【高中生物】胚胎工程課件 2022-2023學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修3

胚

胎

工

程簡述受精和胚胎發(fā)育的基本過程。簡述體外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步驟和應(yīng)用價值。運用胚胎工程的基本概念和原理，對生產(chǎn)、生活中的相關(guān)問題進(jìn)行分析與判斷。認(rèn)同在胚胎工程技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用中體現(xiàn)了科學(xué)、技術(shù)和社會的互動關(guān)系。學(xué)習(xí)目標(biāo)

胚胎工程

對生殖細(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物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。胚胎工程技術(shù)包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。第1課時胚胎工程的理論基礎(chǔ)一、受精概念：精子與卵子結(jié)合形成合子(受精卵)的過程場所：輸卵管的壺腹部過程：精子獲能：剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在雌性動物的生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力卵子的準(zhǔn)備

：卵子在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，達(dá)到MⅡ期時，才具備與精子受精的能力

準(zhǔn)備階段受精階段

：主要包括精子穿越放射冠和透明帶，進(jìn)入卵細(xì)胞膜，原核形成和融合①頂體的發(fā)生細(xì)胞核高爾基體細(xì)胞質(zhì)線粒體②尾的發(fā)育發(fā)育中的頂體中心體演變成尾拓展1：精子的發(fā)生過程③精子頭出現(xiàn)④細(xì)胞質(zhì)濃縮⑤精子形成頂體頭原生質(zhì)滴線粒體鞘尾拓展2：哺乳動物精子與卵子的發(fā)生精子的發(fā)生卵子的發(fā)生場所睪丸卵巢時間從初情期開始從胚胎出現(xiàn)性別分化開始是否變形需變形不需變形分裂均等分裂不均等分裂結(jié)果形成4個精子形成1個卵子和3個極體受精階段1.精子穿越卵細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu)

獲能后的精子與卵子相遇時，首先它釋放出多種酶，以溶解卵細(xì)胞膜外的一些結(jié)構(gòu)，同時借助自身的運動接觸卵細(xì)胞膜。2.精子接觸卵細(xì)胞膜在精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間，卵細(xì)胞膜外的透明帶會迅速發(fā)生生理反應(yīng)，阻止后來的精子進(jìn)入透明帶，發(fā)生透明帶反應(yīng)。阻止多精入卵的第一道屏障。3.精子進(jìn)入卵細(xì)胞膜(精子入卵)精子與卵細(xì)胞膜接觸時，立即被微絨毛抱合，精子外膜與卵細(xì)胞膜融合，精子入卵。阻止多精入卵的第二道屏障。4.雌雄原核形成精子入卵后，尾部脫離，原有核膜破裂并形成一個新的核膜，最后形成一個比原來精子核還大的核，叫做雄原核。精子入卵后，被激活的卵子完成減數(shù)分裂II，排出第二極體后，形成雌原核。5.雌雄原核融合形成受精卵

雄、雌原核充分發(fā)育后，相向移動，彼此靠近，核膜消失。這個含有兩個染色體組的合子就是受精卵。受精過程結(jié)束后，受精卵的發(fā)育也就開始了。二、胚胎早期發(fā)育卵裂期①細(xì)胞分裂方式是__________

②細(xì)胞數(shù)目_______

③胚胎總體積___________________④每個細(xì)胞的體積_________

⑤胚胎總DNA數(shù)________每個細(xì)胞的核DNA含量保持

。⑥桑葚胚期以前的細(xì)胞具有

，即每一個細(xì)胞都有發(fā)育成完整胚胎的潛能。囊胚期的胚胎開始出現(xiàn)細(xì)胞分化，其中內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞具有全能性，而滋養(yǎng)層細(xì)胞不具有全能性。有絲分裂增加不增加或略有減小減小增加二、胚胎早期發(fā)育全能性

相對穩(wěn)定桑椹胚胚胎細(xì)胞數(shù)目在32個左右；胚胎形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑椹；該階段前的每一個細(xì)胞均未分化，屬于

細(xì)胞。全能二、胚胎早期發(fā)育囊胚細(xì)胞開始出現(xiàn)分化，_____________將來發(fā)育成胎盤和胎膜;___________將來發(fā)育成胎兒的各種組織;囊胚進(jìn)一步擴大，會導(dǎo)致透明帶破裂破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫做_____。滋養(yǎng)層滋養(yǎng)層內(nèi)細(xì)胞團(tuán)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)囊胚腔孵化透明帶二、胚胎早期發(fā)育原腸胚囊胚孵化后，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層的細(xì)胞形成外胚層，下方的細(xì)胞形成內(nèi)胚層，出現(xiàn)由內(nèi)胚層包圍的空腔叫做原腸腔。外胚層內(nèi)胚層原腸腔滋養(yǎng)層二、胚胎早期發(fā)育全能細(xì)胞細(xì)胞分化卵裂期二、胚胎早期發(fā)育

