【課件】2.3.2胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用課件2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

1、第3節(jié)：胚胎工程-2胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用 胚胎工程技術(shù)主要包括哪些？它們的原理分別是什么？ 胚胎工程在生產(chǎn)實踐中有哪些應(yīng)用？選擇性必修3獲能精子M期卵母細(xì)胞受精卵精子排出的卵母細(xì)胞2細(xì)胞4細(xì)胞8細(xì)胞桑葚胚囊胚原腸胚準(zhǔn)備階段受精階段胚胎早期發(fā)育受精溫故：胚胎工程的理論基礎(chǔ)知新：胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用二、 胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用應(yīng)用較多的胚胎工程技術(shù)1.體外受精2.胚胎移植3.胚胎分割進(jìn)一步挖掘動物的繁殖潛力1.體外受精試管動物是如何產(chǎn)生的？體外受精胚胎移植試管動物1.體外受精卵母細(xì)胞成熟培養(yǎng)成熟卵母細(xì)胞精子獲能處理獲能的精子體外受精受精卵雌性哺乳動物雄性哺乳動物卵母細(xì)胞的采集精子的獲取體外受精技術(shù)主

2、要包括：a.卵母細(xì)胞的采集b.精子的獲取c.(體外)受精卵巢a.卵母細(xì)胞的采集與培養(yǎng)M期卵母細(xì)胞采集并培養(yǎng)體外受精技術(shù)過程b.精子的獲取與獲能處理新鮮或解凍的精液精子離心處理獲能精子精子離心處理的目的精液由精子和精清兩部分組成。精清中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，因此在一般情況下，精液中的精子無法獲能。精子獲能前進(jìn)行離心處理，目的是除去精清以利于精子獲能。取沉淀進(jìn)行獲能處理c.體外受精體外受精受精卵培養(yǎng)獲能精子M期卵母細(xì)胞卵巢M期卵母細(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)哺乳動物體外受精過程示意圖體外受精技術(shù)的意義a.提高動物繁殖能力b.為胚胎移植提供可用的胚胎卵巢M期卵母

3、細(xì)胞新鮮或解凍的精液精子離心處理獲能精子體外受精受精卵培養(yǎng)早期胚胎產(chǎn)生很多胚胎胚胎移植提高繁殖力2.胚胎移植定義胚胎移植( embryo transfer)是指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。思考：用于胚胎移植的胚胎有哪些來源？體外受精體內(nèi)受精(配種)核移植胚胎分割早期胚胎有性生殖無性生殖思考：用于胚胎移植的胚胎有哪些來源？早期胚胎早期胚胎早期胚胎胚胎移植供體受體移植條件實質(zhì)地位胚胎移植( embryo transfer)是指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個

4、體的技術(shù)。供體與受體為同種且生理狀態(tài)相同早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移提供胚胎的個體接受胚胎的個體胚胎工程的最后一道“工序”過程優(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)情配種或人工受精胚胎移植收集胚胎并檢查對受體進(jìn)行妊娠檢查具有優(yōu)良性狀的后代正常繁殖或兩三個月后進(jìn)行另一次移植優(yōu)良公牛供體、受體的選擇和處理配種或進(jìn)行人工授精胚胎的收集胚胎的檢查培養(yǎng)或保存胚胎的移植移植后的檢查 供體、受體的選擇和處理選擇遺傳性狀優(yōu)良，生產(chǎn)能力強(qiáng)的個體用激素對供體母牛和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理優(yōu)良供體母牛受體母牛選擇有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的個體對供體母牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理同期發(fā)情處理優(yōu)良

