3.4對動物早期胚胎或配子進行處理可獲得目標個體課件高二下學(xué)期浙科版生物選擇性必修3

第三章動物細胞工程

第四節(jié)對動物早期胚胎或配子進行處理可獲得目標個體一、胚胎形成經(jīng)過了受精及早期胚胎發(fā)育等過程任務(wù)一：閱讀教材86頁，構(gòu)建受精作用過程圖（找出受精作用過程中的關(guān)鍵過程，并通過“→”連接這些關(guān)鍵詞）精卵識別精子入卵雌雄原核形成雌雄原核的染色體會合，形成新核受精卵思考1：此處的“卵”是指什么？次級卵母細胞思考2：精卵能夠識別的原因,

體現(xiàn)了細胞膜的什么功能？同種動物的精子和卵細胞會利用其表面的特異性識別蛋白進行精卵識別，所以只有同種動物精卵才能結(jié)合細胞膜的功能：進行細胞間信息交流思考4：受精過程中,精子和卵細胞提供的遺傳物質(zhì)的量是否相等?受精卵細胞核中的遺傳物質(zhì)一半來自精子,一半來自卵細胞；但其細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自卵細胞。一、胚胎形成經(jīng)過了受精及早期胚胎發(fā)育等過程①精子獲能

②卵細胞在輸卵管成熟至MⅡ期思考3：受精前精卵分別需要哪些準備？思考5：受精的標志、受精完成的標志？受精的標志：觀察到兩個極體

或

雌雄原核受精完成的標志：是雌、雄原核的融合注意：雌、雄原核不能理解成卵子、精子原來的核，而是在原來細胞核的基礎(chǔ)上形成的新核，原核膜已破裂。一、胚胎形成經(jīng)過了受精及早期胚胎發(fā)育等過程精子頭部進入卵細胞還啟動了卵內(nèi)一系列活動，如阻止后續(xù)精子入卵、激活受精卵的分裂等。一、胚胎形成經(jīng)過了受精及早期胚胎發(fā)育等過程任務(wù)二：閱讀教材P87頁，描述胚胎早期發(fā)育各階段的主要變化及特點一、胚胎形成經(jīng)過了受精及早期胚胎發(fā)育等過程受精卵卵裂桑椹胚囊胚原腸胚動物個體發(fā)育的起點，在輸卵管內(nèi)完成（纖毛的運動可以促使胚胎移動）一、胚胎形成經(jīng)過了受精及早期胚胎發(fā)育等過程（1）卵裂（約受精1天后開始）①細胞分裂方式是__________

②細胞數(shù)目_____③胚胎總體積____________④每個細胞的體積______⑤胚胎總有機物_____⑥胚胎總DNA數(shù)______⑦

2—8個細胞時期每個細胞具有_________增加基本不變減小減小增加全能性有絲分裂（細胞來不及長大）（可發(fā)育為個體）桑葚胚：細胞數(shù)目達到16～32個，排列緊密，形似桑葚。細胞的功能和發(fā)育潛能基本沒有改變，所以可以進行人工干預(yù)和遺傳性改造。卵裂期和桑葚胚時期，只進行細胞分裂，不需要從外界獲取營養(yǎng)物質(zhì)，胚胎發(fā)育所需營養(yǎng)主要來自卵黃。（因此卵裂的速度主要取決于受精卵中卵黃物質(zhì)的含量和分布）一、胚胎形成經(jīng)過了受精及早期胚胎發(fā)育等過程思考6：早期胚胎發(fā)育過程中營養(yǎng)物質(zhì)的來源是什么？（3）囊胚內(nèi)細胞團完整的胚胎發(fā)育滋養(yǎng)層發(fā)育絨毛膜、胚盤等囊胚具有內(nèi)細胞團、滋養(yǎng)層和囊胚腔（進入子宮定植）胚胎的附屬結(jié)構(gòu)或胚外結(jié)構(gòu)一層扁平細胞囊胚期細胞開始分化，透明帶破裂，滋養(yǎng)層細胞(以后發(fā)育成胎盤、胎膜，與母體建立聯(lián)系)從外界吸收營養(yǎng)物質(zhì)，使胚胎繼續(xù)發(fā)育。一、胚胎形成經(jīng)過了受精及早期胚胎發(fā)育等過程囊胚進一步發(fā)育形成具有內(nèi)胚層、外胚層和中胚層的原腸胚。三個胚層分裂分化為相應(yīng)的細胞和組織即器官原基,最先形成的是腦和脊髓原基----神經(jīng)管（4）原腸胚受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑葚胚囊胚原腸胚拓展了解——胚胎發(fā)育和個體發(fā)育一、胚胎形成經(jīng)過了受精及早期胚胎發(fā)育等過程中胚層

