胚胎工程課件【知識(shí) 精講精研 】 高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

從社會(huì)中來(lái)我國(guó)對(duì)奶類(lèi)的總需求量很大，但與奶業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，我國(guó)奶牛的單產(chǎn)水平還存在一定差距。奶牛品種是影響產(chǎn)奶的主要因素之一，而引進(jìn)一頭成年奶牛往往需要數(shù)萬(wàn)元，高昂的價(jià)格使得靠大量引進(jìn)優(yōu)良品種來(lái)提高產(chǎn)量不太可行。能不能讓引進(jìn)的兩種奶牛快速、大量繁殖呢？遺憾的是，牛的生育率很低，一頭母牛一胎一般只產(chǎn)一頭犢牛，一生約生育四五次。如何解決這個(gè)難題呢？可以通過(guò)體外受精、胚胎分割等技術(shù)獲得多個(gè)良種奶牛的胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代。第二章細(xì)胞工程

第3節(jié)胚胎工程學(xué)習(xí)目標(biāo)04簡(jiǎn)述受精和胚胎早期發(fā)育的基本過(guò)程。（生命觀念）0102簡(jiǎn)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(jià)值。（生命觀念、科學(xué)思維）03運(yùn)用胚胎工程的基本概念和原理，對(duì)生產(chǎn)、生活中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析與判斷。（科學(xué)思維、社會(huì)責(zé)任）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(huì)的互動(dòng)關(guān)系。（科學(xué)思維）為什么進(jìn)行要胚胎工程？哺乳動(dòng)物自身繁殖率低畜牧業(yè)上需要快速大量繁殖良種家畜體外受精早期胚胎培養(yǎng)胚胎分割胚胎移植短內(nèi)時(shí)間內(nèi)可產(chǎn)生大量后代胚胎工程胚胎工程的理論基礎(chǔ)一指對(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。操作對(duì)象目的技術(shù)種類(lèi)操作水平主要集中在細(xì)胞水平上工程實(shí)質(zhì)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。理論基礎(chǔ)哺乳動(dòng)物受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律受精1受精定義階段受精前的準(zhǔn)備階段受精階段指精子和卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過(guò)程。準(zhǔn)備階段Ⅰ——精子獲能準(zhǔn)備階段Ⅱ——卵子的準(zhǔn)備場(chǎng)所輸卵管內(nèi)受精1②尾的發(fā)育⑤精子形成③精子頭出現(xiàn)④細(xì)胞質(zhì)濃縮①頂體的發(fā)生受精1頭頸線(xiàn)粒體鞘尾巴成熟精子含有的細(xì)胞質(zhì)很少細(xì)胞核（主要部分）高爾基體（頂體）中心體(尾的基部)細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)——原生質(zhì)滴(球狀,最后脫落)思考精子細(xì)胞變成精子的過(guò)程中，細(xì)胞中很多結(jié)構(gòu)會(huì)消失，而細(xì)胞核和線(xiàn)粒體都保留下來(lái)，對(duì)這一現(xiàn)象怎樣理解？（1）細(xì)胞核是精子儲(chǔ)存遺傳物質(zhì)的場(chǎng)所，決定后代的遺傳特性，

它參與受精過(guò)程。（2）線(xiàn)粒體是精子進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所，為精子的生存和

運(yùn)動(dòng)提供能量。受精——精子獲能1（1）概念：剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在雌性動(dòng)物的

發(fā)生

后，才能獲得受精能力，這一生理現(xiàn)象稱(chēng)為“精子獲能”生殖道相應(yīng)的生理變化（2）研究精子獲能機(jī)制的意義：實(shí)現(xiàn)了各種哺乳動(dòng)物在體外條件下的獲能，為

