2.3胚胎工程（第2課時）胚胎工程技術及其應用

胚胎工程技術包含的內容很豐富，目前在醫(yī)學和生產中，胚胎工程應用較多的是體外受精、胚胎移植和胚胎分割等，借助這些技術，可以進一步挖掘動物的繁殖潛力。試管嬰兒你聽說過試管牛、試管羊嗎？試管動物是通過人工操作使卵子在體外受精，經培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再進行移植的個體。這個過程中，首先要做的就是體外受精。一、體外受精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。卵巢新鮮或解凍的精液MⅡ期卵母細胞獲能精子精子離心處理體外受精受精卵培養(yǎng)卵母細胞的采集成熟培養(yǎng)精子的獲取胚胎早期發(fā)育一、體外受精卵母細胞的采集培養(yǎng)MII期的卵母細胞精子的采集、離心獲能處理獲能的精子受精受精卵體外受精的意義：1.提高動物繁殖能力的有效措施。2.為胚胎移植提供可用的胚胎。一、體外受精

胚胎移植是指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到

的、

的雌性動物體內，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術。轉基因、核移植等1、概念：二、胚胎移植同種生理狀態(tài)相同供體：提供胚胎的個體。受體：接受胚胎的個體。胚胎移植二、胚胎移植遺傳性狀優(yōu)良、生產能力強。有健康的體質和正常繁殖能力。優(yōu)良供體母牛受體母牛進行同期發(fā)情處理超數排卵處理移植胚胎收集胚胎并檢查對受體進行妊娠檢查正常繁殖或兩三個月后進行另一次移植具有優(yōu)良性狀的后代牛胚胎移植示意圖（外源促性腺激素）（P62相關信息：誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子）目的是為移入受體的供體胚胎提供相同的生理環(huán)境。兩次檢查：1.對收集到的胚胎進行質量檢查；2.對受體是否妊娠進行檢查。受體發(fā)情優(yōu)良公牛發(fā)情配種或人工授精2、過程：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二、胚胎移植兩次處理和兩次檢查兩次處理兩次檢查對供、受體進行同期發(fā)情處理用激素使供體超數排卵對收集的胚胎進行質量檢查對受體是否妊娠進行檢查結合牛胚胎移植的過程，思考與討論以下問題。1.將檢驗合格的胚胎移植到任何一個受體的子宮內，胚胎都能正常發(fā)育嗎？如果不能，在胚胎移植前應該對受體進行怎樣的處理？

思考·討論不一定。

一般情況下檢查合格的胚胎需要移植到同種的、生理狀況相同的受體子宮內，胚胎才能繼續(xù)發(fā)育。

在胚胎移植前會對受體進行同期發(fā)情處理，使受體可以為供體胚胎提供相同的生理環(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？

受體對來自供體的胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應。思考·討論3．胚胎移植后，經受體孕育的后代，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，其遺傳物質在孕育過程中不會發(fā)生任何變化。思考·討論4．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。你認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)境的一致性密切相關。只有供體、受體生理環(huán)境高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并繼續(xù)發(fā)育。思考·討論生理學基礎意義胚胎移植的生理學基礎：哺乳動物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的。為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。哺乳動物早期胚胎形成后，在一定時間內不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，處于游離狀態(tài)。為胚胎的收集提供可能。受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應。為胚胎在受體內的存活提供了可能。供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但移入受體的供體胚胎的遺傳特性，在孕育過程中不受任何影響。為移植后的胚胎繼續(xù)發(fā)育提供了營養(yǎng)等方面的保障，同時保留了遺傳特性。二、胚胎移植3、意義1.充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。2.縮短供體繁殖周期，增加供體一生繁殖后代的數量。3.胚胎移植作為胚胎工程的最終技術環(huán)節(jié)，還將推動胚胎工程其他技術的研究和應用。P64、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)雌性杜泊羊雄性杜泊羊杜泊羊卵母細胞精子當地普通綿羊受精卵早期胚胎采集采集分娩體外受精（）（

）

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。體外胚胎培養(yǎng)雌性杜泊羊雄性杜泊羊杜泊羊卵母細胞精子當地普通綿羊受精卵早期胚胎采集采集分娩體外受精（）（

）

胚胎移植P64二、拓展應用、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)我們可以使用哪些現代生物技術來人工繁育北方白犀牛？運用這些技術一定能繁育成功嗎？請說出你的理由。可以使用人工授精、體外受精、胚胎移植、體細胞核移植等技術來人工繁育北方白犀牛。

