第二章

細胞工程第三節(jié)

胚胎工程3.2胚胎工程技術及其應用著名婦產科專家張麗珠教授與中國首例試管嬰兒1992年我國首例三胞胎試管嬰兒試管嬰兒試管嬰兒培育和正常懷孕有何異同？試管嬰兒技術包括哪些操作步驟？精子卵子受精卵早期胚胎子宮個體體外受精早期胚胎發(fā)育胚胎移植“試管動物”產生過程涉及到胚胎工程的哪些技術?原理分別是什么?胚胎工程的技術主要包括：體外受精(原理:受精作用)

胚胎移植(原理:胚胎發(fā)育)

胚胎分割(原理:細胞增殖，胚胎發(fā)育)“試管動物”生產流程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。試管牛

=

克隆牛比較項目試管動物克隆動物技術基礎生殖類型后代性狀的繼承特點體外受精早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植動物細胞培養(yǎng)動物體細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注意：一

體外受精MⅡ卵母細胞卵巢新鮮或解凍的精液精子離心處理體外受精獲能精子受精卵培養(yǎng)目的：除去精漿以利于精子獲能包括_______________、__________和_____等步驟。卵母細胞的采集精子的獲取受精過程：提高動物繁育能力，為胚胎移植提供可用胚胎。意義：

受精卵體外培養(yǎng)到什么時期可進行胚胎移植？不同動物胚胎移植時間不同：牛、羊：小鼠：試管嬰兒：桑椹胚或囊胚階段可在更早的階段移植8-16個細胞階段注：胚胎發(fā)育的主要場所是母體。二

胚胎移植1.概念：

指將通過___________________得到的胚胎，移植到_______、____________的雌性動物體內，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術。體外受精及其他方式同種的生理狀態(tài)相同體內受精、轉基因、核移植等供體：提供胚胎受體：接受胚胎胚胎移植（遺傳性狀優(yōu)良，生產能力強）（有健康體質和正常繁殖能力）

胚胎移植主要包括_____、_____的選擇和處理，_____或人工授精，胚胎的_____、_____、培養(yǎng)或保存，胚胎的移植，以及移植后的_____等。供體受體配種收集檢查檢查2.過程：二

胚胎移植2.過程：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受體進行妊娠檢查優(yōu)良性狀后代正常繁殖或兩三個月后進行另一次移植優(yōu)良公牛利用某些激素人為地控制并調整一群母畜發(fā)情周期的進程，使之在預定時間內集中發(fā)情。什么是同期發(fā)情處理？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。二

胚胎移植2.過程：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受體進行妊娠檢查優(yōu)良性狀后代正常繁殖或兩三個月后進行另一次移植優(yōu)良公牛超數排卵的目的是什么？如何進行超數排卵？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。誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。沖卵思考·討論

胚胎移植的生理學基礎

（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?

不一定能正常發(fā)育。一般情況下檢驗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，胚胎才能繼續(xù)發(fā)育。在胚胎移植前要對受體進行同期發(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人受體提供相同的生理環(huán)境。胚胎移入的基礎思考·討論

胚胎移植的生理學基礎（2）受體會不會對來自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應?（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。胚胎存活的基礎胚胎發(fā)育的基礎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，為胚胎在受體內存活提供了可能。思考·討論

胚胎移植的生理學基礎

（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)境條件的一致性密切相關。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，并能續(xù)發(fā)育。所以，我們可以把胚胎移植簡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移。充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力，大大縮短了供體本身的繁殖周期。胚胎工程的最終技術環(huán)節(jié)。3.意義：4.地位：體視顯微鏡顯微操作儀三

胚胎分割1.概念：

采用___________將____________切割成___________________

等，經移植獲得__________________的技術機械方法早期胚胎2等份、4等份或8等份同卵雙胎或多胎2.理論依據：早期胚胎干細胞具有很強的分裂能力，并保持著細胞全能性。3.目的：4.特點：獲得多個基因型相同的后代。

后代具有相同的遺傳物質，可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一。5.適合分割的胚胎：發(fā)育良好的、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚。要將內細胞團均等分割6.主要儀器設備：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。注意：不晚于囊胚期7.操作過程：三

胚胎分割移植胚胎選擇胚胎分割胚胎選擇發(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。在顯微鏡下用分割針或分割刀分割，在分割囊胚階段的胚胎時，注意將內細胞團均等分割。分割后的胚胎可以直接移植給受體，或經體外培養(yǎng)后，再移植給受體。人工控制動物性別8.意義：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。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胚胎工程技術及其應用體外受精胚胎分割步驟：卵母細胞的采集、精子的獲取、受精胚胎分割的概念：對早期胚胎切割胚胎分割的基礎：細胞的全能性、每個細胞的細胞核內具有相同的遺傳物質胚胎分割的步驟：選擇胚胎、分割胚胎、胚胎移植體外受精技術的意義：是提高動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：移植到同種的、生理狀況相同的雌性動物體內胚胎移植的意義：充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖能力①促進優(yōu)良動物品種的繁殖；②產生遺傳性狀相同的后代是進行遺傳學研究的寶貴材料；③對于人工控制動物性別、動物繁育健康后代具有重要意義課堂小結練習與應用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。（

