【生物】胚胎工程技術及其應用教學課件-2023-2024學年高二下學期生物人教版（2019）選擇性必修3

胚胎工程技術及其應用從社會中來我國奶牛的單產水平無法滿足國民對牛奶的需求。而引進一頭成年高產奶量的荷斯坦奶牛往往需要數萬元；同時，牛生育率很低，一生約生育四五次。牛自然繁殖的速度太慢，不能滿足生產需要。【學習任務一】情境1：請你以養(yǎng)殖場技術顧問的角色，為養(yǎng)殖場大量得到優(yōu)質牛設計方案，再結合性價比、復雜程度以及成功率等方面分析可行性：方案具體方案設計可行性分析2

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1（示例）大量引進，自然繁殖或進行雜交改良大量引進，價格高難以承擔。牛生育率低，一頭牛自然繁殖一胎只產一頭牛犢，一生只生育4到5次。從社會中來方案具體方案設計可行性分析2細胞核移植，克隆優(yōu)質牛

3導人優(yōu)質基因，轉基因牛

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1（示例）大量引進，自然繁殖或進行雜交改良母牛一生產仔：4-5頭排出卵：200個卵巢儲存卵>20萬個公牛一次射精5mL，精子數50億！你會如何利用下表的數據來培育大量優(yōu)質的牛呢？【學習任務一】情景任務1：請你以養(yǎng)殖場技術顧問的角色，為養(yǎng)殖場大量得到優(yōu)質牛設計方案，再結合性價比、復雜程度以及成功率等方面分析可行性：技術難度很大，成功率低，操作成本高。涉及的目的基因可能不止一個，操作難度大。大量引進，價格高難以承擔。牛生育率低，一頭牛自然繁殖一胎只產一頭牛犢，一生只生育4到5次。Embryoengineeringtechnologyanditsapplication00胚胎工程技術及其應用試管動物是通過人工操作使卵子在體外受精，經培育發(fā)育為早期胚胎后，再進行移植產生的個體。

試管動物的產生過程：精子（成熟）卵子（成熟）受精卵早期胚胎受體母牛(代孕)個體體外受精早期胚胎發(fā)育胚胎移植(人工配制的獲能液)

去除精漿（含有抑制精子獲能的物質），以利于精子獲能(提取純度較高精子)培養(yǎng)一體外受精1.過程：哺乳動物的體外受精技術主要包括卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等步驟。卵巢MⅡ期卵母細胞采集新鮮或解凍的精液精子離心處理獲能精子

Invitrofertilization01體外受精培養(yǎng)一體外受精卵巢MⅡ期卵母細胞采集新鮮或解凍的精液精子離心處理獲能精子(人工配制的獲能液)體外受精(相應溶液)比較自然受精、人工授精和體外受精

Invitrofertilization01體外受精

在獲能溶液或專用的受精溶液中完成受精過程。1.過程：哺乳動物的體外受精技術主要包括卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等步驟。

體外受精獲得的受精卵可以在培養(yǎng)液中直接發(fā)育成為犢牛嗎？培養(yǎng)一體外受精卵巢MⅡ期卵母細胞采集新鮮或解凍的精液精子離心處理獲能精子(人工配制的獲能液)體外受精(相應溶液)受精卵培養(yǎng)(不同培養(yǎng)液)

Invitrofertilization01體外受精1.過程：哺乳動物的體外受精技術主要包括卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等步驟。1.概念：指將通過

