3.4对动物早期胚胎或配子进行处理可获得目标个体课件高二下学期浙科版生物选择性必修3

第三章动物细胞工程

第四节对动物早期胚胎或配子进行处理可获得目标个体一、胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程任务一：阅读教材86页，构建受精作用过程图（找出受精作用过程中的关键过程，并通过“→”连接这些关键词）精卵识别精子入卵雌雄原核形成雌雄原核的染色体会合，形成新核受精卵思考1：此处的“卵”是指什么？次级卵母细胞思考2：精卵能够识别的原因,

体现了细胞膜的什么功能？同种动物的精子和卵细胞会利用其表面的特异性识别蛋白进行精卵识别，所以只有同种动物精卵才能结合细胞膜的功能：进行细胞间信息交流思考4：受精过程中,精子和卵细胞提供的遗传物质的量是否相等?受精卵细胞核中的遗传物质一半来自精子,一半来自卵细胞；但其细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。一、胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程①精子获能

②卵细胞在输卵管成熟至MⅡ期思考3：受精前精卵分别需要哪些准备？思考5：受精的标志、受精完成的标志？受精的标志：观察到两个极体

或

雌雄原核受精完成的标志：是雌、雄原核的融合注意：雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。一、胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程精子头部进入卵细胞还启动了卵内一系列活动，如阻止后续精子入卵、激活受精卵的分裂等。一、胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程任务二：阅读教材P87页，描述胚胎早期发育各阶段的主要变化及特点一、胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程受精卵卵裂桑椹胚囊胚原肠胚动物个体发育的起点，在输卵管内完成（纤毛的运动可以促使胚胎移动）一、胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程（1）卵裂（约受精1天后开始）①细胞分裂方式是__________

②细胞数目_____③胚胎总体积____________④每个细胞的体积______⑤胚胎总有机物_____⑥胚胎总DNA数______⑦

2—8个细胞时期每个细胞具有_________增加基本不变减小减小增加全能性有丝分裂（细胞来不及长大）（可发育为个体）桑葚胚：细胞数目达到16～32个，排列紧密，形似桑葚。细胞的功能和发育潜能基本没有改变，所以可以进行人工干预和遗传性改造。卵裂期和桑葚胚时期，只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，胚胎发育所需营养主要来自卵黄。（因此卵裂的速度主要取决于受精卵中卵黄物质的含量和分布）一、胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程思考6：早期胚胎发育过程中营养物质的来源是什么？（3）囊胚内细胞团完整的胚胎发育滋养层发育绒毛膜、胚盘等囊胚具有内细胞团、滋养层和囊胚腔（进入子宫定植）胚胎的附属结构或胚外结构一层扁平细胞囊胚期细胞开始分化，透明带破裂，滋养层细胞(以后发育成胎盘、胎膜，与母体建立联系)从外界吸收营养物质，使胚胎继续发育。一、胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程囊胚进一步发育形成具有内胚层、外胚层和中胚层的原肠胚。三个胚层分裂分化为相应的细胞和组织即器官原基,最先形成的是脑和脊髓原基----神经管（4）原肠胚受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚囊胚原肠胚拓展了解——胚胎发育和个体发育一、胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程中胚层

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。这个工程就是胚胎工程。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量的主要因素之一，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。能不能让引进的优良奶牛快速、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？主要限定于高等脊椎动物，特别是哺乳动物。技术操作的主要对象是生殖细胞、受精卵和早期胚胎。胚胎工程：通常指各种胚胎操作技术。主要包括体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植、胚胎分割等。2.研究对象：1.概念：3.工程实质：4.理论基础：哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。胚胎工程体外受精胚胎体外培养胚胎分割胚胎移植二、体外受精、胚胎移植和胚胎分割任务三：自学教材P90页，简述体外受精的操作环节卵母细胞采集精子获取受精要培养成熟，即培养到MⅡ要进行获能处理是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境（试管）中完成受精过程的技术。概念：卵巢卵母细胞MⅡ卵母细胞MⅠ卵母细胞体外受精受精卵培养新鲜或解冻的精液精子离心处理精子获能处理精子离心处理发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。二、体外受精、胚胎移植和胚胎分割是人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使初级卵母细胞发育成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用，并有计划地保存胚胎等。体外受精基本原理：（1）人工采集精子

从附睾中取出成熟的精子，放在培养液（获能液）中培养，使精子达到获能状态，这样才能穿入到卵细胞的内部。（长期保存：低温、液氮，-196℃）二、体外受精、胚胎移植和胚胎分割（2）采集卵细胞①超数排卵

注射外源促性腺激素，促使卵巢排出较正常情况下更多的成熟卵细胞的方法促卵泡激素和促黄体生成激素②采集技术手术采卵（冲洗输卵管采卵）和非手术采卵（子宫冲卵）思考7;从卵巢中获得卵母细胞和输卵管内采集的卵母细胞有什么差别？卵巢中获得的未成熟的，而输卵管内采集的是成熟的二、体外受精、胚胎移植和胚胎分割（3）人工体外受精体外受精适当的培养液共同培养

