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

2.3胚胎工程二、胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用胚胎工程技術(shù)主要包括哪些內(nèi)容？它們的原理分別是什么？胚胎工程在生產(chǎn)實(shí)踐中有哪些應(yīng)用?本節(jié)聚焦12胚胎工程理論基礎(chǔ)常用技術(shù)及應(yīng)用1.體外受精2.胚胎移植3.胚胎分割1.生理學(xué)基礎(chǔ)2.步驟終端技術(shù)終端技術(shù)1.分別采集精子和卵母細(xì)胞2.成熟培養(yǎng)和精子獲能3.在培養(yǎng)液中培養(yǎng)，促使完成受精定義、選擇胚胎和儀器用具、過程、優(yōu)勢(shì)和問題引進(jìn)一頭良種成年奶牛需要3萬－5萬元牛的生育率低，一頭牛一胎只一個(gè)，一生只能生育四五次。牛的生育率雖然很低，但是牛的卵母細(xì)胞卻相當(dāng)?shù)亩?，其卵巢中卵母?xì)胞數(shù)目要比一生中排卵數(shù)多1000倍左右。國(guó)產(chǎn)奶牛：年均產(chǎn)奶量3000公斤左右國(guó)際良種奶牛：年均產(chǎn)奶量10000公斤左右我國(guó)蒙古黃牛：均重300Kg澳大利亞海福特肉用牛：2歲體重可達(dá)800Kg如何實(shí)現(xiàn)良種牛的快速大量繁殖？

到社會(huì)中去動(dòng)物細(xì)胞核移植試管牛胚胎分割體外受精早期胚胎發(fā)育試管動(dòng)物技術(shù)：是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育成早期胚胎后，再經(jīng)胚胎移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。受體母牛(代孕)精子卵子胚胎移植受精卵早期胚胎試管牛試管牛=克隆牛

到社會(huì)中去

核移植體外受精早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植克隆牛無性生殖重組細(xì)胞受精卵試管牛有性生殖比較項(xiàng)目試管動(dòng)物(嬰兒)克隆動(dòng)物技術(shù)基礎(chǔ)生殖類型后代性狀的繼承特點(diǎn)體外受精體外受精胚胎移植動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物體細(xì)胞核移植胚胎移植有性生殖無性生殖繼承雙親的的特性與核供體親本基本一樣

