、来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，胚胎分割可以看做动物无性繁殖的方法之一，A错误；B、胚胎移植入受体母畜的子宫后，还需要对受体母畜进行妊娠检查，以保证其为移植的胚胎提供孕育的条件，B正确；C、利用胚胎分割技术可以获得两个基因型相同的胚胎，因为来源于同一个受精卵，C正确；D、胚胎分割技术可以提高胚胎利用率，D正确。故选A。
课堂小测
4.如图表示研究人员利用胚胎工程培育优质奶牛的过程，下列相关说法正确的是( )
A.①代表体外受精，与体内受精不同的是体外受精前精子需要获能
B.②代表早期胚胎培养，可移植的胚胎应发育到原肠胚或囊胚阶段
C.③代表胚胎分割，需均等分割囊胚的内细胞团，得到的后代个体间表型不一定完全相同
D.⑤代表胚胎移植，移植之前需要对供体和受体母牛同时饲喂相同的激素
C
课堂小测
解析：A、①代表体外受精，体外受精前和体内受精前精子均需要获能，A错误；B、②代表早期胚胎培养，可移植的胚胎应发育到桑椹（葚）胚或囊胚，B错误；C、③代表胚胎分割，在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，得到的后代理论上遗传物质完全相同，但不排除发育过程中出现可遗传变异以及环境影响表型，导致后代个体间表型不一定完全相同，C正确；D、胚胎移植之间要对供体、受体进行同期发情处理，使供体和受体的生理状态相同，使用激素为促性腺激素，化学本质为蛋白质，只能注射，不能口服，D错误。故选C。
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