的建立奠定了基礎(chǔ)。體外受精技術(shù)（3）精子獲能的方法：①直接利用雌性動(dòng)物的生殖道使精子獲能②將精子培養(yǎng)在人工配制的獲能液中使其獲能獲能液中的有效成分有：肝素、Ca2+載體等。精子獲能實(shí)質(zhì)是指精子獲得受精“能力”，而不是獲得能量。受精——卵子的準(zhǔn)備1卵子的發(fā)生卵巢性別分化原始卵泡成熟卵泡黃體次級(jí)卵母細(xì)胞(1)場(chǎng)所：在雌性動(dòng)物的

內(nèi)完成。(2)時(shí)期：動(dòng)物的胚胎在

以后。排卵是指卵子從卵泡中排出正常情況下，一個(gè)卵巢中有多個(gè)卵泡，一個(gè)卵泡只能形成一個(gè)成熟的卵子。卵細(xì)胞獲得較多的細(xì)胞質(zhì),可為受精后形成的受精卵和早期胚胎發(fā)育提供足夠的物質(zhì)和能量受精——卵子的準(zhǔn)備1①不同動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同卵原細(xì)胞初級(jí)卵母細(xì)胞次級(jí)卵母細(xì)胞馬、犬等少數(shù)哺乳動(dòng)物排出的卵子是初級(jí)卵母細(xì)胞豬、羊等多數(shù)哺乳動(dòng)物排出的卵子是次級(jí)卵母細(xì)胞馬、犬排卵豬、羊排卵受精——卵子的準(zhǔn)備1②卵子的成熟卵原細(xì)胞初級(jí)卵母細(xì)胞次級(jí)卵母細(xì)胞馬、犬排卵豬、羊排卵MⅡ(中)期卵母細(xì)胞發(fā)育排出的卵子要在輸卵管內(nèi)發(fā)育到MⅡ(中)期時(shí)，才具備與精子受精的能力。受精——卵子的準(zhǔn)備1②卵子的成熟MⅡ(中)期卵母細(xì)胞透明帶卵細(xì)胞膜核（紡錘體—染色體復(fù)合物）第一極體成熟卵母細(xì)胞卵子一般在排出

