2.3.2胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用課件高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第3節(jié)

胚胎工程二

胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用1.以文字和圖示表示哺乳動物的體外受精和胚胎移植的過程。（重難點）2.簡述體外受精、胚胎移植和胚胎分割技術(shù)在畜牧業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用價值。（重點）學(xué)習(xí)目標(biāo)那如何實現(xiàn)良種?？焖俜敝衬?？從社會中來牛的生育率雖然很低，但是一頭母牛一生排出的卵細(xì)胞約200個左右，卵巢中卵母細(xì)胞數(shù)量是它的1000倍（20萬）；公牛平均每次射精5ml，精子數(shù)50億。母牛其實是有很強的生殖潛能的，只是沒有激發(fā)出來?？茖W(xué)家們應(yīng)用試管動物技術(shù)解決了這一難題。(1)概念：通過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)生的個體。試管動物(2)涉及的胚胎工程技術(shù)：體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植體外受精受體母牛（代孕）精子卵子早期胚胎發(fā)育胚胎移植受精卵早期胚胎試管牛注意：試管動物是有性生殖技術(shù)，克隆動物是無性生殖技術(shù)。一、體外受精1.過程：包括

、

和

等步驟。卵母細(xì)胞的采集精子的獲取受精卵母細(xì)胞的采集成熟培養(yǎng)：精子的獲取去除精漿以利于精子獲能(提取純度較高精子)。將精子培養(yǎng)在人工配制的獲能液中使其獲能。適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液體外受精獲得的受精卵可以在培養(yǎng)液中直接發(fā)育成犢牛嗎？一、體外受精提高動物

能力的有效措施，為胚胎移植提供可用的

。胚胎繁殖2.意義：自學(xué)指導(dǎo)1閱讀教材P61-62內(nèi)容，回答以下問題：(5min)1.胚胎移植的概念、移植條件、實質(zhì)、地位是什么？2.

