【课件】胚胎工程技术及其应用课件2021-2022学年高二下学期生物人教版选择性必修3.pptx

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1、2.3.2 2.3.2 胚胎工程技术及其应用胚胎工程技术及其应用背景资料1：1、引进一头良种成年奶牛需、引进一头良种成年奶牛需3万万-5万元万元2、一、一头牛头牛一胎只产一头一胎只产一头牛犊，一生牛犊，一生只只生育生育4、5次。次。实际问题:牛的牛的生育率虽然很低生育率虽然很低，但是，但是一头母牛一头母牛一生排出一生排出的的卵细胞卵细胞约约200个左个左右，卵巢中右，卵巢中卵母细胞数量卵母细胞数量是它的是它的1000倍（倍（20万）；公牛平均每次射精万）；公牛平均每次射精5ml,精子数精子数50亿。亿。那如何实现良种牛快速繁殖呢那如何实现良种牛快速繁殖呢?母牛其实是有母牛其实是有很强的生殖潜能

2、的很强的生殖潜能的，只是，只是没有激发没有激发出来。出来。19821982年世界首例年世界首例“试管牛试管牛”犊问世犊问世1、“试管牛试管牛”是怎么回事？是怎么回事？2、“试管牛试管牛”是应用哪些技术生产的？是应用哪些技术生产的？背景资料2：试管动物:是指通过人工操作使卵子在是指通过人工操作使卵子在体外受精体外受精，经培养发，经培养发育为育为早期胚胎早期胚胎后，再进行后，再进行移植移植产生的个体。产生的个体。个体个体精子精子卵子卵子受精卵受精卵体外受精早期胚胎早期胚胎子宫子宫胚胎移植早期胚胎发育胚胎工程技术胚胎工程技术（二）胚胎移植（三）胚胎分割（一）体外受精方法方法场所场所是否培养是否培养小

3、型小型动物动物大型大型动物动物输卵管输卵管卵巢卵巢借助借助超声波探测仪超声波探测仪、内窥镜内窥镜或或腹腔镜腹腔镜否，否，直接直接与获能的与获能的精子受精精子受精是，需培养至是，需培养至MM中期中期注射注射促性腺激素促性腺激素（一）体外受精1 1、卵母细胞的采集和培养、卵母细胞的采集和培养B B超活采仪超活采仪活体采集的活体采集的牛卵母细胞牛卵母细胞牛卵母细胞牛卵母细胞牛卵巢牛卵巢2 2、精子的采集和获能、精子的采集和获能精子在进行体外精子在进行体外受精前受精前需要需要精子获能精子获能处理处理体外体外体外体外精子获能精子获能精子获能精子获能的方法：的方法：的方法：的方法：1 1 1 1）培养法）

4、培养法）培养法）培养法:放入放入放入放入人工配制人工配制人工配制人工配制的的的的获能液获能液获能液获能液中中中中如：啮齿动物、家兔和猪等如：啮齿动物、家兔和猪等如：啮齿动物、家兔和猪等如：啮齿动物、家兔和猪等2 2 2 2）化学诱导法）化学诱导法）化学诱导法）化学诱导法:放在一定浓度的放在一定浓度的放在一定浓度的放在一定浓度的肝素肝素肝素肝素或或或或钙离子载体钙离子载体钙离子载体钙离子载体A23187A23187A23187A23187溶液中溶液中溶液中溶液中如：牛、羊等如：牛、羊等如：牛、羊等如：牛、羊等 获能的获能的精子和精子和培养成熟的培养成熟的卵子，在卵子，在获能溶液获能溶液或或专用的

5、专用的受精溶液受精溶液 中中完成完成受精过程。受精过程。注意：注意：精子精子离心离心处理的处理的目的目的是，是，去除去除精精液液中的中的抑制抑制获能的获能的物质物质。3 3、体外受精、体外受精（2）胚胎的早期培养精子和卵子在精子和卵子在体外受精体外受精后，应将受精卵移入后，应将受精卵移入培养液培养液中继续培养，中继续培养，以以检查受精状况检查受精状况和和受精卵的发育能力受精卵的发育能力。受精卵体外培养到什么时期可进行胚胎移植？受精卵体外培养到什么时期可进行胚胎移植？（二）胚胎移植 胚胎培养发育到适宜阶段时，可将其取出向胚胎培养发育到适宜阶段时，可将其取出向受体移植受体移植或或冷冻保存。冷冻保存

