第4節(jié)胚胎工程及其應(yīng)用

第2課時(shí)

體外受精、胚胎移植和胚胎分割簡(jiǎn)述體外受精的主要操作步驟。01簡(jiǎn)述胚胎分割的概念。03簡(jiǎn)述胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)和基本流程。02試管嬰兒是在試管里培養(yǎng)出來(lái)的嗎？問(wèn)

題試管動(dòng)物技術(shù)到底是什么呢？試管動(dòng)物技術(shù)體外受精早期胚胎發(fā)育

是指通過(guò)人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過(guò)培養(yǎng)發(fā)育成早期胚胎后，再經(jīng)胚胎移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。受體母體(代孕)精子卵子胚胎移植受精卵早期胚胎試管動(dòng)物試管動(dòng)物=克隆動(dòng)物

核移植體外受精早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植克隆動(dòng)物無(wú)性生殖重組細(xì)胞受精卵試管動(dòng)物有性生殖比較項(xiàng)目試管動(dòng)物(嬰兒)克隆動(dòng)物技術(shù)基礎(chǔ)生殖類(lèi)型后代性狀的繼承特點(diǎn)體外受精胚胎早期培養(yǎng)胚胎移植動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物體細(xì)胞核移植胚胎移植有性生殖無(wú)性生殖繼承雙親的的特性與核供體親本基本一樣胚胎工程1.操作對(duì)象：2.技術(shù)種類(lèi)：3.工程實(shí)質(zhì)：4.理論基礎(chǔ)：動(dòng)物生殖細(xì)胞、受精卵、早期胚胎細(xì)胞體外受精、胚胎移植、胚胎分割哺乳動(dòng)物（體內(nèi)）受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律。在體外條件下，對(duì)動(dòng)物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進(jìn)行的模擬操作。胚胎工程是指對(duì)生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞進(jìn)行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿(mǎn)足人類(lèi)的各種需求。胚胎工程技術(shù)包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。1.體外受精技術(shù)主要包括哪幾個(gè)步驟？2.從卵巢中采集的卵母細(xì)胞可以直接受精嗎？如果不能，應(yīng)對(duì)卵母細(xì)胞進(jìn)行怎樣的操作？3.精子與卵細(xì)胞如何完成體外受精？4.受精卵如何培養(yǎng)？閱讀P76-78文字及圖2-4-5，思考以下問(wèn)題：一、體外受精過(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卵母細(xì)胞獲能精子精子離心處理新鮮或解凍的精液體外受精受精卵培養(yǎng)哺乳動(dòng)物體外受精過(guò)程示意圖哺乳動(dòng)物體外受精過(guò)程詳細(xì)步驟卵巢卵母細(xì)胞卵母細(xì)胞培養(yǎng)MI期卵母細(xì)胞MII期卵母細(xì)胞新鮮或解凍的精液精子離心處理精子獲能處理獲能精子體外受精受精卵培養(yǎng)早期胚胎受體子宮胚胎移植方法操作過(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1.精子的采集和獲能精子獲能的意義：增強(qiáng)了精子的

能力和

能力。增加Ca2+升高降低代謝運(yùn)動(dòng)（1）輸卵管采卵(沖取卵子)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。適合實(shí)驗(yàn)動(dòng)物(兔、鼠)以及家畜豬、羊等。（2）屠宰動(dòng)物的卵巢采卵從已屠宰的雌性動(dòng)物體內(nèi)摘取卵巢，再?gòu)穆殉仓胁杉涯讣?xì)胞。適合大型動(dòng)物或大家畜，如：牛、馬等。（3）活體采卵(卵巢中)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。適合大型動(dòng)物或大家畜，如：牛、馬等。2.卵母細(xì)胞的采集3.體外受精過(guò)程卵巢MⅡ期卵母細(xì)胞體外受精獲能處理后的精子精子離心處理新鮮或解凍的精液受精卵培養(yǎng)去除精漿，以利于精子獲能(提取純度較高精子)胚胎早期培養(yǎng)的基本條件:營(yíng)養(yǎng)條件、環(huán)境條件是無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境、適宜的溫度、pH和滲透壓、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)程采集成熟培養(yǎng)1.解凍后的精液為什么要進(jìn)行離心處理？由于精液中含有精子獲能的抑制因子，冷凍液中還含有防凍劑等成分，所以解凍的精液要進(jìn)行離心，以便除去上述物質(zhì)。情境探疑2.采集到的卵母細(xì)胞是否都能直接與獲能的精子受精？請(qǐng)分析原因。(1)通過(guò)促性腺激素處理的，從輸卵管中沖取的卵子可直接與獲能的精子在體外受精；(2)采用抽吸法從活體卵巢中采集的卵母細(xì)胞或采用機(jī)械破碎法從宰殺后雌性動(dòng)物卵巢上采集得到的卵母細(xì)胞要在體外經(jīng)過(guò)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。體外受精的應(yīng)用①可用于研究哺乳動(dòng)物生殖細(xì)胞的發(fā)生、受精和早期胚胎發(fā)育機(jī)制。②為胚胎生產(chǎn)提供了經(jīng)濟(jì)而高效的方法，對(duì)充分利用優(yōu)良種質(zhì)資源、縮短家畜繁殖周期、加快品種改良速度等具有重要價(jià)值。③可以為胚胎移植提供可用胚胎為胚胎移植提供可用的胚胎提高動(dòng)物繁殖能力的有效措施3.體外受精過(guò)程

