第2章

細胞工程2.3胚胎工程

第2課時——胚胎工程技術及其應用問題探討荷斯坦牛【資料】實際問題：牛的生育率雖然很低，一頭牛一胎只產一頭牛犢，一生只生育4、5次。科學發現：一頭母牛一生排出的卵細胞約200個左右，卵巢中卵母細胞數量是它的1000倍（20萬）；母牛其實是有很強的生殖潛能的，只是沒有激發出來。思考：那如何實現良種牛快速繁殖呢?“試管(牛)動物”問題探討試管動物：是通過人工操作使卵子在體外受精，經培育發育為早期胚胎后，再進行移植產生的個體。精子卵子受精卵早期胚胎子宮個體體外受精早期胚胎發育胚胎移植試管動物=克隆動物

？問題探討

核移植體外受精早期胚胎培養胚胎移植克隆牛重組細胞受精卵試管牛項目試管動物(嬰兒)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胚胎早期培養胚胎移植動物細胞培養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2.試管動物與克隆動物的比較項目試管動物克隆動物技術基礎體外受精、胚胎移植動物細胞核移植技術、動物細胞培養、胚胎移植實例試管牛多莉羊生殖方式有性生殖無性繁殖遺傳物質來自親本雙方大部分來自供核生物體意義充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力,縮短供體本身的繁殖周期加速家畜遺傳改良進程、挽救瀕危物種等練習冊p74歸納總結精子的獲取一、體外受精1.過程：包括

、

和

等步驟卵母細胞的采集精子的獲取受精卵巢MⅡ期卵母細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去除精清，以利于精子獲能(提取純度較高精子)胚胎早期培養的基本條件:營養條件、環境條件是無菌、無毒的環境、適宜的溫度、pH和滲透壓、適宜的氣體環境目的在獲能溶液或專用的受精溶液中完成受精過程采集培養卵母細胞的采集（三）體外受精技術的意義為胚胎移植提供可用的胚胎提高動物繁殖能力的有效措施一、體外受精（四）比較自然受精、人工授精和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場所不同相同點雌雄動物交配完成雌性動物輸卵管中用人工的方法將公畜的精液注入母畜生殖道內，完成受精人工獲取精子、卵子，在體外培養液中完成受精過程雌性動物輸卵管中體外培養液中(1)精子獲能、卵子成熟后方能完成受精過程；(2)都是有性生殖一、體外受精歸納總結1.比較自然受精、人工授精和體外受精項目自然受精人工授精體外受精不同點過程雌雄動物交配用人工的方法將公畜的精液注入母畜生殖道內,完成受精人工獲取精子、卵母細胞,在體外分別經處理后完成受精過程場所雌性動物輸卵管中雌性動物輸卵管中體外培養液中相同點①精子獲能、卵子成熟后方能完成受精過程;②都是有性生殖練習冊p73歸納總結1.自然受精、體外受精的共同點是(

)A.均需在輸卵管完成受精B.均需采集卵母細胞C.均需采集精液D.受精前精子均需獲能「即時應用」D解析:體外受精在體外專門的受精溶液中進行;自然受精不需要采集卵母細胞和精液;任何形式的受精作用過程中,精子都需要獲能。練習冊p74隨堂檢測1.(2023·廣東卷)科學家采用體外受精技術獲得紫羚羊胚胎,并將其移植到長角羚羊體內,使后者成功妊娠并產仔,該工作有助于恢復瀕危紫羚羊的種群數量。此過程不涉及的操作是(

)A.超數排卵 B.精子獲能處理C.細胞核移植 D.胚胎培養C解析:由題干信息可知,該過程通過體外受精獲得紫羚羊胚胎,再通過胚胎移植,使長角羚羊成功妊娠并產仔,因此需要進行超數排卵、精子獲能處理,并對獲得的受精卵進行胚胎培養;由于該過程為有性生殖,因此不涉及細胞核移植。練習冊p77一、體外受精精子和卵子在體外受精后，應將受精卵移入培養液中繼續培養，以檢查受精狀況和受精卵的發育能力。

