2.3胚胎工程课件(共73张PPT)2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

(共73张PPT)
从社会中来
我国对奶类的总需求量很大，但与奶业发达的国家相比，我国奶牛的单产水平还存在一定差距。奶牛品种是影响产奶的主要因素之一，而引进一头成年奶牛往往需要数万元，高昂的价格使得靠大量引进优良品种来提高产量不太可行。能不能让引进的两种奶牛快速、大量繁殖呢？遗憾的是，牛的生育率很低，一头母牛一胎一般只产一头犊牛，一生约生育四五次。如何解决这个难题呢？
可以通过体外受精、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛的胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代。
第二章 细胞工程
第3节 胚胎工程
学习目标
04
简述受精和胚胎早期发育的基本过程。（生命观念）
01
02
简述体外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步骤和应用价值。（生命观念、科学思维）
03
运用胚胎工程的基本概念和原理，对生产、生活中的相关问题进行分析与判断。（科学思维、社会责任）
认同在胚胎工程技术的发展和应用中体现了科学、技术和社会的互动关系。（科学思维）
为什么进行要胚胎工程？
哺乳动物自身繁殖率低
畜牧业上需要快速大量繁殖良种家畜
体外受精
早期胚胎培养
胚胎分割
胚胎移植
短内时间内可产生大量后代
胚胎工程
胚胎工程的理论基础
一
指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
操作对象
目的
技术种类
操作水平
主要集中在细胞水平上
工程实质
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。
理论基础
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
受精
1
受精
定义
阶段
受精前的准备阶段
受精阶段
指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
准备阶段Ⅰ——精子获能
准备阶段Ⅱ——卵子的准备
场所
输卵管内
受精
1
②尾的发育
⑤精子形成
③精子头出现
④细胞质浓缩
①顶体的发生
受精
1
头
颈
线粒体鞘
尾巴
成熟精子含有的细胞质很少
细胞核（主要部分）
高尔基体（顶体）
中心体
(尾的基部)
细胞内其他物质——原生质滴(球状,最后脱落)
思考
精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？
（1）细胞核是精子储存遗传物质的场所，决定后代的遗传特性，
它参与受精过程。
（2）线粒体是精子进行有氧呼吸的主要场所，为精子的生存和
运动提供能量。
受精——精子获能
1
（1）概念：
刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的 发生
后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能”
生殖道
相应的生理变化
（2）研究精子获能机制的意义：
实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能，为 的建立奠定了基础。
体外受精技术
（3）精子获能的方法：
①直接利用雌性动物的生殖道使精子获能
②将精子培养在人工配制的获能液中使其获能
获能液中的有效成分有：肝素、Ca2+载体等。
精子获能实质是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
受精——卵子的准备
1
卵子的发生
卵巢
性别分化
原始卵泡
成熟卵泡
黄体
次级卵母细胞
(1)场所：在雌性动物的 内完成。
(2)时期：动物的胚胎在 以后。
排卵是指卵子从卵泡中排出
正常情况下，一个卵巢中有多个卵泡，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。
卵细胞获得较多的细胞质,可为受精后形成的受精卵和早期胚胎发育提供足够的物质和能量
受精——卵子的准备
1
①不同动物排出的卵子成熟程度不同
卵原细胞
初级卵母细胞
次级卵母细胞
马、犬等少数哺乳动物排出的卵子是初级卵母细胞
猪、羊等多数哺乳动物排出的卵子是次级卵母细胞
马、犬排卵
猪、羊排卵
受精——卵子的准备
1
②卵子的成熟
卵原细胞
初级卵母细胞
次级卵母细胞
马、犬排卵
猪、羊排卵
MⅡ(中)期卵母细胞
发育
排出的卵子要在输卵管内发育到MⅡ(中)期时，才具备与精子受精的能力。
受精——卵子的准备
1
②卵子的成熟
MⅡ(中)期卵母细胞
透明带
卵细胞膜
核
（纺锤体—染色体复合物）
第一极体
成熟卵母细胞
卵子一般在排出 后才能被精子穿入。
2-3h
受精
1
第1步：精子穿越卵细胞膜外结构
顶体反应
获能后的精子与卵子在输卵管相遇
释放多种酶（顶体酶）
溶解卵细胞膜外的一些结构（如透明带）
借助精子自身运动
精子接触卵细胞膜
受精
1
第2步：透明带反应
在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外面的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。
阻止多精入卵的第一道屏障
受精
1
第3步：精子入卵
精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。
阻止多精入卵的第二道屏障
第4步：卵细胞膜发生生理反应
精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。
受精
1
第5步：雌雄原核的形成
雄原核的形成：
精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。
