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(共28张PPT)
第3节 胚胎工程
（第2课时）
胚胎工程技术及其应用
【本节聚焦】
1、胚胎工程技术主要包括哪些内
容 它们的原理分别是什么
2、胚胎工程在生产实践中有哪些应用
第2章 细胞工程
学习目标、重难点 核心素养
1.简述体外受精的主要操作步骤。 2.简述胚胎移植的生理学基础和基本流程。 3.简述胚胎分割的概念。 1.科学思维：构建胚胎移植技术繁育良种种畜的流程图。
2.社会责任：关注试管动物技术在促进家畜快速繁殖中的应用。关注胚胎工程与畜牧业发展。
1.教学重点 (1)胚胎工程的主要技术及其原理。 (2)胚胎工程在生产实践中的应用。 2.教学难点 胚胎工程中胚胎移植的生理学基础和基本操作步骤。 荷斯坦牛
【资料】
实际问题：牛的生育率虽然很低，一头牛一胎只产一头牛犊，一生只生育4、5次。
科学发现：一头母牛一生排出的卵细胞约200个左右，卵巢中卵母细胞数量是它的1000倍（20万）；母牛其实是有很强的生殖潜能的，只是没有激发出来。
情境导入
思考：那如何实现良种牛快速繁殖呢
“试管(牛)动物”
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
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
有性生殖
生殖方式？
注意：试管动物 ≠ 克隆动物
情境导入
（1）卵母细胞（MII期）的采集和培养
（2）精子的采集和获能
（3）受精
（4）早期胚胎培养
1.体外受精
一.胚胎工程的技术及应用
体外受精
早期
胚胎发育
受体母牛
(代孕)
精子
卵子
胚胎移植
受精卵
早期胚胎
试管牛
采集方法 适用范围 采集过程 培养
输卵管采卵 (冲取卵子)
卵巢采卵 屠宰动物 的卵巢采卵
活体采卵 实验动物以及家畜
大型动物
或大家畜
小鼠、兔、猪、羊
牛、马
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。
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
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。
可直接与获能的精子在体外受精。
采集后的卵母细胞都要在体外经过人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。
(不需要培养)
(需要培养)
（1）卵母细胞的采集和培养
1.体外受精
一.胚胎工程的技术及应用
（2）精子的获取
方法 操作过程 适用动物
培养法 将精子放入人工配制的获能液中使其获能 啮齿动物、家兔及猪等动物
化学 诱导法 将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能 牛、羊等家畜
精子在进行体外受精前需要精子获能处理
1.体外受精
一.胚胎工程的技术及应用
（3）受精
（4）早期胚胎培养
以检查受精状况和受精卵的发育能力
获能液或专用的受精溶液
体外受精技术（P60）：
提高动物繁殖能力的有效措施；还可以为胚胎移植提供可用的胚胎。
1.体外受精
一.胚胎工程的技术及应用
2.胚胎移植
（1）胚胎移植：是指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。（p61）
受体：接受胚胎的个体
供体：提供胚胎的个体
早期胚胎
体外受精
体内受精
核移植
转入目的基因的受精卵
胚胎分割
有性
生殖
无性
生殖
胚胎移植
实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
地位：获得的胚胎都必须移植给受体才能获得后代。
一.胚胎工程的技术及应用
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？
结合图示，思考与讨论以下问题：
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？
2．受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？
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？
思考·讨论
胚胎移植的生理学基础
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
2.胚胎移植
一.胚胎工程的技术及应用
优良供体母牛
（遗传性状优良、生产能力强）
受体母牛
（有健康的体质和正常繁殖能力）
超数排卵
受体发情
发情配种或人工授精
移植胚胎
收集胚胎并检查
对受体进行妊娠检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
具有优良性状的后代
优良公牛
进行同期发情处理
一般用激素处理使供体和受体同期发情，以便使受体适时处于可以接受外源胚胎的生理状态
2.胚胎移植
一.胚胎工程的技术及应用
优良供体母牛
（遗传性状优良、生产能力强）
受体母牛
（有健康的体质和正常繁殖能力）
超数排卵
受体发情
发情配种或人工授精
移植胚胎
收集胚胎并检查
对受体进行妊娠检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
具有优良性状的后代
优良公牛
进行同期发情处理
应用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子
2.胚胎移植
一.胚胎工程的技术及应用
优良供体母牛
（遗传性状优良、生产能力强）
受体母牛
（有健康的体质和正常繁殖能力）
超数排卵
受体发情
发情配种或人工授精
移植胚胎
收集胚胎并检查
对受体进行妊娠检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
具有优良性状的后代
优良公牛
进行同期发情处理
用配制的溶液将胚胎从子宫或输卵管中冲洗出来
2.胚胎移植
一.胚胎工程的技术及应用
（2）过程：
①该过程中两次使用激素：
②该过程中的两次检查：
③ 胚胎移植成功与否要有两个条件：
对受、供体进行同期发情处理；
用于供体的超数排卵。
第一次对收集的胚胎进行检查；
第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。
