【高中生物】胚胎工程課件 2022-2023學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修3

胚

胎

工

程簡(jiǎn)述受精和胚胎發(fā)育的基本過(guò)程。簡(jiǎn)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(duì)生產(chǎn)、生活中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析與判斷。認(rèn)同在胚胎工程技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用中體現(xiàn)了科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的互動(dòng)關(guān)系。學(xué)習(xí)目標(biāo)

胚胎工程

對(duì)生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞進(jìn)行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。胚胎工程技術(shù)包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。第1課時(shí)胚胎工程的理論基礎(chǔ)一、受精概念：精子與卵子結(jié)合形成合子(受精卵)的過(guò)程場(chǎng)所：輸卵管的壺腹部過(guò)程：精子獲能：剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在雌性動(dòng)物的生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力卵子的準(zhǔn)備

：卵子在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，達(dá)到MⅡ期時(shí)，才具備與精子受精的能力

準(zhǔn)備階段受精階段

：主要包括精子穿越放射冠和透明帶，進(jìn)入卵細(xì)胞膜，原核形成和融合①頂體的發(fā)生細(xì)胞核高爾基體細(xì)胞質(zhì)線粒體②尾的發(fā)育發(fā)育中的頂體中心體演變成尾拓展1：精子的發(fā)生過(guò)程③精子頭出現(xiàn)④細(xì)胞質(zhì)濃縮⑤精子形成頂體頭原生質(zhì)滴線粒體鞘尾拓展2：哺乳動(dòng)物精子與卵子的發(fā)生精子的發(fā)生卵子的發(fā)生場(chǎng)所睪丸卵巢時(shí)間從初情期開(kāi)始從胚胎出現(xiàn)性別分化開(kāi)始是否變形需變形不需變形分裂均等分裂不均等分裂結(jié)果形成4個(gè)精子形成1個(gè)卵子和3個(gè)極體受精階段1.精子穿越卵細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu)

獲能后的精子與卵子相遇時(shí)，首先它釋放出多種酶，以溶解卵細(xì)胞膜外的一些結(jié)構(gòu)，同時(shí)借助自身的運(yùn)動(dòng)接觸卵細(xì)胞膜。2.精子接觸卵細(xì)胞膜在精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間，卵細(xì)胞膜外的透明帶會(huì)迅速發(fā)生生理反應(yīng)，阻止后來(lái)的精子進(jìn)入透明帶，發(fā)生透明帶反應(yīng)。阻止多精入卵的第一道屏障。3.精子進(jìn)入卵細(xì)胞膜(精子入卵)精子與卵細(xì)胞膜接觸時(shí)，立即被微絨毛抱合，精子外膜與卵細(xì)胞膜融合，精子入卵。阻止多精入卵的第二道屏障。4.雌雄原核形成精子入卵后，尾部脫離，原有核膜破裂并形成一個(gè)新的核膜，最后形成一個(gè)比原來(lái)精子核還大的核，叫做雄原核。精子入卵后，被激活的卵子完成減數(shù)分裂II，排出第二極體后，形成雌原核。5.雌雄原核融合形成受精卵

雄、雌原核充分發(fā)育后，相向移動(dòng)，彼此靠近，核膜消失。這個(gè)含有兩個(gè)染色體組的合子就是受精卵。受精過(guò)程結(jié)束后，受精卵的發(fā)育也就開(kāi)始了。二、胚胎早期發(fā)育卵裂期①細(xì)胞分裂方式是__________

②細(xì)胞數(shù)目_______

③胚胎總體積___________________④每個(gè)細(xì)胞的體積_________

⑤胚胎總DNA數(shù)________每個(gè)細(xì)胞的核DNA含量保持

。⑥桑葚胚期以前的細(xì)胞具有

，即每一個(gè)細(xì)胞都有發(fā)育成完整胚胎的潛能。囊胚期的胚胎開(kāi)始出現(xiàn)細(xì)胞分化，其中內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞具有全能性，而滋養(yǎng)層細(xì)胞不具有全能性。有絲分裂增加不增加或略有減小減小增加二、胚胎早期發(fā)育全能性