后才能被精子穿入。2-3h受精1第1步：精子穿越卵細(xì)胞膜外結(jié)構(gòu)頂體反應(yīng)獲能后的精子與卵子在輸卵管相遇釋放多種酶（頂體酶）溶解卵細(xì)胞膜外的一些結(jié)構(gòu)（如透明帶）借助精子自身運(yùn)動(dòng)精子接觸卵細(xì)胞膜受精1第2步：透明帶反應(yīng)在精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間，卵細(xì)胞膜外面的透明帶會(huì)迅速發(fā)生生理反應(yīng)，阻止后來(lái)的精子進(jìn)入透明帶。阻止多精入卵的第一道屏障受精1第3步：精子入卵精子入卵后，卵細(xì)胞膜會(huì)立即發(fā)生生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)。阻止多精入卵的第二道屏障第4步：卵細(xì)胞膜發(fā)生生理反應(yīng)精子外膜與卵細(xì)胞膜融合，精子入卵。受精1第5步：雌雄原核的形成雄原核的形成：精子入卵后，尾部脫離，原有的核膜破裂并形成一個(gè)新的核膜，形成一個(gè)比原來(lái)精子的核還大的核，叫做雄原核。雌原核的形成：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，形成雌原核。雄原核雌原核第一極體放出的第二極體受精1第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成雌、雄原核充分發(fā)育相向移動(dòng)，彼此靠近核膜消失，形成含有兩個(gè)染色體組的合子，受精卵形成雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即將開(kāi)始受精1受精的標(biāo)志放出的第二極體第一極體多數(shù)哺乳動(dòng)物的第一極體不進(jìn)行減數(shù)分裂Ⅱ雄原核雌原核觀察到兩個(gè)極體或者雌、雄原核。受精完成的標(biāo)志：雌雄原核形成合子受精1受精精子獲能受精前的準(zhǔn)備卵子準(zhǔn)備剛排出的精子必需在雌性動(dòng)物的生殖道發(fā)生相應(yīng)生理變化后，才能獲得受精能力，這一現(xiàn)象稱(chēng)為“精子獲能”卵子排出后需要在輸卵管中進(jìn)一步成熟，到MⅡ期，才具備與精子受精的能力精子獲能的方法：利用雌性動(dòng)物的生殖道；將精子培養(yǎng)到獲能液（Ca2+載體、肝素等）中使其獲能精子穿過(guò)卵細(xì)胞外結(jié)構(gòu)精子接觸卵細(xì)胞膜精子入卵稱(chēng)為雄原核；卵子釋放第二極體，形成雌原核雌雄原核靠近核膜消失受精1第1步：精子穿越卵細(xì)胞膜外結(jié)構(gòu)第2步：透明帶發(fā)生生理反應(yīng)第3步：精子入卵第4步：卵細(xì)胞膜發(fā)生生理反應(yīng)第5步：雌雄原核的形成第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成阻止多精入卵的兩道屏障胚胎早期發(fā)育2次級(jí)卵母細(xì)胞受精2細(xì)胞期4細(xì)胞期8細(xì)胞期桑葚胚囊胚1.場(chǎng)所輸卵管、子宮2.分裂方式有絲分裂卵裂胚胎發(fā)育早期，有一段時(shí)間在透明帶內(nèi)進(jìn)行，細(xì)胞的數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體積并不增加，這種受精卵的早期分裂稱(chēng)為卵裂。胚胎早期發(fā)育2原腸胚受精卵2細(xì)胞4細(xì)胞8細(xì)胞桑葚胚囊胚卵裂(細(xì)胞未分化)胚胎早期發(fā)育2項(xiàng)目變化細(xì)胞數(shù)目每個(gè)細(xì)胞體積DNA總量每個(gè)細(xì)胞內(nèi)的DNA總量有機(jī)物總量物質(zhì)種類(lèi)胚胎總體積增多減小增多不變減少增多卵裂期的特點(diǎn)不增加或略有減小胚胎早期發(fā)育2桑葚胚當(dāng)卵裂產(chǎn)生的子細(xì)胞數(shù)目達(dá)到32個(gè)，逐漸形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑葚時(shí)，這時(shí)的胚胎稱(chēng)為桑葚胚。桑葚胚桑葚每個(gè)細(xì)胞具有全能性，屬于全能性細(xì)胞。胚胎早期發(fā)育2囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞未分化，可以作為胚胎干細(xì)胞的來(lái)源。內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)層囊胚腔透明帶發(fā)育胎盤(pán)和胎膜發(fā)育胎兒的各種組織滋養(yǎng)層細(xì)胞已經(jīng)分化細(xì)胞開(kāi)始出現(xiàn)分化內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞具有全能性胚胎早期發(fā)育2孵化內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)層囊胚腔透明帶囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大，會(huì)導(dǎo)致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來(lái)，這一過(guò)程叫做孵化。如果不能正常孵化，胚胎就無(wú)法繼續(xù)發(fā)育。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。由原腸胚的三個(gè)胚層進(jìn)一步發(fā)育為不同的組織、器官、系統(tǒng)。胚胎早期發(fā)育2原腸胚結(jié)構(gòu)外胚層：內(nèi)胚層：中胚層：表面的細(xì)胞層向內(nèi)遷移的細(xì)胞內(nèi)外兩個(gè)胚層之間外胚層：表皮及其附屬結(jié)構(gòu)、神經(jīng)系統(tǒng)、感覺(jué)器官中胚層：皮膚真皮、脊索、肌肉、骨骼、內(nèi)臟器官外膜、循環(huán)系統(tǒng)、排泄系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)內(nèi)胚層：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺體思考·討論不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較動(dòng)物種類(lèi)受精卵發(fā)育的時(shí)間/h進(jìn)入子宮時(shí)受精卵的發(fā)育天數(shù)和發(fā)育階段2細(xì)胞4細(xì)胞8細(xì)胞16細(xì)胞桑裝胚天發(fā)育階段小鼠24~3838?5050?6060?7068?803桑建胚綿羊36~38424867?72963~416細(xì)胞豬21?5151-6666~7290-110110-1142~2.54~6細(xì)胞馬2430?3650?607298-1066囊胚牛27~4244?6546?9096-120120-1444?58~16細(xì)胞注：馬、牛為排卵后時(shí)間，其他動(dòng)物為交配后時(shí)間。不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較討論1.

