2.3.2胚胎工程技术及其应用课件-高二下学期生物人教版选择性必修3

第3节

胚胎工程（第2课时）胚胎工程技术及其应用【本节聚焦】1、胚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章细胞工程情景资料1：同学们，你们听说过试管羊、试管牛、试管婴儿吗？“试管婴儿”是如何生产的？问题探究：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”荷斯坦牛体外受精、胚胎移植、胚胎分割1.试管动物技术①试管动物的概念：试管动物是指通过人工操作使卵子在体外受精，培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。②试管动物的产生过程：试管动物体外受精早期胚胎培养胚胎移植受体母牛(代孕)精子卵子受精卵早期胚胎试管牛试管动物克隆动物发育起点生殖方式技术手段核遗传物质受精卵重构胚有性生殖无性生殖体外受精、胚胎移植动物细胞核移植技术、胚胎移植来自父本、母本来自核供体

知识拓展：比较试管动物和克隆动物

核移植体外受精早期胚胎培养胚胎移植克隆牛重构胚受精卵试管牛试管动物1.体外受精技术主要包括哪几个步骤？2.卵母细胞培养的目的是什么？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？阅读P60文字及图2-22，思考以下问题：体外受精一1.体外受精技术过程卵巢MⅡ期卵母细胞体外受精精子离心处理新鲜或解冻的精液受精卵培养去除精浆（含有抑制精子获能的物质），提取纯度较高精子，以利于精子获能。早期胚胎培养的基本条件：①营养条件、②无菌、无毒的环境条件③适宜的温度、pH和渗透压、④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成熟培养精子获能处理将精子培养在人工配制的获能液（肝素、Ca2＋载体）中使其获能体外受精一包括_______________、

和

等步骤。卵母细胞的采集精子的获取受精体外受精2.体外受精技术的意义体外受精一①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3.比较自然受精、人工授精和体外受精大本P64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)都是有性生殖大本P65典例剖析【例2】下图是哺乳动物体外受精过程示意图。据图分析,下列叙述错误的是(

)A.Ⅰ表示卵母细胞的成熟培养B.Ⅲ表示精子的获能过程C.Ⅱ是成熟的卵子,一般处于MⅡ期D.Ⅰ中培养液和Ⅲ中培养液的成分没什么区别答案:D阅读P61-62，思考以下问题：胚胎移植二1，胚胎移植的概念？2，什么是供体和受体？对供、受体选择标准是？3，用关键词，箭头等构建胚胎移植的示意图4，在胚胎移植前应对受体进行怎样处理？目的是？4，如何进行超数排卵？目的是？5，进行胚胎移植的优势是什么？6，胚胎移植的生理学基础是？（P62思考与讨论）胚胎移植二体外受精及其他方式同种的生理状态相同1.概念：①供体：

胚胎的个体；

②受体：

胚胎的个体；③胚胎来源：⑥地位：胚胎移植作为胚胎工程的

技术环节。最终体外受精、体内受精、转基因、核移植获得的胚胎。优良遗传特性妊娠和育仔提供接受⑤实质：④移植条件：供体与受体为同种且生理状态相同。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。职能：产生具有

的胚胎。职能：承担繁重而漫长的

任务。1）(P62思考讨论1)胚胎移植前应对供、受体进行怎样的处理？2）超数排卵的目的是？3）同期发情与超数排卵处理分别使用什么激素?4）胚胎移植前检查的目的？胚胎移植二优良供体母牛受体母牛受体发情同期发情处理超数排卵处理发情配种或人工授精移植胚胎收集胚胎并检查对受体进行妊娠检查具有优良性状的后代优良公牛冲卵正常繁殖或两三个月后进行另一次移植

