第2課時(shí)

胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用第3節(jié)胚胎工程第2章

細(xì)胞工程SW-PWF從社會(huì)中來(lái)想大量獲得良種牛，有哪些辦法？資料1.荷斯坦牛是產(chǎn)奶量很高的奶牛品種，原產(chǎn)于荷蘭，但是一頭荷斯坦牛的售價(jià)高昂。某公司從國(guó)外引進(jìn)了一對(duì)純種的荷斯坦牛，如何快速、大量繁殖引進(jìn)的荷斯坦牛呢？資料2.牛的生育率雖然低，但是一頭母牛一生可以排出的卵細(xì)胞約200個(gè)左右，卵巢中卵母細(xì)胞的數(shù)量是它的1000倍（20萬(wàn)）：公牛平均每次射精5mL，精子數(shù)50億。荷斯坦牛3萬(wàn)~5萬(wàn)元?jiǎng)游锛?xì)胞核移植試管牛胚胎分割受精卵早期胚胎子宮個(gè)體體外受精早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植精子卵子試管牛=克隆牛試管動(dòng)物(1)概念：通過(guò)人工操作使卵子在

受精，經(jīng)培養(yǎng)發(fā)育為_________后，再進(jìn)行

產(chǎn)生的的個(gè)體。體外早期胚胎移植(2)用到的技術(shù)：卵巢新鮮或解凍的精液MII期卵母細(xì)胞獲能精子精子離心處理體外受精受精卵培養(yǎng)一、體外受精1.步驟：主要包括

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、精子的獲取受精成熟培養(yǎng)獲能處理培養(yǎng)液共同培養(yǎng)哺乳動(dòng)物體外受精過(guò)程示意圖目的是除去精清以利于精子獲能。2.意義：是提高動(dòng)物繁殖能力的有效措施，可以為胚胎移植提供可用胚胎。一、體外受精新鮮或解凍的精液卵巢MⅡ期卵母細(xì)胞精子離心處理獲能精子體外受精受精卵培養(yǎng)早期胚胎產(chǎn)生很多胚胎胚胎移植提高繁殖力采集方法適用范圍采集過(guò)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?gòu)穆殉仓胁杉涯讣?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(guò)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。(不需要)(需要)卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)體外受精方法操作過(guò)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體外受精二、胚胎移植1.概念：指將通過(guò)________及________得到的胚胎，移植到_______、___________的____動(dòng)物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。體外受精其他方式同種的生理狀態(tài)相同雌性體外受精得到的胚胎其他方式得到的胚胎同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動(dòng)物體內(nèi)新個(gè)體移植發(fā)育2.胚胎來(lái)源:胚胎來(lái)源生殖方式體外受精體內(nèi)受精動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)胚胎分割有性生殖有性生殖無(wú)性生殖無(wú)性生殖轉(zhuǎn)基因動(dòng)物有性或無(wú)性生殖二、胚胎移植選擇標(biāo)準(zhǔn)：職能：有健康體質(zhì)和正常繁殖能力承擔(dān)繁重而漫長(zhǎng)的妊娠和育仔任務(wù)3.供體和受體:(1)供體：(2)受體：提供胚胎的個(gè)體接受胚胎的個(gè)體遺傳性狀優(yōu)良，生產(chǎn)能力強(qiáng)產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎選擇標(biāo)準(zhǔn)：職能：胚胎移植二、胚胎移植4.步驟: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優(yōu)良供體母牛優(yōu)良公牛（遺傳性狀優(yōu)良，生產(chǎn)能力強(qiáng)）受體母牛（有健康體質(zhì)和正常繁殖能力）具有優(yōu)良性狀的后代進(jìn)行同期發(fā)情處理超數(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4.步驟:(1)供體、受體的選擇和處理選擇遺傳性狀優(yōu)良，生產(chǎn)能力強(qiáng)的個(gè)體用激素對(duì)供體母牛和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理優(yōu)良供體母牛受體母牛選擇有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的個(gè)體對(duì)供體母牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理4.步驟:(1)供體、受體的選擇和處理①思考：什么是同期發(fā)情處理？利用某些激素人為地控制并調(diào)整供受體發(fā)情周期的進(jìn)程，使之在預(yù)定時(shí)間內(nèi)集中發(fā)情。②思考：同期發(fā)情處理的目的是什么？使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致，供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件，這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。③思考：超數(shù)排卵的目的是什么？使一頭母畜一次排出比自然情況下多許多的成熟卵子，用于配種或者人工授精，可獲得多枚胚胎，經(jīng)胚胎移植可得到多個(gè)后代。④思考：如何進(jìn)行超數(shù)排卵？用外源促性腺激素處理供體母牛，誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。4.步驟:(2)配種或進(jìn)行人工授精超數(shù)排卵的母牛發(fā)情后，選擇同種優(yōu)良的公牛進(jìn)行配種或人工授精。體內(nèi)受精人工授精配種(自然受精)人工授精4.步驟:(3)胚胎的收集用特制的沖卵裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來(lái)(也叫沖卵)。沖卵：是指用配制好的沖卵液，借助特制的沖卵裝置，將供體母畜子宮或輸卵管中的胚胎沖洗出來(lái)。

