選擇性必修三《生物技術(shù)與工程》第2章

細(xì)胞工程

第3節(jié)

胚胎工程（第二課時(shí)）

胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用工廠(chǎng)化生產(chǎn)2018年3月，地球上最后一頭雄性北方白犀牛“在肯尼亞死亡。地球上剩下最后兩只雌性北方白犀牛。但研究人員設(shè)法保存了雄性北方白犀牛的精子?？寺”狈桨紫o(wú)性生殖試管動(dòng)物情境導(dǎo)入①試管動(dòng)物的概念：試管動(dòng)物是指通過(guò)人工操作使卵子在體外受精，培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再進(jìn)行移植產(chǎn)生的個(gè)體。②試管動(dòng)物的產(chǎn)生過(guò)程：體外受精早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植受體母牛(代孕)精子卵子受精卵早期胚胎試管牛③涉及的胚胎工程技術(shù)：體外受精、體外胚胎培養(yǎng)、胚胎移植試管動(dòng)物技術(shù)目錄課堂小結(jié)探究新知04情境導(dǎo)入030201課堂練習(xí)一.體外受精二.胚胎移植三.胚胎分割1.過(guò)程：包括

、

和

等步驟。卵母細(xì)胞的采集精子的獲取受精卵巢MⅡ期卵母細(xì)胞體外受精獲能精子精子離心處理新鮮或解凍的精液受精卵培養(yǎng)成熟培養(yǎng)獲能處理適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液一、體外受精2.意義：是提高動(dòng)物繁殖能力的有效措施，可以為胚胎移植提供可用胚胎采集方法適用范圍采集過(guò)程培養(yǎng)輸卵管采卵卵巢采卵屠宰動(dòng)物的卵巢采卵活體采卵實(shí)驗(yàn)動(dòng)物以及家畜大型動(dòng)物或大家畜小鼠、兔、豬、羊牛、馬利用促性腺激素促使雌性動(dòng)物排出更多的卵子，從輸卵管中沖取卵子。可直接與獲能的精子在體外受精。（不需要）從已屠宰的雌性動(dòng)物體內(nèi)摘取卵巢，再?gòu)穆殉仓胁杉涯讣?xì)胞借助超聲波探測(cè)儀、內(nèi)窺鏡或腹腔鏡等儀器，直接從活體動(dòng)物卵巢中吸取卵母細(xì)胞。采集后的卵母細(xì)胞都要在體外經(jīng)過(guò)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。（需要）

卵母細(xì)胞的采集1一、體外受精方法操作過(guò)程適用動(dòng)物培養(yǎng)法將精子放入人工配制的獲能液中使其獲能?chē)X動(dòng)物、家兔及豬等動(dòng)物化學(xué)誘導(dǎo)法將精子放在一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中，用化學(xué)藥物誘導(dǎo)精子獲能牛、羊等家畜精子在進(jìn)行體外受精前需要

處理精子獲能精子的采集假陰道法、手握法和電激法。精子的獲能

精子的采集和獲能2一、體外受精卵巢MⅡ期卵母細(xì)胞體外受精精子離心處理新鮮或解凍的精液受精卵培養(yǎng)去除精漿（含有抑制精子獲能的物質(zhì)），提取純度較高精子，以利于精子獲能。早期胚胎培養(yǎng)的基本條件：①營(yíng)養(yǎng)條件、②無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境條件③適宜的溫度、pH和滲透壓、④適宜的氣體環(huán)境目的在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫^(guò)程采集培養(yǎng)精子獲能處理CO2培養(yǎng)箱

體外受精技術(shù)過(guò)程3一、體外受精供體和受體:供體：受體：1.概念：轉(zhuǎn)基因技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)、胚胎分割等提供胚胎的個(gè)體遺傳性狀

，生產(chǎn)能力

。產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎選擇標(biāo)準(zhǔn)：職能：接受胚胎的個(gè)體有健康體質(zhì)和正常繁殖能力承擔(dān)繁重而漫長(zhǎng)的

和

任務(wù)選擇標(biāo)準(zhǔn)：職能：2.胚胎移植的實(shí)質(zhì)：早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。

指將通過(guò)

