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

胚胎工程第3節(jié)主要內(nèi)容胚胎工程的理論基礎(chǔ)胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用一、胚胎工程的理論基礎(chǔ)我國(guó)對(duì)奶類的總需求量很大，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？良種荷斯坦奶牛從社會(huì)中來(lái)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。1.操作對(duì)象：

；2.技術(shù)種類：

；3.理論基礎(chǔ)：

；4.工程實(shí)質(zhì)：

；

；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)行的模擬操作受精一1.概念：精子與卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過(guò)程。2.場(chǎng)所：輸卵管內(nèi)3.過(guò)程：受精前的準(zhǔn)備階段和受精階段細(xì)胞膜的功能：進(jìn)行細(xì)胞間信息交流細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有一定的流動(dòng)性剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在雌性動(dòng)物的生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力，這一生理現(xiàn)象稱為“精子獲能”準(zhǔn)備階段1：精子獲能獲能方法：①利用雌性動(dòng)物的生殖道讓精子獲能。②將精子培養(yǎng)在人工配置的獲能液中使其獲能等。常用有效成分：Ca2+載體、肝素等。指精子獲得受精“能力”，而不是獲得能量。不同種動(dòng)物精子的形態(tài)相似，大小略有不同，與動(dòng)物的體型大小無(wú)關(guān)受精一1.概念：精子與卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過(guò)程。2.場(chǎng)所：輸卵管內(nèi)3.過(guò)程：受精前的準(zhǔn)備階段和受精階段細(xì)胞膜的功能：進(jìn)行細(xì)胞間信息交流細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有一定的流動(dòng)性準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備①卵子一般在排出2-3h后才能被精子穿入。②動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同：有的可能是初級(jí)卵母細(xì)胞，如馬、犬等；有的可能是次級(jí)卵母細(xì)胞，如豬、羊等。③卵子成熟的場(chǎng)所：輸卵管④卵子具備與精子受精能力的時(shí)期：MⅡ期⑤具備受精能力的卵子結(jié)構(gòu)。輸卵管卵巢子宮透明帶卵細(xì)胞膜細(xì)胞核第一極體受精一1.概念：精子與卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過(guò)程。2.場(chǎng)所：輸卵管內(nèi)3.過(guò)程：受精前的準(zhǔn)備階段和受精階段細(xì)胞膜的功能：進(jìn)行細(xì)胞間信息交流細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有一定的流動(dòng)性雄原核雌原核第一極體第二極體雄原核雌原核第一極體第二極體精子穿越卵細(xì)胞膜外結(jié)構(gòu)（如透明帶）精子接觸卵細(xì)胞膜精子形成雄原核、卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，釋放第二極體，形成雌原核雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即將開始受精一1.概念：精子與卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過(guò)程。2.場(chǎng)所：輸卵管內(nèi)3.過(guò)程：受精前的準(zhǔn)備階段和受精階段細(xì)胞膜的功能：進(jìn)行細(xì)胞間信息交流細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有一定的流動(dòng)性（1）防止多精入卵的兩個(gè)屏障_____________________________（2）受精的標(biāo)志__________________________________________________________________________________（3）受精完成的標(biāo)志_____________________________________透明帶反應(yīng)、卵細(xì)胞膜反應(yīng)①觀察到兩個(gè)極體（透明帶和卵細(xì)胞膜之間）②觀察到雌、雄原核雌雄原核融合形成合子胚胎早期發(fā)育二1.場(chǎng)所：輸卵管、子宮2.過(guò)程：桑葚胚胚胎早期發(fā)育二1.場(chǎng)所：輸卵管、子宮2.過(guò)程：（1）在透明帶內(nèi)進(jìn)行分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，胚胎總體積不增加，這種受精卵的早期分裂稱為卵裂。（分裂方式：有絲分裂）項(xiàng)目變化細(xì)胞數(shù)目胚胎的總體積每個(gè)細(xì)胞體積DNA總量每個(gè)細(xì)胞內(nèi)的DNA總量有機(jī)物總量增加減小增多不變減少不增加場(chǎng)所：透明帶特點(diǎn)：胚胎早期發(fā)育二1.場(chǎng)所：輸卵管、子宮2.過(guò)程：（1）在透明帶內(nèi)進(jìn)行分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，胚胎總體積不增加，這種受精卵的早期分裂稱為卵裂。（分裂方式：有絲分裂）（2）當(dāng)卵裂產(chǎn)生的子細(xì)胞逐漸形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑葚時(shí)，這時(shí)的胚胎稱為桑葚胚。特點(diǎn)：每個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能。胚胎早期發(fā)育二1.場(chǎng)所：輸卵管、子宮2.過(guò)程：（3）囊胚特點(diǎn)：細(xì)胞開始分化囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致透明帶破裂破裂，胚胎從其中伸展出來(lái)，這一過(guò)程叫做孵化。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就無(wú)法繼續(xù)發(fā)育。（4）原腸胚外胚層中胚層內(nèi)胚層內(nèi)細(xì)胞團(tuán)—發(fā)育成胎兒的各種組織滋養(yǎng)層細(xì)胞—發(fā)育成胎膜和胎盤囊胚腔結(jié)構(gòu)：胚胎早期發(fā)育二思考·討論

