第二章細(xì)胞工程第三節(jié)胚胎工程人教版（2019）選擇性必修三（二）胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.哺乳動物在自然條件下受精和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律是胚胎工程重要的理論基礎(chǔ)。闡述細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能的適應(yīng)。(生命觀念)2.以過程圖的形式表示受精作用和胚胎發(fā)育的過程。（科學(xué)思維）課前導(dǎo)入國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，我國結(jié)婚登記女性的年齡占比中，35歲及以上非最佳育齡婦女的占比正逐年增加。晚婚晚育與不孕不育增加的趨勢也高度重合。目前，我國育齡夫婦的不孕不育率已經(jīng)攀升至約12%-18%。這些夫婦特別想要一個自已的孩子，有什么好的建議能讓他們實現(xiàn)心愿么？1978年世界首例試管嬰兒露易絲.布朗1988年中國首例試管嬰兒鄭萌珠思考:試管嬰兒技術(shù)包括哪些操作步驟？課前導(dǎo)入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(chǎn)生過程涉及到胚胎工程的哪些技術(shù)?原理分別是什么?胚胎工程的技術(shù)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(xì)胞增殖，胚胎發(fā)育）“試管動物”生產(chǎn)流程試管動物是通過人工操作使卵子在體外受精，經(jīng)培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再進行移植的個體。一、體外受精卵巢MⅡ期卵母細(xì)胞采集方法一：用促性腺激素處理，使其排出更多的卵子，然后，從輸卵管中沖取卵子。（超數(shù)排卵處理）培養(yǎng)采集新鮮或解凍的精液精子離心處理注意：精子離心處理的目的是，去除精清中的抑制獲能的物質(zhì)。獲能精子(人工配制的獲能液)體外受精1.過程：包括

、

和

等步驟卵母細(xì)胞的采集精子的獲取受精適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液一、體外受精擴展：卵母細(xì)胞的采集（1）輸卵管采卵(沖取卵子)利用促性腺激素促使雌性動物排出更多的卵子，從輸卵管中沖取卵子。適合實驗動物(兔、鼠)以及家畜豬、羊等。（2）屠宰動物的卵巢采卵從已屠宰的雌性動物體內(nèi)摘取卵巢，再從卵巢中采集卵母細(xì)胞。適合大型動物或大家畜，如：牛、馬等。（3）活體采卵(卵巢中)借助超聲波探測儀、內(nèi)窺鏡或腹腔鏡等儀器，直接從活體動物卵巢中吸取卵母細(xì)胞。適合大型動物或大家畜，如：牛、馬等。一、體外受精(1)直接獲得的精子和卵母細(xì)胞可以用來受精嗎？不可以，卵母細(xì)胞要成熟培養(yǎng)到MⅡ期，精子要經(jīng)過獲能處理(2)體外受精的條件把培養(yǎng)成熟到MⅡ期的卵子和獲能的精子放在獲能液或?qū)Ｓ玫氖芫芤哼M行受精(3)體外受精獲得的受精卵可以在培養(yǎng)液中直接發(fā)育成為犢牛嗎？不可以→胚胎移植一、體外受精2、意義：是提高動物繁殖能力的有效措施為胚胎移植提供可用的胚胎思考：體外受精獲得的受精卵可以在培養(yǎng)液中直接發(fā)育成犢牛嗎?一、體外受精項目自然受精人工授精體外受精不同點過程不同雌雄動物交配完成用人工的方法將公畜的精液注入母畜生殖道內(nèi),完成受精人工獲取精子、卵母細(xì)胞,在體外分別經(jīng)處理后完成受精過程場所不同雌性動物輸卵管中雌性動物輸卵管中體外培養(yǎng)液中相同點比較自然受精、人工授精和體外受精①精子獲能、卵子成熟后方能完成受精過程;②都是有性生殖二、胚胎移植1.概念：將體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動物的體內(nèi)，繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。體內(nèi)受精、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、動物細(xì)胞核移植技術(shù)等“供體”：（1）胚胎來源：（2）供體和受體供體選擇標(biāo)準(zhǔn)：主要職能：體外受精及其他方式得到的胚胎提供胚胎的個體。遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎。二、胚胎移植“受體”：受體選擇標(biāo)準(zhǔn)：主要職能：接受胚胎的個體。有健康體質(zhì)和正常繁殖能力繁重而漫長的妊娠和育仔任務(wù)。（3）實質(zhì)：（4）地位：早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。胚胎工程的最終技術(shù)環(huán)節(jié)。二、胚胎移植對供體、受體母畜進行選擇，并進行同期發(fā)情處理對供體母畜進行超數(shù)排卵配種或人工受精收集胚胎對胚胎檢查、培養(yǎng)或保存胚胎移植對受體母畜進行妊娠檢查產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的后代2.步驟：二、胚胎移植2.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受體進行妊娠檢查具有優(yōu)良性狀的后代正常繁殖或兩三個月后進行另一次移植優(yōu)良公牛遺傳性狀優(yōu)良，生產(chǎn)能力強有健康體質(zhì)和正常繁殖能力（一般用孕激素）用外源促性腺激素，誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。每次處理一頭奶牛收集到的胚胎，經(jīng)移植可產(chǎn)生3-4頭犢牛，每年可處理4-5次。結(jié)合上圖思考二、胚胎移植思考：什么是同期發(fā)情處理？