表中哪種動(dòng)物的胚胎在進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高？比較而言，馬的胚胎進(jìn)入子宮時(shí)，發(fā)育程度最高，它處于囊胚階段。討論2.將體外培養(yǎng)的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時(shí)，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)選擇至少發(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(shí)踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。胚胎工程的許多技術(shù)都是在了解了哺乳動(dòng)物在自然條件下受精和胚胎早期發(fā)育規(guī)律的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。人們正是在認(rèn)識(shí)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，獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子能在試管內(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。討論3.為什么說(shuō)關(guān)于動(dòng)物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會(huì)為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)?請(qǐng)結(jié)合所學(xué)習(xí)的內(nèi)容舉例說(shuō)明。思考·討論總結(jié)總結(jié)(2)個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，從囊胚階段開(kāi)始出現(xiàn)細(xì)胞分化，但此階段細(xì)胞的全能性仍很高，可用于胚胎分割。(3)原腸胚階段是個(gè)體發(fā)育過(guò)程中分化程度最高的階段，但應(yīng)注意細(xì)胞分化貫穿于生物整個(gè)個(gè)體發(fā)育過(guò)程中。(4)早期胚胎發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)自卵黃，發(fā)育后期通過(guò)胎盤(pán)從母體吸收?？偨Y(jié)受精精子獲能受精前的準(zhǔn)備卵子準(zhǔn)備MⅡ期具備受精能力雌性動(dòng)物的生殖道或培養(yǎng)到獲能液(肝素或Ca2+載體)中精子穿過(guò)卵細(xì)胞外結(jié)構(gòu)精子接觸卵細(xì)胞膜精子入卵稱(chēng)為雄原核；卵子釋放第二極體，形成雌原核雌雄原核靠近核膜消失桑葚胚受精卵每個(gè)細(xì)胞能發(fā)育成組成個(gè)體的任何細(xì)胞類(lèi)型及胚外組織囊胚原腸胚卵裂細(xì)胞在透明帶內(nèi)分裂，胚胎總體積并不增加孵化內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)層組成個(gè)體的各種組織細(xì)胞胎盤(pán)、胎膜等胚外組織細(xì)胞外胚層內(nèi)胚層中胚層練習(xí)與應(yīng)用1.判斷下列有關(guān)哺乳動(dòng)物受精的表述是否正確。（1）在自然條件下，受精在子宮中完成。（

）（2）精子需要獲能才能與卵子結(jié)合，而卵子一經(jīng)排出就具備

受精能力。

（

）（3）精子入卵后，卵細(xì)胞膜會(huì)發(fā)生反應(yīng)阻止其他精子入卵。

（

）××√練習(xí)與應(yīng)用2.下列有關(guān)哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育的敘述，錯(cuò)誤的是（