6、。不同动不同动物物胚胎移植时间胚胎移植时间不同：不同：牛、羊：牛、羊：小鼠：小鼠：试管婴儿：试管婴儿：桑椹胚或囊胚阶段桑椹胚或囊胚阶段可在更早的阶段移植可在更早的阶段移植816816个细胞阶段个细胞阶段注：胚胎发育的主要场所是母体。（二）胚胎移植1 1、供、受体的选择和处理、供、受体的选择和处理2 2、配种或人工受精、配种或人工受精3 3、胚胎的收集、检查、培养或保存、胚胎的收集、检查、培养或保存4 4、胚胎的移植及移植后的检查等、胚胎的移植及移植后的检查等生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代（2）实质：（3）胚胎移植的 基本程序：将通过将通过体外受精及其他方式得到的胚胎体外受精及其他方

7、式得到的胚胎，移植移植到同到同种的、种的、生理状态相同生理状态相同的雌性的雌性动物体内动物体内，使之继续发，使之继续发育为新个体的技术。育为新个体的技术。（1）概念冲卵冲卵质量检查、培养质量检查、培养胚胎移植胚胎移植妊娠检查妊娠检查同期发情处理同期发情处理（雌性激素）超数排卵超数排卵（促性腺激素）手术法非手术法优良供体公牛优良供体公牛配种配种胚胎移植的犊牛胚胎移植的犊牛牛牛胚胚胎胎移移植植过过程程示示意意图图：（4）优良供体母牛优良供体母牛（遗传性状优良，生产能力强）健康受体母牛健康受体母牛（有健康体质和正常生殖能力）思考讨论 P62结合图2-23，思考与讨论以下问题。1.将检验合格的胚胎移植

8、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？2.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？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？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？不一定。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。同期发情处理。基本上不会保持一致。供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系，遗传物质在孕育过程中不会改变可以【归纳总结1】该过程中两次使用激素该过程中两次使用激素 第一次第一次对受、供体进

9、行同期发情处理；对受、供体进行同期发情处理；第二第二次用于供体的超数排卵。次用于供体的超数排卵。该过程中的两次检查该过程中的两次检查 第一次第一次对收集的胚胎进行检查；对收集的胚胎进行检查；第二第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。次对受体母牛是否妊娠进行检查。产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛，产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛，性别性别取决于公牛提供何种类型的取决于公牛提供何种类型的精子。精子。冲卵的含义是从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子。冲卵的含义是从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子。胚胎检查检查胚胎的发育状况，检查胚胎的发育状况，处于桑椹胚或囊胚时期处于桑椹胚或囊胚时期手术法移胚手术法移胚已

10、配种母牛，在右肋部切口，找到非排卵侧子宫角，再把吸有胚胎的注射器或移卵管刺入子宫角前端，注人胚胎；未配母牛在每侧子宫角各注入一个胚胎；然后将子宫复位，缝合切口。非手术法移胚非手术法移胚在发情后第六至第九天(即胚泡阶段)进行，过早移植会影响受胎率。采用胚胎移植枪和025毫升细管移植的效果较好。将细管截去适量，吸入少许保存液，吸一个气泡，然后吸人含胚胎的少许保存液，吸人一个气泡，最后再吸取少许保存液。将装有胚胎的吸管装入移植枪内，通过子宫颈插入子宫角深部，注入胚胎。胚胎移植世界首例冷冻胚胎克隆水牛世界首例冷冻胚胎克隆水牛“盼盼盼盼”与与“代孕妈妈代孕妈妈”盼盼”在植入娘胎之前，在实验罐度过了2个月

11、的冷冻期。胚胎冷冻技术的研究成功，胚胎冷冻技术的研究成功，可以长时间保存优良品种可以长时间保存优良品种的遗传资源和濒危物种；突破了时间和地域的限制，便于的遗传资源和濒危物种；突破了时间和地域的限制，便于胚胎运输，大量节省购买种畜的费用。胚胎运输，大量节省购买种畜的费用。（5 5）胚胎移植的主要生理学基础）胚胎移植的主要生理学基础（1 1）哺乳动物发情排卵后，生殖器官变化相同。）哺乳动物发情排卵后，生殖器官变化相同。（2 2）胚胎形成后呈）胚胎形成后呈游离状态，有利于胚胎收集游离状态，有利于胚胎收集。（3 3）无免疫排斥无免疫排斥反应。反应。（4 4）供体胚胎与受体子宫可建立正常生理和组织联系，