相對(duì)穩(wěn)定桑椹胚胚胎細(xì)胞數(shù)目在32個(gè)左右；胚胎形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑椹；該階段前的每一個(gè)細(xì)胞均未分化，屬于

細(xì)胞。全能二、胚胎早期發(fā)育囊胚細(xì)胞開(kāi)始出現(xiàn)分化，_____________將來(lái)發(fā)育成胎盤(pán)和胎膜;___________將來(lái)發(fā)育成胎兒的各種組織;囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大，會(huì)導(dǎo)致透明帶破裂破裂，胚胎從其中伸展出來(lái)，這一過(guò)程叫做_____。滋養(yǎng)層滋養(yǎng)層內(nèi)細(xì)胞團(tuán)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)囊胚腔孵化透明帶二、胚胎早期發(fā)育原腸胚囊胚孵化后，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層的細(xì)胞形成外胚層，下方的細(xì)胞形成內(nèi)胚層，出現(xiàn)由內(nèi)胚層包圍的空腔叫做原腸腔。外胚層內(nèi)胚層原腸腔滋養(yǎng)層二、胚胎早期發(fā)育全能細(xì)胞細(xì)胞分化卵裂期二、胚胎早期發(fā)育

哺乳動(dòng)物的早期胚胎發(fā)育是在輸卵管中進(jìn)行的，一般到桑椹胚期進(jìn)入子宮，囊胚期著床?！舅伎肌び懻摗孔ⅲ厚R、牛為排卵后時(shí)間，其他動(dòng)物為交配后時(shí)間。不同動(dòng)物受精卵發(fā)育及其進(jìn)入子宮的時(shí)間有明顯的差異。請(qǐng)分析上表，討論相關(guān)問(wèn)題。表中哪種動(dòng)物的胚胎在進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高？比較而言，馬的胚胎進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高，它處于囊胚階段，其次為小鼠。2.將體外培養(yǎng)的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時(shí)，應(yīng)選擇至少發(fā)育到什么階段的胚胎？如果換成牛又該怎樣處理？小鼠應(yīng)選擇發(fā)育到桑葚胚階段的胚胎進(jìn)行移植。牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在8～16細(xì)胞階段進(jìn)入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實(shí)踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。3.為什么說(shuō)關(guān)于動(dòng)物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會(huì)為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)？請(qǐng)結(jié)合所學(xué)習(xí)的內(nèi)容舉例說(shuō)明。胚胎工程的許多技術(shù)都是在了解哺乳動(dòng)物自然條件下受精和早期胚胎發(fā)育的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。人們正是在認(rèn)識(shí)了這些自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，在體外進(jìn)行有效的模擬，才使卵母細(xì)胞能在體外成熟，精子能在體外完成獲能，獲能精子和成熟卵母細(xì)胞能在試管內(nèi)完成受精，獲得的受精卵能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等。第2課時(shí)胚胎工程技術(shù)及應(yīng)用第1代試管嬰兒技術(shù)通過(guò)常規(guī)的體外受精和胚胎移植技術(shù)直到臨床妊娠分娩。此技術(shù)主要適用于因女方因素引起的不孕癥患者。第2

代試管嬰兒技術(shù)通過(guò)顯微人工受精技術(shù),幫助精子通過(guò)透明帶或穿過(guò)卵細(xì)胞膜,直至臨床妊娠分娩主要適用于男方因素引起的不孕癥患者,也適用于上述女方因素引起的不孕。第3