得到的胚胎，移植到

、

的雌性動(dòng)物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。體外受精及其他方式同種的生理狀態(tài)相同優(yōu)良強(qiáng)妊娠育仔二、胚胎移植（遺傳性狀優(yōu)良，生產(chǎn)能力強(qiáng)）（有健康體質(zhì)和正常繁殖能力）優(yōu)良供體母牛受體母牛同期發(fā)情處理超數(shù)排卵處理發(fā)情配種或人工授精優(yōu)良公牛3.胚胎移植的過(guò)程：外源促性腺激素處理注射雌激素或孕激素目的：誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。使它們處于相同的生理環(huán)境，這樣供體的胚胎移入受體后，不會(huì)發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。用人工的方法將公畜的精液注入母畜生殖道內(nèi)，完成受精。二、胚胎移植收集胚胎并檢查沖卵目的：從輸卵管或子宮角排出早期胚胎（早期胚胎處于游離狀態(tài)，容易收集）比較自然受精、人工授精和體外受精項(xiàng)目自然受精人工授精體外受精不同點(diǎn)過(guò)程場(chǎng)所相同點(diǎn)雌雄動(dòng)物交配完成雌性動(dòng)物輸卵管中用人工的方法將公畜的精液注入母畜生殖道內(nèi)，完成受精人工獲取精子、卵子，在體外培養(yǎng)液中完成受精過(guò)程雌性動(dòng)物輸卵管中體外培養(yǎng)液中(1)精子獲能、卵子成熟后方能完成受精過(guò)程；(2)都是有性生殖二、胚胎移植（遺傳性狀優(yōu)良，生產(chǎn)能力強(qiáng)）優(yōu)良供體母牛受體母牛受體發(fā)情同期發(fā)情處理超數(shù)排卵處理發(fā)情配種或人工授精胚胎移植收集胚胎并檢查對(duì)受體進(jìn)行妊娠檢查具有優(yōu)良性狀的后代正常繁殖或兩三個(gè)月后進(jìn)行另一次移植優(yōu)良公牛（有健康體質(zhì)和正常繁殖能力）沖卵不同動(dòng)物胚胎移植時(shí)間不同每次處理一頭奶牛收集到的胚胎，經(jīng)移植可產(chǎn)生3-4頭犢牛，每年可處理4-5次。產(chǎn)下的子代性狀取決于所用父本和供體，性別取決于父本。桑葚胚或囊胚階段3.胚胎移植的過(guò)程：二、胚胎移植注意:（遺傳性狀優(yōu)良，生產(chǎn)能力強(qiáng)）供體母牛（有健康體質(zhì)和正常繁殖能力）受體母牛多種激素同期發(fā)情處理促性腺激素超數(shù)排卵供體公牛發(fā)情配種或人工受精收集胚胎并檢查胚胎移植妊娠檢查分娩（胚胎移植的犢牛）②胚胎移植的供體和受體的生理狀態(tài)要相同。1.該過(guò)程中兩次使用激素：第一次對(duì)受、供體進(jìn)行同期發(fā)情處理（雌激素或孕激素）；2.該過(guò)程中的兩次檢查：第一次對(duì)收集的胚胎進(jìn)行檢查；3.胚胎移植成功與否要有兩個(gè)條件：①一般在同種雌性供體和受體之間進(jìn)行。第二次用于供體的超數(shù)排卵（促性腺激素）第二次對(duì)受體母牛是否妊娠進(jìn)行檢查。二、胚胎移植1.將胚胎移植到任何一個(gè)受體的子宮內(nèi)，胚胎都能正常發(fā)育嗎？2.需要在胚胎移植前對(duì)受體進(jìn)行怎樣的操作？3.受體會(huì)不會(huì)對(duì)來(lái)自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)？4、經(jīng)受體孕育的后代，其遺傳特性與供體還是受體保持一致？同期發(fā)情處理不能，需要移植到同種的、生理狀態(tài)相同的受體體內(nèi)?；静粫?huì)和供體保持一致二、胚胎移植思考:4.胚胎移植的意義：①充分發(fā)揮雌性?xún)?yōu)良個(gè)體的

。②大大縮短了

本身的繁殖周期。③對(duì)供體施行

處理后，增加供體一生繁殖后代的數(shù)量。供體：提供胚胎的個(gè)體遺傳性狀優(yōu)良，生產(chǎn)能力強(qiáng)產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎選擇標(biāo)準(zhǔn)：職能：受體：接受胚胎的個(gè)體有健康體質(zhì)和正常繁殖能力承擔(dān)繁重而漫長(zhǎng)的妊娠和育仔任務(wù)選擇標(biāo)準(zhǔn)：職能：