可以通過體外受精、胚胎分割等技術(shù)獲得多個良種奶牛的胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代。這個工程就是胚胎工程。我國對奶類的總需求量很大，但與奶業(yè)發(fā)達的國家相比，我國奶牛的單產(chǎn)水平還存在一定差距。奶牛品種是影響產(chǎn)奶量的主要因素之一，而引進一頭成年奶牛往往需要數(shù)萬元，高昂的價格使得靠大量引進優(yōu)良品種來提高產(chǎn)量不太可行。能不能讓引進的優(yōu)良奶?？焖?、大量繁殖呢？遺憾的是，牛的生育率很低，一頭母牛一胎一般只產(chǎn)一頭犢牛，一生約生育四五次。如何解決這個難題呢？主要限定于高等脊椎動物，特別是哺乳動物。技術(shù)操作的主要對象是生殖細胞、受精卵和早期胚胎。胚胎工程：通常指各種胚胎操作技術(shù)。主要包括體外受精、胚胎體外培養(yǎng)、胚胎移植、胚胎分割等。2.研究對象：1.概念：3.工程實質(zhì)：4.理論基礎(chǔ)：哺乳動物受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進行的模擬操作。胚胎工程體外受精胚胎體外培養(yǎng)胚胎分割胚胎移植二、體外受精、胚胎移植和胚胎分割任務(wù)三：自學(xué)教材P90頁，簡述體外受精的操作環(huán)節(jié)卵母細胞采集精子獲取受精要培養(yǎng)成熟，即培養(yǎng)到MⅡ要進行獲能處理是指哺乳動物的精子和卵子在體外人工控制的環(huán)境（試管）中完成受精過程的技術(shù)。概念：卵巢卵母細胞MⅡ卵母細胞MⅠ卵母細胞體外受精受精卵培養(yǎng)新鮮或解凍的精液精子離心處理精子獲能處理精子離心處理發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力。二、體外受精、胚胎移植和胚胎分割是人工模擬體內(nèi)環(huán)境，包括營養(yǎng)、溫度、pH等，使初級卵母細胞發(fā)育成熟，同時使精子獲能，最終完成受精作用，并有計劃地保存胚胎等。體外受精基本原理：（1）人工采集精子

從附睪中取出成熟的精子，放在培養(yǎng)液（獲能液）中培養(yǎng)，使精子達到獲能狀態(tài)，這樣才能穿入到卵細胞的內(nèi)部。（長期保存：低溫、液氮，-196℃）二、體外受精、胚胎移植和胚胎分割（2）采集卵細胞①超數(shù)排卵

注射外源促性腺激素，促使卵巢排出較正常情況下更多的成熟卵細胞的方法促卵泡激素和促黃體生成激素②采集技術(shù)手術(shù)采卵（沖洗輸卵管采卵）和非手術(shù)采卵（子宮沖卵）思考7;從卵巢中獲得卵母細胞和輸卵管內(nèi)采集的卵母細胞有什么差別？卵巢中獲得的未成熟的，而輸卵管內(nèi)采集的是成熟的二、體外受精、胚胎移植和胚胎分割（3）人工體外受精體外受精適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液共同培養(yǎng)

受精卵培養(yǎng)以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力獲能液或?qū)Ｓ玫氖芫芤韩@能的精子培養(yǎng)成熟的卵子顯微受精：將完整精子或精核用顯微操作儀注入卵周隙或細胞質(zhì)，激活卵母細胞并完成受精，不受精子的數(shù)量、活力等因素的影響。思考8：結(jié)合所學(xué)細胞核移植實驗，推測還能如何人工體外受精？從受精卵到胚胎移植到雌性動物子宮內(nèi)生長發(fā)育，這一期間需要應(yīng)用人工創(chuàng)設(shè)的環(huán)境，對早期胚胎進行體外培養(yǎng)。思考9：早期胚胎進行體外培養(yǎng)需要什么條件？（類比動物細胞培養(yǎng)）胚胎體外培養(yǎng)胚胎早期培養(yǎng)液成分與動物細胞培養(yǎng)液成分基本相同，除無機鹽、營養(yǎng)成分和調(diào)節(jié)物質(zhì)外，還需要血清，兩者都是液體培養(yǎng)基。培養(yǎng)液的成分：

一般包括無機鹽、有機鹽類、維生素、激素、氨基酸、核苷酸及血清等。

二鹽二酸二素一血清外加水1、由于胚胎不同發(fā)育時期生理代謝的需求不同，不同時期培養(yǎng)液成分不同2、由于哺乳動物胚胎發(fā)育條件異常復(fù)雜，胚胎培養(yǎng)比動物的細胞培養(yǎng)和組織培養(yǎng)困難。3、目前，只能對少數(shù)物種不同階段的胚胎進行培養(yǎng)，尚無從受精卵到新生兒的全體外胚胎培養(yǎng)技術(shù)。胚胎體外培養(yǎng)胚胎可以移植或冷凍保存