受精卵體外培養到什么時期可進行胚胎移植？

胚胎培養發育到適宜階段時，可將其取出向受體移植或冷凍保存。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：胚胎發育的主要場所是母體。桑葚胚桑葚胚二、胚胎移植1.概念：轉基因技術、動物細胞核移植技術、胚胎分割等供體和受體:供體：提供胚胎的個體遺傳性狀

，生產能力

。產生具有優良遺傳特性的胚胎選擇標準：職能：受體：接受胚胎的個體有健康體質和正常繁殖能力承擔繁重而漫長的

和

任務選擇標準：職能：2.實質：早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。

指將通過

得到的胚胎，移植到

、

的雌性動物體內，使之繼續發育為新個體的技術。體外受精及其他方式同種的生理狀態相同優良強妊娠育仔二、胚胎移植（遺傳性狀優良，生產能力強）（有健康體質和正常繁殖能力）優良供體母牛受體母牛同期發情處理超數排卵處理發情配種或人工授精優良公牛3.胚胎移植的過程：外源促性腺激素處理注射雌激素或孕激素目的：誘發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境，這樣供體的胚胎移入受體后，不會發生免疫排斥反應。用人工的方法將公畜的精液注入母畜生殖道內，完成受精。收集胚胎并檢查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。（4）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，通過負反饋調節會導致性腺萎縮。二、胚胎移植（遺傳性狀優良，生產能力強）優良供體母牛受體母牛受體發情同期發情處理超數排卵處理發情配種或人工授精胚胎移植收集胚胎并檢查對受體進行妊娠檢查具有優良性狀的后代正常繁殖或兩三個月后進行另一次移植優良公牛（有健康體質和正常繁殖能力）沖卵不同動物胚胎移植時間不同每次處理一頭奶牛收集到的胚胎，經移植可產生3-4頭犢牛，每年可處理4-5次。產下的子代性狀取決于所用父本和供體，性別取決于父本。桑葚胚或囊胚階段3.胚胎移植的過程：①胚胎是否完好②性別鑒定③遺傳病篩查冷凍保存：短期→在0~5℃培養液中可存活12~20h。長期→液氮中保存。二、胚胎移植小結（1）該過程中兩次使用激素：第一次對受、供體進行同期發情處理；第二次用于供體的超數排卵。（2）該過程中的兩次檢查：第一次對收集的胚胎進行檢查；第二次對受體母牛是否妊娠進行檢查。（3）胚胎移植成功與否要有兩個條件：胚胎移植一般應在同種的雌性供體和受體之間進行。進行胚胎移植的供體和受體的生理狀態要相同。歸納總結1.胚胎移植中的四個注意點兩次激素使用第一次:用激素對供、受體進行同期發情處理;第二次:用外源促性腺激素處理使供體超數排卵兩次檢查第一次:對收集的胚胎進行檢查;第二次:對受體母畜是否妊娠進行檢查移植時間不同牛、羊要培養到桑葚胚或囊胚階段移植;小鼠、家兔培養到桑葚胚前移植;幾乎所有動物都不能培養到原腸胚階段移植繁殖方式胚胎由受精卵形成,屬于有性生殖;胚胎由核移植或胚胎分割形成,屬于無性繁殖練習冊p75歸納總結二、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，胚胎都能正常發育嗎？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。一般情況下檢驗合格的胚胎需要移植到同種的、生理狀態相同的受體子宮內，胚胎才能繼續發育。同期發情處理。2.受體會不會對來自供體的胚胎發生免疫排斥反應?受體對來自供體的胚胎基本上不會發生免疫排斥反應。3.胚胎移植后，經受體孕有的后代，其遺傳特性與供體還是受體保持一致?為什么?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系，其遺傳物質在孕育過程中不會發生任何變化。思考·討論胚胎移植的生理學基礎2.胚胎移植的生理學基礎練習冊p75歸納總結4.(2024·湖北卷,5)波爾山羊享有“世界山羊之王”的美譽,具有生長速度快、肉質細嫩等優點。生產中常采用胚胎工程技術快速繁殖波爾山羊。下列敘述錯誤的是(