哺乳動物的早期胚胎發(fā)育是在輸卵管中進(jìn)行的，一般到桑椹胚期進(jìn)入子宮，囊胚期著床。【思考·討論】注：馬、牛為排卵后時間，其他動物為交配后時間。不同動物受精卵發(fā)育及其進(jìn)入子宮的時間有明顯的差異。請分析上表，討論相關(guān)問題。表中哪種動物的胚胎在進(jìn)入子宮時發(fā)育程度最高？比較而言，馬的胚胎進(jìn)入子宮時發(fā)育程度最高，它處于囊胚階段，其次為小鼠。2.將體外培養(yǎng)的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時，應(yīng)選擇至少發(fā)育到什么階段的胚胎？如果換成牛又該怎樣處理？小鼠應(yīng)選擇發(fā)育到桑葚胚階段的胚胎進(jìn)行移植。牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在8～16細(xì)胞階段進(jìn)入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。3.為什么說關(guān)于動物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)？請結(jié)合所學(xué)習(xí)的內(nèi)容舉例說明。胚胎工程的許多技術(shù)都是在了解哺乳動物自然條件下受精和早期胚胎發(fā)育的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。人們正是在認(rèn)識了這些自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，在體外進(jìn)行有效的模擬，才使卵母細(xì)胞能在體外成熟，精子能在體外完成獲能，獲能精子和成熟卵母細(xì)胞能在試管內(nèi)完成受精，獲得的受精卵能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等。第2課時胚胎工程技術(shù)及應(yīng)用第1代試管嬰兒技術(shù)通過常規(guī)的體外受精和胚胎移植技術(shù)直到臨床妊娠分娩。此技術(shù)主要適用于因女方因素引起的不孕癥患者。第2

代試管嬰兒技術(shù)通過顯微人工受精技術(shù),幫助精子通過透明帶或穿過卵細(xì)胞膜,直至臨床妊娠分娩主要適用于男方因素引起的不孕癥患者,也適用于上述女方因素引起的不孕。第3

代試管嬰兒技術(shù)第三代“試管嬰兒”是指胚胎著床前進(jìn)行遺傳學(xué)診斷。剔除帶有疾病遺傳物質(zhì)的胚胎。通過此技術(shù)可以提高出生試管嬰兒的質(zhì)量。試管動物技術(shù)：是通過人工操作使卵子在體外受精，經(jīng)培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再進(jìn)行移植產(chǎn)生的個體。一、體外受精哺乳動物的體外受精技術(shù)主要包括卵母細(xì)胞的采集、精子的獲取和受精等步驟卵母細(xì)胞的采集成熟培養(yǎng)MⅡ期卵母細(xì)胞精子的采集獲能處理獲能的精子體外受精受精卵2.獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子，一般情況下都可以在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐泄餐囵B(yǎng)一段時間。1.精子獲能前應(yīng)離心處理：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。

