第2章

細(xì)胞工程

照片中兩只可愛的小猴，分別叫“中中”和“華華”，它們誕生于2017年，一出生就轟動了全世界，這是我國科學(xué)家的研究成果。你知道它們是如何培育出來的嗎？在這之前，科學(xué)家培育了胚胎細(xì)胞克隆猴，你知道兩者有什么不同嗎？其實(shí)，自1996年首個(gè)體細(xì)胞克隆動物多莉羊誕生以來，人類已經(jīng)成功克隆了馬、牛和豬等大型家畜，但為什么體細(xì)胞克隆猴的誕生能轟動世界呢？

上面這些成果的取得都有賴于細(xì)胞工程的發(fā)展，培養(yǎng)克隆動物只是細(xì)胞工程的一個(gè)方面。近年來，細(xì)胞工程領(lǐng)域成果跌出，方興未艾。第3節(jié)

胚胎工程（第2課時(shí)）02簡述體外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步驟和應(yīng)用價(jià)值。運(yùn)用胚胎工程的基本概念和原理，對生產(chǎn)、生活中的相關(guān)問題進(jìn)行分析與判斷。簡述受精和胚胎早期發(fā)育的基本過程。目標(biāo)0103學(xué)習(xí)目標(biāo)04認(rèn)同胚胎工程技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用體現(xiàn)了科學(xué)、技術(shù)、社會的互動關(guān)系。國際良種奶牛：年均產(chǎn)奶量10000公斤左右國產(chǎn)奶牛：年均產(chǎn)奶量3000公斤左右我國奶業(yè)肉業(yè)現(xiàn)狀奶業(yè)肉業(yè)海福特肉用牛：2歲體重可達(dá)800Kg我國蒙古黃牛：均重300Kg荷斯坦牛蒙古黃牛實(shí)際問題①引進(jìn)一頭良種成年奶牛需3萬---5萬元②一頭牛一胎只產(chǎn)一頭牛犢，一生只生育4、5次科學(xué)發(fā)現(xiàn)牛的生育率雖然很低，但是一頭母牛一生排出的卵細(xì)胞約200個(gè)左右，卵巢中卵母細(xì)胞數(shù)量是它的1000倍（20萬）；公牛平均每次射精5ml,精子數(shù)50億。母牛其實(shí)是有很強(qiáng)的生殖潛能的，只是沒有激發(fā)出來。

那如何實(shí)現(xiàn)良種牛的快速繁殖呢?

試管牛的工廠化生產(chǎn)試管牛(動物)”是指什么？“試管?！笔侨绾紊a(chǎn)的？

試管動物是通過人工操作使卵子在體外受精，經(jīng)培育發(fā)育為早期胚胎后，再進(jìn)行移植產(chǎn)生的個(gè)體。精子卵子受精卵早期胚胎子宮個(gè)體體外受精早期胚胎發(fā)育胚胎移植注意：試管動物=克隆動物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)體外受精技術(shù)主要包括

、

、

和

等步驟。一、體外受精（一）主要步驟：卵母細(xì)胞的采集精子的獲取精受精一、體外受精（一）主要步驟：去除精清，以利于精子獲能(提取純度較高精子)將獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子置于適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液中共同培養(yǎng)一段時(shí)間。將精子培養(yǎng)在獲能液（含肝素、Ca2+載體等）中使其獲能。（二）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2.在生物學(xué)上試管嬰兒技術(shù)屬于（

）A.有性生殖、體外受精B.無性繁殖、體內(nèi)發(fā)育C.有性生殖、體內(nèi)受精D.無性繁殖、體外發(fā)育1.可以與獲能精子進(jìn)行體外受精的卵母細(xì)胞需要培養(yǎng)到(

) A.MⅠ期 B.MⅡ期C.桑葚胚期 D.囊胚期B鞏固練習(xí)A3.愛德華茲以他在體外受精技術(shù)領(lǐng)域做出的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)而獲得2010年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。關(guān)于體外受精技術(shù)的敘述正確的是(

)A.獲取的精子經(jīng)獲能后才能進(jìn)行體外受精B.采集的卵母細(xì)胞應(yīng)立即與精子共同放入培養(yǎng)液中才能形成受精卵C.精子和卵細(xì)胞受精形成受精卵后即可移入母體子宮D.精子與卵子相遇后，精子會釋放多種水解酶，防止多精入卵鞏固練習(xí)A4.發(fā)展試管動物技術(shù)具有重要意義，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.試管動物技術(shù)可解決動物生育率低的問題B.試管動物技術(shù)可以更多、更有效地利用動物卵母細(xì)胞C.試管動物技術(shù)可以通過普通家畜繁育良種家畜D.試管動物技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)家畜的快速繁殖體外受精獲得的胚胎怎么發(fā)育成個(gè)體?鞏固練習(xí)D1.胚胎移植的概念、移植條件、實(shí)質(zhì)、地位是什么？2.什么是供體和受體？供體和受體的選擇標(biāo)準(zhǔn)是什么？3.請用文字和箭頭表示出胚胎移植的過程。4.在胚胎移植前應(yīng)該對受體進(jìn)行怎樣的處理?目的是什么？5.如何進(jìn)行超數(shù)排卵？目的是什么？6.胚胎移植的意義。請同學(xué)們自主閱讀教材P61-62，完成下列問題。