胚胎移植是指將通過(guò)體外受精及其他方法得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動(dòng)物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。1.概念：（1）胚胎來(lái)源：通過(guò)轉(zhuǎn)基因、核移植和體外受精等方式得到。（2）供體和受體供體：提供胚胎的個(gè)體選擇標(biāo)準(zhǔn)：遺傳性狀優(yōu)良，生產(chǎn)能力強(qiáng)職能：產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎受體：接受胚胎的個(gè)體選擇標(biāo)準(zhǔn)：職能：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)供體受體二、胚胎移植技術(shù)2.胚胎移植的過(guò)程1供、受體選擇標(biāo)準(zhǔn)是什么？?jī)?yōu)良供體母牛受體母牛遺傳性狀優(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__________處理發(fā)情配種或人工授精超數(shù)排卵收集胚胎并檢查正常繁殖或兩三個(gè)月后進(jìn)行另一次移植優(yōu)良公牛受體發(fā)情移植胚胎對(duì)受體進(jìn)行妊娠檢查受體母牛同期發(fā)情處理具有優(yōu)良性狀的后代2如何獲得更多卵子？超數(shù)排卵

給供體注射促性腺激素，使一頭母畜一次排出比自然情況下多幾倍到幾十倍的卵子，用于體外受精和早期胚胎培養(yǎng)。(從輸卵管中沖取卵子。)只能注射不能飼喂分泌垂體促性腺激素卵巢中卵泡發(fā)育成熟排卵（+）優(yōu)良供體母牛__________處理發(fā)情配種或人工授精超數(shù)排卵收集胚胎并檢查正常繁殖或兩三個(gè)月后進(jìn)行另一次移植優(yōu)良公牛受體發(fā)情移植胚胎對(duì)受體進(jìn)行妊娠檢查受體母牛同期發(fā)情處理具有優(yōu)良性狀的后代3需要在胚胎移植前對(duì)受體進(jìn)行怎樣的操作？同期發(fā)情

利用某些激素人為地控制并調(diào)整一群母畜發(fā)情周期的進(jìn)程，使之在預(yù)定時(shí)間內(nèi)集中發(fā)情。

使他們的生理環(huán)境達(dá)到同步或一致，為供體胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境。這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。優(yōu)良供體母牛__________處理發(fā)情配種或人工授精超數(shù)排卵收集胚胎并檢查正常繁殖或兩三個(gè)月后進(jìn)行另一次移植優(yōu)良公牛受體發(fā)情移植胚胎對(duì)受體進(jìn)行妊娠檢查受體母牛同期發(fā)情處理具有優(yōu)良性狀的后代4胚胎移植的時(shí)期？桑葚胚或囊胚期的早期胚胎5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)？不會(huì)6產(chǎn)下?tīng)倥Ｐ誀詈托詣e取決于？性狀：取決于供體母牛和公牛性別：取決于公牛提供的精子類(lèi)型優(yōu)良供體母牛__________處理發(fā)情配種或人工授精超數(shù)排卵收集胚胎并檢查正常繁殖或兩三個(gè)月后進(jìn)行另一次移植優(yōu)良公牛受體發(fā)情移植胚胎對(duì)受體進(jìn)行妊娠檢查受體母牛同期發(fā)情處理具有優(yōu)良性狀的后代總結(jié)（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；第二次用于供體的超數(shù)排卵。（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；第二次對(duì)受體母牛是否妊娠進(jìn)行檢查。（3）胚胎移植成功與否要有兩個(gè)條件：

