胚胎工程課件-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第二課時(shí)胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用第3節(jié)胚胎工程第2章細(xì)胞工程第2章細(xì)胞工程第3節(jié)胚胎工程

第二課時(shí)胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)1.簡(jiǎn)述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。2.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)問題進(jìn)行分析與判斷。3.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。核心素養(yǎng)1.科學(xué)思維——構(gòu)建胚胎移植技術(shù)繁育良種種畜的流程圖。2.社會(huì)責(zé)任——關(guān)注試管動(dòng)物技術(shù)在促進(jìn)家畜快速繁殖中的應(yīng)用。關(guān)注胚胎工程與畜牧業(yè)發(fā)展。胚胎工程技術(shù)

002胚胎移植003胚胎分割001體外受精從社會(huì)中來

荷斯坦牛是產(chǎn)奶量很高的奶牛品種，原產(chǎn)于荷蘭，但是一頭荷斯坦牛的售價(jià)高昂一頭良種成年奶牛需3萬---5萬元。一頭牛一胎只產(chǎn)一頭牛犢，一生只生育4、5次。牛的自然繁殖的速度太慢，不能滿足生產(chǎn)需要。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。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。某公司從國(guó)外引進(jìn)了一對(duì)純種荷斯坦奶牛，如何快速、大量繁殖引進(jìn)的良種奶牛呢？

可以通過體外受精、胚胎分割等技術(shù)獲得多個(gè)良種奶牛的胚胎，在體外培養(yǎng)后移植給代孕母牛產(chǎn)下后代(一)、體外受精(一)、體外受精1．體外受精技術(shù)的主要步驟：

包括卵母細(xì)胞的采集、精子的獲取和受精等步驟。

雌性哺乳動(dòng)物

雄性哺乳動(dòng)物卵母細(xì)胞的采集↓

↓精子的獲取

卵母細(xì)胞

精子

成熟培養(yǎng)↓

↓獲能處理

MII期卵母細(xì)胞

獲能的精子

↘體外受精

↙

↓

受精卵（體外培養(yǎng)受精卵至8細(xì)胞期以上）→冷凍保存或植入代孕母體子宮意義：是提高動(dòng)物繁殖能力的有效措施，還可以為胚胎移植提供可用胚胎。體外受精：

采集雌性動(dòng)物的卵細(xì)胞和雄性動(dòng)物的精子，使其在試管中受精。

精子獲能：

通常將精子放入人工配制的獲能液中使其獲能，常見的獲能液有效成分有肝素、鈣離子載體等(二)、胚胎移植(二)、胚胎移植1.概念：將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)物的體內(nèi)，繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。（1）胚胎來源:體外受精及其他方式得到的胚胎（桑椹胚或者囊胚）（2）供體和受體供體:提供胚胎的個(gè)體供體選擇標(biāo)準(zhǔn)：遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強(qiáng)主要職能：產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎受體：接受胚胎的個(gè)體受體選擇標(biāo)準(zhǔn)：有健康體質(zhì)和正常繁殖能力主要職能：繁重而漫長(zhǎng)的妊娠和育仔任務(wù)2.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。(二)、胚胎移植

3.胚胎移植的基本程序：供體、受體的選擇和處理

↓

發(fā)情配種或人工授精 ↓胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存 ↓胚胎的移植及移植后的檢查 超數(shù)排卵：指應(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：有健康體質(zhì)和正常繁殖能力(二)、胚胎移植4.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)結(jié)合圖2-23，思考與討論以下問題。1.將檢驗(yàn)合格的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(duì)受體進(jìn)行怎樣的處理？不一定；一般情況下檢查合格的胚胎需要移植到同種的、生理狀況相同的受體子宮內(nèi)，胚胎才能繼續(xù)發(fā)育。在胚胎移植前應(yīng)該對(duì)受體進(jìn)行同期發(fā)情處理，使供體和受體生殖器的生理變化同步，目的是為供體的胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境。2.受體會(huì)不會(huì)對(duì)來自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)?受體對(duì)來自供體的胚胎基本上不會(huì)發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。(二)、胚胎移植4.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)結(jié)合圖2-23，思考與討論以下問題。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?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(huì)發(fā)生任何變化。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?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(jiǎn)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。(二)、胚胎移植5.胚胎移植的意義（1）充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力。（2）大大縮短了供體本身的繁殖周期。（3）對(duì)供體施行超數(shù)排卵處理后，增加后代數(shù)量。（4）胚胎移植作為胚胎工程的最終技術(shù)環(huán)節(jié)，還將推動(dòng)胚胎工程其他技術(shù)的研究和應(yīng)用。6.胚胎移植成功的關(guān)鍵供受體同期發(fā)情處理，供體用促性腺激素做超數(shù)排卵處理。(三)、胚胎分割1.概念：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)。2.理論依據(jù):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。3.主要儀器設(shè)備：體視顯微鏡和顯微操作儀。體視顯微鏡和顯微操作儀。4．操作對(duì)象及要求：選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚，將它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分割。在分割囊胚階段的胚胎時(shí)，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。(三)、胚胎分割5.過程：牛胚胎性別鑒定和分割示意圖