)A.選擇遺傳性狀優良的健康波爾母山羊進行超數排卵處理B.胚胎移植前可采集滋養層細胞進行遺傳學檢測C.普通品質的健康杜泊母綿羊不適合作為受體D.生產中對提供精子的波爾公山羊無需篩選D練習冊p75即時應用2.下列關于胚胎工程技術的敘述,錯誤的是(

)A.胚胎工程實際上是對動物自然受精和早期胚胎發育條件進行的體外模擬操作B.在實際胚胎工程操作中,常以觀察到兩個極體或雌、雄原核作為受精的標志C.胚胎移植的實質是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移D.進行胚胎工程時,為了鑒定性別,常取內細胞團細胞做DNA分析D解析:胚胎移植前為避免對胚胎造成影響,通常取囊胚的滋養層細胞進行DNA分析,鑒定性別。練習冊p77隨堂檢測二、胚胎移植4.胚胎移植的意義：①充分發揮雌性優良個體的

。②大大縮短了

本身的繁殖周期。③對供體施行

處理后，增加供體一生繁殖后代的數量。供體：提供胚胎的個體遺傳性狀優良，生產能力強產生具有優良遺傳特性的胚胎選擇標準：職能：受體：接受胚胎的個體有健康體質和正常繁殖能力承擔繁重而漫長的妊娠和育仔任務選擇標準：職能：

胚胎移植是胚胎工程的最終技術環節，還將推動胚胎工程其他技術的研究和應用。5.地位：繁殖潛力供體超數排卵

雙胞胎灰綠色三、胚胎分割內細胞團內細胞團分開，形成一模一樣的雙胞胎同卵雙胞胎的形成示意圖三、胚胎分割三、胚胎分割1.概念：

采用機械方法將早期胚胎（桑葚胚或囊胚）切割成2等份、4等份或8等份等，經移植獲得同卵雙胎或多胎的技術。理論依據特點對象發育良好的、形態正常的桑葚胚或囊胚。早期胚胎細胞具有很強的分裂能力，并保持著細胞全能性。后代具有相同的遺傳物質，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，要將內細胞團均等分割三、胚胎分割2.設備：顯微操作儀體視顯微鏡

分割刀

分割針3.過程：①滋養層細胞發育成胎盤和胎膜，不發育胎兒的組織或器官，不會對胎兒產生影響。②滋養層和內細胞團均來自同一個受精卵的有絲分裂，含有相同的遺傳物質。囊胚若沒有均等分割，會出現含內細胞團多的部分正常發育的能力強，少的部分發育受阻或發育不良，甚至不能發育等問題。(1)選擇發育良好、形態正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培養皿中。(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，要注意將內細胞團均等分割。(3)分割后的胚胎可直接移植給受體，或經體外培養后，再移植給受體。胚胎移植前，進行性別鑒定、遺傳病篩查等。三、胚胎分割三、胚胎分割①促進優良動物品種的

。③在胚胎移植前，進行

等，對于人工控制動物性別、動物繁育健康后代具有重要意義。②產生的遺傳性狀

的后代是進行遺傳學研究的寶貴材料；繁殖相同性別鑒定、遺傳病篩查4.意義:三、胚胎分割5.胚胎分割的優點①可以促進優良動物品種的繁殖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6.胚胎分割的局限性

實踐證明，采用胚胎分割技術產生同卵多胎的可能性是有限的，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。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。5.下列有關胚胎分割的說法,錯誤的是(

)A.一般選用發育良好的桑葚胚或囊胚B.對于不同發育階段的胚胎,分割的具體操作不完