受精卵培养以检查受精状况和受精卵的发育能力获能液或专用的受精溶液获能的精子培养成熟的卵子显微受精：将完整精子或精核用显微操作仪注入卵周隙或细胞质，激活卵母细胞并完成受精，不受精子的数量、活力等因素的影响。思考8：结合所学细胞核移植实验，推测还能如何人工体外受精？从受精卵到胚胎移植到雌性动物子宫内生长发育，这一期间需要应用人工创设的环境，对早期胚胎进行体外培养。思考9：早期胚胎进行体外培养需要什么条件？（类比动物细胞培养）胚胎体外培养胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分基本相同，除无机盐、营养成分和调节物质外，还需要血清，两者都是液体培养基。培养液的成分：

一般包括无机盐、有机盐类、维生素、激素、氨基酸、核苷酸及血清等。

二盐二酸二素一血清外加水1、由于胚胎不同发育时期生理代谢的需求不同，不同时期培养液成分不同2、由于哺乳动物胚胎发育条件异常复杂，胚胎培养比动物的细胞培养和组织培养困难。3、目前，只能对少数物种不同阶段的胚胎进行培养，尚无从受精卵到新生儿的全体外胚胎培养技术。胚胎体外培养胚胎可以移植或冷冻保存

思考10：进行体外培养的胚胎有哪些去向？牛、羊等动物的胚胎一般要培养到16细胞阶段（桑葚胚）或囊胚阶段才能进行移植人的体外受精胚胎即试管胚胎，可在4细胞阶段移植。任务四：结合牛胚胎移植及早期胚胎发育过程示意图，解释胚胎移植相关概念二、体外受精、胚胎移植和胚胎分割是指将雌性动物的早期胚胎或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，使之继续发育为个体的技术。1、概念：供体:受体:提供胚胎的个体接受胚胎的个体生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。2、实质：二、体外受精、胚胎移植和胚胎分割同期发情：

主要是借助外源激素（一般用孕激素）剌激卵巢和子宫内膜增生，使其按照预定的要求发生变化，思考12：在牛胚胎移植过程中,为什么要利用激素对供体母牛和受体母牛进行同期发情处理?思考11：胚胎移植的实质是什么？同期发情处理可以使供体和受体的生殖器官处于相同的生理状态,保证胚胎移植到受体后能正常存活。使处理母畜的卵巢和子宫生理机能都处于相同的阶段胚胎工程的最后一道“工序”是胚胎工程获得后代的唯一方法充分发挥优良母畜的繁殖潜力，在短期内获得大量目标个体。4、优势：3、意义：（3）供体的胚胎在受体的子宫着床，并生长发育，最后产生下供体的子代。（1）供体母畜经发情排卵并经配种后，在一定时间后，从其生殖器官中（输卵管或子宫角）取出早期胚胎。职能：产生具有优良遗传特性的胚胎（2）将早期胚胎移植到另一头与供体同期发情、排卵，但未经配种的母畜（受体）的相应部位（输卵管或子宫角）。职能：承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务5、基本过程：二、体外受精、胚胎移植和胚胎分割6、胚胎移植的生理学基础①供体与受体相同的生理环境：哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供体、受体生殖器官的生理变化是相同的，这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。②早期胚胎处于游离状态：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，这就为胚胎的收集提供了可能。③受体对外来胚胎的认可：大量的研究已经证明，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。④供体胚胎与受体正常联系的建立：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。

思考13：胚胎移植过程中用到了几次激素？胚胎移植过程中两次使用激素：第一次用孕激素对受体和供体进行处理，使其同期发情、排卵；第二次用促性腺激素对供体进行处理，使其超数排卵思考14：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？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二、体外受精、胚胎移植和胚胎分割(体外培养)采集成熟的精子(体外培养)成熟后的卵细胞获能的精子体外受精

早期胚胎(胚胎移植)受体牛的子宫（普通母牛）(胚胎体外培养)“试管牛”的培育流程图子代良种牛（试管牛）良种母牛(超数排卵)采集卵母细胞良种公牛的附睾受精卵思考13：通过该过程获得的“试管动物”的生殖方式为________。

通过核移植获得的“克隆动物”的生殖方式为________。有性生殖无性生殖

通过胚胎移植可以提高良种牛的繁殖能力二、体外受精、胚胎移植和胚胎分割胚胎分割是指借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕动物子宫中发育，产生同卵多仔后代的技术。2、过程1、概念：发育良好的早期胚胎（囊胚或囊胚期以前的胚胎）用切割针或切割刀把胚胎分割开采用酶处理等方式将早期胚胎中的细胞分散开受体产仔胚胎移植二、体外受精、胚胎移植和胚胎分割思考15：早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性，能不能将一个胚胎分割成几份，从而提高胚胎的利用率？机械法直接移植给受体，或在体外培养到早期囊胚阶段再移植3、应用