代試管嬰兒技術(shù)第三代“試管嬰兒”是指胚胎著床前進(jìn)行遺傳學(xué)診斷。剔除帶有疾病遺傳物質(zhì)的胚胎。通過(guò)此技術(shù)可以提高出生試管嬰兒的質(zhì)量。試管動(dòng)物技術(shù)：是通過(guò)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(jìn)行移植產(chǎn)生的個(gè)體。一、體外受精哺乳動(dòng)物的體外受精技術(shù)主要包括卵母細(xì)胞的采集、精子的獲取和受精等步驟卵母細(xì)胞的采集成熟培養(yǎng)MⅡ期卵母細(xì)胞精子的采集獲能處理獲能的精子體外受精受精卵2.獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子，一般情況下都可以在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐泄餐囵B(yǎng)一段時(shí)間。1.精子獲能前應(yīng)離心處理：精液由精子和精清兩部分組成。精清中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，因此在一般情況下，精液中的精子無(wú)法獲能。精子獲能前進(jìn)行離心處理，目的是除去精清以利于精子獲能。

1.胚胎移植的概念是指將通過(guò)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(dòng)物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。移植的對(duì)象雌性動(dòng)物體內(nèi)的早期胚胎或者通過(guò)體外受精及其他方式得到的胚胎。二、胚胎移植供體受體遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強(qiáng)有健康體質(zhì)和正常繁殖能力供體：受體：在胚胎移植中提供胚胎的個(gè)體在胚胎移植中接受胚胎的個(gè)體移植的條件：同種的、生理狀態(tài)相同的相同的其他雌性動(dòng)物體內(nèi)。實(shí)質(zhì)：早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移2.胚胎移植的基本程序在胚胎移植操作中，怎樣才能使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致？應(yīng)對(duì)供體和受體母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理，使它們的生理?xiàng)l件達(dá)到同步后一致，使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。指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(jìn)程，使之在預(yù)定時(shí)間內(nèi)集中發(fā)情。①供體、受體的選擇和處理供體受體選擇遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個(gè)體選擇有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的個(gè)體用激素對(duì)供體母牛和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理。②用激素對(duì)供體母牛做超數(shù)排卵處理供體母本用促性腺激素處理使之超數(shù)排卵③發(fā)情配種或進(jìn)行人工授精超數(shù)排卵的母牛發(fā)情后，選擇同種優(yōu)秀的公牛進(jìn)行配種或人工授精。④收集胚胎配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來(lái)（也叫沖卵）。⑤胚胎的檢查沖卵后，對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查。這時(shí)的胚胎應(yīng)該發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段。⑥胚胎的保存將收集的胚胎直接向受體移植或放入-196℃的液氮中保存。⑦胚胎移植（1）手術(shù)法:引出受體子宮和卵巢,將胚胎注入子宮角,縫合創(chuàng)口。（2）非手術(shù)法:將裝有胚胎的移植管送入受體母牛子宮的相應(yīng)部位，注入胚胎。⑧對(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠檢查對(duì)胚胎檢查、培養(yǎng)或保存①②③④⑤⑥良種奶牛后代處理供體母畜對(duì)供體、受體母畜進(jìn)行選擇，并進(jìn)行同期發(fā)情處理配種或人工受精收集胚胎胚胎移植對(duì)受體母畜進(jìn)行妊娠檢查⑦3.胚胎移植流程圖在我們所學(xué)的生物工程技術(shù)中哪些要用到胚胎移植技術(shù)？動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)獲得克隆動(dòng)物動(dòng)物基因工程獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物試管動(dòng)物技術(shù)獲得試管動(dòng)物胚胎移植是胚胎工程其他技術(shù)的最后一道“工序”二、胚胎移植1.移植到任何一頭動(dòng)物的子宮都能發(fā)育嗎？胚胎移植的生理基礎(chǔ)為什么胚胎移植能成功？2.為什么能收集胚胎？3.供體/受體會(huì)不會(huì)發(fā)生排斥？同種生物發(fā)情排卵后，在一段時(shí)間內(nèi)供體/受體具有相同的生理環(huán)境。早期胚胎一定時(shí)期內(nèi)處于游離狀態(tài)。4.為什么移植的胚胎能保持供體雙親的特性？同種動(dòng)物之間一般不會(huì)排斥。胚胎雖然與受體有生理和組織上的聯(lián)系，但遺傳特性不受受體的影響。二、胚胎移植①胚胎移入的基礎(chǔ)排卵后，同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的，為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。②胚胎收集的基礎(chǔ)早期胚胎形成后，在一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài)，為胚胎的收集提供可能。③移入胚胎存活的基礎(chǔ)受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，為胚胎在受體內(nèi)存活提供了可能。④保留胚胎遺傳特性的基礎(chǔ)供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，其遺傳物質(zhì)不會(huì)發(fā)生改變，為移植后的胚胎繼續(xù)發(fā)育提供了營(yíng)養(yǎng)等方面的保障，同時(shí)保障了供體優(yōu)良遺傳性狀。二、胚胎移植4.胚胎移植的意義①良種畜群迅速擴(kuò)大，加速了育種工作和品種改良②在肉畜家畜的生產(chǎn)中，一次給受體移入多個(gè)胚胎，可增加雙胎和多胎比例。③在世界范圍內(nèi)，胚胎移植不受時(shí)間和地域的限制，大量節(jié)省了購(gòu)買種畜的費(fèi)用。④利用胚胎冷凍保存技術(shù)，建立胚胎庫(kù)，保存品種資源和瀕危物種三、胚胎分割1.胚胎分割的概念指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。特點(diǎn)：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。理論基礎(chǔ)：動(dòng)物胚胎細(xì)胞的全能性。材料：發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。2.胚胎分割的操作程序顯微操作儀和實(shí)體顯微鏡對(duì)象：發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚。均分內(nèi)細(xì)胞團(tuán)注意：對(duì)囊胚分割時(shí)，注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。促進(jìn)優(yōu)良動(dòng)物品種的繁殖，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；在胚胎移植前，進(jìn)行性別鑒定、遺傳病篩查等，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。3.胚胎分割的意義1.