12、）供体胚胎与受体子宫可建立正常生理和组织联系，遗传特性不受影响。遗传特性不受影响。受体产下胚胎移植的后代（6 6）胚胎移植的优势：）胚胎移植的优势：1 1：可以充分发挥雌性优良个体：可以充分发挥雌性优良个体（胚胎供体）（胚胎供体）的繁殖潜力。的繁殖潜力。供体受体职能：职能：只产生具有优良遗传特性的胚胎只产生具有优良遗传特性的胚胎职能：职能：担任繁重而漫长的妊娠和育仔的任务担任繁重而漫长的妊娠和育仔的任务提供胚胎的个体提供胚胎的个体-优良性状雌性动物优良性状雌性动物接受胚胎的个体接受胚胎的个体-一般品种的雌性动物一般品种的雌性动物2 2：使供体的后代数是自然繁殖的十几倍到几十倍：使供体的后代数是

13、自然繁殖的十几倍到几十倍（7）胚胎移植的意义：1)1)加速育种工作和品种改良；加速育种工作和品种改良；2)2)大量节省购买种畜的费用；大量节省购买种畜的费用；3)3)一胎多产；一胎多产；4)4)保存品种资源和濒危物种；保存品种资源和濒危物种；5)5)可充分发挥优秀个体的繁殖潜能缩短繁殖周期，可充分发挥优秀个体的繁殖潜能缩短繁殖周期，增加一生繁殖的后代数量。增加一生繁殖的后代数量。2023/3/25总结2：试管动物和克隆动物的比较试管动物克隆动物生殖方式技术手段遗传物质遗传规律有性生殖无性生殖体外受精、动物细胞培养、胚胎移植核移植技术、动物细胞培养、胚胎移植来自两个亲本主要来自核供体遵循不遵循1

14、、概念、概念:（三）胚胎分割采用采用机械方法机械方法将早期胚胎切割成将早期胚胎切割成2等份，等份，4等份或等份或8等份等份等，经移植获得同卵等，经移植获得同卵双胎或多胎双胎或多胎的技术。的技术。3 3、特点：产生遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料，产生遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料，胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。发育良好的、形态正常的发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚桑葚胚或囊胚*桑葚胚或囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性桑葚胚或囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性2 2、所选时期：4、操作注意事项：对囊胚阶段

15、的胚胎进行分割时，要将内细胞对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。团均等分割。若不能将内细胞团均等分割，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。5：胚胎分割实例2023/3/256.胚胎分割的优点和局限性（1 1）胚胎分割的优点 可以促进优良动物品种的繁殖；产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义。（2 2）胚胎移植的局限性 实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，目前仍然以二

16、分胚胎的分割和移植效率最高。另外，还存在刚出生动物体重偏低，毛色、斑纹可能存在差异等问题。练习与应用2023/3/251 1 2.2.（1 1）体外胚胎培养 胚胎移植。（2 2）可以对雌性杜泊羊进行超数排卵处理，（3 3）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。拓展应用（1 1）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。（2 2）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 3）多种多样的生

17、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。复习与提高1：(1)答案：植物组织培养技术白菜和甘蓝杂交产生的子代没有同源染色体，进行减数分裂时联会发生紊乱，不能形成正常的配子，所以该子代一般不可育。(2)答案：B淋巴细胞能大量增殖并能产生抗丙肝病毒的抗体。(3)答案：减数分裂中期(M期)获能处理。3（1）答案：诱导细胞融合。(2)答案：这两种物质都是通过改变组蛋白的表观遗传修饰来调控基因表达。组蛋白去甲基化酶Kdm4l的mRNA可以表达组蛋白去甲基化酶，该酶能降低组蛋白的甲基化水平；组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA可以抑制组蛋白脱乙酰酶的作用，提高组蛋白的乙酰化水平。(3)答案：“聪明的化学方法”是指对重构胚的处理用了TSA以及将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注人了重构胚，这可以促进囊胚的发育和提高代孕母猴的妊娠率。“操作技巧”是指科学家经过大量的训练，能在10s内完成对卵母细胞的去核操作，能在15s内将体细胞注入去核的卵母细胞，这样迅速的操作大大减少了对卵母细胞的损伤。