不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較動(dòng)物種類受精卵發(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)胞桑葚胚天發(fā)育階段小鼠24~3838~5050~6060~7068~803桑葚胚綿羊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？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。胚胎早期發(fā)育二思考·討論

不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較動(dòng)物種類受精卵發(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)胞桑葚胚天發(fā)育階段小鼠24~3838~5050~6060~7068~803桑葚胚綿羊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。課堂鞏固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。（）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)部開始出現(xiàn)含有液體的腔B.胚胎干細(xì)胞是一類未分化的細(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二、胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用體外受精一1.試管動(dòng)物：通過(guò)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(gè)體。核移植體外受精早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植重組細(xì)胞受精卵比較項(xiàng)目試管動(dòng)物(嬰兒)克隆動(dòng)物技術(shù)基礎(chǔ)生殖類型發(fā)育起點(diǎn)受精卵重組細(xì)胞遺傳規(guī)律遵循不遵循遺傳物質(zhì)來(lái)自2個(gè)親代主要來(lái)自核供體

體外受精、胚胎移植核移植、胚胎移植有性生殖無(wú)性生殖克隆牛試管牛體外受精一1.試管動(dòng)物：通過(guò)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(gè)體。2.體外受精的步驟：卵母細(xì)胞的采集；精子的獲??；受精。（1）采集到的卵母細(xì)胞和精子，要分別在體外進(jìn)行成熟培養(yǎng)和獲能處理，然后才能用于體外受精。（2）一般情況下，可以將獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子置于適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液中共同培養(yǎng)一段時(shí)間，來(lái)促進(jìn)它們完成受精作用。體外受精一1.試管動(dòng)物：通過(guò)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(gè)體。2.體外受精的步驟：①卵母細(xì)胞的采集；②精子的獲取；③受精。卵巢MⅡ期卵母細(xì)胞體外受精獲能精子精子離心處理受精卵培養(yǎng)新鮮或解凍的精液3.意義：(1)是提高動(dòng)物繁殖能力的有效措施。(2)還可以為胚胎移植提供可用的胚胎。（適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液）體外受精一1.試管動(dòng)物：通過(guò)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(gè)體。2.體外受精的步驟：①卵母細(xì)胞的采集；②精子的獲?。虎凼芫?。卵巢MⅡ期卵母細(xì)胞體外受精獲能精子精子離心處理受精卵培養(yǎng)新鮮或解凍的精液（適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液）精子獲能和體外受精過(guò)程模擬的是雌性動(dòng)物的哪些部位的環(huán)境?

。雌性生殖道、輸卵管胚胎移植(胚胎工程最終技術(shù)環(huán)節(jié)）二1.概念：胚胎移植是指將通過(guò)體外受精及其他方式（轉(zhuǎn)入目的基因的受精卵、體內(nèi)受精和核移植）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)。供體：提供胚胎的個(gè)體。受體：接受胚胎的個(gè)體。有性生殖無(wú)性生殖二2.過(guò)程：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（外源促性腺激素）發(fā)情配種或人工授精收集胚胎并檢查優(yōu)良公牛受體母牛(有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力)受體發(fā)情....................進(jìn)行同期發(fā)情處理..............................................正常繁殖或兩三個(gè)月后進(jìn)行另一次移植對(duì)受體進(jìn)行妊娠檢查具有優(yōu)良性狀的后代移植胚胎胚胎移植(胚胎工程最終技術(shù)環(huán)節(jié)）3.優(yōu)勢(shì)：充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力。二胚胎移植(胚胎工程最終技術(shù)環(huán)節(jié)）思考?討論胚胎移植的生理學(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，檢查合格的胚胎需要移植到同種的、生理狀況相同的受體子宮內(nèi)，胚胎才能繼續(xù)發(fā)育。移植前應(yīng)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，為供體胚胎移入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)（移入胚胎存活的基礎(chǔ)）。二胚胎移植(胚胎工程最終技術(shù)環(huán)節(jié)）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？與供體保持一致。供體胚胎與受體子宮建立的