2.3.2胚胎工程技术及其应用课件高二下学期生物人教版选择性必修32

本节聚焦胚胎工程技术主要包括哪些内容？它们的原理分别是什么？胚胎工程在生产实践中有哪些应用？第2章

细胞工程第3节胚胎工程

二胚胎工程技术及其应用

从社会中来试管婴儿体外受精体外胚胎培养胚胎移植

有一对夫妇，妻子因病切除了两侧的输卵管，但他们一直想要一个亲生的孩子，以现代的医学技术，他们能实现“孩子梦”吗？

一、体外受精

胚胎工程技术包含的内容很丰富，目前在医学和生产上应用较多的是体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。

1．试管动物

通过人工操作使卵子在______受精，经培养发育为__________后，再进行移植产生的个体。

2．体外受精技术主要包括________________、____________和______等步骤。体外早期胚胎卵母细胞的采集精子的获取受精试管动物=克隆动物

一、体外受精MⅡ期卵母细胞获能精子哺乳动物体外受精过程示意图精子离心处理去除精浆（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)将精子培养在人工配制的获能液（肝素、Ca2＋载体）中使其获能受精卵培养精子的获取体外进行成熟培养体外受精适当的培养液与动物细胞培养的条件类似

3．体外受精的过程卵母细胞的采集

一、体外受精

4．体外受精的意义

是提高动物__________的有效措施，可以为__________提供可用的胚胎。繁殖能力胚胎移植即时巩固

1．下列关于胚胎工程的叙述，错误的是（）

A．体外受精时对精子要进行获能处理，卵母细胞也需要培养至减数分裂Ⅰ中期

B．试管牛的培育过程属于有性生殖过程

C．早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清

D．试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术A

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式得到的胚胎，移植到_______、_______________的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。

提供胚胎的个体称为________；接受胚胎的个体叫________。

2．步骤

胚胎移植主要包括供体、受体的______________，配种或_____________，胚胎的_______、_______、培养和保存，胚胎的移植，以及移植后的_____等步骤。同种的生理状态相同转基因、核移植和体外受精等“供体”“受体”选择和处理人工授精收集检查检查

二、胚胎移植优良供体母牛受体母牛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遗传性状优良，生产能力强有健康体质和正常繁殖能力（一般用孕激素）受体发情超数排卵处理同期发情处理用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子发情配种或人工受精胚胎移植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。

3．意义

可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。产生具有优良遗传特性的胚胎承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务

二、胚胎移植供体职能受体职能

思考·讨论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，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会发生免疫排斥反应。

思考·讨论胚胎移植的生理学基础

移入胚胎存活的基础

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。

思考·讨论胚胎移植的生理学基础

保留胚胎遗传特性的基础

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，并能继续发育。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·讨论胚胎移植的生理学基础

胚胎移入的基础胚胎移入的基础哺乳动物排卵后，在一段时间内同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的移入胚胎存活的基础受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应保留胚胎遗传特性基础供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，且供体胚胎的遗传特性不受影响胚胎收集的基础归纳提升

胚胎移植的生理学基础早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，处于游离状态（1）胚胎移植的条件

供体与受体为_____________________。

（2）胚胎移植的实质

早期胚胎__________________________________________。

（3）胚胎移植的地位

胚胎工程的______________________。归纳总结

在相同生理环境条件下空间位置的转移同种且生理状态相同最后一道“工序”

①第一次________________________；

②第二次__________________________________________。

（5）胚胎移植过程的两次检查①第一次________________________；

②第二次________________________。归纳总结（4）胚胎移植过程中的两次使用激素对供、受体进行同期发情处理用于供体的超数排卵处理（促性腺激素）对收集的胚胎进行检查对受体母牛是否妊娠进行检查项目自然受精人工授精体外受精不同点过程不同雌雄动物交配完成用人工的方法将雄性的精液注入雌性生殖道内，完成受精人工获取精子、卵母细胞，在体外分别经处理后完成受精过程场所不同相同点

归纳提升

比较自然受精、人工授精和体外受精雌性动物输卵管中雌性动物输卵管中体外培养液中①精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程;②都是有性生殖。即时巩固

2．梅花鹿胚胎移植实验的主要流程：①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④对胚胎进行质量检查→⑤胚胎移植→子代梅花鹿。下列相关叙述正确的是（）

