【本節(jié)聚焦】1、胚胎工程技術(shù)主要包括哪些內(nèi)容?它們的原理分別是什么?2、胚胎工程在生產(chǎn)實(shí)踐中有哪些應(yīng)用?第3節(jié)

胚胎工程（第2課時(shí)）胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用1982年世界首例“試管?！睜賳?wèn)世，我國(guó)首例轉(zhuǎn)基因試管?！疤咸稀庇?999年2月19日在上海誕生。1.“試管?！笔窃趺椿厥?？情境導(dǎo)入1.試管動(dòng)物的概念：試管動(dòng)物是指通過(guò)人工操作使卵子在體外受精，培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再進(jìn)行移植產(chǎn)生的個(gè)體。2.試管動(dòng)物的產(chǎn)生過(guò)程：體外受精早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植受體母牛(代孕)精子卵子受精卵早期胚胎試管牛3.涉及的胚胎工程技術(shù)：體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植試管動(dòng)物試管動(dòng)物克隆動(dòng)物發(fā)育起點(diǎn)生殖方式技術(shù)手段核遺傳物質(zhì)核遺傳規(guī)律受精卵重構(gòu)胚有性生殖無(wú)性生殖體外受精、胚胎移植動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)、胚胎移植來(lái)自父本、母本來(lái)自核供體遵循不遵循4.比較試管動(dòng)物和克隆動(dòng)物核移植體外受精早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植克隆牛重組細(xì)胞受精卵試管?！猎嚬軇?dòng)物=====克隆動(dòng)物培養(yǎng)MⅡ期成熟卵母細(xì)胞精子的采集、離心獲能處理獲能的精子受精受精卵思考：受精卵體外培養(yǎng)到什么時(shí)期可進(jìn)行胚胎移植？不同動(dòng)物胚胎移植時(shí)間不同：牛、羊：小鼠：試管嬰兒：桑葚胚或囊胚階段可在更早的階段移植8-16個(gè)細(xì)胞階段什么是胚胎移植？卵母細(xì)胞的采集01精子獲取1.過(guò)程：包括

、

和

等步驟卵母細(xì)胞的采集精子的獲取受精卵巢MⅡ期卵母細(xì)胞體外受精獲能精子精子離心處理新鮮或解凍的精液受精卵培養(yǎng)去除精漿（含有抑制精子獲能的物質(zhì)），以利于精子獲能(提取純度較高精子)胚胎早期培養(yǎng)的基本條件:營(yíng)養(yǎng)條件、環(huán)境條件是無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境、適宜的溫度、pH和滲透壓、適宜的氣體環(huán)境目的在專(zhuān)用的受精溶液培養(yǎng)一段時(shí)間完成受精過(guò)程采集培養(yǎng)卵母細(xì)胞的采集在獲能溶液中使其獲能一、體外受精提高動(dòng)物

能力的有效措施，為

提供可用的胚胎。繁殖胚胎移植思考：受精卵體外培養(yǎng)到什么時(shí)期可進(jìn)行胚胎移植？牛、羊：小鼠：試管嬰兒：桑葚胚或囊胚階段可在更早的階段移植8-16個(gè)細(xì)胞階段一、體外受精2.意義：1.概念：動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)、胚胎分割、轉(zhuǎn)基因技術(shù)等供體和受體:供體：提供胚胎的個(gè)體遺傳性狀

，生產(chǎn)能力

。受體：接受胚胎的個(gè)體有健康體質(zhì)和正常繁殖能力

指將通過(guò)