什么是供體和受體？供體和受體的選擇標(biāo)準(zhǔn)是什么？3.請用文字和箭頭表示出胚胎移植的過程。4.在胚胎移植前應(yīng)該對受體進(jìn)行怎樣的處理？目的是什么？5.如何進(jìn)行超數(shù)排卵？目的是什么？6.胚胎移植的意義?！九咛ヒ浦病渴侵笇⑼ㄟ^_________及_________得到的胚胎，移植到________、_____________的雌性動物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。體外受精其他方式同種的生理狀態(tài)相同選擇標(biāo)準(zhǔn)：體內(nèi)受精、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、核移植技術(shù)等（一）概念：遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強有健康體質(zhì)和正常繁殖能力二、胚胎移植供體：提供胚胎的個體受體：接受胚胎的個體胚胎移植是胚胎工程的最終環(huán)節(jié)技術(shù)/最后一道“工序”。地位：二、胚胎移植（二）過程：優(yōu)良供體母牛受體母牛受體發(fā)情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。1.什么是同期發(fā)情處理？確保供體和受體的生殖器官處于相同的生理狀態(tài)，使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致，這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。2.同期發(fā)情處理的目的是什么？超數(shù)排卵處理誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵細(xì)胞。3.超數(shù)排卵的目的是什么？注射外源促性腺激素。4.如何進(jìn)行超數(shù)排卵？5.為什么注射促性腺激素而不是性激素呢？直接注射性腺激素，通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)會導(dǎo)致性腺萎縮。同期發(fā)情處理(前列腺激素、孕激素)二、胚胎移植（二）過程：優(yōu)良供體母牛受體母牛受體發(fā)情超數(shù)排卵處理發(fā)情配種或人工授精優(yōu)良公牛收集胚胎并檢查沖卵排出早期胚胎6.沖卵的目的是什么？7.進(jìn)行胚胎移植時應(yīng)選擇發(fā)育到哪個階段的胚胎？桑葚胚或囊胚，若沒發(fā)育到適合移植的階段，還要進(jìn)行胚胎培養(yǎng)。哺乳動物早期胚胎形成后，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)，為胚胎收集提供可能。冷凍保存：短期→在0~5℃培養(yǎng)液中可存活12~20h。長期→液氮中保存。正常繁殖或兩三個月后進(jìn)行另一次移植胚胎移植對受體進(jìn)行妊娠檢查具有優(yōu)良性狀的后代同期發(fā)情處理(前列腺激素、孕激素)胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)思考?討論1.將檢驗合格的胚胎移植到任何一個受體的子宮內(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，為供體的胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境。2.受體會不會對來自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)？受體對來自供體的胚胎基本上不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。母體將妊娠子宮當(dāng)作免疫豁免區(qū)。胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)思考?討論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。因為供體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)在孕育過程中不會發(fā)生任何變化。4.胚胎移植實質(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。因為胚胎移植的成功率與供體、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，并能繼續(xù)發(fā)育。所以，我們可以把胚胎移植簡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。生理學(xué)基礎(chǔ)意義胚胎移入同種動物的供、受體排卵后(同期發(fā)情)生殖器官的生理變化是_______的為供體的胚胎移入受體提供了_______的生理環(huán)境胚胎收集早期胚胎形成后，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_______狀態(tài)為胚胎的收集提供可能移入胚胎存活受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生_________________為胚胎在受體內(nèi)存活提供了可能保留胚胎遺傳特性供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，其_________不會發(fā)生改變?yōu)橐浦埠蟮呐咛ダ^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)良遺傳性狀胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)思考?討論免疫排斥反應(yīng)相同相同游離遺傳物質(zhì)充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。（三）意義：供體職能產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎承擔(dān)繁重而漫長的妊娠和育仔任務(wù)受體職能對供體施行超數(shù)排卵處理后，可獲得多枚胚胎，經(jīng)移植可得到多個后代。二、胚胎移植地位：胚胎移植作為胚胎工程的最終技術(shù)環(huán)節(jié)，還將推動胚胎工程其他技術(shù)的研究和應(yīng)用?？s短供體繁殖周期，增加一生繁殖后代數(shù)量。對供體、受體母畜進(jìn)行選擇，并進(jìn)行同期發(fā)情處理對供體母畜進(jìn)行超數(shù)排卵配種或人工授精收集胚胎對胚胎檢查培養(yǎng)或保存胚胎移植對受體母畜進(jìn)行妊娠檢查產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的后代小結(jié)(1)該過程中兩次使用激素：第一次對受、供體進(jìn)行同期發(fā)情處理；第二次用于供體的超數(shù)排卵。(2)該過程中的兩次檢查：第一次對收集的胚胎進(jìn)行檢查；第二次對受體母牛是否妊娠進(jìn)行檢查。(3)胚胎移植成功與否要有兩個條件：胚胎移植一般應(yīng)在同種的雌性供體和受體之間進(jìn)行。進(jìn)行胚胎移植的供體和受體的生理狀態(tài)要相同。同卵雙胞胎剛開始是單個的受精卵，但是在受孕一段時間之后，胚胎自行一分為二，形成了兩個新的胚胎，而且具有相同的染色體構(gòu)成，同時也具有相同的基因，這種情況稱之為同卵雙胞胎。你能想到進(jìn)一步提高良種奶牛繁殖率的思路嗎？自學(xué)指導(dǎo)2閱讀教材P62-63內(nèi)容，回答以下問題：(3min)1.胚胎分割是一項怎樣的技術(shù)？屬于什么繁殖方式？2.