5、供體母牛受體母牛思考：思考：什么是同期發(fā)情處理？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)定時間內(nèi)集中發(fā)情。同期發(fā)情處理優(yōu)良供體母牛受體母牛思考：思考：同期發(fā)情處理的目的是什么？使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致，供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件，這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。供體、受體的選擇和處理對供體母牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理優(yōu)良供體母牛思考：思考：超數(shù)排卵的目的是什么？使一頭母畜一次排出比自然情況下多許多的成熟卵子，用于配種或者人工授精，可獲得多枚胚胎 ，經(jīng)胚胎移植可得到多個后代。思考：思考：如何進(jìn)行超數(shù)排卵？用外源促性腺激素處理供體母牛，誘發(fā)卵巢排出比自然情況下

6、更多的成熟卵子。配種或進(jìn)行人工授精超數(shù)排卵的母牛發(fā)情后，選擇同種優(yōu)良的公牛進(jìn)行配種或人工授精。體內(nèi)受精人工授精配種(自然受精)人工授精胚胎的收集用特制的沖卵裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來(也叫沖卵沖卵)。沖卵：是指用配制好的沖卵液，借助特制的沖卵裝置，將供體母畜子宮或輸卵管中的胚胎沖洗出來。 胚胎的檢查、培養(yǎng)或保存沖卵后，對胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查。這時的胚胎應(yīng)該發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段桑椹胚或囊胚階段。若沒有發(fā)育到適合移植的階段，還要進(jìn)行胚胎的培養(yǎng)。將收集的胚胎直接向受體移植或放入-196的液氮中保存。胚胎冷凍保存(-196,液氮中）對供體、受體母畜進(jìn)行選擇，并進(jìn)行同期發(fā)情處理對供體母畜進(jìn)行超數(shù)

7、排卵配種或人工受精收集胚胎對胚胎檢查、培養(yǎng)或保存胚胎移植對受體母畜進(jìn)行妊娠檢查產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的后代胚胎移植過程結(jié)合圖2-23，思考與討論以下問題。1.將檢驗合格的胚胎移植到任何一個受體的子宮內(nèi)，胚胎都能正常發(fā)育嗎?如果不能，在胚胎移植前應(yīng)該對受體進(jìn)行怎樣的處理?思考討論 胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)不一定能正常發(fā)育。一般情況下檢驗合格的胚胎需要移植到同種的、生理狀態(tài)相同的受體子宮內(nèi)，胚胎才能繼續(xù)發(fā)育。在胚胎移植前要對受體進(jìn)行同期發(fā)情處理，使供體和受體生殖器官的生理變化同步，這樣才能為供體的胚胎移人受體提供相同的生理環(huán)境。2.受體會不會對來自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)?思考討論 胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)受

8、體對來自供體的胚胎基本上不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。3.胚胎移植后，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?為什么?胚胎移植后，經(jīng)受體孕育的后代的遺傳特性與供體保持一致。因為供體胚胎與受體子宮建立的僅是生理和組織上的聯(lián)系。其遺傳物質(zhì)在孕育過程中不會發(fā)生任何變化。4.胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。你認(rèn)為這樣的概括正確嗎?為什么?思考討論 胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)正確。因為胚胎移植的成功率與供體、受體生理環(huán)境條件的一致性密切相關(guān)。只有供體、受體生理環(huán)境條件高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并能續(xù)發(fā)育。所以，我們可以把胚胎移植簡單概括為早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空

9、間位置的轉(zhuǎn)移。胚胎移入的基礎(chǔ)胚胎收集的基礎(chǔ)移入胚胎存活的基礎(chǔ)保留胚胎遺傳特性基礎(chǔ)胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)排卵后，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的，為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。早期胚胎形成后，在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài)，為胚胎的收集提供可能。受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，為胚胎在受體內(nèi)存活提供了可能。供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，其遺傳物質(zhì)不會發(fā)生改變，為移植后的胚胎繼續(xù)發(fā)育提供了營養(yǎng)等方面的保障，同時保障了供體優(yōu)良遺傳性狀。意義充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力，大大縮短了供體本身的繁殖周期，增加供體一生繁