4.步驟:(4)胚胎的檢查、培養(yǎng)或保存沖卵后，對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查。這時(shí)的胚胎應(yīng)該發(fā)育到桑葚胚或囊胚階段。若沒(méi)有發(fā)育到適合移植的階段，還要進(jìn)行胚胎的培養(yǎng)。將收集的胚胎直接向受體移植或放入-196℃的液氮中保存。胚胎冷凍保存(-196℃,液氮中）受體供體（1）對(duì)供體和受體母牛進(jìn)行選擇，并用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理（2）供體母本用促性腺激素處理使之超數(shù)排卵（3）超數(shù)排卵的母牛發(fā)情后，選擇同種優(yōu)秀的公牛進(jìn)行配種或人工授精。（4）配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來(lái)（也叫沖卵）（5）沖卵后，對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查。這時(shí)的胚胎應(yīng)該發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段。胚胎冷凍保存(-196℃,液氮中）（6）將收集的胚胎直接向受體移植或放入-196℃的液氮中保存。（1）手術(shù)法:引出受體子宮和卵巢,將胚胎注入子宮角,縫合創(chuàng)口。（2）非手術(shù)法:將裝有胚胎的移植管送入受體母牛子宮的相應(yīng)部位，注入胚胎。（8）對(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠檢查。（9）受體母牛生下胚胎移植的小牛犢。遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強(qiáng)供體母牛健康的體質(zhì)、正常的繁殖能力受體母牛

多種激素同期發(fā)情處理促性腺激素超數(shù)排卵供體公牛發(fā)情配種或人工授精收集胚胎并檢查胚胎移植妊娠檢查分娩（胚胎移植的犢牛）①該過(guò)程中兩次使用激素：②該過(guò)程中的兩次檢查：③胚胎移植成功與否要有兩個(gè)條件：第一次對(duì)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。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。結(jié)合圖2-23，思考與討論以下問(wèn)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?胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)不一定；一般情況下檢驗(yàn)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(duì)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，這樣才能為供體的胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境。思考·討論2.受體會(huì)不會(huì)對(duì)來(lái)自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)?受體對(duì)來(lái)自供體的胚胎基本上不會(huì)發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。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?yàn)楣w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(guò)程中不會(huì)發(fā)生任何變化。胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)思考·討論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?為什么?正確。因?yàn)榕咛ヒ浦驳某晒β逝c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(jiǎn)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。二、胚胎移植4.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)生理學(xué)基礎(chǔ)意義哺乳動(dòng)物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，同種動(dòng)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(dòng)物早期胚胎形成后，在一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài)為胚胎的收集提供可能受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)為胚胎在受體內(nèi)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(guò)程中不受任何影響（即遺傳物質(zhì)不會(huì)發(fā)生改變）為移植后的胚胎繼續(xù)發(fā)育提供了營(yíng)養(yǎng)等方面的保障，同時(shí)保留了遺傳特性二、胚胎移植胚胎移入的基礎(chǔ)胚胎收集的基礎(chǔ)移入胚胎存活的基礎(chǔ)保留胚胎遺傳特性基礎(chǔ)排卵后，同種動(dòng)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。早期胚胎形成后，在一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài)，為胚胎的收集提供可能。受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，為胚胎在受體內(nèi)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，其遺傳物質(zhì)不會(huì)發(fā)生改變，為移植后的胚胎繼續(xù)發(fā)育提供了營(yíng)養(yǎng)等方面的保障，同時(shí)保障了供體優(yōu)良遺傳性狀。4.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)二、胚胎移植4.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)移充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力，大大縮短了供體本身的繁殖周期，增加供體一生繁殖后代的數(shù)量。(1)縮短了供體本身的繁殖周期，同時(shí)通過(guò)超數(shù)排卵和胚胎移植可獲得比自然繁殖多十幾倍到幾十倍的后代(2)可在短期內(nèi)大幅度增加優(yōu)良個(gè)體母畜和公畜的后代數(shù)量，迅速擴(kuò)大良種畜群，加速育種和品種改良。胚胎移植是胚胎工程的最終技術(shù)環(huán)節(jié)，還將推動(dòng)胚胎工程其他技術(shù)的研究和應(yīng)用。6.地位：5.意義: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？資料1.大多數(shù)哺乳動(dòng)物的早期胚胎都具有發(fā)育為完整個(gè)體的潛能，即使去掉早期胚胎的一半，剩余的仍可以繼續(xù)發(fā)育為一個(gè)完整的胚胎。2.1997年，科學(xué)家利用綿羊的8細(xì)胞胚胎進(jìn)行分割移植實(shí)驗(yàn)，他們把綿羊的8細(xì)胞胚胎分成4份，每份2個(gè)細(xì)胞，然后將分割后的2細(xì)胞胚胎重新植入母羊子宮里孕育，母羊產(chǎn)下了4頭健康的小羊羔。三、胚胎分割1.概念：4.繁殖方式(實(shí)質(zhì))：