雌原核的形成：
精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核。
雄原核
雌原核
第一极体
放出的第二极体
受精
1
第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成
雌、雄原核充分发育
相向移动，彼此靠近
核膜消失，形成含有两个染色体组的合子，受精卵形成
雌、雄原核靠近
核膜消失，第一次卵裂即将开始
受精
1
受精的标志
放出的第二极体
第一极体
多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ
雄原核
雌原核
观察到两个极体或者雌、雄原核。
受精完成的标志：
雌雄原核形成合子
受精
1
受精
精子获能
受精前的准备
卵子准备
刚排出的精子必需在雌性动物的生殖道发生相应生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为“精子获能”
卵子排出后需要在输卵管中进一步成熟，到MⅡ期，才具备与精子受精的能力
精子获能的方法：利用雌性动物的生殖道；将精子培养到获能液（Ca2+载体、肝素等）中使其获能
精子穿过卵细胞外结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵称为雄原核；卵子释放第二极体，形成雌原核
雌雄原核靠近
核膜消失
受精
1
第1步：精子穿越卵细胞膜外结构
第2步：透明带发生生理反应
第3步：精子入卵
第4步：卵细胞膜发生生理反应
第5步：雌雄原核的形成
第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成
阻止多精入卵的两道屏障
胚胎早期发育
2
次级卵母细胞
受精
2细胞期
4细胞期
8细胞期
桑葚胚
囊胚
1.场所
输卵管、子宫
2.分裂方式
有丝分裂
卵裂
胚胎发育早期，有一段时间在透明带内进行，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。
胚胎早期发育
2
原肠胚
受精卵
2细胞
4细胞
8细胞
桑葚胚
囊胚
卵裂
(细胞未分化)
胚胎早期发育
2
项目 变化
细胞数目
每个细胞体积
DNA总量
每个细胞内的DNA总量
有机物总量
物质种类
胚胎总体积
增多
减小
增多
不变
减少
增多
卵裂期的特点
不增加或略有减小
胚胎早期发育
2
桑葚胚
当卵裂产生的子细胞数目达到32个，逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。
桑葚胚
桑葚
每个细胞具有全能性，属于全能性细胞。
胚胎早期发育
2
囊胚
内细胞团的细胞未分化，可以作为胚胎干细胞的来源。
内细胞团
滋养层
囊胚腔
透明带
发育
胎盘和胎膜
发育
胎儿的各种组织
滋养层细胞已经分化
细胞开始出现分化
内细胞团细胞具有全能性
胚胎早期发育
2
孵化
内细胞团
滋养层
囊胚腔
透明带
囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。
如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
囊胚孵化后，内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，出现由内胚层包围的空腔叫做原肠腔。
由原肠胚的三个胚层进一步发育为不同的组织、器官、系统。
胚胎早期发育
2
原肠胚
结构
外胚层：
内胚层：
中胚层：
表面的细胞层
向内迁移的细胞
内外两个胚层之间
外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官
中胚层：皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统
内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体
思考·讨论
不同动物受精卵发育的比较
动物 种类 受精卵发育的时间/h 进入子宫时受精卵的 发育天数和发育阶段
2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑装胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38 50 50 60 60 70 68 80 3 桑建胚
绵羊 36~38 42 48 67 72 96 3~4 16细胞
猪 21 51 51-66 66~72 90-110 110-114 2~2.5 4~6细胞
马 24 30 36 50 60 72 98-106 6 囊胚
牛 27~42 44 65 46 90 96-120 120-144 4 5 8~ 16细胞
注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间。
不同动物受精卵发育的比较
讨论1. 表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
比较而言，马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段。
讨论2. 将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时，应选择至少发育到什么阶段的胚胎 如果换成牛又该怎样处理？
小鼠应选择至少发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移植。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8~16细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。
