【生物】胚胎工程技术及其应用课件-2023-2024学年高二下学期人教版选择性必修3

1978年世界首例试管婴儿露易丝.布朗1988年3月10日中国首例试管婴儿郑萌珠胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。2.3.1胚胎工程技术及其应用第二章细胞工程新课导入“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，在实验室通过体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再移植胚胎到子宫内，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·布朗是伴随体外受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。罗伯特·爱德华兹因此获得2010年诺贝尔生理学或医学奖。思考：“试管动物”是应用哪些技术生产的？试管动物技术①体外受精②体外早期胚胎培养试管动物技术①概念：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，并通过培养发育成早期胚胎后，再经胚胎移植产生后代的技术。受体母牛(代孕)精子卵子③胚胎移植受精卵早期胚胎试管牛思考：生殖方式？有性生殖课本P60第二段②过程：阅读教材P60图2-22及第二段,思考体外受精主要包括哪些步骤？卵巢MⅡ期卵母细胞③体外受精精子体外获能离心处理新鲜或解冻的精液去除精浆，利于精子获能。成熟培养①卵母细胞的采集②精子的获取2.采集到的精子和卵母细胞需要进行什么处理？离心目的：2.过程意义：①是提高动物繁殖能力的有效措施②还可以为胚胎移植提供可用的胚胎适当的培养液共同培养受精卵培养【例1】下列有关试管动物技术的说法,正确的是()A.试管牛所采用的技术中包含克隆技术和体外受精、胚胎移植B.卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程C.试管婴儿技术能让无法产生生殖细胞的夫妇得到自己的孩子D.从雌性动物体内采集的卵子或卵母细胞均需体外培养后才能与精子受精【例2】下图是体外受精技术培育试管动物的大致流程图,下列叙述错误的是()A.体外受精包括成熟卵子的采集、精子的获取和受精等步骤B.精子需要获能后才能进行受精C.受精时精子释放的酶能协助其穿越透明带D.进行胚胎早期培养的目的是检查受精状况和受精卵的发育能力BA金版学案P70二、胚胎移植(阅读教材P61第一段)1.概念：胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种(物种）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两个条件：胚胎来源：（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等（2）供体和受体供体：提供胚胎的个体选择标准：遗传性状优良，生产能力强受体：接受胚胎的个体选择标准：有健康体质和正常繁殖能力2.过程:（以牛为例）优良供体母牛优良公牛（遗传性状优良，生产能力强）受体母牛（有健康体质和正常繁殖能力）具有优良性状的后代进行同期发情处理超数排卵受体发情发情配种或人工受精移植胚胎收集胚胎并检查对受体进行妊娠检查正常繁殖或两三个月后进行另一次移植课本P62相关信息：用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。为胚胎移植前后提供相同的生理环境，这是胚胎移植成功与否的关键。收集：把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来检查：用显微镜检查胚胎是否发育到桑葚胚或囊胚阶段。①供体、受体的选择和处理②配种或进行人工授精③胚胎的收集④胚胎的检查培养或保存⑤胚胎的移植⑥移植后的检查（一般孕激素）核心归纳

胚胎移植过程中的两次处理和两次检查（1）对供、受体的选择和处理①对供、受体进行的相同处理

______

_______

*该处理的目的：

______________________________②只对供体进行的处理

_____________

_________*该处理需要用的激素：____________

__*该处理的结果：

_______________

____________同期发情处理为胚胎移植前后提供相同的生理环境超数排卵处理外源促性腺激素卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子2.该过程中两次检查的目的分别是什么第一次是对收集的胚胎进行检查：第二次是对移植后的胚胎进行检查：检查胚胎的质量检查受体是否妊娠3.胚胎的移植一般选择移植：桑葚胚或囊胚阶段的胚胎（4）胚胎移植成功与否要有两个条件：①应在同种的雌性供体和受体之间进行。②胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。核心归纳思考·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？2.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应?3.胚胎移植后，经受体孕有的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致?为什么?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?不一定。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。同期发情处理。受体对来自供体的胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。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。正确。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，并继续发育。教材P62胚胎存活的基础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。3.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，生产能力强选择标准：受体：接受胚胎的个体有健康体质和正常繁殖能力选择标准：4.地位繁殖潜力供体超数排卵课本P62第一段【例3】下列关于试管牛培养流程的叙述,错误的是()A.过程①可对供体母牛注射促性腺激素,使其排出更多的卵子B.过程②发生的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体C.过程③应给代孕母牛注射免疫抑制剂,防止发生免疫排斥反应D.试管牛的遗传特性取决于供体,与代孕母牛无关金版学案P72C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？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。胚胎分割技术的发展应用胚胎分割技术获得的三卵六羔羊三、胚胎分割课本P62显微操作仪

