2.3.2胚胎工程技术及其应用课件(第2课时) 课件(共38张PPT、1份视频) 2022—2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

(共38张PPT)
第二章 细胞工程
人教版·选择性必修3
胚胎工程技术及其应用
第3节 胚胎工程
（第二课时）
01
体外受精
目录 /CONTENTS
02
胚胎移植
03
胚胎分割
胚胎工程的概念
是指对生殖细胞、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。
回顾概念
牛的生育率虽然很低，但是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）；公牛平均每次射精5ml,精子数50亿。
母牛其实是有很强的生殖潜能的，只是没有激发出来。
科学家们应用试管动物技术解决了这一难题。
那么如何实现良种牛快速繁殖呢
从社会中来
情景资料1：
1982年世界首例“试管牛” 犊问世，我国首例转基因试管牛“滔滔”于1999年2月19日在上海诞生
情景资料2：
从社会中来
1978年世界首例试管婴儿诞生， 1982年世界首例试管牛犊问世。
1978年世界首例试管婴儿诞生，1982年世界首例试管牛犊问世。
什么是试管婴儿、试管牛？
它们是在试管中长大的吗？
它们是有性生殖还是无性生殖产生的呢？
试管婴儿和试管牛技术可以解决什么问题呢？
体外受精
一
思考：
1. 试管动物技术
① 试管动物的概念：
试管动物是指通过人工操作使卵细胞在体外 ，培养发育为早期胚胎后，在进行 产生的个体。
② 试管动物的产生过程：
精子
卵子
受精卵
早期胚胎
受体母牛
(代孕)
个体
体外受精
早期胚胎发育
胚胎移植
试管动物
受精
移植
试管动物 克隆动物
发育起点
生殖方式
技术手段
遗传物质
遗传规律
受精卵
重构胚
有性生殖
无性生殖
体外受精、胚胎移植
动物细胞核移植技术、胚胎移植
来自2个亲代
主要来自核供体
遵循
不遵循
◎ 知识拓展： 比较试管动物和克隆动物
试管动物
核移植
体外受精
早期胚胎培养
胚胎移植
克隆牛
无性生殖
重组细胞
受精卵
试管牛
有性生殖
1.过程：
包括_______________、__________和_____等步骤。
卵母细胞的采集
精子的获取
受精
卵巢
MⅡ期卵母细胞
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
成熟培养
获能处理
适当的培养液
体外受精
一
目的是除去精浆以利于精子获能
目的
具体过程：
卵巢
MⅡ期卵母细胞
体外受精
精子离心处理
新鲜或解冻的精液
受精卵
培养
去除精浆（含有抑制精子获能的物质），以利于精子获能 (提取纯度较高精子)
早期胚胎培养的基本条件：①营养条件、②无菌、无毒的环境条件③适宜的温度、pH和渗透压、④适宜的气体环境
目的
在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程
采集
培养
精子
获能处理
将精子培养在人工配制的获能液（肝素、Ca2＋载体）中使其获能
CO2培养箱
体外受精
一
2. 体外受精技术的意义：
为胚胎移植提供可用的 。
提高动物 能力的有效措施
体外受精
一
胚胎
繁殖
1. 胚胎移植的概念：
①胚胎来源：
体外受精及其他方式得到的胚胎
体内受精、转基因技术、动物细胞核移植技术、胚胎分割等
②供体和受体:
供体：
提供胚胎的个体
遗传性状 ，生产能力 。
产生具有优良遗传特性的胚胎
选择标准：
职能：
受体：
接受胚胎的个体
有健康体质和正常繁殖能力
承担繁重而漫长的 和 任务
选择标准：
职能：
2. 胚胎移植的实质：
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
胚胎移植
二
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
优良
强
妊娠
育仔
（遗传性状优良，生产能力强）
（有健康体质和正常繁殖能力）
优良供体母牛
受体母牛
同期发情处理
超数排卵处理
发情配种
或人工授精
收集胚胎并检查
优良公牛
冲卵
3. 胚胎移植的过程：
外源促性腺激素处理
桑椹胚或囊胚阶段
注射雌激素或孕激素
目的：从输卵管或子宫角排出早期胚胎（早期胚胎处于游离状态，容易收集）
目的：诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
使它们处于相同的生理环境，这样供体的胚胎移入受体后，不会发生免疫排斥反应。
胚胎移植
二
（遗传性状优良，生产能力强）
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
或人工授精
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
（有健康体质和正常繁殖能力）
冲卵
不同动物胚胎移植时间不同
移植的胚胎在受体内能正常发育并分娩
3. 胚胎移植的过程：
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。
胚胎移植
二
3. 胚胎移植的过程：
① 供、受体的选择和处理
② 配种或人工受精
③ 胚胎的收集、检查、培养或保存
④ 胚胎的移植
胚胎移植的步骤
⑤ 移植后的检查等
胚胎移植
二
（遗传性状优良，生产能力强）供体母牛
（有健康体质和正常繁殖能力）受体母牛
多种激素同期发情处理
促性腺激素
超数排卵
供体公牛
发情配种或
人工受精
收集胚胎并检查
胚胎移植
妊娠检查
分娩
（胚胎移植的犊牛）
②进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。
该过程中两次使用激素：
第一次对受、供体进行同期发情处理；
该过程中的两次检查：
第一次对收集的胚胎进行检查；
胚胎移植成功与否要有两个条件：
①一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。
小结
第二次用于供体的超数排卵（促性腺激素）。
第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
胚胎移植
二
4. 胚胎移植的意义：
① 充分发挥雌性优良个体的 。
② 大大缩短了 本身的繁殖周期。
③ 对供体施行 处理后，增加供体一生繁殖后代的数量。
供体：
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
选择标准：
职能：
受体：
接受胚胎的个体
有健康体质和正常繁殖能力
承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务
选择标准：
职能：
④ 胚胎移植是胚胎工程的最终技术环节，还将推动胚胎工程其他技术的研究和应用。
胚胎移植
二
5.地位：
繁殖潜力
供体
超数排卵
④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，并在孕育过程中遗传特性不变。
③受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体内的存活提供了可能。
