生物人教版（2019）选择性必修3 2.3.2胚胎工程技术及其应用（共30张ppt)

(共30张PPT)
2.3 胚胎工程
2.3.2 胚胎工程技术及其应用
1.胚胎工程技术的内容
2.胚胎工程技术的原理
3.胚胎工程在生产实践中有哪些应用
引进一头良种成年奶牛需要3万－5万元
牛的生育率低，一头牛一胎只一个，一生只能生育四五次。
牛的生育率虽然很低，但是牛的卵母细胞却相当的多，其卵巢中卵母细胞数目要比一生中排卵数多1000倍左右。
国产奶牛：年均产奶量3000公斤左右
国际良种奶牛：年均产奶量10000公斤左右
我国蒙古黄牛：均重300Kg
澳大利亚海福特肉用牛：2岁体重可达800Kg
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
问题解决：
方法：
供体
代孕母体（受体）
核移植
体外受精
重组胚胎
早期胚胎
胚胎移植
代孕母体
克隆动物
试管动物
或
VS
一、体外受精
一、体外受精
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。
试管牛 = 克隆牛
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
比较项目 试管动物 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
动物细胞培养
动物体细胞核移植
胚胎移植
有性生殖
无性生殖
继承双亲的的特性
与核供体亲本基本一样
【试管动物技术】：
1.概念：
卵巢
MⅡ卵母细胞
体外受精
获能精子
精子离心处理
新鲜或解冻的精液
受精卵培养
一、体外受精
包括_______________、_____________和_____等步骤。
卵母细胞的采集
精子的获取
受精
2.过程：
一、体外受精
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)。
早期胚胎
受体子宫
胚胎移植
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。
一、体外受精
早期胚胎
受体子宫
胚胎移植
体内
VS
体外
适当的培养液
输卵管
2、受精的场所：
（如专用的受精溶液中）
3、早期胚胎培养的基本条件？
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、适宜的气体环境
4.体外受精技术的意义：
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
一、体外受精
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
提供胚胎的个体，产生具有优良遗传特性的胚胎
接受胚胎的个体，繁重而漫长的妊娠和育仔任务
（1）供体：
（2）受体：
（3）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
2.胚胎移植的意义：教材P62
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。
②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。
1.概念：
二、胚胎移植
超数排卵：
二、胚胎移植
1.供、受体选择标准是什么？
2.如何获得更多卵子？
遗传性状优良，生产能力强
有健康体质和正常繁殖能力
3.胚胎移植的过程
优良供体母牛
受体母牛
同期发情处理
超数排卵处理
受体发情
优良公牛
发情配种或人工授精
移植胚胎
收集胚胎并检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
对受体进行妊娠检查
具有优良性状的后代
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。)
垂体
促性腺激素
分泌
(+)
卵巢中卵泡
发育成熟
排卵
只能注射不能饲喂
同期发情：
二、胚胎移植
遗传性状优良，生产能力强
有健康体质和正常繁殖能力
3.胚胎移植的过程
优良供体母牛
受体母牛
同期发情处理
超数排卵处理
受体发情
优良公牛
发情配种或人工授精
移植胚胎
收集胚胎并检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
对受体进行妊娠检查
具有优良性状的后代
3.需要在胚胎移植前对受体进行怎样的操作？
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。
桑葚胚或囊胚期的早期胚胎
二、胚胎移植
遗传性状优良，生产能力强
有健康体质和正常繁殖能力
3.胚胎移植的过程
优良供体母牛
受体母牛
同期发情处理
超数排卵处理
受体发情
优良公牛
发情配种或人工授精
移植胚胎
收集胚胎并检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
对受体进行妊娠检查
具有优良性状的后代
4.胚胎移植的时期？
5、受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？
6、产下犊牛性状和性别取决于？
7、繁殖方式？
不会
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
有性生殖
二、胚胎移植
遗传性状优良，生产能力强
有健康体质和正常繁殖能力
3.胚胎移植的过程
优良供体母牛
受体母牛
同期发情处理
超数排卵处理
受体发情
优良公牛
发情配种或人工授精
移植胚胎
收集胚胎并检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
对受体进行妊娠检查
具有优良性状的后代
8、胚胎移植过程中两次使用激素，激素作用相同吗？
9、胚胎移植过程中需要进行两次检查，分别检查什么？
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。
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。
4、胚胎移植的生理学基础及意义
生理学基础 意义
为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境
提供胚胎收集的基础
提供移入胚胎存活的基础
提供保留遗传特性的基础
胚胎移植入提供基础。
二、胚胎移植
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
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
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
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
5、进行胚胎移植的优势：
二、胚胎移植
a.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。
b.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。
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。
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。
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。
二、胚胎移植
讨论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。
讨论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。
二、胚胎移植
讨论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。
3．下列关于胚胎移植的叙述，错误的是(　　)
A．在胚胎移植中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”
B．胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程
C．胚胎移植是胚胎工程其他技术的第一道“工序”
D．胚胎移植能否成功，与供体和受体的生理状态有关
C
一、体外受精
4．通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是(　　)
A．对供体和受体母牛要进行同期发情处理
B．人工授精和胚胎的早期培养都需要在体外进行
C．体外受精获得的原肠胚经检查合格后可进行移植
D．运用胚胎移植技术培育的试管牛属于动物克隆范畴
A
二、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？
提高优良品种的繁殖率
三、胚胎分割
三、胚胎分割
1.理论依据：
2.概念：
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
无性生殖（克隆）
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
具有相同的遗传物质
发育良好的,形态正常的囊胚或桑葚胚
（2）生殖方式：
（1）胚胎时期选择：
（3）后代遗传特点：
（4）仪器和工具：
体视显微镜、显微操作仪、分割针或分割刀
已知性别胚胎
二分胚
内细胞团
囊胚腔
透明带
滋养层
内细胞团
分割针
取样滋养层
分割针
牛胚胎性别鉴定和分割示意图
DNA分析性别鉴定
胚胎移植
三、胚胎分割
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。
（5）胚胎分割操作程序：
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。
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。
（6）注意：
三、胚胎分割
（7）胚胎分割的优点：
三、胚胎分割
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。
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；
（8）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。
5．下列有关胚胎分割的叙述，错误的是(　　)
A．选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行分割
B．对囊胚进行胚胎分割时要保证将内细胞团均等分割
C．胚胎分割产生的后代个体表型一定完全相同
D．胚胎分割可以看成动物的无性繁殖或克隆
C
6．下列关于胚胎分割移植的说法，不正确的是(　　)
A．就目前的胚胎分割移植而言，产生的同卵双胎较多，同卵多胎成功率较低
B．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
C．可在囊胚阶段将胚胎随机分割成两份或多份，然后移植
D．用分割针将桑葚胚均分成两部分，可直接将裸半胚移植入受体
C
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。（ ）
×
×
×
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。
（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
体外胚胎培养
胚胎移植
可以对雌性杜泊羊进行超数排卵处理。
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。
（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
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。
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。
二、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。
二、拓展应用