）A.在桑葚胚階段，胚胎的內(nèi)部開(kāi)始出現(xiàn)含有液體的腔B.胚胎干細(xì)胞是一類(lèi)未分化的細(xì)胞，可以從早期胚胎中分離獲得C.桑葚胚的細(xì)胞一般都具有全能性，囊胚的細(xì)胞逐漸分化D.受精卵早期分裂時(shí)，胚胎中細(xì)胞數(shù)目不斷增加，但胚胎的總體積并不增加A練習(xí)與應(yīng)用3.精母細(xì)胞在變成精子的過(guò)程中，很多結(jié)構(gòu)會(huì)消失，而細(xì)胞核與線(xiàn)粒體都保留了下來(lái)，請(qǐng)嘗試用你所了解的哺乳動(dòng)物受精的相關(guān)知識(shí)來(lái)解釋這一現(xiàn)象。提示：細(xì)胞核和線(xiàn)粒體都是精子的重要結(jié)構(gòu)。其中，細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存的場(chǎng)所，決定后代的遺傳特性，它參與受精過(guò)程。線(xiàn)粒體是精子進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所，為精子的生存和運(yùn)動(dòng)提供能量。練習(xí)與應(yīng)用4.精子在雌性動(dòng)物的生殖道內(nèi)是如何獲能的?除了教材中介紹的，防止多精入卵的機(jī)制還有哪些?感興趣的話(huà)，請(qǐng)通過(guò)查閱相關(guān)資料或請(qǐng)教專(zhuān)家來(lái)進(jìn)行了解。關(guān)于受精作用，你還能提出其他問(wèn)題嗎?生殖道對(duì)精子具們初步的篩選作用。在經(jīng)過(guò)雌性動(dòng)物生殖道的一些屏障后，只有少數(shù)活動(dòng)力強(qiáng)的精子才能到達(dá)受精部位；在精子和卵細(xì)胞識(shí)別后會(huì)發(fā)生一些反應(yīng)，如卵細(xì)胞表面的精子識(shí)別受體很快發(fā)生分子修飾，使后來(lái)的精子表面的卵細(xì)胞結(jié)合蛋白不能識(shí)別受體。防止多精入卵的其他機(jī)制精液由精子和精漿兩部分組成。精漿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(wú)法獲能，只有當(dāng)交配后精液進(jìn)入雌性動(dòng)物的生殖道時(shí)，由生殖道分泌產(chǎn)生些物質(zhì)解除對(duì)精子獲能的抑制，才能引起精子獲能。不同動(dòng)物的精子在雌性動(dòng)物生殖道內(nèi)獲能的部位可能會(huì)所有差異，但主要是在子官和輸卵管中。精子的獲能涉及以下變化：雌性動(dòng)物生殖道分泌的一些物質(zhì)使精子表面的物質(zhì)發(fā)生變化(如某些酶將頂體表面的糖蛋白降解);精子表面膜結(jié)構(gòu)中一些物質(zhì)的比例發(fā)生變化;膜的通透性發(fā)生變化等。這些變化可以暴露出精子表面與卵細(xì)胞相識(shí)別的受體，改變精子的活力，為后續(xù)受精做準(zhǔn)備。精子獲能的機(jī)制胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用二試管動(dòng)物是通過(guò)人工操作使卵子在體外受精，經(jīng)培育發(fā)育為早期胚胎后，再進(jìn)行移植產(chǎn)生的個(gè)體。涉及的胚胎工程技術(shù)：體外受精、體外胚胎培養(yǎng)、胚胎移植體外受精11.過(guò)程包括

、

和

等步驟。卵母細(xì)胞的采集精子的獲取受精雌性哺乳動(dòng)物雄性哺乳動(dòng)物精子獲能的精子卵母細(xì)胞成熟卵母細(xì)胞受精卵精子的獲取獲能處理卵母細(xì)胞的采集成熟培養(yǎng)體外受精體外受精1體外受精獲能精子精子離心處理新鮮或解凍的精液精液由精子和精漿兩部分組成。精漿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(wú)法獲能。精子獲能前進(jìn)行離心處理，目的是除去精漿以利于精子獲能。卵巢MⅡ卵母細(xì)胞受精卵培養(yǎng)卵母細(xì)胞的采集并培養(yǎng)體外受精——卵母細(xì)胞的采集1（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。體外受精1一般情況下，可以將獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子置于獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐泄餐囵B(yǎng)一段時(shí)間，來(lái)促使它們完成受精。體外受精1提高動(dòng)物繁殖能力的有效措施為胚胎移植提供可用的胚胎2.意義胚胎移植21.概念指將通過(guò)體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到