胚胎移植一般應(yīng)在同種的雌性供體和受體之間進(jìn)行。

進(jìn)行胚胎移植的供體和受體的生理狀態(tài)要相同。胚胎檢查檢查胚胎的發(fā)育狀況，發(fā)育至桑椹胚或囊胚時(shí)期用于胚胎移植①能發(fā)揮優(yōu)良母畜的

，迅速擴(kuò)大優(yōu)良畜種的數(shù)量，加速優(yōu)良畜種的推廣應(yīng)用；②能縮短

（大大縮短了供體本身的繁殖周期），提高家畜改良速度；③能長(zhǎng)期保存冷凍胚胎，便于優(yōu)良品種的

和保存。④胚胎移植作為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。繁殖能力世代間隔種質(zhì)運(yùn)輸3.胚胎移植技術(shù)的應(yīng)用

采用機(jī)械方法將早期胚胎切割成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)。三、胚胎分割技術(shù)早期胚胎干細(xì)胞具有很強(qiáng)的分裂能力，并保持著細(xì)胞全能性。為什么切割后胚胎還可以繼續(xù)發(fā)育？2.理論依據(jù)1.概念3.主要儀器設(shè)備體視顯微鏡顯微操作儀分割工具分割針|分割刀4.胚胎分割操作程序a.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。b.在顯微鏡下用分割針或分割刀片對(duì)胚胎進(jìn)行分割c.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。囊胚腔透明帶滋養(yǎng)層內(nèi)細(xì)胞團(tuán)分割針?lè)指钺樁峙邇?nèi)細(xì)胞團(tuán)取樣滋養(yǎng)層胚胎移植做DNA分析，鑒定性別已知性別胚胎牛胚胎性別鑒定和分割示意圖同卵雙胞胎自然形成示意圖內(nèi)細(xì)胞團(tuán)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)分裂，形成一模一樣的雙胞胎問(wèn)題1：在對(duì)囊胚進(jìn)行分割時(shí)要注意什么？要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。5.胚胎分割的優(yōu)點(diǎn)①可以促進(jìn)優(yōu)良動(dòng)物品種的繁殖；②產(chǎn)生的遺傳性狀相同的后代是進(jìn)行遺傳學(xué)研究的寶貴材料；③在胚胎移植前，進(jìn)行性別鑒定、遺傳病篩查等，對(duì)于人工控制動(dòng)物性別、動(dòng)物繁育健康后代有重要意義。6.胚胎移植的局限性

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。問(wèn)題2：胚胎分割是不是分割的份數(shù)越多，效率越高？不是，分割的次數(shù)越多，分割后胚胎成活的概率越小。(1)精子獲能指的是精子獲得能量(

)(2)從活體卵巢中采集的卵母細(xì)胞都可以直接與獲能后精子進(jìn)行體外受精(

)(3)獲能后的精子的膜流動(dòng)性增加，表面電荷降低(

)(4)頂體反應(yīng)可以阻止多精入卵(

)(5)通過(guò)胚胎工程的相關(guān)技術(shù)可以獲得具有不同遺傳特性的實(shí)驗(yàn)小鼠，用促性腺激素處理雌鼠可以獲得更多的卵子。(

)(6)為獲得更多的囊胚，采用激素注射促進(jìn)雄鼠產(chǎn)生更多的精子。(

)(7)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。(

)(8)受精卵發(fā)育成早期胚胎所需營(yíng)養(yǎng)主要來(lái)源于營(yíng)養(yǎng)液。(

)1.概念辨析××√×√×√×2.以下是哺乳動(dòng)物體外受精過(guò)程簡(jiǎn)圖，據(jù)圖分析下列敘述錯(cuò)誤的是A.如果是大型動(dòng)物，①是卵母細(xì)胞

培養(yǎng)B.小鼠、兔等動(dòng)物可以采用飼喂促

性腺激素的方法使其超數(shù)排卵C.②是精子獲能處理，通常采用的

體外方法有培養(yǎng)法和化學(xué)誘導(dǎo)法D.③是在專(zhuān)用的受精溶液中完成的B3.牛胚胎移植的基本程序如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.供體母牛的主要職能是產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的胚胎B.圖中a