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第二章 细胞工程
胚胎工程
选择性必修三
教学目标
1、简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。
2、科学思维：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。
3、社会责任：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。
1978年7月26日，世界上第一个试管婴儿路易斯在英国出生，至今，全世界已有约三百多万个试管婴儿出生！
路易斯现已成为母亲
我国首例转基因试管牛“滔滔”于1999年2月19日在上海诞生。
1988年3月10日我国首例试管婴儿“郑萌珠”
试管婴儿并不是在试管中培养出婴儿
试管婴儿是在试
管里成长的吗？
体外受精和早期胚胎培养在试管中
胚胎工程技术
（二） 胚胎移植
（三） 胚胎分割
（一） 体外受精
阅读教材P60第一自然段，胚胎工程技术包括哪些？
1.体外受精就是采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在试管中受精。
2.体外受精和体外胚胎培养过程
培养液中培养精子使之获能
采集成熟的卵细胞
获能后的精子和卵细胞共同培养，完成受精
体外培养受精卵至8细胞期以上
冷冻保存
植入代孕母体子宫
一、体外受精
3. 体外受精
卵母细胞的采集
培养
成熟卵母细胞
精子的采集
获能处理
获能的精子
受精
受精卵
(1)卵母细胞的采集和培养
(2)精子的采集和获能
(3)受精
一、体外受精
3. 体外受精的过程
一、体外受精
哺乳动物的体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。
4. 精子的采集和获能
（1）采集方法：假阴道法、手握法和电激法。
（2）精子的获能
一、体外受精
培养法:
放入人工配制的获能液中
如：啮齿动物、家兔和猪等
化学诱导法:
放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中
如：牛、羊等
5.卵母细胞的采集和培养
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。
垂体
促性腺激素
分泌
(+)
卵巢中卵泡
发育成熟
排卵
方法一：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。
获得的卵子可以直接与获能精子在体外受精吗？
一、体外受精
方法二：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。
牛卵巢
牛卵巢取卵
获得的卵子可以直接与获能精子在体外受精吗？
5.卵母细胞的采集和培养
一、体外受精
方法三：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。
获得的卵子可以直接与获能精子在体外受精吗？
5.卵母细胞的采集和培养
一、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。
精液由精子和精浆两部分组成。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。
一、体外受精
精子获能前应离心处理：
比较自然受精、人工授精和体外受精的异同点
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、卵子，在体外培养液中完成受精过程。
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 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
一、体外受精
6.体外受精意义
是提高动物繁殖能力的有效措施，可以为胚胎移植提供可用胚胎。
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。
获能液：
受精溶液：
发育培养液：
①用培养法使精子获能；
②在获能溶液中完成受精作用。
是专门的，精子、卵子完成受精的溶液。
是进行早期胚胎培养的溶液。
注意：
二、胚胎移植
将通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术。
1.概念
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。
供体：
提供胚胎的个体。遗传性状优良、生产能力强。
受体：
接受胚胎的个体。有健康体质和正常繁殖能力。
受体的条件：
同种、生理状态相同。
二、胚胎移植
受体母牛
同期发情
良种母牛
超数排卵
发情
配种（体内受精）
良种公牛
收集胚胎
胚胎冷冻保存
妊娠
胚胎移植
胚胎分割、移植
胚胎移植
胚胎分割、移植
大量优良后代
2. 过程
供体、受体的选择和处理
发情配种或人工授精
胚胎的收集、检查、培养或保存
胚胎的移植及移植后的检查
（1）对供、受体的选择和处理
① 对供、受体进行的相同处理
_____________
*该处理的目的：一般用孕激素等 __________
② 只对供体进行的操作
______________________
*该处理需要用的激素：
______________
*该处理的结果：
________________
为胚胎移植前后提供相同的生理环境
同期发情处理
超数排卵处理
外源促性腺激素
卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子
二、胚胎移植
2. 过程
供体、受体的选择和处理
发情配种或人工授精
胚胎的收集、检查、培养或保存
胚胎的移植及移植后的检查
（2）配种或人工授精应选择______
（3）胚胎的收集、检查、培养或保存
①胚胎收集的基础
____________________________
____________________________
____________________________
②该阶段检查的目的
___________________________
③胚胎保存的方法
___________________________
同种的优良公牛
哺乳动物早期胚胎形成后，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
检查胚胎的质量
-196℃液氮中保存
二、胚胎移植
2. 过程
供体、受体的选择和处理
发情配种或人工授精
胚胎的收集、检查、培养或保存
胚胎的移植及移植后的检查
（4）胚胎的移植