、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)。同種的供體受體移植條件實(shí)質(zhì)地位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(gè)體接受胚胎的個(gè)體胚胎工程的最后一道“工序”轉(zhuǎn)基因、核移植等胚胎移植22.過(guò)程對(duì)供體、受體母畜進(jìn)行選擇，并進(jìn)行同期發(fā)情處理對(duì)供體母畜進(jìn)行超數(shù)排卵配種或人工受精收集胚胎對(duì)胚胎檢查、培養(yǎng)或保存胚胎移植對(duì)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2優(yōu)良供體母牛(遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強(qiáng))受體母牛(有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力)進(jìn)行同期發(fā)情處理1.什么是同期發(fā)情處理？利用某些激素（一般用孕激素）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。2.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。胚胎移植2優(yōu)良供體母牛(遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強(qiáng))對(duì)供體母牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理3.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(gè)后代。4.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更多的成熟卵子。胚胎移植2優(yōu)良公牛優(yōu)良供體母牛(遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強(qiáng))超數(shù)排卵處理發(fā)情配種或人工授精收集胚胎并檢查正常繁殖或兩三個(gè)月后進(jìn)行另一次移植受體母牛(有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力)進(jìn)行同期發(fā)情處理受體發(fā)情移植胚胎對(duì)受體進(jìn)行妊娠檢查具有優(yōu)良性狀的后代胚胎移植2對(duì)胚胎檢查、培養(yǎng)或保存收集胚胎后，對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查。這時(shí)的胚胎應(yīng)該發(fā)育到桑葚胚或囊胚階段。若沒(méi)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。胚胎冷凍保存胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)1.將檢驗(yàn)合格的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?如果不能，在胚胎移植前應(yīng)該對(duì)受體進(jìn)行怎樣的處理?不一定能正常發(fā)育。一般情況下檢驗(yàn)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(duì)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(huì)不會(huì)對(duì)來(lái)自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)?受體對(duì)來(lái)自供體的胚胎基本上不會(huì)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)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?yàn)楣w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(guò)程中不會(huì)發(fā)生任何變化。4.胚胎移植實(shí)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?正確。因?yàn)榕咛ヒ浦驳某晒β逝c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(jiǎn)單概括為早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。思考·討論胚胎移植2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)排卵后，同種動(dòng)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(shí)間內(nèi)不會(huì)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(duì)移入子宮的外來(lái)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(huì)發(fā)生改變，為移植后的胚胎繼續(xù)發(fā)育提供了營(yíng)養(yǎng)等方面的保障，同時(shí)保障了供體優(yōu)良遺傳性狀。