性別鑒定的取樣部位：滋養(yǎng)層性別鑒定的方法：DNA分析(三)、胚胎分割6.意義：①可以促進(jìn)優(yōu)良動(dòng)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(duì)于人工控制動(dòng)物性別、動(dòng)物繁育健康后代有重要意義當(dāng)堂檢測(cè)1.如圖為應(yīng)用基因編輯去除CFTR基因(控制CFTR蛋白的合成)，獲得患囊性纖維化的基因編輯小鼠4的培育流程。請(qǐng)回答下列問題:(1)對(duì)1號(hào)小鼠使用()

進(jìn)行超數(shù)排卵處理,培養(yǎng)收集處在(

)期的卵母細(xì)胞用于核移植。對(duì)卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作的原因是().(2)采集2號(hào)小鼠的組織細(xì)胞,用(

)處理獲得分散的成纖維細(xì)胞，放置于37℃的CO,培養(yǎng)箱中培養(yǎng),其中CO,的作用是(

)。在細(xì)胞培養(yǎng)過程中,需要定期更換培養(yǎng)液的目的是避免代謝產(chǎn)物的積累（3）圖中顯微汪射將供體細(xì)胞注去核所要通過()使兩細(xì)胞融合,形成重構(gòu)胚。重構(gòu)胚一般需要培養(yǎng)至()

階段進(jìn)行胚胎移植。(4)胚胎移植作為胚胎工程最終技術(shù)環(huán)節(jié)，優(yōu)勢(shì)是()，為了獲得更多的遺傳背景一致的基因編輯小鼠4,可以采用()

技術(shù)。促性腺激素MII使4號(hào)個(gè)體的核遺傳物質(zhì)全部來自2號(hào)個(gè)體胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)維持培養(yǎng)液的pH電刺激法桑葚胚或囊胚可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力胚胎分割桑葚胚或囊胚課堂小結(jié)拓展應(yīng)用

資料一：北海市潿洲黃牛是廣西地方優(yōu)良品種，屬小型役肉兼用型黃牛，1987年被正式列入《廣西家畜家禽品種志》，2011年成功申報(bào)國(guó)家地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品。由于數(shù)量少、個(gè)體小、生長(zhǎng)速度慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了當(dāng)前市場(chǎng)的需求。受潿洲島內(nèi)自然環(huán)境條件限制，以及隨著潿洲島旅游資源的大量開發(fā)，島內(nèi)的潿洲黃牛群體數(shù)量正在逐年減少，整個(gè)北海市的潿洲黃牛保護(hù)迫在眉睫。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2005年存欄4620頭，而2011年只有1570頭。直至2020年，潿洲鎮(zhèn)養(yǎng)殖潿洲黃牛數(shù)量約1200頭，而2023年潿洲島黃牛養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目約356萬元。拓展應(yīng)用

資料二:北方白犀牛曾經(jīng)廣泛分布于非洲中部等地，但由于猖獗的盜獵和自然棲息地的喪失，它們的數(shù)量不斷減少。2018年3月，世界上最后一頭雄性北方白犀牛去世，該物種僅剩下兩頭雌性。在此之前，研究人員設(shè)法保存了北方白犀牛的精子。

請(qǐng)思考以下問題，先設(shè)計(jì)方案，再嘗試設(shè)計(jì)出技術(shù)流程圖問題一：如果你是北海市潿洲島養(yǎng)殖公司的養(yǎng)殖技術(shù)員，公司從國(guó)外引進(jìn)了一對(duì)純種荷斯坦奶牛，你該如何快速、大量繁殖引進(jìn)的良種奶牛呢？問題二：如果時(shí)間回到2011年，你是北海市畜牧站的一名技術(shù)員，負(fù)責(zé)潿洲島黃牛的保種保育工作，你應(yīng)該如何讓潿洲島黃牛數(shù)量增加？（潿洲島黃牛族群生殖能力已經(jīng)下降）問題三：我們可以使用哪些現(xiàn)代生物技術(shù)來人工繁育北方白犀牛？運(yùn)用這些技術(shù)一定能繁育成功嗎？請(qǐng)說出你的理由。問題四：如果繁育成功，這樣人工繁育的種群與野生種群相比，有什么區(qū)別？拓展應(yīng)用方案設(shè)計(jì)思路：?jiǎn)栴}一：可以通過體外受精、胚胎分割等技術(shù)獲得多個(gè)良種奶牛的胚胎，在體外培養(yǎng)后移植給代孕母牛產(chǎn)下后代。

問題二：可以通過精子凍存技術(shù)篩選保留優(yōu)良的精子后