應(yīng)選取什么時期的胚胎進(jìn)行分割？原因是？操作時應(yīng)注意什么？3.在胚胎移植前常需要對胚胎檢測，為什么要對胚胎進(jìn)行檢測？檢測什么？應(yīng)選擇什么細(xì)胞進(jìn)行鑒定？為什么選擇這種細(xì)胞？4.胚胎分割可應(yīng)用在哪些方面？其有何局限性？【胚胎分割】采用__________將_________切割成____________________等，經(jīng)移植獲得________________的技術(shù)。1.概念：機械方法早期胚胎2等份、4等份或8等份同卵雙胎或多胎2.理論依據(jù):早期胚胎細(xì)胞具有很強的分裂能力，并保持著細(xì)胞全能性。來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，可產(chǎn)生遺傳性狀相同的后代。3.特點:三、胚胎分割可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一。4.繁殖方式:5.主要儀器設(shè)備:顯微操作儀體視顯微鏡6.胚胎分割操作程序原因：桑葚胚或囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞具有發(fā)育的全能性。三、胚胎分割(1)適合分割的胚胎：選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的_________或________，移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中。桑葚胚囊胚桑葚胚囊胚(2)在顯微鏡下用分割針或分割刀分割。均等分割內(nèi)細(xì)胞團(tuán)若不能將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，會出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)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?？芍苯右浦步o受體，或經(jīng)體外培養(yǎng)后，再移植給受體。不同發(fā)育階段的胚胎，具體操作不完全相同。三、胚胎分割6.胚胎分割操作程序做DNA分析鑒定性別(3)還可用分割針分割_________，做DNA分析，鑒定性別。滋養(yǎng)層①滋養(yǎng)層細(xì)胞和內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞都是由同一個受精卵經(jīng)有絲分裂和細(xì)胞分化形成，具有相同的遺傳物質(zhì)。②滋養(yǎng)層細(xì)胞發(fā)育成胎膜和胎盤，不發(fā)育胎兒的組織或器官，不會對胎兒產(chǎn)生影響。三、胚胎分割【思考2】為什么選取滋養(yǎng)層細(xì)胞進(jìn)行DNA分析？【思考1】進(jìn)行DNA分析，鑒定性別的目的是？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)重的遺傳病；進(jìn)行性別鑒定，是為了人工篩選后代動物的性別。胚胎分割動態(tài)演示7.胚胎分割的優(yōu)點①可以促進(jìn)優(yōu)良動物品種的繁殖；②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；③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、動物繁育健康后代有重要意義。8.胚胎移植的局限性實踐證明，采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胎的可能性是有限的，分割次數(shù)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。三、胚胎分割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，其遺傳特性與受體保持一致。（

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

）×××一、概念檢測練習(xí)與應(yīng)用（P64）當(dāng)?shù)仄胀ňd羊杜泊羊分娩2.杜泊羊以其生長速度快、肉質(zhì)好等優(yōu)點，成為受廣大消費者喜歡的綿羊品種。科研工作者通過胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下圖所示。(1)請將圖中的括號內(nèi)的內(nèi)容補充完整。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（

