3.4對(duì)動(dòng)物早期胚胎或配子進(jìn)行處理可獲得目標(biāo)個(gè)體課件高二下學(xué)期浙科版生物選擇性必修3

第三章動(dòng)物細(xì)胞工程

第四節(jié)對(duì)動(dòng)物早期胚胎或配子進(jìn)行處理可獲得目標(biāo)個(gè)體一、胚胎形成經(jīng)過(guò)了受精及早期胚胎發(fā)育等過(guò)程任務(wù)一：閱讀教材86頁(yè)，構(gòu)建受精作用過(guò)程圖（找出受精作用過(guò)程中的關(guān)鍵過(guò)程，并通過(guò)“→”連接這些關(guān)鍵詞）精卵識(shí)別精子入卵雌雄原核形成雌雄原核的染色體會(huì)合，形成新核受精卵思考1：此處的“卵”是指什么？次級(jí)卵母細(xì)胞思考2：精卵能夠識(shí)別的原因,

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

②卵細(xì)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(zhǔn)備？思考5：受精的標(biāo)志、受精完成的標(biāo)志？受精的標(biāo)志：觀察到兩個(gè)極體

或

雌雄原核受精完成的標(biāo)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(lái)的核，而是在原來(lái)細(xì)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(guò)了受精及早期胚胎發(fā)育等過(guò)程精子頭部進(jìn)入卵細(xì)胞還啟動(dòng)了卵內(nèi)一系列活動(dòng)，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(guò)了受精及早期胚胎發(fā)育等過(guò)程任務(wù)二：閱讀教材P87頁(yè)，描述胚胎早期發(fā)育各階段的主要變化及特點(diǎn)一、胚胎形成經(jīng)過(guò)了受精及早期胚胎發(fā)育等過(guò)程受精卵卵裂桑椹胚囊胚原腸胚動(dòng)物個(gè)體發(fā)育的起點(diǎn)，在輸卵管內(nèi)完成（纖毛的運(yùn)動(dòng)可以促使胚胎移動(dòng)）一、胚胎形成經(jīng)過(guò)了受精及早期胚胎發(fā)育等過(guò)程（1）卵裂（約受精1天后開始）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胚胎總有機(jī)物_____⑥胚胎總DNA數(shù)______⑦

2—8個(gè)細(xì)胞時(shí)期每個(gè)細(xì)胞具有_________增加基本不變減小減小增加全能性有絲分裂（細(xì)胞來(lái)不及長(zhǎng)大）（可發(fā)育為個(gè)體）桑葚胚：細(xì)胞數(shù)目達(dá)到16～32個(gè)，排列緊密，形似桑葚。細(xì)胞的功能和發(fā)育潛能基本沒(méi)有改變，所以可以進(jìn)行人工干預(yù)和遺傳性改造。卵裂期和桑葚胚時(shí)期，只進(jìn)行細(xì)胞分裂，不需要從外界獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，胚胎發(fā)育所需營(yíng)養(yǎng)主要來(lái)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(guò)了受精及早期胚胎發(fā)育等過(guò)程思考6：早期胚胎發(fā)育過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來(lái)源是什么？（3）囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)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(xì)胞團(tuán)、滋養(yǎng)層和囊胚腔（進(jìn)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(xì)胞囊胚期細(xì)胞開始分化，透明帶破裂，滋養(yǎng)層細(xì)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使胚胎繼續(xù)發(fā)育。一、胚胎形成經(jīng)過(guò)了受精及早期胚胎發(fā)育等過(guò)程囊胚進(jìn)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(gè)胚層分裂分化為相應(yīng)的細(xì)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(xì)胞胚4細(xì)胞胚8細(xì)胞胚桑葚胚囊胚原腸胚拓展了解——胚胎發(fā)育和個(gè)體發(fā)育一、胚胎形成經(jīng)過(guò)了受精及早期胚胎發(fā)育等過(guò)程中胚層