5.沖卵的目的是什么？二、胚胎移植

羊的胚胎移植轉(zhuǎn)基因、核移植等1、概念：供體：提供胚胎受體：接受胚胎胚胎移植二、胚胎移植

是指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。2、移植條件：供體與受體為同種且生理狀態(tài)相同。3、地位：胚胎工程的最后一道“工序”。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(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(遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強(qiáng))(有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力)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4、主要步驟：優(yōu)良供體母牛（遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強(qiáng)）受體母牛（有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力）超數(shù)排卵處理受體發(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)行另一次移植具有優(yōu)良性狀的后代優(yōu)良公牛進(jìn)行同期發(fā)情處理二、胚胎移植5、過程：(以牛為例)優(yōu)良供體母牛（遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強(qiáng)）受體母牛（有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力）超數(shù)排卵處理受體發(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)行另一次移植具有優(yōu)良性狀的后代優(yōu)良公牛進(jìn)行同期發(fā)情處理二、胚胎移植5、過程：(以牛為例)優(yōu)良供體母牛（遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強(qiáng)）受體母牛（有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力）超數(shù)排卵處理受體發(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)行另一次移植具有優(yōu)良性狀的后代優(yōu)良公牛進(jìn)行同期發(fā)情處理二、胚胎移植5、過程：(以牛為例)優(yōu)良供體母牛（遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強(qiáng)）受體母牛（有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力）超數(shù)排卵處理受體發(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)行另一次移植具有優(yōu)良性狀的后代優(yōu)良公牛進(jìn)行同期發(fā)情處理一般用激素處理供體和受體，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5、過程：(以牛為例)優(yōu)良供體母牛（遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強(qiáng)）受體母牛（有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力）超數(shù)排卵處理受體發(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)行另一次移植具有優(yōu)良性狀的后代優(yōu)良公牛進(jìn)行同期發(fā)情處理二、胚胎移植5、過程：(以牛為例)應(yīng)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。優(yōu)良供體母牛（遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強(qiáng)）受體母牛（有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力）超數(shù)排卵處理受體發(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)行另一次移植具有優(yōu)良性狀的后代優(yōu)良公牛進(jìn)行同期發(fā)情處理二、胚胎移植5、過程：(以牛為例)優(yōu)良供體母牛（遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強(qiáng)）受體母牛（有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力）超數(shù)排卵處理受體發(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)行另一次移植具有優(yōu)良性狀的后代優(yōu)良公牛進(jìn)行同期發(fā)情處理二、胚胎移植5、過程：(以牛為例)桑葚胚或囊胚階段問：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，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。1.該過程中兩次使用激素：第1次對受、供體進(jìn)行同期發(fā)情處理；第2次用于供體的超數(shù)排卵處理。2.該過程中的兩次檢查：第1次對收集的胚胎進(jìn)行檢查；第2次對受體母牛是否妊娠進(jìn)行檢查。3.胚胎移植成功與否要有兩個(gè)條件：①胚胎移植一般應(yīng)在同種的雌性供體

和受體之間進(jìn)行。②進(jìn)行胚胎移植的供體和受體的生理

狀態(tài)要相同。注意事項(xiàng)：1.將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

對受體進(jìn)行怎樣的處理？2.受體會不會對來自供體的胚胎發(fā)

生免疫排斥反應(yīng)？不一定能正常發(fā)育。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。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)。胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)思考·討論要對受體進(jìn)行同期發(fā)情處理。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？與供體保持一致。因?yàn)楣w胚胎與受體子宮建立的僅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。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？胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)思考·討論正確。

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，并繼續(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。

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，使供體的后代數(shù)是自然繁殖的十幾倍到幾十倍。供體職能產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎承擔(dān)繁重而漫長的妊娠和育仔任務(wù)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(gè)后代二、胚胎移植6、意義：5.下列關(guān)于胚胎移植的敘述錯(cuò)誤的是(

)A.在胚胎移植中提供胚胎的個(gè)體稱為“供體”，接受胚胎的個(gè)體稱為“受體”B.胚胎移植實(shí)際上是生產(chǎn)胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程C.胚胎移植是胚胎工程其他技術(shù)的第一道“工序”D.胚胎移植能否成功，與供體和受體的生理狀態(tài)有關(guān)鞏固練習(xí)C6.牛胚胎移植的基本程序如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是()A.供體母牛的主要職能是產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的胚胎B.圖中a指的是超數(shù)排卵，可用激素促進(jìn)該過程C.圖中c表示胚胎移植D.應(yīng)把早期胚胎移植到處于發(fā)情狀態(tài)的母牛的輸卵管中鞏固練習(xí)D7.下列有關(guān)牛胚胎移植技術(shù)的敘述，不正確的是（

）A.供體牛應(yīng)選擇具有人類所需優(yōu)良性狀的個(gè)體B.受體牛必須具有正常的孕育、生殖后代的能力C.胚胎移植前要對受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理D.在孕育過程中，移入胚胎的遺傳特性受代孕母體的影響你能想到進(jìn)一步提高荷斯坦奶牛的繁殖率的思路嗎？鞏固練習(xí)D