A．①过程需要注射有关激素，目的是获得更多的卵原细胞并完成减数分裂

B．③过程是以哺乳动物早期胚胎在输卵管或子宫中处于游离状态为前提的

C．④可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚

D．⑤过程中移植的胚胎必须与受体血型相同B即时巩固

3．嵌合体在免疫学上的含义是指一个机体身上有两种或两种以上染色体组成不同的细胞系同时存在，彼此能够耐受，不产生排斥反应，相互间处于嵌合状态。下图表示构建嵌合体小鼠的实验，下列叙述错误的是（）

A．过程①中的培养液需要适时更换

B．代孕母鼠对早期胚胎不发生免疫排斥反应

C．嵌合体幼鼠的一个细胞中同时有白鼠和黑

鼠的基因

D．囊胚中分离的胚胎干细胞经诱导可发育成各种组织C

从社会中来通过体外受精技术能提高动物繁殖能力。你能想到进一步提高荷斯坦奶牛的繁殖率的思路吗？

可以分割胚胎，让其各自发育成新的个体。同卵双胞胎异卵双胞胎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。应用胚胎分割技术获得的三卵六羔羊

三、胚胎分割资料卡

三、胚胎分割

1．概念

胚胎分割是指采用____________将____________切割成2等份、4等份或8等份，经移植获得同卵双胞胎或多胎的技术。

2．实质

看作动物的___________或________的方法之一。早期胚胎机械方法桑葚胚或囊胚无性繁殖克隆

三、胚胎分割

3．主要仪器设备体视显微镜显微操作仪工具：分割刀或分割针

三、胚胎分割

4．操作程序

（1）胚胎选择

选择发育良好、形态正常的_________________，移入盛有_________的培养皿中。桑葚胚或囊胚操作液

三、胚胎分割

4．操作程序

（2）分割操作①在显微镜下用_________________分割。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团___________。(不同发育阶段的胚胎，分割的具体操作不完全相同)分割针或分割刀均等分割

三、胚胎分割

4．操作程序

（3）分割操作②还可用分割针在__________取样，做DNA分析，鉴定性别。滋养层进行遗传病筛查

三、胚胎分割

4．操作程序

（4）分割后的胚胎可以直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体。

5．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。

1．选择桑葚胚或囊胚进行胚胎分割的原因是什么？

①桑葚胚阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。

②囊胚期细胞开始分化，但内细胞团的细胞全能性仍然很高。

思考·讨论

桑葚胚囊胚内细胞团滋养层透明带

2．在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意要将内细胞团均等分割。否则，会出现什么问题？

若不能将内细胞团均等分割，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。

思考·讨论

3．为什么取滋养层进行DNA分析，鉴定性别？

①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。②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。

思考·讨论

4．胚胎分割是不是分割的份数越多，效率越高？

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。

思考·讨论

即时巩固

4．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，因此不属于克隆

D．胚胎分割技术可以分割任意时期的胚胎B即时巩固

5．下图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图，请据图回答下列问题。

(1)填出图中字母所代表的结构名称：

A________；B________；C________；D___________。

(2)写出甲、乙、丙过程的技术名称：

甲__________；乙__________；丙__________。囊胚腔透明带滋养层内细胞团胚胎分割DNA分析胚胎移植即时巩固

5．下图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图，请据图回答下列问题。

(3)进行乙过程时，所取的样本是______________。进行甲过程时，所使用的主要仪器设备是____________________________，本过程的技术关键是__________________________。

(4)尽管胚胎分割技术在多种动物中取得成功，但仍然存在一些问题，同时很难取得同卵多胎，成功率最高的是___________。滋养层细胞显微操作仪和体视显微镜将内细胞团均等分割同卵双胎

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练习与应用

一、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，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査，以防止发生免疫排斥反应。（

）✘✘✘

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练习与应用

1．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采集（1）请将图中括号内的内容拓展资料完整。

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练习与应用

1．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采集（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。

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练习与应用

1．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采集（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。

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练习与应用

二、拓展应用

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。

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练习与应用

二、拓展应用

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。

（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。

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练习与应用

二、拓展应用

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。

（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。

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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。

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。

（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？

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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。

B淋巴细胞。

能大量增殖并能产生抗丙肝病毒的抗体。（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？

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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。

减数分裂Ⅱ中期（MⅡ期）。

获能处理。（3）如果A