【课件】胚胎工程技术及其应用课件高二下学期生物人教版选择性必修3.pptx

第第2 2章章 第第3 3节节细胞工程细胞工程胚胎工程技术及其应用胚胎工程技术及其应用试管婴儿新课导入胚胎工程试管动物技术：是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育成早期胚胎后，再经胚胎移植产生后代的技术。精子精子卵子卵子受精卵受精卵早期胚胎早期胚胎子宫子宫个体个体体外受精体外受精早期胚胎发育早期胚胎发育胚胎移植胚胎移植1.1.体外受精技术主要包括哪几个步骤？采集到的精子和卵细胞需体外受精技术主要包括哪几个步骤？采集到的精子和卵细胞需要进行什么处理？要进行什么处理？2.2.精子与卵细胞如何完成体外受精？受精卵如何培养？精子与卵细胞如何完成体外受精？受精卵如何培养？3.3.在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理?4.4.超数排卵的目的是什么？超数排卵的目的是什么？5.5.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应?根据根据P P60-6260-62文字及图，回答以下问题：文字及图，回答以下问题：一、体外受精一、体外受精一、体外受精一、体外受精1.1.过程：过程：包括包括_ _ _、_和和_等步骤。等步骤。卵母细胞的采集卵母细胞的采集精子的获取精子的获取受精受精卵巢卵巢MM期卵母细胞期卵母细胞体外受精体外受精获能精子获能精子精子离心处理精子离心处理新鲜或解新鲜或解冻的精液冻的精液受精卵培养受精卵培养成熟培养成熟培养获能处理获能处理2.2.意义：意义：是提高动物繁殖能力的有效措施，可以为胚胎移植提供可是提高动物繁殖能力的有效措施，可以为胚胎移植提供可用胚胎。用胚胎。目的：除去精浆以利于精子获能目的：除去精浆以利于精子获能在获能液或专用的受精液中完成受在获能液或专用的受精液中完成受精精1.1.概念：概念：指将通过指将通过_及及_得到的胚胎，移植到得到的胚胎，移植到_、_的的_动物体内，使之继续发育为新个体的技术。动物体内，使之继续发育为新个体的技术。体外受精体外受精其他方式其他方式同种的同种的生理状态相同生理状态相同雌性雌性体外受精得到的胚胎体外受精得到的胚胎其他方式得到的胚胎其他方式得到的胚胎同种的、生理状态相同种的、生理状态相同的雌性动物体内同的雌性动物体内新个体新个体移植移植发育发育2.2.胚胎来源胚胎来源:胚胎来源胚胎来源生殖方式生殖方式体外受精体外受精体内受精体内受精动物细胞核移植技术动物细胞核移植技术胚胎分割胚胎分割有性生殖有性生殖有性生殖有性生殖无性生殖无性生殖无性生殖无性生殖转基因动物转基因动物有性或无性生殖有性或无性生殖二、胚胎移植二、胚胎移植选择标准：选择标准：职能：职能：有健康体质和正常繁殖能力有健康体质和正常繁殖能力承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务3.3.供体和受体供体和受体:(1)(1)供体：供体：(2)(2)受体：受体：提供胚胎提供胚胎的个体的个体接受胚胎接受胚胎的个体的个体遗传性状优良，生产能力强遗传性状优良，生产能力强产生具有优良遗传特性的胚胎产生具有优良遗传特性的胚胎选择标准：选择标准：职能：职能：胚胎移植胚胎移植二、胚胎移植二、胚胎移植4.4.过程：过程：优良供体母牛受体母牛受体发情同期发情处理超数排卵处理发情配种（体内）人工受精（体外）胚胎移植对受体进行妊娠检查具有优良性状的后代正常繁殖或两三个月后进行另一次移植（遗传性状优良，（遗传性状优良，生产能力强）生产能力强）（有健康体质和（有健康体质和正常繁殖能力）正常繁殖能力）收集胚胎并检查注注射射外外源源促促性腺激素性腺激素孕激素孕激素二、胚胎移植二、胚胎移植直接注射性激素会导致性腺萎缩（负反馈）为什么不直接注射性激素？一一头牛一胎只牛一胎只产一一头牛牛犊，一生只生育，一生只生育4、5次。次。牛的生育率牛的生育率虽然很低，但是一然很低，但是一头母牛一生排出的母牛一生排出的卵卵细胞胞约200个左右个左右，公牛平均每次，公牛平均每次排出排出精精液液5ml,精子数精子数50亿。母牛其母牛其实是有是有很很强的生殖潜能的的生殖潜能的，只是，只是没有激没有激发出来。出来。3.3.胚胎移植的意义胚胎移植的意义充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力；充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力；缩短供体繁殖周期，增加一生繁殖后代数量。缩短供体繁殖周期，增加一生繁殖后代数量。对供体施行超数排卵处理后，可获得多枚胚胎，对供体施行超数排卵处理后，可获得多枚胚胎，经移植可得到多个后代经移植可得到多个后代供体职能：供体职能：产生具有产生具有优良遗传优良遗传特性特性的胚胎的胚胎承担繁重而漫长的承担繁重而漫长的妊娠妊娠和和育仔育仔任务任务受体职能：受体职能：二、胚胎移植二、胚胎移植 1.将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗?如果不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理?不一定能正常发育。一般情况下检验合格的胚胎需要移植到同种的、生理状态相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育。在胚胎移植前要对受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器官的生理变化同步，这样才能为供体的胚胎移人受体提供相同的生理环境。思考讨论 胚胎移植的生理学基础2.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应?受体对来自供体的胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。3.胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致?为什么?胚胎移植后，经受体孕育的后代的遗传特性与供体保持一致。