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？基于這樣的設(shè)想，胚胎分割技術(shù)逐漸發(fā)展成熟。請同學(xué)們自主閱讀教材P62-63，完成下列問題。

1.胚胎分割概念，需要什么設(shè)備？什么時(shí)期的胚胎適合分割，

分割時(shí)需要注意什么？2.胚胎分割的理論依據(jù)是什么、特點(diǎn)、對象？3.胚胎分割有什么應(yīng)用？4.胚胎分割的有哪些優(yōu)點(diǎn)和不足？三、胚胎分割1、概念：

采用機(jī)械方法將早期胚胎（桑葚胚或囊胚）切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚。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物無性繁殖或克隆的方法之一。注：分割囊胚時(shí)，要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割三、胚胎分割2、理論基礎(chǔ)：3、產(chǎn)生后代的特點(diǎn)：4、適合分割的胚胎：體視顯微鏡和顯微操作儀。體視顯微鏡，亦稱實(shí)體顯微鏡，是從不同角度觀察物體，使雙眼引起立體感覺的雙目顯微鏡。對觀察體無需加工制作，直接放入鏡頭下配合照明即可觀察，像是直立的，便于操作和解剖。顯微操作儀指用顯微鏡附加細(xì)微操縱裝置所組成的顯微手術(shù)器械。在顯微鏡下用分割針或分割刀分割5、所需要的主要儀器設(shè)備：三、胚胎分割胚胎分割動態(tài)演示對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。

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對胚胎進(jìn)行分割。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。三、胚胎分割6、過程：分割針顯微鏡下切割胚胎囊胚腔透明帶滋養(yǎng)層內(nèi)細(xì)胞團(tuán)分割針做DNA分析，鑒定性別已知性別胚胎二分胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)胚胎移植牛胚胎性別鑒定和分割示意圖要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割！若不能將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，會出現(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)育等問題。三、胚胎分割7、操作：①是進(jìn)行性別鑒定，

人工控制動物性別。②是進(jìn)行遺傳病篩查，

確保動物繁育健康

后代；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)層和內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均來自同一個(gè)受精卵的有絲分裂，含有相同的遺傳物質(zhì)。為什么要取滋養(yǎng)層細(xì)胞進(jìn)行分析和鑒定？三、胚胎分割做DNA分析鑒定性別7、操作：1、進(jìn)行DNA分析的目的?

優(yōu)點(diǎn)①可以促進(jìn)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(jìn)行遺傳學(xué)研究的寶貴材料③在胚胎移植前，進(jìn)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。局限性

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，還存在剛出生動物體重偏低，毛色、斑紋可能存在差異等問題。三、胚胎分割8、優(yōu)點(diǎn)和局限性：8．下列關(guān)于胚胎分割移植的說法，不正確的是(

)A.目前的胚胎分割移植而言，產(chǎn)生的同卵雙胎較多，同卵多胎

成功率較低B.胚胎分割所需要的主要儀器設(shè)備為體視顯微鏡和顯微操作儀C.可在囊胚階段將胚胎隨機(jī)分割成兩份或多份，然后移植D.用分割針將桑葚胚均分成兩部分，可直接將裸半胚移植入受體鞏固練習(xí)C9.對胚胎分割技術(shù)的敘述錯(cuò)誤的是(

)A.胚胎分割技術(shù)已在多種動物中取得成功B.采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生的同卵多胎的可能性是有限的C.分割的胚胎直接移植給受體或在體外培養(yǎng)到囊胚階段

再移植到受體內(nèi)D.對移植的胚胎進(jìn)行性別鑒定時(shí)，應(yīng)選取囊胚期內(nèi)細(xì)胞團(tuán)

的細(xì)胞進(jìn)行鑒定D鞏固練習(xí)10.胚胎分割技術(shù)是一種現(xiàn)代生物技術(shù)，下列關(guān)于這一技術(shù)的敘述

正確的是()①胚胎分割是將早期胚胎任意分割成多份②胚胎分割技術(shù)可以獲得同卵雙胎或多胎③胚胎分割技術(shù)屬于無性繁殖，因此屬于克隆④胚胎分割技術(shù)可以分割任意時(shí)期的胚胎

A.①② B.②③C.①③④D.①②③④B鞏固練習(xí)11.科學(xué)家運(yùn)用不同的生物工程技術(shù)培育具有優(yōu)良性狀的牛，下列

說法不正確的是(

) A.體外受精等技術(shù)可培育出與母本遺傳物質(zhì)相同的試管牛 B.核移植等技術(shù)可培育具有親本優(yōu)良性狀的克隆牛 C.胚胎分割等技術(shù)可提高優(yōu)良牛胚胎的利用率 D.胚胎移植等技術(shù)可充分發(fā)揮優(yōu)良雌性個(gè)體的繁殖潛力A鞏固練習(xí)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：對早期胚胎切割胚胎分割的基礎(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(nèi)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對于人工控制動物性別、動物繁育健康后代具有重要意義練習(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)