胚胎工程技术及其应用（教学课件）高二生物（人教版2019选择性必修3）

【本节聚焦】1.胎工程技术主要包括哪些内容？它们的原理分别是什么？2.胚胎工程在生产实践中有哪些应用？第2节

胚胎工程技术及其应用第二章

细胞工程问题探讨荷斯坦牛【资料】实际问题：牛的生育率虽然很低，一头牛一胎只产一头牛犊，一生只生育4、5次。科学发现：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）；母牛其实是有很强的生殖潜能的，只是没有激发出来。思考：那如何实现良种牛快速繁殖呢?“试管(牛)动物”问题探讨试管动物：是通过人工操作使卵子在体外受精，经培育发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。精子卵子受精卵早期胚胎子宫个体体外受精早期胚胎发育胚胎移植有性生殖生殖方式？注意：试管动物≠克隆动物一、体外受精合作探究一：请同学们观看视频并自主阅读教材P60，小组合作思考讨论完成问题。

1.体外受精技术主要包括哪几个步骤？2.卵母细胞的培养的目的是什么？3.离心的目的是什么？4.精子与卵细胞如何完成体外受精？5.受精卵如何培养？精子的获取一、体外受精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去除精清，以利于精子获能(提取纯度较高精子)胚胎早期培养的基本条件:营养条件、环境条件是无菌、无毒的环境、适宜的温度、pH和渗透压、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卵母细胞的采集一、体外受精①提高动物繁殖能力的有效措施②为胚胎移植提供可用的胚胎4.比较自然受精、人工授精和体外受精项目自然受精人工授精体外受精不同点过程不同场所不同相同点雌雄动物交配完成雌性动物输卵管中用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内，完成受精人工获取精子、卵子，在体外培养液中完成受精过程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3.体外受精技术的意义课堂练习后期在体内进行√1.试管动物技术是指通过人工操作使精子和卵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后代的技术。下列关于试管动物技术的叙述，不正确的是A.该技术可以更多、更有效地利用动物卵细胞B.运用该技术繁育后代的过程属于有性生殖C.可实现优良品种的快速、大量繁殖D.运用试管动物技术培育动物的过程全部在体外进行1.下图表示通过体外受精和胚胎移植培育牛的过程。下列叙述正确的是A.采集的精子不经处理就可以进行体外受精B.②过程需要精子与卵子接触，完成信息传递C.桑葚胚的形成是细胞分化的结果D.④过程属于胚胎移植，图中的母体为供体课堂练习离心，精子获能细胞分裂，数目增多接受胚胎，为受体√思考：受精卵体外培养到什么时期可进行胚胎移植？不同动物胚胎移植时间不同：牛、羊：小鼠：试管婴儿：桑葚胚或囊胚阶段可在更早的阶段移植8-16个细胞阶段什么是胚胎移植？二、胚胎移植1.概念：转基因技术、动物细胞核移植技术、胚胎分割等供体和受体: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.实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。

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二、胚胎移植优良供体母牛受体母牛同期发情处理超数排卵受体发情利用某些激素（孕激素或雌激素）人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程，使之在预定时间内集中发情。（1）什么是同期发情处理？确保供体和受体的生殖器官处于相同的生理状态，使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，这是胚胎移植成功与否的关键。（2）同期发情处理的目的是什么？诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵细胞。注射外源促性腺激素。（3）超数排卵的目的是？如何处理？3.过程：（4）为什么注射促性腺激素而不是性激素呢？直接注射性腺激素，通过负反馈调节会导致性腺萎缩。二、胚胎移植优良供体母牛受体母牛受体发情超数排卵处理发情配种或人工授精优良公牛收集胚胎并检查冲卵正常繁殖或两三个月后进行另一次移植胚胎移植对受体进行妊娠检查具有优良性状的后代同期发情处理(雌激素、孕激素)（5）提供精子的公牛如何选择？3.过程：（6）如何收集胚胎？

冲卵：是指用配制好的冲卵液，借助特制的冲卵装置，将供体母畜子宫或输卵管中的胚胎冲洗出来。（7）胚胎移植前检查的目的？检查胚胎质量和发育时期桑葚胚或囊胚，若没发育到适合移植的阶段，还要进行胚胎培养。冷冻保存：短期→在0~5℃培养液中可存活12~20h。长期→液氮中保存。二、胚胎移植小结（1）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；第二次用于供体的超数排卵。（2）该过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。（3）胚胎移植成功与否要有两个条件：胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。二、胚胎移植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。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。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?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1.牛胚胎移植的基本程序如图所示，下列说法错误的是A.供体母牛的主要职能是产生具有优良性状的胚胎B.图中a指的是超数排卵，可用激素促进该过程C.图中c表示胚胎移植D.应把早期胚胎移植到处于发情状态的母牛的输卵管中√课堂练习子宫课堂练习2.下列有关牛胚胎移植技术的叙述，不正确的是A.供体牛应选择具有人类所需优良性状的个体B.受体牛必须具有正常的孕育、生殖后代的能力C.胚胎移植前要对受体母牛进行同期发情处理D.在孕育过程中，移入胚胎的遗传特性受代孕母体的影响√代孕母体仅为植入的胚胎提供营养物质及适宜的发育环境，一般不会影响其遗传特性思考：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。三、胚胎分割1.概念：

采用机械方法将早期胚胎（桑葚胚或囊胚）切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。理论依据特点对象发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚。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。注：分割囊胚时，要将内细胞团均等分割三、胚胎分割2.设备：显微操作仪体视显微镜

分割刀

分割针3.过程：①滋养层细胞发育成胎盘和胎膜，不发育胎儿的组织或器官，不会对胎儿产生影响。②滋养层和内细胞团均来自同一个受精卵的有丝分裂，含有相同的遗传物质。囊胚若没有均等分割，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。(1)选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中。(2)在显微镜下用分割针或分割刀分割，在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。(3)分割后的胚胎可直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体。胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等。三、胚胎分割三、胚胎分割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；繁殖相同性别鉴定、遗传病筛查4.意义:三、胚胎分割5.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6.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。不是任意部分1.胚胎分割技术是一种现代生物技术，下列关于这一技术的叙述正确的是①胚胎分割是将早期胚胎任意分割成多份②胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎③胚胎分割技术属于无性繁殖，因此属于克隆④胚胎分割技术可以分割任意时期的胚胎

A.①②

B.②③C.①③④

D.①②③④课堂练习√不能任意时期分割三、胚胎分割A.甲所表示的细胞不一定是受精卵细胞B.图中a过程包括桑葚胚、囊胚阶段C.胚胎移植技术可以定向改变动物的遗传性状D.图示过程使用了动物细胞培养、胚胎分割、胚胎移植等生物技术√2.如图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述不正确的是不能定向改变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课堂小结练习与应用一.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。（）

×××练习与应用一.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。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？(3)在进行体外受精操作之前，还要