2.3.2 胚胎工程技术及其应用(共28张PPT)-高二生物学（人教版2019选择性必修3）

(共28张PPT)
第2章 细胞工程
第3节 胚胎工程
一 胚胎工程技术及其应用
它们与男方的精子结合，形成胚胎，然后转移胚胎到子宫内，使之在妈妈的子宫内着床，妊娠。
世界上第一个“试管婴儿”路易丝 ·布朗是伴随体外授精技术的发展而来的，最初由英国产科医 生帕特里克 ·斯特普托和生理学家罗伯特 ·爱德华兹合作研究成功。 “试管婴儿”一诞生就引起 了世界科学界的轰动，甚至被称为人类生殖技术的一大创举，也为治疗不孕不育症开辟了新的途 径。罗伯特 ·爱德华兹因此获得2010年诺贝尔生理学或医学奖。
“试管婴儿”并不是真正在试管里长大的婴儿，而是从卵巢内取出几个卵子，在实验室里让
试管婴儿
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。
1. 什么是试管婴儿、试管牛 ？
2. 它们是在试管中长大的吗 ？
3. 它们是有性生殖还是无性 生殖产生的呢？
4. 试管婴儿和试管牛技术可 以解决什么问题呢？
思考讨论
1 ．试管婴儿和试管牛都是通过人工操作使卵子和精子在体外条
件下成熟和受精并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生的后代。
2 ．它们并非自始至终都在试管中长大，只有胚胎发育的早期阶
段在培养皿和试管中生长，胚胎长至一定阶段就要移植到母体子宫中 发育。
3．它们都是有性生殖。
4 ．可以解决人类不孕不育的问题和良种奶牛大量繁殖的问题。
引入新课
一、体外受精
1.过程：包括 _ _ _、_精__子__ _获__取_和_ _ _等步骤
精子离心处理
适当的培养液
2.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
MⅡ期卵母细胞
体外受精
获能处理
获能精子
成熟培养
新鲜或解 冻的精液
用胚胎
受精卵培养
卵巢
二、胚胎移植
1.概念：胚胎移植是指将通过体外受精及其他方法得到的胚胎，移植到同 种的、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。
(1)胚胎来源： 通过转基因、核移植和体外受精等方式得到。
(2)供体和受体
选择标准：遗传性状优良，生产能力强
职能： 承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务
职能： 产生具有优良遗传特性的胚胎
受体： 接受胚胎的个体 选择标准： 有健康体质和正常繁殖能力
供体：提供胚胎的个体
优良供体母牛 (遗传性状优良，生产能力强) 进行同期发情处理
受体母牛
(有健康体质和正常繁殖能力)
发情配种或人工受精
收集胚胎并检查
二、胚胎移植
2.过程：
(以牛的胚 胎移植为例)
正常繁殖或两三个月 后进行另一次移植
桑葚胚
或囊胚
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
优良公牛
超数排卵
两次使 用激素 两次检查
用雌激素对供、受体母牛进行同期发情处理
用促性腺激素使供体母牛超数排卵
对收集的胚胎进行质量检查
对受体母牛是否妊娠进行检查
二、胚胎移植
胚胎移植主要包括供___体__、受__体___的选择和处理， 配种 或人
工受精，胚胎的_ _ _、 _查___、培养和保存，胚胎的移植，以 及移植后的检___查__等步骤。
胚胎移植
超数排卵是指应用外源促性腺激素处理，诱发卵巢排出更
多的成熟卵子。
超数排卵使用的激素为多肽类，应注射，口服会失效。
相关信息(62页)
二、胚胎移植
3.实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
4.地位：胚胎工程的最终技术环节
5.意义：
①可以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
对供体施行 处理后，可获得多枚胚胎，经移植 可得到多个后代，使供体生产下的后代数量是自然繁殖的
十几倍到几十倍
②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。
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
胚胎移植的生理学基础
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一般不发生变化
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
生理学基础
意义
哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，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
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
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
为胚胎在受体内的
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，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育 过程中不受任何影响 (即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， 同时保留了遗传特性
胚胎移植的生理学基础及意义
在我国，家兔、绵羊等动物的胚胎移植都获得了成功。大
大促进了我国畜牧业的发展。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。
早期胚胎具有很强的分裂能力，并保持着细胞
的全能性，能不能将一个胚胎分割成几份，从
而提高胚胎的利用率？
思考
？
情景思考