下列關(guān)于牛體外受精、胚胎工廠化生產(chǎn)的敘述中，正確的是（）A.精子和卵子結(jié)合形成受精卵后即可移入母牛子宮B.采集的卵母細(xì)胞應(yīng)立即與精子共同放入培養(yǎng)液形成受精卵C.成熟的卵子與處理后的精子相遇形成的受精卵需培養(yǎng)到一定階段才可移植D.體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)是指胚胎發(fā)育和受精過(guò)程都在體外進(jìn)行【答案】C【解析】成熟的卵子與獲能的精子相遇形成的受精卵，需培養(yǎng)到一定階段（桑葚胚或囊胚）才可以移植，A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；采集的卵母細(xì)胞需要培養(yǎng)成熟才能與獲能的精子結(jié)合，B項(xiàng)錯(cuò)誤；體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)即受精過(guò)程和早期胚胎發(fā)育在體外進(jìn)行，但移植后的胚胎發(fā)育過(guò)程在受體子宮進(jìn)行，D項(xiàng)錯(cuò)誤。課堂達(dá)標(biāo)2.下列關(guān)于胚胎移植技術(shù)應(yīng)用的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.應(yīng)用胚胎移植可大大縮短受體本身的繁殖周期B.應(yīng)用胚胎移植可以減少優(yōu)良種畜的引進(jìn)，豐富品種資源C.胚胎移植技術(shù)對(duì)于人類來(lái)說(shuō)目前主要應(yīng)用于解決某些不孕癥患者的生育問(wèn)題D.胚胎移植可充分發(fā)揮優(yōu)良母牛的繁殖潛力，相同時(shí)間內(nèi)可得到較多的良種牛犢【答案】A【解析】胚胎移植可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力。在該項(xiàng)技術(shù)中，供體的主要職能是提供具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎，繁重而漫