得到的胚胎，移植到_______、______________的雌性動物體內，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術。Embryotransfer02胚胎移植體內受精、轉基因技術、動物細胞核移植技術等體外受精及其他方式同種的生理狀態(tài)相同良種公牛良種母牛良種胚胎代孕母牛移植供體受體提供胚胎的個體接受胚胎的個體遺傳性狀優(yōu)良、生產能力強有健康體質和正常繁殖能力胚胎移植實質上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉移?！敖枰话銊游镏箲褍?yōu)秀個體之胎”（遺傳性狀優(yōu)良，生產能力強）（有健康體質和正常繁殖能力）優(yōu)良供體母牛受體母牛同期發(fā)情處理超數排卵處理發(fā)情配種或人工授精收集胚胎并檢查優(yōu)良公牛沖卵外源促性腺激素處理桑椹胚或囊胚階段注射雌激素或孕激素目的：從輸卵管或子宮角排出早期胚胎（早期胚胎處于游離狀態(tài)，容易收集）目的：誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。使它們處于相同的生理環(huán)境，這樣供體的胚胎移入受體后，不會發(fā)生免疫排斥反應。Embryotransfer02胚胎移植（遺傳性狀優(yōu)良，生產能力強）優(yōu)良供體母牛受體母牛受體發(fā)情同期發(fā)情處理超數排卵處理發(fā)情配種或人工授精胚胎移植收集胚胎并檢查對受體進行妊娠檢查具有優(yōu)良性狀的后代正常繁殖或兩三個月后進行另一次移植優(yōu)良公牛（有健康體質和正常繁殖能力）沖卵不同動物胚胎移植時間不同移植的胚胎在受體內能正常發(fā)育并分娩Embryotransfer02胚胎移植當胚胎發(fā)育到適宜的階段時，可將其取出向受體移植或冷凍保存。不同的動物胚胎移植的時間不同，例如，牛、羊一般要培養(yǎng)到16細胞階段（桑葚胚）或囊胚階段才能進行移植，小鼠和家兔等實驗動物可在更早的階段移植，人的體外受精胚胎即試管胚胎，可在4細胞階段移植。供體母牛（遺傳性狀優(yōu)良，生產能力強）受體母牛（有健康體質和正常繁殖能力）【學習任務二】情景任務2：以胚胎工程專家的角色，模擬試管牛工廠化生產的技術流程，用方框、箭頭和文字繪制流程圖Embryotransfer02胚胎移植多種激素同期發(fā)情處理促性腺激素超數排卵發(fā)情配種或人工受精收集胚胎并檢查胚胎移植妊娠檢查分娩（胚胎移植的犢牛）供體母牛（遺傳性狀優(yōu)良，生產能力強）受體母牛（有健康體質和正常繁殖能力）該過程中兩次使用激素該過程中進行了兩次檢查②進行胚胎移植的供體和受體的生理狀態(tài)要相同。胚胎移植成功與否要有兩個條件：①一般應在同種的雌性供體和受體之間進行。Embryotransfer02胚胎移植胚胎移植后，經受體孕育的后代的遺傳特性與供體保持一致【學習任務三】利用“牛繁殖技術綜合仿真實訓平臺”，嘗試完成一次仿真演練同學們可從學案中的“推薦的學習資源”欄，獲取下載網址：軟件：西農牛繁殖技術綜合仿真實訓；下載網址：/xn/xnfzsyzy/428414.htm。該軟件從西北農林科技大學虛擬仿真實驗教學中心官網下載獲取，僅供教學使用。

還有沒有其他的方法可以進一步挖掘良種奶牛的繁殖潛力？內細胞團內細胞團分開，形成一模一樣的雙胞胎同卵雙胞胎的形成示意圖結合同卵雙胞胎的形成，你有了怎樣的思路？1、概念：指采用將機械方法將早期胚胎分割成2等份、4等份、8等份等，經移植獲得同卵雙胎或多胎的技術。