三、胚胎分割
1.概念： 采用_机__械__方__法_将_早期胚胎切割成
_、_ 等，经移植获得
_同_ _ _ _ _ _ __的技术
2.基础：
(1)理论基础： 细胞的全能性。
(2)物质基础： 每个细胞核内具有相同的遗传物质。
3.繁殖方式： 无性繁殖(克隆)
来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此， 胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。
4.主要仪器设备： 体视显微镜、显微操作仪
分割工具: 分割针或分割刀
体视显微镜
显微操作仪
三、胚胎分割
5.过程： 盛有操作液的培养皿中，在显微镜下分割
做DNA分析，
鉴定性别
已知性别胚胎
透明带
滋养层
内细胞团
牛胚胎性别鉴定和分割示意图
二分胚 胚胎移植
内细胞团
分割针
分割针
囊胚腔
三、胚胎分割
5.适合分割的胚胎： 发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚
注意：桑葚胚或囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性
6.注意事项： 分割囊胚时，要将内细胞团均等分割
均等分割的原因：防止影响分割后胚胎的恢复和进一步发育
7.分割后胚胎去向：
直接移植给受体或经体外培养后，再移植给受体
三、胚胎分割
8.胚胎分割的优点
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
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
9.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。
因为内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，如果取了内细胞
团细胞，可能会影响胎儿以后的发育。而滋养层细胞将来发育成 胎儿的胎盘和胎膜，只为胚胎提供营养；同时滋养层细胞和内细 胞团细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂和细胞分化形成，具有 相同的遗传物质。
做性别鉴定时选取哪部分细胞进行DNA分析？为什么？
选取滋养层细胞。
思考
？
到社会中去
参考 可以向胚胎工程专家提出的问题有： 1.公司繁育成功的良种奶牛是将胚胎几等分得到的后代 2.采用胚胎分割技术，理论上一头纯种荷斯坦奶牛一年可由 代孕母牛生下多少头小牛 实际得到了多少头 3.如果理论值与实际值存在差异， 产生差异的原因是什么 4.胚胎分割后经移植获得的同卵双胎或多胎， 是否保持了良 种奶牛所有的优良性状
5.是否有生理缺陷 等等。
动物细胞核移植
体外受精(试管牛)
胚胎分割
胚胎移植
人工受精
如果你是良种牲畜培育专家，想大量获得良种牛，有哪些办法？
①试管动物和克隆动物的性状不同：前者由父本和母本共同决定，后者一般与核供体 相同。
②试管动物和克隆动物的生殖方式不同：前者是有性生殖，后者是无性生殖。
③试管动物和克隆动物的产生过程不同：前者经过了体外受精过程，后者经过了核移 植过程。
④试管动物和克隆动物细胞核遗传物质来源不同：前者细胞核遗传物质来自母本和父 本两个个体，后者细胞核遗传物质仅来自供核亲本一个个体。
⑤试管动物和克隆动物的发育起点不同：前者的发育起点是受精卵，后者的发育起点 是经过核移植后的重组细胞。
⑥获得试管动物和克隆动物相同之处：二者都经过早期胚胎培养和胚胎移植环节。
克隆动物和试管动物的异同
利用核移植技术、体外受精(试管婴儿)、胚胎分割
获得胚胎，生殖方式一样吗？
不一样
核移植——无性生殖;
体外受精——有性生殖;
胚胎分割——无性生殖
一、概念检测 ( P64 )
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。 ( x )
(2)经胚胎移植产生的后代，其遗传特性与受体保持一致。 ( x )
(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。 ( x )
一、概念检测 ( P64 )
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。
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。
二、拓展应用(P64 )
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死亡，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。
提示: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。
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死亡，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。
(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
提示: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。
二、拓展应用(P64 )
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死亡，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。
(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 提示: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(P64 )