到社會(huì)中去（1）卵母細(xì)胞（MII期）的采集和培養(yǎng)（2）精子的采集和獲能（3）受精（4）早期胚胎培養(yǎng)1.體外受精一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用體外受精早期胚胎發(fā)育受體母牛(代孕)精子卵子胚胎移植受精卵早期胚胎試管牛采集方法適用范圍采集過程培養(yǎng)輸卵管采卵(沖取卵子)卵巢采卵屠宰動(dòng)物的卵巢采卵活體采卵實(shí)驗(yàn)動(dòng)物以及家畜大型動(dòng)物或大家畜小鼠、兔、豬、羊牛、馬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。從已屠宰的雌性動(dòng)物體內(nèi)摘取卵巢，再從卵巢中采集卵母細(xì)胞借助超聲波探測(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?？芍苯优c獲能的精子在體外受精。采集后的卵母細(xì)胞都要在體外經(jīng)過人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。(不需要培養(yǎng))(需要培養(yǎng))（1）卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)1.體外受精一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用（2）精子的獲取方法操作過程適用動(dòng)物培養(yǎng)法將精子放入人工配制的獲能液中使其獲能嚙齒動(dòng)物、家兔及豬等動(dòng)物化學(xué)誘導(dǎo)法將精子放在一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中，用化學(xué)藥物誘導(dǎo)精子獲能牛、羊等家畜精子在進(jìn)行體外受精前需要精子獲能處理1.體外受精一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用（3）受精（4）早期胚胎培養(yǎng)以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力獲能液或?qū)Ｓ玫氖芫芤后w外受精技術(shù)（P60）：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。1.體外受精一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用2.胚胎移植（1）胚胎移植：是指將體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動(dòng)物的體內(nèi)，繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。（p61）受體：接受胚胎的個(gè)體供體：提供胚胎的個(gè)體早期胚胎體外受精體內(nèi)受精核移植轉(zhuǎn)入目的基因的受精卵胚胎分割有性生殖無性生殖胚胎移植實(shí)質(zhì)：早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。地位：獲得的胚胎都必須移植給受體才能獲得后代。一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用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？結(jié)合圖示，思考與討論以下問題：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？2．受體會(huì)不會(huì)對(duì)來自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)？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？思考·討論胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)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(shù)排卵處理發(fā)情配種或人工受精胚胎移植收集胚胎并檢查對(duì)受體進(jìn)行妊娠檢查具有優(yōu)良性狀的后代正常繁殖或兩三個(gè)月后進(jìn)行另一次移植優(yōu)良公牛供體、受體的選擇和處理配種或進(jìn)行人工授精胚胎的收集胚胎的檢查培養(yǎng)或保存胚胎的移植移植后的檢查2.胚胎移植一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用優(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）超數(shù)排卵受體發(fā)情發(fā)情配種或人工授精移植胚胎收集胚胎并檢查對(duì)受體進(jìn)行妊娠檢查正常繁殖或兩三個(gè)月后進(jìn)行另一次移植具有優(yōu)良性狀的后代優(yōu)良公牛進(jìn)行同期發(fā)情處理一般用激素處理使供體和受體同期發(fā)情，以便使受體適時(shí)處于可以接受外源胚胎的生理狀態(tài)2.胚胎移植一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用優(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）超數(shù)排卵受體發(fā)情發(fā)情配種或人工授精移植胚胎收集胚胎并檢查對(duì)受體進(jìn)行妊娠檢查正常繁殖或兩三個(gè)月后進(jìn)行另一次移植具有優(yōu)良性狀的后代優(yōu)良公牛進(jìn)行同期發(fā)情處理應(yīng)用外源促性腺激素，誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子2.胚胎移植一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用優(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）超數(shù)排卵受體發(fā)情發(fā)情配種或人工授精移植胚胎收集胚胎并檢查對(duì)受體進(jìn)行妊娠檢查正常繁殖或兩三個(gè)月后進(jìn)行另一次移植具有優(yōu)良性狀的后代優(yōu)良公牛進(jìn)行同期發(fā)情處理用配制的溶液將胚胎從子宮或輸卵管中沖洗出來2.胚胎移植一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用（2）過程：①該過程中兩次使用激素：②該過程中的兩次檢查：③胚胎移植成功與否要有兩個(gè)條件：對(duì)受、供體進(jìn)行同期發(fā)情處理；用于供體的超數(shù)排卵。第一次對(duì)收集的胚胎進(jìn)行檢查；第二次對(duì)受體母牛是否妊娠進(jìn)行檢查。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。2.胚胎移植一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用(3)優(yōu)勢(shì)：充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力；縮短供體繁殖周期,增加一生繁殖后代數(shù)量。3.胚胎分割早期胚胎細(xì)胞具有很強(qiáng)的分裂能力，并保持著細(xì)胞全能性，能不能將一個(gè)胚胎分割成幾份，從而提高胚胎的利用率？一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用1978年，科學(xué)家將小鼠的桑椹胚一分為二，獲得了成功。1979年，科學(xué)家分割綿羊胚胎獲得了同卵羔羊。20世紀(jì)80年代后，人們建立了系統(tǒng)的胚胎分割法，并相繼得到1/4和1/8分割胚胎后代。我國(guó)的胚胎工程專家也進(jìn)行了分割胚胎移植的實(shí)驗(yàn)研究，成功地對(duì)小鼠、家兔、綿羊、山羊和牛等動(dòng)物進(jìn)行了分割胚胎移植，并將二分胚胎分割技術(shù)應(yīng)用到牛和羊的胚胎移植中。胚胎分割技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用胚胎分割技術(shù)獲得的三卵六羔羊3.胚胎分割一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用（1）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)。后代具有相同的遺傳物質(zhì)，因此胚胎分割可以看做動(dòng)物無性繁殖或克隆的方法之一。（3）理論基礎(chǔ)：（4）主要儀器設(shè)備：（2）特點(diǎn)：（5）選擇的胚胎：體視顯微鏡和顯微操作儀發(fā)育良好的，形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。3.胚胎分割一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用動(dòng)物胚胎細(xì)胞的全能性。體視顯微鏡和顯微操作儀胚胎分割是指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份，經(jīng)移植獲得同卵雙胞胎或多胎的技術(shù)。胚胎分割需要體視顯微鏡和顯微操作儀。應(yīng)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚，在盛有操作液的培養(yǎng)皿中進(jìn)行胚胎分割。選擇囊胚進(jìn)行分割時(shí)要注意把內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。3.胚胎分割一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用基本操作程序牛胚胎性別鑒定和分割示意圖3.胚胎分割一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用（6）具體操作選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中。用分割針或分割刀片將胚胎切開，吸出其中的半個(gè)胚胎，注入預(yù)先準(zhǔn)備好的空透明帶中，或直接將裸半胚移植入受體。對(duì)囊胚階段胚胎進(jìn)行分割時(shí)一定要均分內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，若分割不均，會(huì)出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)多的部分正常發(fā)育的能力強(qiáng)，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。3.胚胎分割一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用3.胚胎分割一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用缺點(diǎn)：剛出生動(dòng)物體重偏低毛色、斑紋存在差異、同卵多胎成活比例小優(yōu)勢(shì)：促進(jìn)優(yōu)良動(dòng)物品種的繁殖產(chǎn)生遺傳性狀相同的后代提高胚胎的利用率（7）胚胎分割的優(yōu)勢(shì)和問題3.胚胎分割一.胚胎工程的技術(shù)及應(yīng)用一.概念檢測(cè)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(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（P64）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^胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下圖所示。（1）請(qǐng)將圖中括號(hào)內(nèi)的內(nèi)容補(bǔ)充完整。（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?（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?體外胚胎培養(yǎng)胚胎移植可以對(duì)雌性杜泊羊進(jìn)行超數(shù)排卵處理。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（P64）二、拓展應(yīng)用北方白犀牛曾經(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(yùn)用這些技術(shù)一定能繁育成功嗎?請(qǐng)說出你的理由。（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?（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)?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。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。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。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。練習(xí)與應(yīng)用（P64）復(fù)習(xí)與提高1．(1)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。