②早期胚胎处于游离状态，为胚胎收集提供了可能。
①同种动物的供体和受体具有相同的生理环境。
知识扩展：胚胎移植的生理学基础
胚胎移植
二
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；
一般情况下检查合格的胚胎需要移植到同种的、生理状况相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育
在胚胎移植前应该对受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器的生理变化同步，目的是为供体的胚胎移入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发生免疫排斥反应
胚胎移植
二
结合图2-23，思考与讨论以下问题。
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，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；
胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境的一致性密切相关，只有供体、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育
胚胎移植
二
结合图2-23，思考与讨论以下问题。
思考·讨论：胚胎移植的生理学基础
你能想到进一步提高荷斯坦奶牛的繁殖率的思路吗？
内细胞团
内细胞团分开,形成一模一样的双胞胎
同卵双胞胎的形成示意图
可以分割胚胎，让其各自发育成新的个体。早期胚胎具有很强的分裂能力，并保持着细胞的全能性，可将一个胚胎分割成几份，从而提高胚胎的利用率
从社会中来
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。胚胎移植作为胚胎工程的最终技术环节，还将推动胚胎工程其他技术的研究和应用。
应用胚胎分割技术获得的三卵六羔羊
胚胎分割技术的发展
指采用 （切割针、切割刀）将 切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得 或 的技术。
1. 胚胎分割的概念：
特点：
后代具有 的遗传物质，胚胎分割可以看做动物 的方法之一。
理论基础：
动物胚胎细胞的 。
胚胎分割
三
机械方法
早期胚胎
同卵双胎
多胎
相同
无性繁殖或克隆
全能性
显微操作仪
体视显微镜
2. 胚胎分割的设备：
分割刀 分割针
胚胎分割
三
发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。
3. 胚胎分割的过程：
对象：
滋养层细胞发育成胎盘和胎膜，不发育为胎儿的组织或器官，不会对胎儿产生影响。
直接移植胚胎给受体或体外培养到囊胚阶段再移植
囊胚
胚胎分割
三
均等分割内细胞团
若没有均等分割，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。
注意：桑葚胚或囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性
3. 胚胎分割的过程：
胚胎分割
三
4. 胚胎分割的意义：
①促进优良动物品种的 。
③在胚胎移植前，进行 等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。
②产生的遗传性状 的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；
胚胎分割
三
繁殖
相同
性别鉴定、遗传病筛查
5. 胚胎分割的局限性：
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，目前仍然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。
胚胎分割
三
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
◎课堂小结
【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，苴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査，以防止发生免疫排斥反应。（ ）
教材P64
×
×
×
练习与应用
【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？
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。
体外胚胎培养
胚胎移植
教材P64
练习与应用
【扩展应用】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。
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。
教材P64
练习与应用
(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？
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。
(2)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。
【扩展应用】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。
教材P64
练习与应用
1.胚胎分割是一种现代生物技术，关于这一技术的叙述，正确的是( )
A.胚胎分割可以将早期胚胎任意分割成多份
B.胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎
C.胚胎分割技术属于有性生殖方式，因此不属于克隆
D.胚胎分割技术可以分割任意时期胚胎
B
解析　胚胎分割常选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。早期胚胎不能被任意分割成多份。胚胎分割可以看作是动物无性繁殖或克隆的方法之一。
当堂检测
2.下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，该过程中细胞进行有丝分裂，无细胞分化
C.③代表胚胎分割，需均等分割桑葚胚的内细胞团，以免影响胚胎发育
D.为选育出能泌乳的母奶牛，移植前需从胚胎的滋养层部位取样，做 DNA 分析鉴定
性别
D
当堂检测
3.对胚胎分割技术的叙述错误的是(　　)
A.胚胎分割技术已在多种动物中取得成功
B.采用胚胎分割技术产生的同卵多胎的可能性是有限的
C.分割的胚胎直接移植给受体或在体外培养到囊胚阶段再移植到受体内
D.对移植的胚胎进行性别鉴定时，应选取囊胚期内细胞团的细胞进行鉴定
D
当堂检测
4.科学家运用不同的生物工程技术培育具有优良性状的牛，下列说法不正确的是(　　)
A.体外受精等技术可培育出与母本遗传物质相同的试管牛
B.核移植等技术可培育具有亲本优良性状的克隆牛
C.胚胎分割等技术可提高优良牛胚胎的利用率
D.胚胎移植等技术可充分发挥优良雌性个体的繁殖潜力
A
当堂检测
结束语