进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。
2.胚胎移植
一.胚胎工程的技术及应用
(3)优势：
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。
3.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？
一.胚胎工程的技术及应用
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。
胚胎分割技术的发展
应用胚胎分割技术获得的三卵六羔羊
3.胚胎分割
一.胚胎工程的技术及应用
（1）概念：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。
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。
（3）理论基础：
（4）主要仪器设备：
（2）特点：
（5）选择的胚胎：
体视显微镜和显微操作仪
发育良好的，形态正常的桑椹胚或囊胚。
3.胚胎分割
一.胚胎工程的技术及应用
动物胚胎细胞的全能性。
体视显微镜和显微操作仪
胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份，经移植获得同卵双胞胎或多胎的技术。
胚胎分割需要体视显微镜和显微操作仪。
应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，在盛有操作液的培养皿中进行胚胎分割。选择囊胚进行分割时要注意把内细胞团均等分割。
3.胚胎分割
一.胚胎工程的技术及应用
基本操作程序
牛胚胎性别鉴定和分割示意图
3.胚胎分割
一.胚胎工程的技术及应用
（6）具体操作
选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中。
用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚移植入受体。
对囊胚阶段胚胎进行分割时一定要均分内细胞团，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，甚至不能发育等问题。
3.胚胎分割
一.胚胎工程的技术及应用
3.胚胎分割
一.胚胎工程的技术及应用
二、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。
（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。
（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
（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
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。
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。
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。
练习与应用（P64）
复习与提高
1．(1)植物组织培养技术；白菜和甘蓝杂交产生的子代没有同源染色体，进行减数分裂时联会发生紊乱，不能形成正常的配子，所以该子代一般不可育。
(2)用丙肝病毒免疫过的B淋巴细胞；能大量增殖并能产生抗丙肝病毒的抗体。
(3)减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)；获能处理。
3．(1)诱导细胞融合。
(2)这两种物质都是通过改变组蛋白的表观遗传修饰来调控基因表达。组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA可以表达组蛋白去甲基化酶，该酶能降低组蛋白的甲基化水平；
组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA可以抑制组蛋白脱乙酰酶的作用，提高组蛋白的乙酰化水平。
复习与提高
3 (3)“聪明的化学方法”是指对重构胚的处理用了TSA以及将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注人了重构胚，这可以促进囊胚的发育和提高代孕母猴的妊娠率。
“操作技巧”是指科学家经过大量的训练，能在10s内完成对卵母细胞的去核操作，能在15s内将体细胞注入去核的卵母细胞，这样迅速的操作大大减少了对卵母细胞的损伤。
(4)在医学研究中通常需要用到遗传背景相似或相同的实验动物，这样实验组和对照组的比较才更具有说服力。由于猴与人的亲缘关系极近，培育大批具有相同遗传背景的克隆猴，对人类疾病致病机制的研究和新药的研发等具有重要意义。特别是在脑研究方面，克隆猴的培育将大大促进人类脑疾病的研究和治疗。例如，我们可以培育一批“模型猴”，标记它们的某一类神经元，追踪其神经连接，由于这些猴的遗传背景一致，所以在研究中可以最大限度排除由基因差异造成的大脑结构形状不ー的问题。
【当堂检测】
1.可以与获能精子进行体外受精的卵母细胞需要培养到(　　)
A.MⅠ期 B.MⅡ期
C.桑葚胚期 D.囊胚期
B
D
2.发展试管动物技术具有重要意义，下列有关叙述错误的是(　　)
A.试管动物技术可解决动物生育率低的问题
B.试管动物技术可以更多、更有效地利用动物卵母细胞
C.试管动物技术可以通过普通家畜繁育良种家畜
D.试管动物技术不能实现家畜的快速繁殖
3.下列关于采用胚胎工程技术实现某良种肉用牛快速繁殖的叙述，正确的是(　　)
A.采取激素注射等方法对良种母牛作超数排卵处理
B.体外培养发育到原肠胚期的胚胎即可进行移植
C.使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应
D.利用胚胎分割技术，同卵多胎较同卵双胎成功率更高
A
4.中国科学家利用猕猴体细胞的细胞核移植和胚胎移植技术，最终培育出体细胞克隆猴“中中”和“华华”，过程如图所示。下列叙述正确的是
(　　)
C
A.核移植获得的克隆猴体细胞的染色体数目是核供体的一半
B.重组细胞体外培养发育到原肠胚阶段即可进行胚胎移植
C.为获得更多克隆猴可在胚胎移植前对胚胎进行分割
D.利用某一胚胎的干细胞进行多组核移植，理论上产生的雌雄动物数量比为1∶1

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