可以通過(guò)體外受精、胚胎分割等技術(shù)獲得多個(gè)良種奶牛的胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代。這個(gè)工程就是胚胎工程。我國(guó)對(duì)奶類的總需求量很大，但與奶業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，我國(guó)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(jìn)一頭成年奶牛往往需要數(shù)萬(wàn)元，高昂的價(jià)格使得靠大量引進(jìn)優(yōu)良品種來(lái)提高產(chǎn)量不太可行。能不能讓引進(jìn)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(gè)難題呢？主要限定于高等脊椎動(dòng)物，特別是哺乳動(dòng)物。技術(shù)操作的主要對(duì)象是生殖細(xì)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(duì)象：1.概念：3.工程實(shí)質(zhì)：4.理論基礎(chǔ)：哺乳動(dòng)物受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律在體外條件下，對(duì)動(dòng)物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進(jìn)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(yè)，簡(jiǎn)述體外受精的操作環(huán)節(jié)卵母細(xì)胞采集精子獲取受精要培養(yǎng)成熟，即培養(yǎng)到MⅡ要進(jìn)行獲能處理是指哺乳動(dòng)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(guò)程的技術(shù)。概念：卵巢卵母細(xì)胞MⅡ卵母細(xì)胞MⅠ卵母細(xì)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(yíng)養(yǎng)、溫度、pH等，使初級(jí)卵母細(xì)胞發(fā)育成熟，同時(shí)使精子獲能，最終完成受精作用，并有計(jì)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(dá)到獲能狀態(tài)，這樣才能穿入到卵細(xì)胞的內(nèi)部。（長(zhǎng)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(xì)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(xì)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(xì)胞和輸卵管內(nèi)采集的卵母細(xì)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(xì)胞質(zhì)，激活卵母細(xì)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(xì)胞核移植實(shí)驗(yàn)，推測(cè)還能如何人工體外受精？從受精卵到胚胎移植到雌性動(dòng)物子宮內(nèi)生長(zhǎng)發(fā)育，這一期間需要應(yīng)用人工創(chuàng)設(shè)的環(huán)境，對(duì)早期胚胎進(jìn)行體外培養(yǎng)。思考9：早期胚胎進(jìn)行體外培養(yǎng)需要什么條件？（類比動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)）胚胎體外培養(yǎng)胚胎早期培養(yǎng)液成分與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液成分基本相同，除無(wú)機(jī)鹽、營(yíng)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(wú)機(jī)鹽、有機(jī)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(shí)期生理代謝的需求不同，不同時(shí)期培養(yǎng)液成分不同2、由于哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育條件異常復(fù)雜，胚胎培養(yǎng)比動(dòng)物的細(xì)胞培養(yǎng)和組織培養(yǎng)困難。3、目前，只能對(duì)少數(shù)物種不同階段的胚胎進(jìn)行培養(yǎng)，尚無(wú)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(jìn)行體外培養(yǎng)的胚胎有哪些去向？牛、羊等動(dòng)物的胚胎一般要培養(yǎng)到16細(xì)胞階段（桑葚胚）或囊胚階段才能進(jìn)行移植人的體外受精胚胎即試管胚胎，可在4細(xì)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(guò)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(dòng)物的早期胚胎或通過(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)相同的其他雌性動(dòng)物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為個(gè)體的技術(shù)。1、概念：供體:受體:提供胚胎的個(gè)體接受胚胎的個(gè)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(guò)程。2、實(shí)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(guò)程中,為什么要利用激素對(duì)供體母牛和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理?思考11：胚胎移植的實(shí)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(jī)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(biāo)個(gè)體。4、優(yōu)勢(shì)：3、意義：（3）供體的胚胎在受體的子宮著床，并生長(zhǎng)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(shí)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(zhǎng)的妊娠和育仔任務(wù)5、基本過(guò)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(dòng)物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時(shí)間內(nèi)，同種動(dòng)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(dòng)物的早期胚胎形成后，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)，這就為胚胎的收集提供了可能。③受體對(duì)外來(lái)胚胎的認(rèn)可：大量的研究已經(jīng)證明，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)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(guò)程中不受任何影響。

思考13：胚胎移植過(guò)程中用到了幾次激素？胚胎移植過(guò)程中兩次使用激素：第一次用孕激素對(duì)受體和供體進(jìn)行處理，使其同期發(fā)情、排卵；第二次用促性腺激素對(duì)供體進(jìn)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?yàn)楣w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(guò)程中不會(huì)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(xì)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(xì)胞良種公牛的附睪受精卵思考13：通過(guò)該過(guò)程獲得的“試管動(dòng)物”的生殖方式為________。

通過(guò)核移植獲得的“克隆動(dòng)物”的生殖方式為________。有性生殖無(wú)性生殖

通過(guò)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(dòng)物子宮中發(fā)育，產(chǎn)生同卵多仔后代的技術(shù)。2、過(guò)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(xì)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(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？機(jī)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