①

②

③⑤同期发情处理：使供体和受体生殖器官的生理变化同步，为移入受体的供体胚胎提供相同的生理环境。孕激素促性腺激素

④2.胚胎移植过程：遗传性状优良，生产能力强有健康体质和正常繁殖能力诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。检查胚胎质量和发育时期不同动物胚胎移植时间不同：桑葚胚或囊胚阶段胚胎移植二优良供体母牛受体母牛受体发情同期发情处理超数排卵处理发情配种或人工受精移植胚胎收集胚胎并检查对受体进行妊娠检查具有优良性状的后代优良公牛冲卵正常繁殖或两三个月后进行另一次移植5）(P62思考讨论讨论2)受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？6）(P62思考讨论讨论3)胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致?7）(P62思考讨论讨论4)胚胎移植的实质？基本不会供体2.胚胎移植过程：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。胚胎移植二（遗传性状优良，生产能力强）供体母牛（有健康体质和正常繁殖能力）受体母牛多种激素同期发情处理促性腺激素超数排卵供体公牛发情配种或人工受精收集胚胎并检查胚胎移植妊娠检查分娩（胚胎移植的犊牛）②进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。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（孕激素）；该过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；胚胎移植成功与否要有两个条件：①一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。小结第二次用于供体的超数排卵（促性腺激素）。第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。生理学基础意义胚胎移入为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境胚胎收集为胚胎的收集提供可能移入胚胎存活为胚胎在受体内存活提供了可能保留胚胎遗传特性为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障，同时保障了供体优良遗传性状免疫排斥反应相同游离遗传物质二、胚胎移植思考·讨论胚胎移植的生理学基础同种动物的供、受体排卵后(同期发情)生殖器官的生理变化是_______的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于_______状态受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生_________________供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，其_________不会发生改变胚胎移植二3.胚胎移植的意义：①充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。②大大缩短了供体本身的繁殖周期。③对供体施行超数排卵处理后，增加供体一生繁殖后代的数量。④

胚胎移植是胚胎工程的最终技术环节，还将推动胚胎工程其他

技术的研究和应用。大本P67典例剖析【例3】下图为梅花鹿胚胎移植的主要流程示意图。下列相关叙述正确的是(

)①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④

→⑤胚胎移植→子代梅花鹿

A.①过程需要注射有关激素,目的是获得更多的卵原细胞并完成减数分裂B.③过程是以哺乳动物早期胚胎与母体子宫建立了组织上的联系为前提C.④过程是“对胚胎进行质量检查”,可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚D.⑤过程成功率的高低主要取决于供、受体生理状况的一致性答案:D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。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从社会中来应用胚胎分割技术获得的三卵六羔羊思考：你能想到进一步提高荷斯坦奶牛的繁殖率的思路吗？胚胎分割三请同学们自主阅读教材P62-63，小组合作思考讨论完成问题。1、胚胎分割的概念？理论依据？2、胚胎分割后代遗传特点？生殖方式？3、所需仪器设备和工具？4、胚胎分割的对象？选择此时期进行分割的原因？5、分割囊胚期的胚胎为什么将内细胞团均等分割？6、做性别鉴定时选取哪部分细胞进行DNA分析？为什么？7、分割后胚胎的去向？8、意义？局限性？1.胚胎分割的概念特点：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。理论基础：显微操作仪体视显微镜2.胚胎分割的设备分割刀

胚胎分割三

指采用机械方法（切割针、切割刀）将早期胚胎切割成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。

分割针早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性。3.胚胎分割的过程：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后代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。胚胎分割三(1)选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。(2)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。胚胎分割三3.胚胎分割的过程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；胚胎分割三繁殖相同性别鉴定、遗传病筛查4.胚胎分割的意义

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。胚胎分割三5.胚胎分割的局限性大本P67学以致用3.下图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是(

)A.A所表示的细胞不一定是受精卵B.图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段C.应把③移植到处于发情状态的母牛的输卵管中D.图示过程应用了动物细胞培养、胚胎分割、核移植等生物技术答案:A5．和牛是世界公认的高档肉牛品种，如图是通过胚胎工程培育试管和牛的过程。请回答下列问题。(1)为了获得数量较多的卵母细胞，可以对雌性和牛进行__________处理，但只有发育到____________期的卵子才能与精子结合。体外受精前要对精子进行____________处理。(2)在胚胎移植过程中，移入子宫的胚胎能在受体内存活的生理学基础是_____________________________________________________。(3)为了进一步提高和牛的产子率，科学家用了胚胎分割技术，应选择发育良好形态正常的________________胚进行分割。如需对早期胚胎进行性别鉴定，宜取囊胚期的______________细胞进行鉴定。课后训练超数排卵MⅡ获能受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生排斥反应桑葚胚或囊胚滋养层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潜力①促进优良动物品种的繁殖；②产生遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；③对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义◎课堂小结【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，苴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。（