胚胎工程的许多技术都是在了解了哺乳动物在自然条件下受精和胚胎早期发育规律的基础上实现的。人们正是在认识了这些自然规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟，精子能在体外完成获能，获能的精子和培养成熟的卵子能在试管内完成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等。
讨论3. 为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础 请结合所学习的内容举例说明。
思考·讨论
总结
总结
(2)个体发育过程中，从囊胚阶段开始出现细胞分化，但此阶段细胞的全能性仍很高，可用于胚胎分割。
(3)原肠胚阶段是个体发育过程中分化程度最高的阶段，但应注意细胞分化贯穿于生物整个个体发育过程中。
(4)早期胚胎发育的营养物质来自卵黄，
发育后期通过胎盘从母体吸收。
总结
受精
精子获能
受精前的准备
卵子准备
MⅡ期具备受精能力
雌性动物的生殖道或培养到获能液(肝素或Ca2+载体)中
精子穿过卵细胞外结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵称为雄原核；卵子释放第二极体，形成雌原核
雌雄原核靠近
核膜消失
桑葚胚
受精卵
每个细胞能发育成组成个体的任何细胞类型及胚外组织
囊胚
原肠胚
卵裂
细胞在透明带内分裂，胚胎总体积并不增加
孵化
内细胞团
滋养层
组成个体的各种组织细胞
胎盘、胎膜等胚外组织细胞
外胚层内胚层中胚层
练习与应用
1.判断下列有关哺乳动物受精的表述是否正确。
（1）在自然条件下，受精在子宫中完成。（ ）
（2）精子需要获能才能与卵子结合，而卵子一经排出就具备
受精能力。 （ ）
（3）精子入卵后，卵细胞膜会发生反应阻止其他精子入卵。
（ ）
×
×
√
练习与应用
2.下列有关哺乳动物早期胚胎发育的叙述，错误的是（ ）
A.在桑葚胚阶段，胚胎的内部开始出现含有液体的腔
B.胚胎干细胞是一类未分化的细胞，可以从早期胚胎中分离获得
C.桑葚胚的细胞一般都具有全能性，囊胚的细胞逐渐分化
D.受精卵早期分裂时，胚胎中细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加
A
练习与应用
3.精母细胞在变成精子的过程中，很多结构会消失，而细胞核与线粒体都保留了下来，请尝试用你所了解的哺乳动物受精的相关知识来解释这一现象。
提示：细胞核和线粒体都是精子的重要结构。其中，细胞核是遗传物质储存的场所，决定后代的遗传特性，它参与受精过程。线粒体是精子进行有氧呼吸的主要场所，为精子的生存和运动提供能量。
练习与应用
4.精子在雌性动物的生殖道内是如何获能的 除了教材中介绍的，防止多精入卵的机制还有哪些 感兴趣的话，请通过查阅相关资料或请教专家来进行了解。关于受精作用，你还能提出其他问题吗
生殖道对精子具们初步的筛选作用。在经过雌性动物生殖道的一些屏障后，只有少数活动力强的精子才能到达受精部位；在精子和卵细胞识别后会发生一些反应，如卵细胞表面的精子识别受体很快发生分子修饰，使后来的精子表面的卵细胞结合蛋白不能识别受体。
防止多精入卵的其他机制
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，只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生些物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。不同动物的精子在雌性动物生殖道内获能的部位可能会所有差异，但主要是在子官和输卵管中。精子的获能涉及以下变化： 雌性动物生殖道分泌的一些物质使精子表面的物质发生变化(如某些酶将顶体表面的糖蛋白降解);精子表面膜结构中一些物质的比例发生变化;膜的通透性发生变化等。这些变化可以暴露出精子表面与卵细胞相识别的受体，改变精子的活力，为后续受精做准备。
精子获能的机制
胚胎工程技术及其应用
二
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。
涉及的胚胎工程技术：
体外受精、体外胚胎培养、胚胎移植
体外受精
1
1.过程
包括 、 和 等步骤。
卵母细胞的采集
精子的获取
受精
雌性哺乳动物
雄性哺乳动物
精子
获能的精子
卵母细胞
成熟卵母细胞
受精卵
精子的获取
获能处理
卵母细胞的采集
成熟培养
体外 受精
体外受精
1
体外受精
获能精子
精子离心处理
新鲜或解冻的精液
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。
卵巢
MⅡ卵母细胞
受精卵培养
卵母细胞的采集并培养
体外受精——卵母细胞的采集
1
（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。
体外受精
1
一般情况下，可以将获能的精子和培养成熟的卵子置于获能溶液或专用的受精溶液中共同培养一段时间，来促使它们完成受精。
体外受精
1
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
2.意义
胚胎移植
2
1.概念
指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到 、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
同种的
供体
受体
移植条件
实质
地位
供体与受体为同种且生理状态相同
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
提供胚胎的个体
接受胚胎的个体
胚胎工程的最后一道“工序”
转基因、
核移植等
胚胎移植
2
2.过程
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
胚胎移植
2