因为供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系。其遗传物质在孕育过程中不会发生任何变化。4.胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗?为什么?正确。因为胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境条件的一致性密切相关。只有供体、受体生理环境条件高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并能续发育。所以，我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。思考讨论 胚胎移植的生理学基础资料资料 早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性，胞全能性，能不能将一个胚胎分割成几份，从而提高能不能将一个胚胎分割成几份，从而提高胚胎的利用率？胚胎的利用率？1.1.大多数哺乳动物的早期胚胎都具有发育为完整个体的潜能，即使去掉早期胚大多数哺乳动物的早期胚胎都具有发育为完整个体的潜能，即使去掉早期胚胎的一半，剩余的仍可以继续发育为一个完整的胚胎。胎的一半，剩余的仍可以继续发育为一个完整的胚胎。2.19972.1997年，科学家利用绵羊的年，科学家利用绵羊的8 8细胞胚胎进行分割移植实验，他们把绵羊的细胞胚胎进行分割移植实验，他们把绵羊的8 8细细胞胚胎分成胞胚胎分成4 4份，每份份，每份2 2个细胞，然后将分割后的个细胞，然后将分割后的2 2细胞胚胎重新植入母羊子宫里细胞胚胎重新植入母羊子宫里孕育，母羊产下了孕育，母羊产下了4 4头健康的小羊羔。头健康的小羊羔。概念：采用机械方法将早期胚胎切割成2等份，4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。理论基础：主要仪器设备：特点：选择的胚胎：体视体视显微镜和显微操作仪显微镜和显微操作仪发育良好的，形态正常的桑葚胚或囊胚。动物胚胎细胞的全能性。分割针或分割刀。三、胚胎分割三、胚胎分割操作程序操作程序：若分割不均，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。桑葚胚或囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性性别鉴定的取样部位和方法三、胚胎分割三、胚胎分割为什么要取滋养层细胞进行分析和鉴定？避免损伤内细胞团；滋养层和内细胞团均来自同一个受精卵的有丝分裂,含有相同的遗传物质。.胚胎分割的优点胚胎分割的优点可以可以促进促进优良动物品种的优良动物品种的繁殖繁殖产生的产生的遗传性状相同的后代遗传性状相同的后代是进行遗传学是进行遗传学研究的宝贵材料研究的宝贵材料在胚胎移植前，进行在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工等，对于人工控制动物控制动物性别、动物繁育健康后代性别、动物繁育健康后代有重要意义有重要意义.胚胎分割的局限性胚胎分割的局限性存在一些问题存在一些问题，如如刚出生动物体重偏低刚出生动物体重偏低，毛色、斑纹毛色、斑纹可能可能存在差异存在差异等。等。采用胚胎分割技术产生采用胚胎分割技术产生同卵多胎同卵多胎的可能性是有限的的可能性是有限的.分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，目前仍然以，目前仍然以二分胚胎二分胚胎的分的分割和移植效率最高割和移植效率最高。1.1.胚胎分割份数胚胎分割份数不能过不能过多多。分割的次数越多，分割的次数越多，每一份的细胞数目越少，不但难以做到均等每一份的细胞数目越少，不但难以做到均等分割，而且囊胚期的内细胞团细胞所受的影响也越大。分割的份分割，而且囊胚期的内细胞团细胞所受的影响也越大。分割的份数越多，技术难度越大，移植后的和发育的难度越大，数越多，技术难度越大，移植后的和发育的难度越大，分割分割后胚胎成活的概率越小。后胚胎成活的概率越小。2.2.属于无性繁殖或克隆属于无性繁殖或克隆 同一胚胎经同一胚胎经分割移植形成的后代分割移植形成的后代具有具有相相同的遗传物质同的遗传物质，该过程中没有减数分裂、，该过程中没有减数分裂、有性生殖细胞的形成、有性生殖细胞的结有性生殖细胞的形成、有性生殖细胞的结合属于合属于无性繁殖或克隆。无性繁殖或克隆。注意事项注意事项练习与应用2.杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，成为受广大消费者喜欢的绵羊品种。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示。(1)请将图中括号内的内容补充完整。体外胚胎培养胚胎移植(2)为了获得数量较多的卵母细胞，可以对雌性杜泊羊进行怎样的处理？(3)在进行体外受精操作之前，还要对获得的卵母细胞和精子进行怎样的处理？可以对雌性杜泊羊进行超数排卵处理。要对采集到的卵母细胞进行成熟培养，对采集到的精子进行获能处理。北方白犀牛曾经广泛分布于非洲中部等地，但由于猖獗的盗猎和自然栖息地的丧失，它们的数量不断减少。2018年3月，世界上最后一头雄性北方白犀牛去世，该物种仅剩下两头雌性。在此之前，研究人员设法保存了北方白犀牛的精子。请回答下列问题。(1)我们可以使用哪些现代生物技术来人工繁育北方白犀牛？运用这些技术一定能繁育成功吗？请说出你的理由。可以使用人工授精、体外受精、胚胎移植、体细胞核移植等技术来人工繁育北方白犀牛。运用这些技术不一定能成功繁育北方白犀牛，因为任何一项技术都不能保证百分之百的成功率，何况现存的北方白犀牛数量极少。二、拓展应用练习与应用练习与应用(2)如果繁育成功，这样人工繁育的种群与野生种群相比，有什么区别？这样人工繁育的种群与野生种群相比，遗传多样性会降低，野外生存能力也会下降。(3)如果繁育不成功，这一物种将永远从地球上消失，从中我们能得到怎样的教训？多种多样的生物是生态系统的重要成员，是一个个独特的基因库。任何一个物种的灭绝都可能产生多米诺效应，使其他相关物种受到影响，进而威胁到生态系统的平衡与稳定。保护濒危的野生动物，保护生物多样性刻不容缓。二、拓展应用