）×××教材P64✠练习与应用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。(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？可以对雌性杜泊羊进行超数排卵处理。(3)在进行体外受精操作之前，还要对获得的卵母细胞和精子进行怎样的处理？要对采集到的卵母细胞进行成熟培养，对采集到的精子进行获能处理。体外胚胎培养胚胎移植教材P64✠练习与应用教材P64✠练习与应用二、拓展应用北方白犀牛曾经广泛分布于非洲中部等地，但由于猖獗的盗猎和自然栖息地的丧失，它们的数量不断减少。2018年3月，世界上最后一头雄性北方白犀牛去世，该物种仅剩下两头雌性。在此之前，研究人员设法保存了北方白犀牛的精子。请回答下列问题。(1)我们可以使用哪些现代生物技术来人工繁育北方白犀牛？运用这些技术一定能繁育成功吗？请说出你的理由。可以使用人工授精、体外受精、胚胎移植、体细胞核移植等技术来人工繁育北方白犀牛。运用这些技术不一定能成功繁育北方白犀牛，因为任何一项技术都不能保证百分之百的成功率，何况现存的北方白犀牛数量极少。教材P64✠练习与应用二、拓展应用(2)如果繁育成功，这样人工繁育的种群与野生种群相比，有什么区别？这样人工繁育的种群与野生种群相比，遗传多样性会降低，野外生存能力也会下降。(3)如果繁育不成功，这一物种将永远从地球上消失，从中我们能得到怎样的教训？多种多样的生物是生态系统的重要成员，是一个个独特的基因库。任何一个物种的灭绝都可能产生多米诺效应，使其他相关物种受到影响，进而威胁到生态系统的平衡与稳定。保护濒危的野生动物，保护生物多样性刻不容缓。教材P66复习与提高1.若下图表示细胞工程操作中的某些过程，请回答下列问题。（2）若该图表示抗丙肝病毒的单克隆抗体制备过程中的一环，A细胞是小鼠骨髓瘤细胞，则B细胞表示什么?符合要求的C细胞应具有哪些特点?B淋巴细胞；能大量增殖并能产生抗丙肝病毒的抗体。（3）如果A、B分别是取自优良奶牛的卵细胞和精子，在进行体外受精时，一般要把A细胞培养到什么时期?B细胞则要经过什么处理才能与A细胞结合为受精卵?（1）如果A、B分别是白菜和甘蓝的原生质体，则C细胞再生出细胞壁后需要通过什么技术才能发育成杂种植株“白菜-甘蓝”?若白菜和甘蓝杂交产生了子代，该子代是否可育?为什么?植物组织培养技术；白菜和甘蓝杂交产生的子代没有同源染色体，进行减数分裂时联会发生紊乱，不能形成正常的配子，所以该子代般不可育。减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)；获能处理。教材P66复习与提高2.2015年10月，我国科学家屠呦呦因发现青蒿素可以有效降低疟疾患者的死亡率而获得了诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素类药物的市场需求很大，请你根据所学内容及以下信息，提出一条提高青蒿素类药物产量的研究思路。（1）青蒿素的衍生物——双氢青蒿素也是很好的抗疟疾药物，并且它的药物活性比青蒿素的高很多;（2）青蒿素是从黄花蒿中提取的，在黄花蒿产生青蒿素的代谢过程中，某些酶(如FPS酶)起决定性作用;（3）野生黄花蒿在生长过程中，处于花蕾期时体内青蒿素含量最高;（4）研究人员在对黄花蒿进行组织培养时，发现它的愈伤组织中没有青蒿素，但是由愈伤组织再分化形成的芽和苗中均有青蒿素;（5）四倍体黄花蒿体内青蒿素的含量比二倍体高38%，但四倍体植株比二倍体植株矮小很多。教材P66复习与提高3.在章首页中介绍的体细胞克隆猴的培育过程中，我国科学家经过多年的反复试验，可以在10s之内对卵母细胞进行去核操作，在15s之内将体细胞注人去核的卵母细胞里。有评论者认为:该研究的研究者利用“聪明的化学方法和操作技巧”，攻克了多年来导致体细胞克隆猴失败的障碍。培育克隆猴的流程如下图所示，请结合图回答问题。(1)研究人员在将胎猴的体细胞注入去核的卵母细胞前，用灭活的仙台病毒进行了短暂处理。在此过程中，灭活的仙台病毒所起的作用是什么?诱导细胞融合。教材P66复习与提高（2）为了调节相关基因的表达，提高胚胎的发育率和妊娠率，研究人员将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注人了重构胚，同时用组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA处理了它。这两种物质发挥作用的机制是什么?这两种物质都是通过改变组蛋白的表观遗传修饰来调控基因表达。组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA可以表达组蛋白去甲基化酶，该酶能降低组蛋白的甲基化水平;组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA可以抑制组蛋白脱乙酰酶的作用，提高组蛋白的乙酰化水平。（3）评论者所说的培育过程中用到的“聪明的化学方法和操作技巧”，你认为具体体现在什么地方?“聪明的化学方法”是指对重构胚的处理用了TSA以及将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的