得到的胚胎，移植到

、

的雌性動(dòng)物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。體外受精及其他方式同種的生理狀態(tài)相同優(yōu)良強(qiáng)二、胚胎移植（遺傳性狀優(yōu)良，生產(chǎn)能力強(qiáng)）（有健康體質(zhì)和正常繁殖能力）優(yōu)良供體母牛受體母牛同期發(fā)情處理超數(shù)排卵處理發(fā)情配種或人工授精優(yōu)良公牛操作：外源促性腺激素處理操作：注射孕激素或雌激素目的：誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。目的：確保供體和受體的生殖器官處于相同的生理狀態(tài)，使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致，這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。2.過(guò)程：為什么注射促性腺激素而不是性激素呢？直接注射性腺激素，通過(guò)負(fù)反饋調(diào)節(jié)會(huì)導(dǎo)致性腺萎縮。二、胚胎移植（遺傳性狀優(yōu)良，生產(chǎn)能力強(qiáng)）（有健康體質(zhì)和正常繁殖能力）優(yōu)良供體母牛受體母牛同期發(fā)情處理超數(shù)排卵處理發(fā)情配種或人工授精收集胚胎并檢查優(yōu)良公牛沖卵外源促性腺激素處理注射雌激素或孕激素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)（早期胚胎處于游離狀態(tài)，容易收集）目的：誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。使它們處于相同的生理環(huán)境，這樣供體的胚胎移入受體后，不會(huì)發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。2.過(guò)程：檢查胚胎質(zhì)量和發(fā)育時(shí)期。二、胚胎移植（遺傳性狀優(yōu)良，生產(chǎn)能力強(qiáng)）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)情配種或人工授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（有健康體質(zhì)和正常繁殖能力）沖卵不同動(dòng)物胚胎移植時(shí)間不同桑葚胚或囊胚階段2.過(guò)程：二、胚胎移植（遺傳性狀優(yōu)良，生產(chǎn)能力強(qiáng)）供體母牛（有健康體質(zhì)和正常繁殖能力）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)情配種或人工受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）②進(jìn)行胚胎移植的供體和受體的生理狀態(tài)要相同。1.該過(guò)程中兩次使用激素：第一次對(duì)受、供體進(jìn)行同期發(fā)情處理（雌激素或孕激素）；2.該過(guò)程中的兩次檢查：第一次對(duì)收集的胚胎進(jìn)行檢查；3.胚胎移植成功與否要有兩個(gè)條件：①一般應(yīng)在同種的雌性供體和受體之間進(jìn)行。第二次用于供體的超數(shù)排卵（促性腺激素）。第二次對(duì)受體母牛是否妊娠進(jìn)行檢查。注意說(shuō)明二、胚胎移植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？不一定能正常發(fā)育。一般情況下應(yīng)移植到

的受體子宮內(nèi)，在移植前應(yīng)對(duì)受體進(jìn)行_________處理，使同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的生理變化同步，為供體的胚胎移入受體提供

。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)。胚胎存活的基礎(chǔ)胚胎移入的基礎(chǔ)同種相同的生理環(huán)境同期發(fā)情思考·討論SZ-LWH3.胚胎移植后，經(jīng)受體孕育的后代，遺傳特性與供體還是受體保持一致？為什么？與供體保持一致。因?yàn)楣w胚胎與受體子宮建立的僅是

的聯(lián)系，其___________在孕育過(guò)程中不會(huì)發(fā)生任何變化。胚胎發(fā)育的基礎(chǔ)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。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(guān)，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。胚胎移植的實(shí)質(zhì)生理和組織上遺傳特性

思考·討論①充分發(fā)揮雌性?xún)?yōu)良個(gè)體的

。②大大縮短了

本身的繁殖周期。③對(duì)供體施行

處理后，增加供體一生繁殖后代的數(shù)量。供體：提供胚胎的個(gè)體產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎職能：受體：接受胚胎的個(gè)體承擔(dān)繁重而漫長(zhǎng)的妊娠和育仔任務(wù)職能：