）體外胚胎培養(yǎng)（

）胚胎移植練習(xí)與應(yīng)用（P64）(2)為了獲得數(shù)量較多的卵母細(xì)胞，可以對雌性杜泊羊進(jìn)行怎樣的處理？可以對雌性杜泊羊進(jìn)行超數(shù)排卵處理。(3)在進(jìn)行體外受精操作之前，還要對獲得的卵母細(xì)胞和精子進(jìn)行怎樣的處理？要對采集到的卵母細(xì)胞進(jìn)行成熟培養(yǎng)，對采集到的精子進(jìn)行獲能處理。練習(xí)與應(yīng)用（P64）2.杜泊羊以其生長速度快、肉質(zhì)好等優(yōu)點，成為受廣大消費者喜歡的綿羊品種。科研工作者通過胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下圖所示。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。請回答下列問題。（1）我們可以使用哪些現(xiàn)代生物技術(shù)來人工繁育北方白犀牛？運用這些技術(shù)一定能繁育成功嗎？請說出你的理由?？梢允褂萌斯な诰Ⅲw外受精、胚胎移植、體細(xì)胞核移植等技術(shù)來人工繁育北方白犀牛。運用這些技術(shù)不一定能成功繁育北方白犀牛，因為任何一項技術(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。二、擴(kuò)展應(yīng)用練習(xí)與應(yīng)用（P64）（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。二、擴(kuò)展應(yīng)用練習(xí)與應(yīng)用（P64）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。請回答下列問題。二、擴(kuò)展應(yīng)用練習(xí)與應(yīng)用（P64）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。請回答下列問題。（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，是一個個獨特的基因庫。任何一個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)瀕危的野生動物，保護(hù)生物多樣性刻不容緩。1.若下圖表示細(xì)胞工程操作中的某些過程，請回答下列問題。(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？白菜和甘藍(lán)雜交產(chǎn)生的子代沒有同源染色體，進(jìn)行減數(shù)分裂時聯(lián)會發(fā)生紊亂，不能形成正常的配子，所以該子代一般不可育。植物組織培養(yǎng)技術(shù)。ABC復(fù)習(xí)與提高（P66）(2)若該圖表示抗丙肝病毒的單克隆抗體制備過程中的一環(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？B淋巴細(xì)胞。能大量增殖并能產(chǎn)生抗丙肝病毒的抗體。1.若下圖表示細(xì)胞工程操作中的某些過程，請回答下列問題。ABC復(fù)習(xí)與提高（P66）(3)如果A、B分別是取自優(yōu)良奶牛的卵細(xì)胞和精子，在進(jìn)行體外受精時，一般要把A細(xì)胞培養(yǎng)到什么時期？B細(xì)胞則要經(jīng)過什么處理才能與A細(xì)胞結(jié)合為受精卵？減數(shù)分裂Ⅱ中期（MⅡ期）獲能處理。1.若下圖表示細(xì)胞工程操作中的某些過程，請回答下列問題。ABC復(fù)習(xí)與提高（P66）(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)生青蒿素的代謝過程中，某些酶（如FPS酶）起決定性作用；(3)野生黃花蒿在生長過程中，處于花蕾期時體內(nèi)青蒿素含量最高；(4)研究人員在對黃花蒿進(jìn)行組織培養(yǎng)時，發(fā)現(xiàn)它的愈傷組織中沒有青蒿素，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。2.2015年10月，我國科學(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。青蒿素類藥物的市場需求很大，請你根據(jù)所學(xué)內(nèi)容及以下信息，提出一條提高青蒿素類藥物產(chǎn)量的研究思路。①用基因工程技術(shù)將青蒿素基因或雙氫青蒿素基因?qū)胛⑸?，利用微生物合成青蒿素；②用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，將外植體脫分化形成愈傷組織，再誘導(dǎo)愈傷組織再分化成胚狀體，獲取青蒿素；③將FPS酶基因作為目的基因插入農(nóng)桿菌T-DNA中，用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入青蒿素細(xì)胞，整合到青蒿素染色體DNA上，再利用植物組織培養(yǎng)獲得FPS酶基因表達(dá)能力強、青蒿素產(chǎn)量高的品種；④用秋水仙素處理黃花蒿種子或幼苗使之成為四倍體，獲取青蒿素?；虿捎闷渌侠矸椒?。2.2015年10月，我國科學(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。青蒿素類藥物的市場需求很大，請你根據(jù)所學(xué)內(nèi)容及以下信息，提出一條提高青蒿素類藥物產(chǎn)量的研究思路。3.在章首頁中介紹的體細(xì)胞克隆猴的培育過程中，我國科學(xué)家經(jīng)過多年的反復(fù)實驗，可以在10s之內(nèi)對卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作，在15s之內(nèi)將體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞里。有評論者認(rèn)為：該研究的研究者利用“聰明的化學(xué)方法和操作技巧”，攻克了多年來導(dǎo)致體細(xì)胞克隆猴失敗的障礙。培育克隆猴的流程如下圖所示，請結(jié)合圖回答問題。復(fù)習(xí)與提高（P66）胎猴母猴體細(xì)胞卵母細(xì)胞取出采集重構(gòu)胚用滅活的仙臺病毒短暫處理克隆小猴代孕母猴Kdm4d的mRNA注入生出融合

培養(yǎng)胚胎移植去核卵母細(xì)胞去核處理TSA培育克隆猴的流程圖（1）研究人員在將胎猴的體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞前，用滅活的仙臺病毒進(jìn)行了短暫處理。在此過程中，滅活的仙臺病毒所起作用是什么？誘導(dǎo)細(xì)胞融合復(fù)習(xí)與提高（P66）（2）為了調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá)，提高胚胎的發(fā)育率和妊娠率，研究人員將組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了