機械方法：用分割針或分割刀在顯微鏡下進行分割操作胚胎分割時期：發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚酶解法：用胰蛋白酶處理Embryosegmentation03胚胎分割桑葚胚或囊胚的內細胞團細胞具有發(fā)育的全能性2、過程囊胚腔透明帶滋養(yǎng)層內細胞團分割針分割針胚胎移植內細胞團二分胚取樣滋養(yǎng)層做DNA分析鑒定性別已知性別或經遺傳病鑒定后的胚胎注意：將內細胞團均等分割胚胎移植前的性別鑒定、遺傳病篩查等：Embryosegmentation03胚胎分割若分割不均，會出現含內細胞團多的部分正常發(fā)育的能力強，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問題。三胚胎分割3.胚胎分割的優(yōu)點①可以促進優(yōu)良動物品種的繁殖②產生的遺傳性狀相同的后代是進行遺傳學研究的寶貴材料③在胚胎移植前，進行性別鑒定、遺傳病篩查等，對于人工控制動物性別、動物繁育健康后代有重要意義分割次數越多，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，還存在剛出生動物體重偏低，毛色、斑紋可能存在差異等問題。Embryosegmentation03胚胎分割4.胚胎分割的局限性【學習任務四】情境3：學校將開展以“賣卵代孕違法”為主題的社會公益宣傳活動，邀請你為學校公益宣講團設計宣傳海報。請你結合課堂所學，并上網查閱相關資料，完成海報的設計?！?/p>

小建議：有興趣的同學在完成海報后，可與伙伴一起深入社區(qū)，展開一次真實的科普宣傳活動！我國明令禁止買賣卵子、精子、胚胎和代孕。我們熱愛生命，用試管嬰兒技術圓有后代子孫的夢；我們珍愛生命，不輕易為錢財傷害自己的身體；我們敬畏生命，不為利益做違背倫理道德的交易。到社會中去04拓展應用Expandapplication

北方白犀牛曾經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，研究人員設法保存了北方白犀牛的精子。請回答下列問題。(1)我們可用哪些生物技術來人工繁育北方白犀牛？一定能成功嗎？請說出你的理由。

可以使用人工授精、體外受精、胚胎移植、體細胞核移植。不一定能成功，因為任何一項技術都不能保證百分之百的成功率，何況現存的北方白犀牛數量極少。(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？與野生種群相比，遺傳多樣性會降低，野外生存能力也會下降。(3)若繁育不成功，這一物種將從地球上消失，從中我們能得到怎樣的教訓？

多種多樣的生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要成員，是一個個獨特的基因庫。任何一個物種的滅絕都可能產生多米諾效應，使其他相關物種受到影響，進而威脅到生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。保護瀕危的野生動物，保護生物多樣性刻不容緩。04拓展應用Expandapplication1.下圖表示研究人員利用胚胎工程培育優(yōu)質奶牛的過程，下列相關說法正確的是()

A.①代表體外受精，與體內受精不同的是體外受精前精子需要獲能B.②代表早期胚胎培養(yǎng)，該過程中細胞進行有絲分裂，無細胞分化C.③代表胚胎分割，需均等分割桑葚胚的內細胞團，以免影響胚胎發(fā)育D.為選育出能泌乳的母奶牛，移植前需從胚胎的滋養(yǎng)層部位取樣，做DNA分析鑒定

性別DExercisestoconsolidate05習題鞏固練習與應用2.杜泊羊以其生長速度快、肉質好等優(yōu)點，成為受廣大消費者喜歡的綿羊品種?？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。(1)請將圖中括號內的內容補充完整。體外胚胎培養(yǎng)胚胎移植(2)為了獲得數量較多的卵母細胞，可以對雌性杜泊羊進行怎樣的處理？(3)在進行體外受精操作之前，還要對獲得的卵母細胞和精子進行怎樣的處理？可以對雌性杜泊羊進行超數排卵處理。要對采集到的卵母細胞進行成熟培養(yǎng)，對采集到的精子進行獲能處理。Exercisestoconsolidate05習題鞏固本課小結胚胎工程的技術手段體外受精卵母細胞的采集受精精子的獲取胚胎移植供體、受體的選擇和處理配種或人工授精胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存胚胎的移植移植后的檢查胚胎分割胚胎分割概念胚胎分割的優(yōu)點和局限性胚胎分割