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。4.地位：繁殖潛力供體超數(shù)排卵3.意義：二、胚胎移植同卵雙胞胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)分裂形成一模一樣的雙胞胎異卵雙胞胎同卵雙胞胎剛開(kāi)始是單個(gè)的受精卵，但是在受孕一段時(shí)間之后，胚胎自行一分為二，形成了兩個(gè)新的胚胎，而且具有相同的染色體構(gòu)成，同時(shí)也具有相同的基因，這種情況稱(chēng)之為同卵雙胞胎。胚胎分割是指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份，經(jīng)移植獲得同卵雙胞胎或多胎的技術(shù)。理論依據(jù)特點(diǎn)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。后代具有相同的遺傳物質(zhì)，因此胚胎分割可以看做動(dòng)物無(wú)性繁殖或克隆的方法之一。1.概念：三、胚胎分割2.設(shè)備：顯微操作儀體視顯微鏡分割刀分割針三、胚胎分割3.過(guò)程：①滋養(yǎng)層細(xì)胞發(fā)育成胎盤(pán)和胎膜，不發(fā)育胎兒的組織或器官，不會(huì)對(duì)胎兒產(chǎn)生影響。②滋養(yǎng)層和內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均來(lái)自同一個(gè)受精卵的有絲分裂，含有相同的遺傳物質(zhì)。囊胚若沒(méi)有均等分割，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。(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分割，在分割囊胚階段的胚胎時(shí)，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。(3)分割后的胚胎可直接移植給受體，或經(jīng)體外培養(yǎng)后，再移植給受體。胚胎移植前，進(jìn)行性別鑒定、遺傳病篩查等。三、胚胎分割

實(shí)踐證明，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。4.局限性：三、胚胎分割①促進(jìn)優(yōu)良動(dòng)物品種的

。③在胚胎移植前，進(jìn)行

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。②產(chǎn)生的遺傳性狀

的后代是進(jìn)行遺傳學(xué)研究的寶貴材料；繁殖相同性別鑒定、遺傳病篩查5.意義：三、胚胎分割項(xiàng)目胚胎分割動(dòng)物體細(xì)胞核克隆動(dòng)物相同點(diǎn)不同點(diǎn)胚胎的來(lái)源遺傳物質(zhì)起點(diǎn)理論基礎(chǔ)都屬于無(wú)性繁殖，最終技術(shù)是胚胎移植雌性動(dòng)物的早期胚胎或體外受精及其他方式得到的胚胎通過(guò)核移植技術(shù)獲得的重組胚胎胚胎分割動(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)主要由供體細(xì)胞核提供經(jīng)過(guò)受精作用或其他方式形成的一個(gè)細(xì)胞經(jīng)過(guò)核移植技術(shù)形成的一個(gè)細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞的全能性動(dòng)物細(xì)胞核的全能性三、胚胎分割一.概念檢測(cè)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)。（）