1.胚胎移植的概念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)。移植的對象雌性動物體內(nèi)的早期胚胎或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎。二、胚胎移植供體受體遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強有健康體質(zhì)和正常繁殖能力供體：受體：在胚胎移植中提供胚胎的個體在胚胎移植中接受胚胎的個體移植的條件：同種的、生理狀態(tài)相同的相同的其他雌性動物體內(nèi)。實質(zhì)：早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移2.胚胎移植的基本程序在胚胎移植操作中，怎樣才能使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致？應(yīng)對供體和受體母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理，使它們的生理條件達(dá)到同步后一致，使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。指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。①供體、受體的選擇和處理供體受體選擇遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個體選擇有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力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。②用激素對供體母牛做超數(shù)排卵處理供體母本用促性腺激素處理使之超數(shù)排卵③發(fā)情配種或進(jìn)行人工授精超數(shù)排卵的母牛發(fā)情后，選擇同種優(yōu)秀的公牛進(jìn)行配種或人工授精。④收集胚胎配種或輸精后第7天，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）。⑤胚胎的檢查沖卵后，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。⑥胚胎的保存將收集的胚胎直接向受體移植或放入-196℃的液氮中保存。⑦胚胎移植（1）手術(shù)法:引出受體子宮和卵巢,將胚胎注入子宮角,縫合創(chuàng)口。（2）非手術(shù)法:將裝有胚胎的移植管送入受體母牛子宮的相應(yīng)部位，注入胚胎。⑧對受體母牛進(jìn)行是否妊娠檢查對胚胎檢查、培養(yǎng)或保存①②③④⑤⑥良種奶牛后代處理供體母畜對供體、受體母畜進(jìn)行選擇，并進(jìn)行同期發(fā)情處理配種或人工受精收集胚胎胚胎移植對受體母畜進(jìn)行妊娠檢查⑦3.胚胎移植流程圖在我們所學(xué)的生物工程技術(shù)中哪些要用到胚胎移植技術(shù)？動物細(xì)胞核移植技術(shù)獲得克隆動物動物基因工程獲得轉(zhuǎn)基因動物試管動物技術(shù)獲得試管動物胚胎移植是胚胎工程其他技術(shù)的最后一道“工序”二、胚胎移植1.移植到任何一頭動物的子宮都能發(fā)育嗎？胚胎移植的生理基礎(chǔ)為什么胚胎移植能成功？2.為什么能收集胚胎？3.供體/受體會不會發(fā)生排斥？同種生物發(fā)情排卵后，在一段時間內(nèi)供體/受體具有相同的生理環(huán)境。早期胚胎一定時期內(nèi)處于游離狀態(tài)。4.為什么移植的胚胎能保持供體雙親的特性？同種動物之間一般不會排斥。胚胎雖然與受體有生理和組織上的聯(lián)系，但遺傳特性不受受體的影響。二、胚胎移植①胚胎移入的基礎(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。②胚胎收集的基礎(chǔ)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。③移入胚胎存活的基礎(chǔ)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。④保留胚胎遺傳特性的基礎(chǔ)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。二、胚胎移植4.胚胎移植的意義①良種畜群迅速擴大，加速了育種工作和品種改良②在肉畜家畜的生產(chǎn)中，一次給受體移入多個胚胎，可增加雙胎和多胎比例。③在世界范圍內(nèi)，胚胎移植不受時間和地域的限制，大量節(jié)省了購買種畜的費用。④利用胚胎冷凍保存技術(shù)，建立胚胎庫，保存品種資源和瀕危物種三、胚胎分割1.胚胎分割的概念指采用機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。理論基礎(chǔ)：動物胚胎細(xì)胞的全能性。材料：發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。2.胚胎分割的操作程序顯微操作儀和實體顯微鏡對象：發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚。均分內(nèi)細(xì)胞團(tuán)注意：對囊胚分割時，注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。促進(jìn)優(yōu)良動物品種的繁殖，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；在胚胎移植前，進(jìn)行性別鑒定、遺傳病篩查等，對于人工控制動物性別、動物繁育健康后代具有重要意義。3.胚胎分割的意義1.

下列關(guān)于牛體外受精、胚胎工廠化生產(chǎn)的敘述中，正確的是（）A.精子和卵子結(jié)合形成受精卵后即可移入母牛子宮B.采集的卵母細(xì)胞應(yīng)立即與精子共同放入培養(yǎng)液形成受精卵C.成熟的卵子與處理后的精子相遇形成的受精卵需培養(yǎng)到一定階段才可移植D.體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)是指胚胎發(fā)育和受精過程都在體外進(jìn)行【答案】C【解析】成熟的卵子與獲能的精子相遇形成的受精卵，需培養(yǎng)到一定階段（桑葚胚或囊胚）才可以移植，A項錯誤，C項正確；采集的卵母細(xì)胞需要培養(yǎng)成熟才能與獲能的精子結(jié)合，B項錯誤；體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)即受精過程和早期胚胎發(fā)育在體外進(jìn)行，但移植后的胚胎發(fā)育過程在受體子宮進(jìn)行，D項錯誤。課堂達(dá)標(biāo)2.下列關(guān)于胚胎移植技術(shù)應(yīng)用的敘述，錯誤的是（）A.應(yīng)用胚胎移植可大大縮短受體本身的繁殖周期B.應(yīng)用胚胎移植可以減少優(yōu)良種畜的引進(jìn)，豐富品種資源C.胚胎移植技術(shù)對于人類來說目前主要應(yīng)用于解決某些不孕癥患者的生育問題D.胚胎移植可充分發(fā)揮優(yōu)良母牛的繁殖潛力，相同時間內(nèi)可得到較多的良種牛犢【答案】A【解析】胚胎移植可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。在該項技術(shù)中，供體的主要職能是提供具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎，繁重而漫