利用某些激素人為地控制并調(diào)整一群母畜發(fā)情周期的進程，使之在預(yù)定時間內(nèi)集中發(fā)情。比如使用抑制發(fā)情的制劑,如孕酮類,在其處理期間,提高了處于卵泡期母畜的孕酮水平,卵泡的發(fā)育成熟受到抑制,自然發(fā)情停止,實際上延長了發(fā)情周期。經(jīng)過一定時期,同時停止藥物處理,使孕酮水平降低,處理母畜的卵泡同時開始迅速生長,同時出現(xiàn)。

同期發(fā)情處理的目的是什么？使他們的生理環(huán)境達(dá)到同步或一致，這樣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。結(jié)合上圖思考二、胚胎移植

超數(shù)排卵的目的是什么？誘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后代。思考：如何進行超數(shù)排卵？注射外源促性腺激素。注意：不能使用性激素。促性腺激素由垂體產(chǎn)生并釋放，促進性腺發(fā)育，并且可以促進排卵，并且不會使性腺萎縮；而性激素是由性腺產(chǎn)生并釋放的，長期使用外源性激素會導(dǎo)致性腺萎縮。因此超數(shù)排卵處理中使用促性腺激素而不是性激素。思考·討論二、胚胎移植1.將檢驗合格的胚胎移植到任何一個受體的子宮內(nèi)，胚胎都能正常發(fā)育嗎？如果不能，在胚胎移植前應(yīng)對受體進行怎樣的處理？（1）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(nèi)，胚胎才能繼續(xù)發(fā)育。（2）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，這樣才能為移入受體的供體胚胎提供相同的生理環(huán)境。二、胚胎移植2.受體會不會對來自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)?受體對來自供體的胚胎基本上不會發(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(zhì)在孕育過程中不會發(fā)生任何變化。思考·討論二、胚胎移植4.胚胎移植實質(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(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(zhuǎn)移。思考·討論二、胚胎移植供體職能3、意義：充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力；縮短供體繁殖周期,