×××一.概念檢測(cè)2.杜泊羊以其生長(zhǎng)速度快、肉質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，成為受廣大消費(fèi)者喜歡的綿羊品種。科研工作者通過(guò)胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下圖所示。(1)請(qǐng)將圖中括號(hào)內(nèi)的內(nèi)容補(bǔ)充完整。體外胚胎培養(yǎng)胚胎移植(2)為了獲得數(shù)量較多的卵母細(xì)胞，可以對(duì)雌性杜泊羊進(jìn)行怎樣的處理？(3)在進(jìn)行體外受精操作之前，還要對(duì)獲得的卵母細(xì)胞和精子進(jìn)行怎樣的處理？可以對(duì)雌性杜泊羊進(jìn)行超數(shù)排卵處理。要對(duì)采集到的卵母細(xì)胞進(jìn)行成熟培養(yǎng)，對(duì)采集到的精子進(jìn)行獲能處理。二、拓展應(yīng)用北方白犀牛曾經(jīng)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(shù)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(shè)法保存了北方白犀牛的精子。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)我們可以使用哪些現(xiàn)代生物技術(shù)來(lái)人工繁育北方白犀牛？運(yùn)用這些技術(shù)一定能繁育成功嗎？請(qǐng)說(shuō)出你的理由?？梢允褂萌斯な诰?、體外受精、胚胎移植、體細(xì)胞核移植等技術(shù)來(lái)人工繁育北方白犀牛。運(yùn)用這些技術(shù)不一定能成功繁育北方白犀牛，因?yàn)槿魏我豁?xiàng)技術(shù)都不能保證百分之百的成功率，何況現(xiàn)存的北方白犀牛數(shù)量極少。二、拓展應(yīng)用(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？這樣人工繁育的種群與野生種群相比，遺傳多樣性會(huì)降低，野外生存能力也會(huì)下降。(3)如果繁育不成功，這一物種將永遠(yuǎn)從地球上消失，從中我們能得到怎樣的教訓(xùn)？多種多樣的生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要成員，是一個(gè)個(gè)獨(dú)特的基因庫(kù)。任何一個(gè)物種的滅絕都可能產(chǎn)生多米諾效應(yīng)，使其他相關(guān)物種受到影響，進(jìn)而威脅到生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。保護(hù)瀕危的野生動(dòng)物，保護(hù)生物多樣性刻不容緩。1.若下圖表示細(xì)胞工程操作中的某些過(guò)程，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。ABC(1)如果A、B分別是白菜和甘藍(lán)的原生質(zhì)體，則C細(xì)胞再生出細(xì)胞壁后需要通過(guò)什么技術(shù)才能發(fā)育成雜種植株“白菜-甘藍(lán)”？若白菜和甘藍(lán)雜交產(chǎn)生了子代，該子代是否可育？為什么？植物組織培養(yǎng)技術(shù)。白菜和甘藍(lán)雜交產(chǎn)生的子代沒(méi)有同源染色體，進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)聯(lián)會(huì)發(fā)生紊亂，不能形成正常的配子，所以該子代一般不可育。復(fù)習(xí)與提高(2)若該圖表示抗丙肝病毒的單克隆抗體制備過(guò)程中的一環(huán)，A細(xì)胞是小鼠骨髓瘤細(xì)胞，則B細(xì)胞表示什么？符合要求的C細(xì)胞應(yīng)具有哪些特點(diǎn)？B淋巴細(xì)胞。能大量增殖并能產(chǎn)生抗丙肝病毒的抗體。(3)如果A、B分別是取自?xún)?yōu)良奶牛的卵細(xì)胞和精子，在進(jìn)行體外受精時(shí)，一般要把A細(xì)胞培養(yǎng)到什么時(shí)期？B細(xì)胞則要經(jīng)過(guò)什么處理才能與A細(xì)胞結(jié)合為受精卵？減數(shù)分裂Ⅱ中期；獲能處理。2.2015年10月，我國(guó)科學(xué)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(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。青蒿素類(lèi)藥物的市場(chǎng)需求很大，請(qǐng)你根據(jù)所學(xué)內(nèi)容及以下信息，提出一條提高青蒿素類(lèi)藥物產(chǎn)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(chǎn)生青蒿素的代謝過(guò)程中，某些酶（如FPS酶）起決定性作用；（3）野生黃花蒿在生長(zhǎng)過(guò)程中，處于花蕾期時(shí)體內(nèi)青蒿素含量最高；（4）研究人員在對(duì)黃花蒿進(jìn)行組織培養(yǎng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)它的愈傷組織中沒(méi)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(nèi)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。

用基因工程技術(shù)將青蒿素基因或雙氫青蒿素基因?qū)胛⑸?，利用微生物合成青蒿素。用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，將外植體脫分化形成愈傷組織，再誘導(dǎo)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(nóng)桿菌T-DNA中，用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入青蒿素細(xì)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(dá)能力強(qiáng)、青蒿素產(chǎn)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。或采用其他合理方法。3.在章首頁(yè)中介紹的體細(xì)胞克隆猴的培育過(guò)程中，我國(guó)科學(xué)家經(jīng)過(guò)多年的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，可以在10s之內(nèi)對(duì)卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作，在15s之內(nèi)將體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞里。有評(píng)論者認(rèn)為：該研究的研究者利用“聰明的化學(xué)方法和操作技巧”，攻克了多年來(lái)導(dǎo)致體細(xì)胞克隆猴失敗的障礙。培育克隆猴的流程如下圖所示，請(qǐng)結(jié)合圖回答問(wèn)題。（1）研究人員在將胎猴的體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞前，用滅活的仙臺(tái)病毒進(jìn)行了短暫處理。在此過(guò)程中，滅活的仙臺(tái)病毒所起作用是什么？誘導(dǎo)細(xì)胞融合（2）為了調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá)，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注入了重構(gòu)胚，同時(shí)用組蛋白脫乙酰酶抑制劑TSA處理了它。這兩種物質(zhì)發(fā)揮作用的機(jī)制