胚胎移植23.意義充分發(fā)揮雌性?xún)?yōu)良個(gè)體的繁殖潛力，大大縮短了供體本身的繁殖周期。a.縮短了供體本身的繁殖周期，同時(shí)通過(guò)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(gè)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。4.地位胚胎工程的最終技術(shù)環(huán)節(jié)小結(jié)胚胎的來(lái)源生殖方式核移植無(wú)性生殖體外受精有性生殖體內(nèi)受精有性生殖1.胚胎移植的來(lái)源及生殖方式胚胎移植2.胚胎移植過(guò)程中的兩次處理和兩次檢查兩次處理兩次檢查對(duì)供、受體進(jìn)行同期發(fā)情處理用激素使供體超數(shù)排卵對(duì)收集的胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查對(duì)受體是否妊娠進(jìn)行檢查3.胚胎移植是試管嬰兒的關(guān)鍵步驟胚胎分割31.概念采用機(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)。①理論依據(jù)②特點(diǎn)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。后代具有相同的遺傳物質(zhì)，因此胚胎分割可以看做動(dòng)物無(wú)性繁殖或克隆的方法之一。③主要儀器設(shè)備體視顯微鏡和顯微操作儀胚胎分割32.操作程序?qū)δ遗唠A段胚胎進(jìn)行分割時(shí)一定要均分內(nèi)細(xì)胞團(tuán)。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。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。胚胎分割3做DNA分析鑒定性別進(jìn)行DNA分析的目的是進(jìn)行遺傳病篩查，以防止產(chǎn)生的后代具有嚴(yán)重的遺傳??；進(jìn)行性別鑒定，是為了人工篩選后代動(dòng)物的性別。2.為什么要取滋養(yǎng)層細(xì)胞進(jìn)行分析和鑒定？①避免損傷內(nèi)細(xì)胞團(tuán)；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)。胚胎分割33.意義a.提高胚胎利用率，促進(jìn)優(yōu)良動(dòng)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(duì)于人工控制動(dòng)物性別，繁育健康動(dòng)物后代具有重要意義。胚胎分割34.注意事項(xiàng)1.胚胎分割份數(shù)不能過(guò)多。分割的次數(shù)越多，每一份的細(xì)胞數(shù)目越少，不但難以做到均等分割，而且囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞所受的影響也越大。分割的份數(shù)越多，技術(shù)難度越大，移植后的和發(fā)育的難度越大，分割后胚胎成活的概率越小。2.同一胚胎經(jīng)分割移植形成的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，該過(guò)程中沒(méi)有減數(shù)分裂、有性生殖細(xì)胞的形成、有性生殖細(xì)胞的結(jié)合屬于無(wú)性繁殖或克隆。胚胎分割3項(xiàng)目胚胎分割動(dòng)物體細(xì)胞核克隆動(dòng)物相同點(diǎn)都屬于無(wú)性繁殖或克隆，最終技術(shù)是胚胎移植不同點(diǎn)胚胎的來(lái)源雌性動(dòng)物的早期胚胎或體外受精及其他方式得到的胚胎通過(guò)核移植技術(shù)獲得的重組胚胎遺傳物質(zhì)胚胎分割動(dòng)物具有相同的遺傳物質(zhì)，兩個(gè)親本提供的核遺傳物質(zhì)一樣多克隆動(dòng)物的核遺傳物質(zhì)主要由供體細(xì)胞核提供起點(diǎn)經(jīng)過(guò)受精作用或其他方式形成的一個(gè)細(xì)胞經(jīng)過(guò)核移植技術(shù)形成的一個(gè)細(xì)胞總結(jié)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①促進(jìn)優(yōu)良動(dòng)物品種的繁殖；②產(chǎn)生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練習(xí)與應(yīng)用1.體外受精和胚胎移植都是在醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用較多的胚胎工程技術(shù)。判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)采集來(lái)的卵母細(xì)胞和精子可以直接用于體外受精。（