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)
进行同期发情处理
1.什么是同期发情处理？
利用某些激素（一般用孕激素）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。
2.同期发情处理的目的是什么？
使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，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。
胚胎移植
2
优良供体母牛
(遗传性状优良、生产能力强)
对供体母牛进行超数排卵处理
3.超数排卵的目的是什么？
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。
4.如何进行超数排卵？
用外源促性腺激素处理供体母牛，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
胚胎移植
2
优良公牛
优良供体母牛
(遗传性状优良、生产能力强)
超数排卵处理
发情配种或人工授精
收集胚胎并检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
受体母牛
(有健康的体质和正常繁殖能力)
进行同期发情处理
受体发情
移植胚胎
对受体进行妊娠检查
具有优良性状的后代
胚胎移植
2
对胚胎检查、培养或保存
收集胚胎后，对胚胎进行质量检查。这时的胚胎应该发育到桑葚胚或囊胚阶段。
若没有发育到适合移植的阶段，还要进行胚胎的培养。
将收集的胚胎直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存。
胚胎冷冻保存
胚胎移植的生理学基础
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。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，这样才能为供体的胚胎移人受体提供相同的生理环境。
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。
思考·讨论
胚胎移植的生理学基础
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。
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
胚胎移植
2
胚胎移入的基础
胚胎收集的基础
移入胚胎存活的基础
保留胚胎遗传特性基础
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。
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。
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。
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。
胚胎移植
2
3.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。
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畜的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良。
4.地位
胚胎工程的最终技术环节
小结
胚胎的来源 生殖方式
核移植 无性生殖
体外受精 有性生殖
体内受精 有性生殖
1.胚胎移植的来源及生殖方式
胚胎移植
2 . 胚胎移植过程中的两次处理和两次检查
两次处理
两次检查
对供、受体进行同期发情处理
用激素使供体超数排卵
对收集的胚胎进行质量检查
对受体是否妊娠进行检查
3.胚胎移植是试管婴儿的关键步骤
胚胎分割
3
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。
①理论依据
②特点
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。
③主要仪器设备
体视显微镜和显微操作仪
胚胎分割
3
2.操作程序
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。
胚胎分割
3
做DNA分析
鉴定性别
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。
2.为什么要取滋养层细胞进行分析和鉴定？
①避免损伤内细胞团；
②滋养层和内细胞团均来自同一个受精卵的有丝分裂，含有相同的遗传物质。
胚胎分割
3
3.意义
a.提高胚胎利用率，促进优良动物品种的繁殖。
b.产生遗传性状相同的后代，作为遗传学研究的宝贵材料。
c.胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查，对于人工控制动物性别，繁育健康动物后代具有重要意义。
胚胎分割
3
4.注意事项
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.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。
胚胎分割
3
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
总结
胚胎工程技术及其应用
体外受精
胚胎分割
步骤：卵母细胞的采集、精子的获取、受精
胚胎分割的概念：对早期胚胎切割
胚胎分割的基础：细胞的全能性、每个细胞的细胞核内具有相同的遗传物质
胚胎分割的步骤：选择胚胎、分割胚胎、胚胎移植
体外受精技术的意义：是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