10、殖后代的數(shù)量。a.縮短了供體本身的繁殖周期，同時通過超數(shù)排卵和胚胎移植可獲得比自然繁殖多十幾倍到幾十倍的后代b.可在短期內(nèi)大幅度增加優(yōu)良個體母畜和公畜的后代數(shù)量，迅速擴(kuò)大良種畜群，加速育種和品種改良。3.胚胎分割理論依據(jù)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。概念指采用機(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)。特點：后代具有相同的遺傳物質(zhì)，因此胚胎分割可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一。主要儀器設(shè)備：實體顯微鏡和顯微操作儀胚胎分割操作程序a.選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚桑葚胚胚或囊胚囊胚，移入盛有操作液操作液的培養(yǎng)皿中。b.在顯微鏡下用分割

11、針或分割刀片對胚胎進(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。對囊胚階段胚胎進(jìn)行分割時一定要均分內(nèi)細(xì)胞團(tuán)。還可用分割針分割滋養(yǎng)層滋養(yǎng)層，做DNA分析，鑒定性別。做DNA分析鑒定性別胚胎分割的意義a.提高胚胎利用率，促進(jìn)優(yōu)良動物品種的繁殖。b.產(chǎn)生遺傳性狀相同的后代，作為遺傳學(xué)研究的寶貴材料c.胚胎移植前，進(jìn)行性別鑒定、遺傳病篩查，對于人工控制動物性別，繁育健康動物后代具有重要意義。一、概念檢測1.判斷下列表述是否正確。采集來的卵母細(xì)胞和精子可以直接用于體外受精。( )經(jīng)胚胎移植產(chǎn)生的后代，其遺傳特性與受體保持一致。( )進(jìn)行胚胎移植前，要對供體和受體進(jìn)行免疫檢查，以

12、防止發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。( )2.杜泊羊以其生長速度快、肉質(zhì)好等優(yōu)點，成為受廣大消費(fèi)者喜歡的綿羊品種?？蒲泄ぷ髡咄ㄟ^胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下圖所示。雌性杜泊羊雄性杜泊羊卵母細(xì)胞精子采集采集受精卵體外受精早期胚胎當(dāng)?shù)仄胀ňd陽杜泊羊分娩（ ）（ ）請將圖中的括號內(nèi)的內(nèi)容補(bǔ)充完整。雌性杜泊羊雄性杜泊羊卵母細(xì)胞精子采集采集受精卵體外受精早期胚胎當(dāng)?shù)仄胀ňd陽杜泊羊分娩（ ）（ ）體外胚胎培養(yǎng)胚胎移植為了獲得數(shù)量較多的卵母細(xì)胞，可以對雌性杜泊羊進(jìn)行怎樣的處理?可以對雌性杜泊羊進(jìn)行超數(shù)排卵處理。在進(jìn)行體外受精操作之前，還要對獲得的卵母細(xì)胞和精子進(jìn)行怎樣的處理?要對采集到的卵母細(xì)胞進(jìn)行成熟培養(yǎng)，對采集到的精子進(jìn)行獲能處理。二、拓展應(yīng)用北方白犀牛曾經(jīng)廣泛分布于非洲中部等地，.但由于猖獗的盜獵和自然棲息地的喪失，它們的數(shù)量不斷減少。2018年3月，世界上最后一頭雄性北方白犀牛去世，該物種僅剩下兩頭雌性。在此之前，研究人員設(shè)法保存了北方白犀牛的精子。請回答下列問題。我們可以使用哪些現(xiàn)代生物技術(shù)來人工繁育北方白犀牛?運(yùn)用這些技術(shù)一定能繁育成功嗎?請說出你的理由?？梢允褂萌斯な诰?、體外受精、胚胎移植、體細(xì)胞核移植等技術(shù)來人工繁育北方白犀牛。運(yùn)用這些技術(shù)不一定能成功繁育北方白犀牛，因為任何一項技術(shù)都不能保證百分之百的成功率，何況現(xiàn)存的北方白犀牛數(shù)量極少。如果繁育成功，這樣人工繁育的種群與野生種群相比