(2)用丙肝病毒免疫過的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)減數(shù)分裂Ⅱ中期(MⅡ期)；獲能處理。3．(1)誘導(dǎo)細(xì)胞融合。(2)這兩種物質(zhì)都是通過改變組蛋白的表觀遺傳修飾來調(diào)控基因表達(dá)。組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA可以表達(dá)組蛋白去甲基化酶，該酶能降低組蛋白的甲基化水平；組蛋白脫乙酰酶抑制劑TSA可以抑制組蛋白脫乙酰酶的作用，提高組蛋白的乙?；?。復(fù)習(xí)與提高3(3)“聰明的化學(xué)方法”是指對(duì)重構(gòu)胚的處理用了TSA以及將組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注人了重構(gòu)胚，這可以促進(jìn)囊胚的發(fā)育和提高代孕母猴的妊娠率?！安僮骷记伞笔侵缚茖W(xué)家經(jīng)過大量的訓(xùn)練，能在10s內(nèi)完成對(duì)卵母細(xì)胞的去核操作，能在15s內(nèi)將體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞，這樣迅速的操作大大減少了對(duì)卵母細(xì)胞的損傷。(4)在醫(yī)學(xué)研究中通常需要用到遺傳背景相似或相同的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，這樣實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的比較才更具有說服力。由于猴與人的親緣關(guān)系極近，培育大批具有相同遺傳背景的克隆猴，對(duì)人類疾病致病機(jī)制的研究和新藥的研發(fā)等具有重要意義。特別是在腦研究方面，克隆猴的培育將大大促進(jìn)人類腦疾病的研究和治療。例如，我們可以培育一批“模型猴”，標(biāo)記它們的某一類神經(jīng)元，追蹤其神經(jīng)連接，由于這些猴的遺傳背景一致，所以在研究中可以最大限度排除由基因差異造成的大腦結(jié)構(gòu)形狀不ー的問題?！井?dāng)堂檢測(cè)】1.可以與獲能精子進(jìn)行體外受精的卵母細(xì)胞需要培養(yǎng)到(

) A.MⅠ期 B.MⅡ期 C.桑葚胚期 D.囊胚期

BD2.發(fā)展試管動(dòng)物技術(shù)具有重要意義，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

) A.試管動(dòng)物技術(shù)可解決動(dòng)物生育率低的問題 B.試管動(dòng)物技術(shù)可以更多、更有效地利用動(dòng)物卵母細(xì)胞 C.試管動(dòng)物技術(shù)可以通過普通家畜繁育良種家畜 D.試管動(dòng)物技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)家畜的快速繁殖

3.下列關(guān)于采用胚胎工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)某良種肉用?？焖俜敝车臄⑹?，正確的是(

) A.采取激素注射等方法對(duì)良種母牛作超數(shù)排卵處理 B.體外培養(yǎng)發(fā)育到原腸胚期的胚胎即可進(jìn)行移植 C.使用免疫抑制劑以避免代孕牛對(duì)植入胚胎的排斥反應(yīng) D.利用胚胎分割技術(shù)，同卵多胎較同卵雙胎成功率更高

A4.中國(guó)科學(xué)家利用獼猴體細(xì)胞的細(xì)胞核移植和胚胎移植技術(shù)，最終培育出體細(xì)胞克隆猴“中中”和“華華”，過程如圖所示。下列敘述正確的是(

)CA.核移植獲得的克隆猴體細(xì)胞的染色體數(shù)目是核供體的一半B.重組細(xì)胞體外培養(yǎng)發(fā)育到原腸胚階段即可進(jìn)行胚胎移植C.為獲得更多克隆猴可在胚胎移植前