采用___________将____________切割成_______________________等，经移植获得__________________的技术1.概念：机械方法早期胚胎2等份、4等份或8等份同卵双胎或多胎2.理论依据: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.特点:4.适合分割的胚胎:5.主要仪器和工具:体视显微镜三、胚胎分割分割针或分割刀①选择发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚②分割囊胚时，要将内细胞团均等分割6.胚胎去向:直接移植给受体或经体外培养后，再移植给受体课本P62最后两段发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。7.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人工控制动物性别教材图2-259、局限性：胚胎分割是不是分割的份数越多，效率越高？分割的次数越多，分割后胚胎成活的概率越小。不是实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，1、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，2、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。8.意义：1)促进优良动物品种的

。2)产生的遗传性状

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

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。繁殖相同性别鉴定、遗传病筛查课本P63第二段课本P63资料卡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。（

）×××

练习与应用P64一.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?（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）超数排卵处理卵母细胞——成熟培养

精子进行——获能处理

练习与应用P64【例4】下列关于胚胎分割的叙述,错误的是()A.胚胎分割存在一些问题,如刚出生的动物体重偏轻、毛色和斑纹存在差异等B.分割胚胎一般用分割针或分割刀进行C.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D.胚胎分割是采用酶处理方法把胚胎分成更多的等份,经移植获得同卵双胎或多胎的技术金版学案P73D【例5】下图表示胚胎分割的过程,下列有关胚胎分割的说法,正确的是()A.应选择形态正常、发育良好的囊胚或原肠胚进行分割B.分割针分割胚胎后,①②部分的大小应基本相等C.为了获得更多的胚胎,分割胚胎时产生的份数越多越好D.对胚胎进行分割后得到的个体性别不同金版学案P73B

胚胎分割的过程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

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【归纳总结】胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同项目胚胎分割动物体细胞核克隆动物相同点都属于

或克隆，最终技术是

.

不同点胚胎的来源雌性动物的早期胚胎或

及其他方式得到的胚胎通过

技术获得的重构胚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

提供起点经过

或其他方式形成的一个细胞（受精卵）经过

技术形成的一个细胞无性繁殖胚胎移植体外受精核移植供体细胞核受精作用核移植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】

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。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。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？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。（2023年广东）科学家采用体外受精技术获得紫羚羊胚胎，并将其移植到长角羚羊体内，使后者成功妊娠并产仔，该工作有助于恢复濒危紫羚羊的种群数量。此过程不涉及的操作是（

）A．超数排卵 B．精子获能处理C．细胞核移植 D．胚胎培养C（2022年江苏）下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述正确的是（

）A．通常采用培养法或化学诱导法使精子获得能量后进行体外受精B．哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养不需要额外提供营养物质C．克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等过程D．将小鼠桑葚胚分割成2等份获得同卵双胎的过程属于有性生殖C（2021年江苏）下列关于哺乳动物胚胎工程和细胞工程的叙述，错误的是（

）A．细胞培养和早期胚胎培养的培养液中通常需要添加血清等物质B．早期胚胎需移植到经同期发情处理的同种雌性动物体内发育成个体C．猴的核移植细胞通过胚胎工程已成功地培育出了克隆猴D．将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合，经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞D

（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“白菜一甘蓝"？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。（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(MII期)、

获能处理。课本复习提高P66

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。复习与提高课本复习提高P66

本题看似是从几个选项中选择一个即可，其实并不是如此简单。出题的目的是考查批判性思维最后阶段的技能，即作出决策。有研究者认为，批判性思维的目标在于作出明智的决定、得出正确的结论。在作出决策时，决策者掌握的资料应该正确、完整，应该能提出替代方案。所以，在解答类似的习题时，需要引导学生思考：这些信息够你作决定用吗？如果不够用，你认为还需要补充什么信息？哪些信息是你作决定时参考的关键信息？你作决定时，考虑备选方案了吗？题干中列出的五条信息指明的方向，都有研究者在研究，也都有提高青蒿素类药物产量的可能性。每个学生都有自己的思考和见解，应该让他们结合自己的理解或者假设的其他条件来进行判断和选择。提示：（1）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。（2）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。（3）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FS酶基因表达能力强、青蒿素产量高的品种。（4）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。或者用其他合理方法。

（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