增加一生繁殖后代數(shù)量。受體職能對供體施行超數(shù)排卵處理后，可獲得多枚胚胎，經(jīng)移植可得到多個后代三、胚胎分割

采用__________將__________切割成____________________等，經(jīng)移植獲得__________________的技術(shù)1.概念：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(jù):早期胚胎細(xì)胞具有很強的分裂能力，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物無性繁殖或克隆的方法之一。4.特點:3.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。三、胚胎分割體視顯微鏡顯微操作儀三、胚胎分割5.過程：三、胚胎分割對囊胚階段胚胎進行分割時一定要均分內(nèi)細(xì)胞團。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。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。035.過程：三、胚胎分割選取滋養(yǎng)層細(xì)胞。①滋養(yǎng)層細(xì)胞發(fā)育成胎盤和胎膜，不發(fā)育胎兒的組織或器官，不會對胎兒產(chǎn)生影響。②滋養(yǎng)層細(xì)胞和內(nèi)細(xì)胞團細(xì)胞都是由同一個受精卵經(jīng)有絲分裂和細(xì)胞分化形成，具有相同的遺傳物質(zhì)。做性別鑒定時選取哪部分細(xì)胞進行DNA分析？為什么？內(nèi)細(xì)胞團滋養(yǎng)層囊胚腔發(fā)育胎盤和胎膜發(fā)育胎兒的各種組織進行DNA分析的目的是進行遺傳病篩查，以防止產(chǎn)生的后代具有嚴(yán)重的遺傳?。贿M行性別鑒定，是為了人工篩選后代動物的性別。三、胚胎分割257.意義①可以促進優(yōu)良動物品種的繁殖②產(chǎn)生的遺傳性狀相同的后代是進行遺傳學(xué)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8.局限性：①存在一些問題，如剛出生動物體重偏低，毛色、斑紋可能存在差異等。②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。三、胚胎分割1.胚胎分割份數(shù)不能過多。分割的次數(shù)越多，每一份的細(xì)胞數(shù)目越少，不但難以做到均等分割，而且囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團細(xì)胞所受的影響也越大。分割的份數(shù)越多，技術(shù)難度越大，移植后的和發(fā)育的難度越大，分割后胚胎成活的概率越小。2.屬于無性繁殖或克隆同一胚胎經(jīng)分割移植形成的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，該過程中沒有減數(shù)分裂、有性生殖細(xì)胞的形成、有性生殖細(xì)胞的結(jié)合屬于無性繁殖或克隆。注意事項三、胚胎分割胚胎分割動物和體細(xì)胞核克隆動物的異同項目胚胎分割動物體細(xì)胞核克隆動物相同點都屬于無性繁殖或克隆，最終技術(shù)是胚胎移植不同點胚胎的來源雌性動物的早期胚胎或體外受精及其他方式得到的胚胎通過核移植技術(shù)獲得的重組胚胎遺傳物質(zhì)胚胎分割動物具有相同的遺傳物質(zhì)，兩個親本提供的核遺傳物質(zhì)一樣多克隆動物的核遺傳物質(zhì)主要由供體細(xì)胞核提供起點經(jīng)過受精作用或其他方式形成的一個細(xì)胞經(jīng)過核移植技術(shù)形成的一個細(xì)胞課堂小測1.胚胎工程的許多技術(shù)，實際是在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進行的模擬操作，下列對體外受精的敘述錯誤的是()A.受精前精子需要獲能，卵子需要成熟B.防止多精入卵的第一道屏障是頂體反應(yīng)C.卵子受精的重要標(biāo)志是卵黃膜和透明帶的間隙看到兩個極體D.受精過程結(jié)束的標(biāo)志是雌、雄原核的融合B解析：A、當(dāng)次級卵母細(xì)胞發(fā)育到MⅡ中期時才具備與精子受精的能力，受精前精子需要獲能，卵子需要成熟，A正確；B、受精過程中，防止多精入卵的兩道屏障是透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)，其中透明帶反應(yīng)是防止多精入卵的第一道屏障，B錯誤；C、卵子受精的重要標(biāo)志是卵黃膜和透明帶的間隙看到兩個極體，C正確；D、受精過程結(jié)束的標(biāo)志是雌、雄原核的融合，D正確。故選B。課堂小測2.目前研究人員可通過體外受精和胚胎分割移植技術(shù)培育優(yōu)質(zhì)奶牛，下列有關(guān)敘述錯誤的是()A.在進行體外受精前要對精子進行獲能處理B.進行胚胎分割時,應(yīng)該選擇發(fā)育到原腸胚期的胚胎進行分割C.受精后，體外培養(yǎng)受精卵時提供CO2的目的主要是維持培養(yǎng)液的pHD.胚胎移植后，要對受體母牛進行是否妊娠檢查，以確保移植成功B解析：進行體外受精前，需要對精子進行獲能處理，從而保證能與培養(yǎng)成熟的卵子受精，A正確;進行胚胎分割時，應(yīng)該選擇發(fā)育到囊胚期或桑葚胚期的胚胎進行分割，而非原腸胚期，B錯誤;體外培養(yǎng)受精卵時，通入一定濃度CO2的目的主要是維持培養(yǎng)液的pH,C正確；胚胎移植后，需要對受體母牛進行妊娠檢查，確保移植的胚胎能夠在受體子宮中正常發(fā)育，D正確。課堂小測3.胚胎分割及移植技術(shù)可用于繁殖優(yōu)質(zhì)奶羊，下列有關(guān)敘述錯誤的是()A.胚胎分割可以看作動物的有性繁殖的方法之一B.胚胎移植入受體母畜的子宮后，還需要對受體母畜進行妊娠檢查C.利用胚胎分割技術(shù)可以獲得兩個基因型相同的胚胎D.胚胎分割技術(shù)可以提高胚胎利用率A解析：A、來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，胚胎分割可以看做動物無性繁殖的方法之一，A錯誤；B、胚胎移植入