胚胎分割的意义
胚胎移植
胚胎移植的步骤
胚胎移植的概念：移植到同种的、生理状况相同的雌性动物体内
胚胎移植的意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
①促进优良动物品种的繁殖；
②产生遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；
③对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义
练习与应用
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，且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。（ ）
×
×
×
练习与应用
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
卵母细胞
精子
采集
采集
受精卵
体外受精
早期胚胎
当地普通绵羊
杜泊羊
分娩
（ ）
（ ）
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。
练习与应用
3.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。
(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。
复习与提高
1.若下图表示细胞工程操作中的某些过程，请回答下列问题。
(1) 如果A、B分别是白菜和甘蓝的原生质体，则C细胞再生出细胞壁后需要通过什么技术才能发育成杂种植株“白菜-甘蓝”？若白菜和甘蓝杂交产生了子代，该子代是否可育？为什么？
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。
复习与提高
(2) 若该图表示抗丙肝病毒的单克隆抗体制备过程中的一环，A细胞是小鼠骨髓瘤细胞，则B细胞表示什么？符合要求的C细胞应具有哪些特点？
B淋巴细胞。能大量增殖并能产生抗丙肝病毒的抗体。
(3) 如果A、B分别是取自优良奶牛的卵细胞和精子，在进行体外受精时，一般要把A细胞培养到什么时期？B细胞则要经过什么处理才能与A细胞结合为受精卵？
减数分裂Ⅱ中期；获能处理。
复习与提高
2.2015年10月，我国科学家屠呦呦因发现青蒿素可以有效降低疟疾患者的死亡率而获得了诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素类药物的市场需求很大，请你根据所学内容及以下信息，提出一条提高青蒿素类药物产量的研究思路。
（1）青蒿素的衍生物——双氢青蒿素也是很好的抗疟疾药物，并且它的药物活性比青蒿素的高很多；
（2）青蒿素是从黄花蒿中提取的，在黄花蒿产生青蒿素的代谢过程中，某些酶（如FPS酶）起决定性作用；
（3）野生黄花蒿在生长过程中，处于花蕾期时体内青蒿素含量最高；
（4）研究人员在对黄花蒿进行组织培养时，发现它的愈伤组织中没有青蒿素，但是由愈伤组织再分化形成的芽和苗中均有青蒿素；
（5）四倍体黄花蒿体内青蒿素的含量比二倍体高38%，但四倍体植株比二倍体植株矮小很多。
复习与提高
用基因工程技术将青蒿素基因或双氢青蒿素基因导入微生物，利用微生物合成青蒿素。用植物组织培养技术，将外植体脱分化形成愈伤组织，再诱导愈伤组织再分化成胚状体，获取青蒿素。将FPS酶基因作为目的基因插入农杆菌T-DNA中，用农杆菌转化法导入青蒿素细胞，整合到青蒿素染色体DNA上，再利用植物组织培养获得FPS酶基因表达能力强、青蒿素产量高的品种。用秋水仙素处理黄花蒿种子或幼苗使之成为四倍体，获取青蒿素。
复习与提高
3.在章首页中介绍的体细胞克隆猴的培育过程中，我国科学家经过多年的反复实验，可以在10s之内对卵母细胞进行去核操作，在15s之内将体细胞注入去核的卵母细胞里。有评论者认为：该研究的研究者利用“聪明的化学方法和操作技巧”，攻克了多年来导致体细胞克隆猴失败的障碍。培育克隆猴的流程如下图所示，请结合图回答问题。
复习与提高
（1）研究人员在将胎猴的体细胞注入去核的卵母细胞前，用灭活的仙台病毒进行了短暂处理。在此过程中，灭活的仙台病毒所起作用是什么？
诱导细胞融合
（2）为了调节相关基因的表达，提高胚胎的发育率和妊娠率，研究人员将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重构胚，同时用组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA处理了它。这两种物质发挥作用的机制是什么？
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去甲基化水平；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）评论者所说的培育过程中用到的“聪明的化学方法和操作技巧”，你认为具体体现在什么地方？
“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注入了重构胚，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，这样迅速的操作减少了对卵母细胞的损伤。
（4）你认为体细胞克隆猴的成功培育有什么意义？
复习与提高
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。小鼠因其能快速地进行近亲繁殖，产生大量遗传背景相似的后代，而被广泛用作实验动物。但是小鼠与人的亲缘关系太远，很多在小鼠体内有效的候选药物，用在人身上不一定有效，或有很大的副作用；在小鼠体内存在的致病机制也不一定存在于人体内。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一的问题。克隆猴的成功培育标志着我国在非人灵长类疾病动物模型研究方面处于国际领先水平。