胚胎移植是胚胎工程的最終技術(shù)環(huán)節(jié)，還將推動(dòng)胚胎工程其他技術(shù)的研究和應(yīng)用。5.地位：繁殖潛力供體超數(shù)排卵二、胚胎移植1.概念特點(diǎn)：來(lái)自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，胚胎分割可以看做動(dòng)物無(wú)性繁殖或克隆的方法之一。理論基礎(chǔ)：動(dòng)物胚胎細(xì)胞的全能性顯微操作儀體視顯微鏡2.設(shè)備分割刀

指采用機(jī)械方法（切割針、切割刀）將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。

分割針早期胚胎細(xì)胞具有很強(qiáng)的分裂能力，并保持著細(xì)胞全能性。三、胚胎分割3.過(guò)程：①滋養(yǎng)層細(xì)胞發(fā)育成胎盤(pán)和胎膜，不發(fā)育胎兒的組織或器官，不會(huì)對(duì)胎兒產(chǎn)生影響。②滋養(yǎng)層和內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均來(lái)自同一個(gè)受精卵的有絲分裂，含有相同的遺傳物質(zhì)。囊胚若沒(méi)有均等分割，會(huì)出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)多的部分正常發(fā)育的能力強(qiáng)，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問(wèn)題。(1)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中。(2)在顯微鏡下用分割針或分割刀分割，在分割囊胚階段的胚胎時(shí)，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。(3)分割后的胚胎可直接移植給受體，或經(jīng)體外培養(yǎng)后，再移植給受體。胚胎移植前，進(jìn)行性別鑒定、遺傳病篩查等。三、胚胎分割3.胚胎分割的過(guò)程三、胚胎分割①促進(jìn)優(yōu)良動(dòng)物品種的

。③在胚胎移植前，進(jìn)行

等，對(duì)于人工控制動(dòng)物性別、動(dòng)物繁育健康后代具有重要意義。②產(chǎn)生的遺傳性狀

的后代是進(jìn)行遺傳學(xué)研究的寶貴材料；繁殖相同性別鑒定、遺傳病篩查4.胚胎分割的意義三、胚胎分割

實(shí)踐證明，采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胎的可能性是有限的，分割次數(shù)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，還存在剛出生動(dòng)物體重偏低，毛色、斑紋可能存在差異等問(wèn)題。5.胚胎分割的局限性三、胚胎分割胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用體外受精胚胎分割步驟：卵母細(xì)胞的采集、精子的獲取、受精胚胎分割的概念：對(duì)早期胚胎切割胚胎分割的基礎(chǔ)：細(xì)胞的全能性、每個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)具有相同的遺傳物質(zhì)胚胎分割的步驟：選擇胚胎、分割胚胎、胚胎移植體外受精技術(shù)的意義：是提高動(dòng)物繁殖能力的有效措施，還可以為胚胎移植提供可用的胚胎胚胎分割的意義胚胎移植胚胎移植的步驟胚胎移植的概念：移植到同種的、生理狀況相同的雌性動(dòng)物體內(nèi)胚胎移植的意義：充分發(fā)揮雌性?xún)?yōu)良個(gè)體的繁殖能力課堂小結(jié)1.下列關(guān)于小鼠體外受精及胚胎發(fā)育的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．精子在獲能液中于37℃、5%CO2條件下培養(yǎng)的目的是使精子獲能B．小鼠在特定光控周期條件下飼養(yǎng)，注射相關(guān)激素有促進(jìn)超數(shù)排卵的作用C．分割的胚胎細(xì)胞有相同的遺傳物質(zhì)，因此發(fā)育成的個(gè)體沒(méi)有形態(tài)學(xué)差異D．注射到囊胚腔中的胚胎干細(xì)胞可以參與個(gè)體器官的發(fā)育C

解析：分割的胚胎細(xì)胞具有相同的遺傳物質(zhì)，但發(fā)育過(guò)程中由于基因突變或環(huán)境因素影響等，最終發(fā)育成的個(gè)體可能會(huì)有形態(tài)學(xué)差異，C錯(cuò)