運用這些技術不一定能成功繁育北方白犀牛，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)如果繁育不成功，這一物種將永遠從地球上消失，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)的重要組成部分，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。胚胎分割是指采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經移植獲得同卵雙胎或多胎的技術。三、胚胎分割（一）概念三、胚胎分割（二）理論基礎：早期胚胎細胞具有很強的分裂能力，并保持著細胞全能性。（三）實質：動物無性生殖或克隆(后代具有相同的遺傳物質)顯微操作儀（四）

儀器設備：體視顯微鏡三、胚胎分割（五）

胚胎分割的步驟1.選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中。2.在顯微鏡下用分割針或分割刀片對胚胎進行分割；在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內細胞團均等分割。3.分割后的胚胎可直接移植給受體，或經體外培養(yǎng)后，再移植給受體。三、胚胎分割胚胎分割動態(tài)演示胚胎分割動態(tài)演示分割針取樣滋養(yǎng)層做DNA分析，鑒定性別已知性別胚胎透明帶滋養(yǎng)層內細胞團囊胚腔分割針內細胞團二分胚胎胚胎移植牛胚胎性別鑒定和分割示意圖：發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚均等分割（五）

胚胎分割的應用和意義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。三、胚胎分割（六）

胚胎分割的局限性三、胚胎分割

P63資料卡：

實踐證明，采用胚胎分割技術產生同卵多胎的可能性是有限的，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，這成為提高家畜胚胎利用率的手段之一?！颈容^】試管動物vs克隆動物試管動物克隆動物生殖方式技術手段染色體遺傳規(guī)律有性生殖無性生殖體外受精

胚胎移植核移植技術

胚胎移植遵循不遵循來自核供體來自兩個個體練一練P64【練習與應用】一、概念檢測1.體外受精和胚胎移植都是在醫(yī)學和農業(yè)生產上應用較多的胚胎工程技術。判斷下列相關表述是否正確。（1）采集來的卵母細胞和精子可以直接用于體外受精。（）（2）經胚胎移植產生的后代，其遺傳特性與受體保持一致。（）（3）進行胚胎移植前，要對供體和受體進行免疫檢查，以防止發(fā)生免疫排斥反應。（）×××1.下列關于胚胎分割技術的敘述，錯誤的是（

）A．胚胎分割屬于有性生殖B．用分割針或分割刀對早期胚胎進行分割C．分割后的胚胎可移植到受體子宮內進一步完成胚胎發(fā)育D．對囊胚進行分割時要注意將內細胞團均等分割A2.為研究多種血糖調節(jié)因子的作用，我國科學家開發(fā)出胰島素抵抗模型鼠。為擴增模型鼠數量，科學家通過誘導優(yōu)良模型鼠體細胞轉化獲得誘導胚胎干細胞（iPS細胞），繼而利用iPS細胞培育出與模型鼠遺傳特性相同的克隆鼠，具體步驟如下圖所示。下列敘述錯誤的是DA．誘導優(yōu)良模型鼠體細胞轉化為iPS細胞的過程類似于植物組織培養(yǎng)的脫分化B．胚胎移植后，重構胚進一步擴大導致囊胚腔破裂的過程稱為孵化C．為確定克隆鼠培育是否成功，須對黑色鼠3進行胰島素抵抗的相關檢測D．為獲得更多的雙細胞胚，可對白色鼠1注射性激素達到超數排卵的目的3.近年來發(fā)展起來的胚胎工程技術為優(yōu)良種畜的快速繁殖帶來了無限可能，通過該技術可充分發(fā)揮優(yōu)良雌性個體的繁殖潛力。如圖為經體外受精、胚胎分割和胚胎移植培育優(yōu)良奶牛的過程。據圖回答下列問題：(1)A細胞必須發(fā)育到___________（填時期）才能與獲能的精子受精。(2)圖中①是__________。胚胎干細胞具有______________________________的細胞，并進一步形成機體的所有組織和器官甚至個體的潛能；圖中所示應用一般選擇_________________的桑葚胚或囊胚，在對囊胚時期的胚胎進行分割時需要注意___________________。胚胎分割可看作動物無性繁殖，原因是_________________________________。MⅡ期

內細胞團

分化為成年動物體內的任何一種類型發(fā)育良好、形態(tài)正常

將內細胞團均等分割來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質3.近年來發(fā)展起來的胚胎工程技術為優(yōu)良種畜的快速繁殖帶來了無限可能，通過該技術可充分發(fā)揮優(yōu)良雌性個體的繁殖潛力。如圖為經體外受精、胚胎分割和胚胎移植培育優(yōu)良奶牛的過程。據圖回答下列問題：(3)圖中涉及的胚胎工程技術有______________________________（至少填三項）。(4)對接受胚胎的個體需要選擇_______________________________個體作為受體，在移植前要經過___________處理，目的是____________________________