一般选择移植___________________
（5）移植后的检查
第二次检查的目的：
______________________________
桑葚胚或囊胚阶段的胚胎
对受体进行妊娠检查（检查受体是否妊娠）
二、胚胎移植
3.胚胎移植的基本程序
受体
供体
（1）对供体和受体母牛进行选择，并用激素进行同期发情处理
（2）供体母本用促性腺激素处理使之超数排卵
（3）超数排卵的母牛发情后，选择 同种优秀的公牛进行配种或人工授精。
（4）配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宮内的胚胎冲洗出来（也叫冲卵）
二、胚胎移植
（5）冲卵后，对胚胎进行质量检查。这时的胚胎应该发育到桑椹胚或囊胚阶段。
胚胎冷冻保存
(-196℃,液氮中）
（6）将收集的胚胎直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存。
3.胚胎移植的基本程序
（1）手术法:引出受体子宫和卵巢,将胚胎注入子宫角,缝合创口。
（2）非手术法:将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。
二、胚胎移植
（8）对受体母牛进行是否妊娠检查。
（9）受体母牛生下胚胎移植的小牛犊。
3.胚胎移植的基本程序
二、胚胎移植
受体
供体
（1）对供体和受体母牛进行选择，并用激素进行同期发情处理
（2）供体母本用促性腺激素处理使之超数排卵
（3）超数排卵的母牛发情后，选择 同种优秀的公牛进行配种或人工授精。
（4）配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宮内的胚胎冲洗出来（也叫冲卵）
（5）冲卵后，对胚胎进行质量检查。这时的胚胎应该发育到桑椹胚或囊胚阶段。
胚胎冷冻保存
(-196℃,液氮中）
（6）将收集的胚胎直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存。
（1）手术法:引出受体子宫和卵巢,将胚胎注入子宫角,缝合创口。
（2）非手术法:将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。
（8）对受体母牛进行是否妊娠检查。
（9）受体母牛生下胚胎移植的小牛犊。
胚胎移植中的四个注意点
5.胚胎移植的生理学基础
（2）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，为胚胎的收集提供可能。
（1）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了相同的生理环境。
二、胚胎移植
（3）受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体内存活提供了可能。
（4）供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，其遗传物质不会发生改变，为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障，同时保障了供体优良遗传性状。
是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性状均能保持其原来的优良特性。
6.胚胎移植的实质
7.胚胎移植的意义
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畜的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良。
二、胚胎移植
③ 经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交流，代替活畜的引种和进出口。
④ 通过胚胎移植可人为生产双胎或多胎。
⑤ 可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物。
胚胎分割（embryodivision）是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
1. 概念
三、胚胎分割
2.特点
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。
通过胚胎分割移植培育出的这些动物，性别表现为：
全为雌性或全为雄性
3.理论基础
动物胚胎细胞的全能性。
4.选择的胚胎
发育良好的，形态正常的囊胚或桑椹胚。
所以胚胎分割的时期为：
囊胚或桑椹胚。
三、胚胎分割
5.使用的主要仪器
体视显微镜和显微操作仪。
6.具体操作
选择良好的桑椹胚或囊胚移入盛有操作液培养皿中，用分割针或分割刀将胚胎切开，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给受体。
三、胚胎分割
6.具体操作
三、胚胎分割
三、胚胎分割
①性别鉴定的取样部位：_________________
②性别鉴定的方法：_________________
滋养层
做DNA分析
胚胎工程的技术手段
体外受精
卵母细胞的采集
受精
精子的获取
胚胎移植
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
移植后的检查
胚胎分割
生殖方式
分割注意事项
分割胚胎类型
四、课堂小结
练习与应用
一、概念检测
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。
（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。 （ ）
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练习与应用
一、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。
（1）请将图中括号内的内容补充完整。
（2）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？
（3）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？
（1）请将图中括号内的内容补充完整。
体外胚胎培养、 胚胎移植。
（2）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。
（3）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。
谢 谢 观 看

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