思考10：進行體外培養(yǎng)的胚胎有哪些去向？牛、羊等動物的胚胎一般要培養(yǎng)到16細胞階段（桑葚胚）或囊胚階段才能進行移植人的體外受精胚胎即試管胚胎，可在4細胞階段移植。任務(wù)四：結(jié)合牛胚胎移植及早期胚胎發(fā)育過程示意圖，解釋胚胎移植相關(guān)概念二、體外受精、胚胎移植和胚胎分割是指將雌性動物的早期胚胎或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的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為個體的技術(shù)。1、概念：供體:受體:提供胚胎的個體接受胚胎的個體生產(chǎn)胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程。2、實質(zhì)：二、體外受精、胚胎移植和胚胎分割同期發(fā)情：

主要是借助外源激素（一般用孕激素）剌激卵巢和子宮內(nèi)膜增生，使其按照預(yù)定的要求發(fā)生變化，思考12：在牛胚胎移植過程中,為什么要利用激素對供體母牛和受體母牛進行同期發(fā)情處理?思考11：胚胎移植的實質(zhì)是什么？同期發(fā)情處理可以使供體和受體的生殖器官處于相同的生理狀態(tài),保證胚胎移植到受體后能正常存活。使處理母畜的卵巢和子宮生理機能都處于相同的階段胚胎工程的最后一道“工序”是胚胎工程獲得后代的唯一方法充分發(fā)揮優(yōu)良母畜的繁殖潛力，在短期內(nèi)獲得大量目標個體。4、優(yōu)勢：3、意義：（3）供體的胚胎在受體的子宮著床，并生長發(fā)育，最后產(chǎn)生下供體的子代。（1）供體母畜經(jīng)發(fā)情排卵并經(jīng)配種后，在一定時間后，從其生殖器官中（輸卵管或子宮角）取出早期胚胎。職能：產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎（2）將早期胚胎移植到另一頭與供體同期發(fā)情、排卵，但未經(jīng)配種的母畜（受體）的相應(yīng)部位（輸卵管或子宮角）。職能：承擔(dān)繁重而漫長的妊娠和育仔任務(wù)5、基本過程：二、體外受精、胚胎移植和胚胎分割6、胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)①供體與受體相同的生理環(huán)境：哺乳動物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時間內(nèi)，同種動物的供體、受體生殖器官的生理變化是相同的，這就為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。②早期胚胎處于游離狀態(tài)：哺乳動物的早期胚胎形成后，在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài)，這就為胚胎的收集提供了可能。③受體對外來胚胎的認可：大量的研究已經(jīng)證明，受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。④供體胚胎與受體正常聯(lián)系的建立：供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但移入受體的供體胚胎的遺傳特性，在孕育過程中不受任何影響。

思考13：胚胎移植過程中用到了幾次激素？胚胎移植過程中兩次使用激素：第一次用孕激素對受體和供體進行處理，使其同期發(fā)情、排卵；第二次用促性腺激素對供體進行處理，使其超數(shù)排卵思考14：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)生任何變化二、體外受精、胚胎移植和胚胎分割(體外培養(yǎng))采集成熟的精子(體外培養(yǎng))成熟后的卵細胞獲能的精子體外受精

早期胚胎(胚胎移植)受體牛的子宮（普通母牛）(胚胎體外培養(yǎng))“試管?！钡呐嘤鞒虉D子代良種牛（試管牛）良種母牛(超數(shù)排卵)采集卵母細胞良種公牛的附睪受精卵思考13：通過該過程獲得的“試管動物”的生殖方式為________。

通過核移植獲得的“克隆動物”的生殖方式為________。有性生殖無性生殖

通過胚胎移植可以提高良種牛的繁殖能力二、體外受精、胚胎移植和胚胎分割胚胎分割是指借助顯微操作技術(shù)將早期胚胎切割成幾等份，再移植到代孕動物子宮中發(fā)育，產(chǎn)生同卵多仔后代的技術(shù)。2、過程1、概念：發(fā)育良好的早期胚胎（囊胚或囊胚期以前的胚胎）用切割針或切割刀把胚胎分割開采用酶處理等方式將早期胚胎中的細胞分散開受體產(chǎn)仔胚胎移植二、體外受精、胚胎移植和胚胎分割思考15：早期胚胎細胞具有很強的分裂能力，并保持著細胞全能性，能不能將一個胚胎分割成幾份，從而提高胚胎的利用率？機械法直接移植給受體，或在體外培養(yǎng)到早期囊胚階段再移植3、應(yīng)用