）

(2)經(jīng)胚胎移植產(chǎn)生的后代，且遺傳特性與受體保持一致。（

）

(3)進(jìn)行胚胎移植前，要對(duì)供體和受體進(jìn)行免疫檢查，以防止發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。（）

×××練習(xí)與應(yīng)用2.杜泊羊以其生長(zhǎng)速度快、肉質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，成為受廣大消費(fèi)者喜歡的綿羊品種?？蒲泄ぷ髡咄ㄟ^(guò)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羊杜泊羊分娩（）（）體外胚胎培養(yǎng)胚胎移植（2）為了獲得數(shù)量較多的卵母細(xì)胞，可以對(duì)雌性杜泊羊進(jìn)行怎樣的處理?可以對(duì)雌性杜泊羊進(jìn)行超數(shù)排卵處理。（3）在進(jìn)行體外受精操作之前，還要對(duì)獲得的卵母細(xì)胞和精子進(jìn)行怎樣的處理?要對(duì)采集到的卵母細(xì)胞進(jìn)行成熟培養(yǎng)，對(duì)采集到的精子進(jìn)行獲能處理。練習(xí)與應(yīng)用3.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(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)我們可以使用哪些現(xiàn)代生物技術(shù)來(lái)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(qǐng)說(shuō)出你的理由。可以使用人工授精、體外受精、胚胎移植、體細(xì)胞核移植等技術(shù)來(lái)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?yàn)槿魏我豁?xiàng)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。(2)如果繁育成功，這樣人工繁育的種群與野生種群相比，有什么區(qū)別？這樣人工繁育的種群與野生種群相比，遺傳多樣性會(huì)降低，野外生存能力也會(huì)下降。(3)如果繁育不成功，這一物種將永遠(yuǎn)從地球上消失，從中我們能得到怎樣的教訓(xùn)？多種多樣的生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要成員，是一個(gè)個(gè)獨(dú)特的基因庫(kù)。任何一個(gè)物種的滅絕都可能產(chǎn)生多米諾效應(yīng)，使其他相關(guān)物種受到影響，進(jìn)而威脅到生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。保護(hù)瀕危的野生動(dòng)物，保護(hù)生物多樣性刻不容緩。復(fù)習(xí)與提高1.若下圖表示細(xì)胞工程操作中的某些過(guò)程，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)如果A、B分別是白菜和甘藍(lán)的原生質(zhì)體，則C細(xì)胞再生出細(xì)胞壁后需要通過(guò)什么技術(shù)才能發(fā)育成雜種植株“白菜-甘藍(lán)”？若白菜和甘藍(lán)雜交產(chǎn)生了子代，該子代是否可育？為什么？植物組織培養(yǎng)技術(shù)。白菜和甘藍(lán)雜交產(chǎn)生的子代沒(méi)有同源染色體，進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)聯(lián)會(huì)發(fā)生紊亂，不能形成正常的配子，所以該子代一般不可育。復(fù)習(xí)與提高(2)若該圖表示抗丙肝病毒的單克隆抗體制備過(guò)程中的一環(huán)，A細(xì)胞是小鼠骨髓瘤細(xì)胞，則B細(xì)胞表示什么？符合要求的C細(xì)胞應(yīng)具有哪些特點(diǎn)？B淋巴細(xì)胞。能大量增殖并能產(chǎn)生抗丙肝病毒的抗體。(3)如果A、B分別是取自?xún)?yōu)良奶牛的卵細(xì)胞和精子，在進(jìn)行體外受精時(shí)，一般要把A細(xì)胞培養(yǎng)到什么時(shí)期？B細(xì)胞則要經(jīng)過(guò)什么處理才能與A細(xì)胞結(jié)合為受精卵？減數(shù)分裂Ⅱ中期；獲能處理。復(fù)習(xí)與提高2.2015年10月，我國(guó)科學(xué)家屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素可以有效降低瘧疾患者的死亡率而獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。青蒿素類(lèi)藥物的市場(chǎng)需求很大，請(qǐng)你根據(jù)所學(xué)內(nèi)容及以下信息，提出一條提高青蒿素類(lèi)藥物產(chǎn)量的研究思路。（1）青蒿素的衍生物——雙氫青蒿素也是很好的抗瘧疾藥物，并且它的藥物活性比青蒿素的高很多；（2）青蒿素是從黃花蒿中提取的，在黃花蒿產(chǎn)生青蒿素的代謝過(guò)程中，某些酶（如FPS酶）起決定性作用；（3）野生黃花蒿在生長(zhǎng)過(guò)程中，處于花蕾期時(shí)體內(nèi)青蒿素含量最高；（4）研究人員在對(duì)黃花蒿進(jìn)行組織培養(yǎng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)它的愈傷組織中沒(méi)有青蒿素，但是由愈傷組織再分化形成的芽和苗中均有青蒿素；（5）四倍體黃花蒿體內(nèi)青蒿素的含量比二倍體高38%，但四倍體植株比二倍體植株矮小很多。復(fù)