）×××獲能處理成熟培養(yǎng)至MII期一、概念檢測2.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。（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?體外胚胎培養(yǎng)胚胎移植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。練習與應用（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?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(xiàn)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。（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，這一物種將永遠從地球上消失，從中我們能得到怎樣的教訓?人工授精、體外受精、胚胎移植、體細胞核移植等技術。不一定能成功繁育北方白犀牛，任何一項技術都不能保證百分之百的成功率。人工繁育的種群與野生種群相比，遺傳多樣性會降低，野外生存能力也會下降。多種多樣的生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要成員，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。練習與應用（3）如果A、B分別是取自優(yōu)良奶牛的卵細胞和精子，在進行體外受精時，一般要把A細胞培養(yǎng)到什么時期?B細胞則要經過什么處理才能與A細胞結合為受精卵?1.若下圖表示細胞工程操作中的某些過程，請回答下列問題。B淋巴細胞；能大量增殖并能產生抗丙肝病毒的抗體。（1）如果A、B分別是白菜和甘藍的原生質體，則C細胞再生出細胞壁后需要通過什么技術才能發(fā)育成雜種植株“白菜-甘藍”?若白菜和甘藍雜交產生了子代，該子代是否可育?為什么?植物組織培養(yǎng)技術；白菜和甘藍雜交產生的子代沒有同源染色體，進行減數分裂時聯(lián)會發(fā)生紊亂，不能形成正常的配子，所以該子代般不可育。減數分裂Ⅱ中期(MⅡ期)；獲能處理。復習與提高（P66）（2）若該圖表示抗丙肝病毒的單克隆抗體制備過程中的一環(huán)，A細胞是小鼠骨髓瘤細胞，則B細胞表示什么?符合要求的C細胞應具有哪些特點?2.2015年10月，我國科學家屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素可以有效降低瘧疾患者的死亡率而獲得了諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。青蒿素類藥物的市場需求很大，請你根據所學內容及以下信息，提出一條提高青蒿素類藥物產量的研究思路。（1）青蒿素的衍生物——雙氫青蒿素也是很好的抗瘧疾藥物，并且它的藥物活性比青蒿素的高很多;（2）青蒿素是從黃花蒿中提取的，在黃花蒿產生青蒿素的代謝過程中，某些酶(如FPS酶)起決定性作用;（3）野生黃花蒿在生長過程中，處于花蕾期時體內青蒿素含量最高;（4）研究人員在對黃花蒿進行組織培養(yǎng)時，發(fā)現(xiàn)它的愈傷組織中沒有青蒿素，但是由愈傷組織再分化形成的芽和苗中均有青蒿素;（5）四倍體黃花蒿體內青蒿素的含量比二倍體高38%，但四倍體植株比二倍體植株矮小很多。復習與提高（P66）2.2015年10月，我國科學家屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素可以有效降低瘧疾患者的死亡率而獲得了諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。青蒿素類藥物的市場需求很大，請你根據所學內容及以下信息，提出一條提高青蒿素類藥物產量的研究思路。

用基因工程技術將青蒿素基因或雙氫青蒿素基因導入微生物，利用微生物合成青蒿素；

用植物組織培養(yǎng)技術，將外植體脫分化形成愈傷組織，再誘導愈傷組織再分化成胚狀體，獲取青蒿素；

將FPS酶基因作為目的基因插入農桿菌T-DNA中，用農桿菌轉化法導入青蒿素細胞，整合到青蒿素染色體DNA上，再利用植物組織培養(yǎng)獲得FPS酶基因表達能力強、青蒿素產量高的品種；

用秋水仙素處理黃花蒿種子或幼苗使之成為四倍體，獲取青蒿素?；虿捎闷渌侠矸椒?。復習與提高（P66）3.在章首頁中介紹的體細胞克隆猴的培育過程中，我國科學家經過多年的反復試驗，可以在10s之內對卵母細胞進行去核操作，在15s之內將體細胞注人去核的卵母細胞里。有評論者認為:該研究的研究者利用“聰明的化學方法和操作技巧”，攻克了多年來導致體細胞克隆猴失敗的障礙。培育克隆猴的流程如下圖所示，請結合圖回答問題。(1)研究人員在將胎猴的體細胞注入去核的卵母細胞前，用滅活的仙臺病毒進行了短暫處理。在此過程中，滅活的仙臺病毒所起的作用是什么?誘導細胞融合。復習與提高（P66）這兩種物質都是通過改變組蛋白的表觀遺傳修飾來調控基因表達。組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA可以表達組蛋白去甲基化酶，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?；健土暸c提高（P66）（2）為了調節(jié)相關基因的表達，提高胚胎的發(fā)育率和妊娠率，研究人員將組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注人了重構胚，同時用組蛋白脫乙酰酶抑制劑TSA