。5.主要儀器設(shè)備：

。采用________將________切割成__________________等，經(jīng)移植獲得_____________的技術(shù)。機(jī)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.理論基礎(chǔ)：早期胚胎細(xì)胞具有很強(qiáng)的

，并保持著

。分裂能力細(xì)胞全能性無(wú)性繁殖、克隆3.胚胎分割產(chǎn)生后代的特點(diǎn):后代具有

的遺傳物質(zhì)。相同體視顯微鏡和顯微操作儀體視顯微鏡顯微操作儀三、胚胎分割6.操作程序：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(wèn)題。a.選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的

，移入盛有

的培養(yǎng)皿中；b.在顯微鏡下用

分割，在分割囊胚階段的胚胎時(shí)，要注意

；c.分割后的胚胎可

，或

。桑葚胚或囊胚操作液分割針或分割刀直接移植給受體胚胎分割的時(shí)期胚胎分割的工具將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割胚胎分割的注意事項(xiàng)胚胎分割的操作環(huán)境分割后胚胎的去向經(jīng)體外培養(yǎng)后，再移植給受體桑葚胚或囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞具有發(fā)育的全能性性別鑒定的取樣部位和方法胚胎分割動(dòng)態(tài)演示思考：胚胎分割是不是分割的份數(shù)越多，效率越高？分割的次數(shù)越多，分割后胚胎成活的概率越小。不是三、胚胎分割6.意義(優(yōu)勢(shì))：(1)可以促進(jìn)優(yōu)良動(dòng)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)胚胎移植前進(jìn)行性別鑒定、遺傳病篩查等，對(duì)于人工控制動(dòng)物性別、動(dòng)物繁育健康后代具有重要意義。7.胚胎分割的局限性采用胚胎分割技術(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(dòng)物體重偏低，毛色、斑紋可能存在差異等問(wèn)題。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。資料卡

胚胎分割的發(fā)展簡(jiǎn)史胚胎分割動(dòng)物和體細(xì)胞核克隆動(dòng)物的異同項(xiàng)目胚胎分割動(dòng)物體細(xì)胞核克隆動(dòng)物相同點(diǎn)都屬于

或克隆，最終技術(shù)是

.

不同點(diǎn)胚胎的來(lái)源雌性動(dòng)物的早期胚胎或

及其他方式得到的胚胎通過(guò)

技術(shù)獲得的重構(gòu)胚遺傳物質(zhì)胚胎分割動(dòng)物具有相同的遺傳物質(zhì)，兩個(gè)親本提供的核遺傳物質(zhì)一樣多克隆動(dòng)物的核遺傳物質(zhì)主要由

提供起點(diǎn)經(jīng)過(guò)

或其他方式形成的一個(gè)細(xì)胞（受精卵）經(jīng)過(guò)

技術(shù)形成的一個(gè)細(xì)胞無(wú)性繁殖胚胎移植體外受精核移植供體細(xì)胞核受精作用核移植胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用體外受精胚胎分割步驟卵母細(xì)胞的采集、精子的獲取、受精胚胎分割的概念胚胎分割的基礎(chǔ)細(xì)胞的全能性、每個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)具有相同的遺傳物質(zhì)胚胎分割的步驟選擇胚胎、分割胚胎、胚胎移植體外受精技術(shù)的意義是提高動(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胚胎分割的意義胚胎移植胚胎移植的步驟胚胎移植的概念胚胎移植的意義充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖能力①促進(jìn)優(yōu)良動(dòng)物品種的繁殖；②產(chǎn)生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對(duì)于人工控制動(dòng)物性別、動(dòng)物繁育健康后代具有重要意義課堂小結(jié)練習(xí)與應(yīng)用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(lái)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)行免疫檢査，以防止發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。（）