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1、2.3 胚胎工程二、胚胎工程技术及其应用胚胎移植技术2 21 1体外受精技体外受精技术术 胚胎分割技术3 3牛的生育率虽然很低，但是一头母牛一生排出的卵细胞约200个左右，卵巢中卵母细胞数量是它的1000倍（20万）；公牛平均每次射精5ml,精子数50亿。牛的自然繁殖的速度太慢，一头牛一胎只产一头牛犊，一生只生育4、5次。不能满足生产需要。引进一头良种成年奶牛需3万-5万元。那如何实现良种牛快速繁殖呢那如何实现良种牛快速繁殖呢?母牛其实是有很强的生殖潜能的，只是没有激发出来。从社会中来19821982年世界首例年世界首例“试管牛试管牛”犊问世犊问世,我国首例转基因试管牛我国首例转基因试管牛“滔
2、滔滔滔”于于1999年年2月月19日在上海诞生日在上海诞生“试管牛试管牛”是应用哪些技术生产的？是应用哪些技术生产的？生生试管牛试管牛 =克隆牛克隆牛从社会中来体外受精早期胚胎发育受体母牛(代孕)精子卵子胚胎移植受精卵早期胚胎试管牛胚胎移植体外受精体外胚胎培养有性生殖试管动物的生殖方式：克隆动物的生殖方式：1、概念:是指通过人工操作使卵细胞在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植生产的个体。试管动物无性生殖1.1.过程：过程：包括包括_ _ _、_和和_等步骤等步骤卵母细胞的采集卵母细胞的采集精子的获取精子的获取受精受精一、体外受精依据图2-22“哺乳动物体外受精过程示意图”，思考下列问
3、题：（1）在进行体外受精操作之前，要对获得的卵母细胞和精子进行怎样的处理？（2）精子获能处理前为什么要进行离心处理？（3）精子获能处理的方法是什么？（4）如何促进精子和卵子的受精？（5）体外受精技术的意义是什么？（1）在进行体外受精操作之前，要对获得的卵母细胞和精子进行怎样的处理？（2）精子获能处理前为什么要进行离心处理？要对采集到的卵母细胞进行成熟培养，对采集到的精子进行获能处理，然后才能用于体外受精。精液由精子和精浆两部分组成,精浆中含有一种能抑制精子获能的物质，精子获能前进行离心处理，目的是除去精浆以利于精子获能（3）精子获能处理的方法是什么？（4）如何促进精子和卵子的受精？（5）体外受
4、精技术的意义是什么？直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能，获能液的成分因动物种类不同而有所差异，常见的有效成分有肝素、Ca2载体等。将获能的精子和培养成熟的卵子置于获能溶液或专用的受精溶液中共同培养一段时间，来促使它们完成受精1.1.过程：过程：包括包括_ _ _、_和和_等步骤等步骤卵母细胞的采集卵母细胞的采集精子的获取精子的获取受精受精卵巢卵巢M M期卵母细胞体外受精获能获能精子精子精子离心处理精子离心处理新鲜或解新鲜或解冻的精液冻的精液受精卵培养受精卵培养场所：培养液一、体外受精2.2.意义：意义：是提高动物繁殖能力的有效措施，可以为胚胎移植提供可用
5、胚胎是提高动物繁殖能力的有效措施，可以为胚胎移植提供可用胚胎卵母细胞的采集培养成熟卵母细胞精子的采集、离心获能处理获能的精子受精受精卵小结：体外受精的过程二、胚胎移植1、概念：将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。（1）胚胎的来源：（2）供体：（3）受体：（4）胚胎受体应符合的条件：转基因、核移植和体外受精等获得的胚胎。获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。提供胚胎的个体接受胚胎的个体与胚胎供体为同一物种且生理状态相同的雌性个体二、胚胎移植2、过程：优良供体母牛优良供体母牛遗传性状优良遗传性状优良，生产能力强生产能力强受
6、体母牛受体母牛有健康体质和有健康体质和正常繁殖能力正常繁殖能力进行进行同期发情同期发情处理处理超数排卵超数排卵处理处理受体发情受体发情注射孕激素或雌激素1.1.对供体、受体母牛进行同期发对供体、受体母牛进行同期发情处理的目的？情处理的目的？2.对供体母牛进行超数排卵的方法和目的？方法：注射（外源）促性腺激素目的：诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子保证胚胎在移植前后所处的生理环境相同二、胚胎移植具有优良性状的后代具有优良性状的后代超数排卵超数排卵处理处理受体发情受体发情发情配种或人工发情配种或人工授授精精移植胚胎移植胚胎收集胚胎并检查收集胚胎并检查对受体进行对受体进行妊娠妊娠检查检查正常繁殖
7、或两三个月正常繁殖或两三个月后进行另一次移植后进行另一次移植每次处理一头奶牛收集到的胚胎，经移植可产生3-4头犊牛，每年可处理4-5次。3.3.胚胎的收集：胚胎的收集：冲卵4.4.胚胎检查：胚胎检查：检查胚胎质量一般选择桑葚胚或囊胚冲卵小结：胚胎移植1、胚胎移植的基本步骤：遗传性状优良、生产能力强供体母牛健康的体质、正常的繁殖能力受体母牛 多种激素同期发情处理促性腺激素超数排卵优良供体公牛发情配种或人工授精收集胚胎并检查胚胎移植妊娠检查分娩（胚胎移植的犊牛）一般选择桑椹胚或囊胚小结：胚胎移植3、胚胎收集的方法：冲卵（胚胎冲洗出来）4、移植的胚胎：一般选择桑葚胚或囊胚进行移植5、胚胎移植的后代：
8、胚胎移植后，经受体孕育的后代遗传特性与供体保持一致。因为供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系，其遗传物质在孕育过程中一般不会发生任何变化。6.意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，大大缩短了供体本身的繁殖周期思考讨论1.将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗？如果不能，在胚胎移植前应对受体进行怎样的处理？（1）不一定能正常发育。一般情况下检验合格的胚胎需要移植到同种的、生理状态相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育。（2）在胚胎移植前要对受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器官的生理变化同步，这样才能为移入受体的供体胚胎提供相同的生理环境。2.受体会不会对来自供
9、体的胚胎发生免疫排斥反应？受体对来自供体的胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。（一般需要移植到同种的、生理状态相同的受体子宫内）思考讨论3.胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致？为什么？与供体保持一致。供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系，遗传物质在孕育过程中不会改变4.胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗？为什么？正确；正确；胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境的一致性密切胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境的一致性密切相关，只相关，只有有供体、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎供体、受体生理环境高度一致，移入受
10、体的胚胎才才能能被接受，并继续发育被接受，并继续发育内细胞团内细胞团分开，形成一模一样的双胞胎思考：如何得到两个胚胎？三、胚胎分割1.概念：2.分割对象：3.主要仪器：4.工具：采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。体视显微镜、显微操作仪分割针或分割刀 显微操作仪桑椹胚或囊胚三、胚胎分割5.过程：囊胚腔囊胚腔透明带透明带滋养层滋养层内细胞团内细胞团分割针分割针分割针分割针做做DNADNA分析，鉴定性别分析，鉴定性别二分胚二分胚内细胞团内细胞团胚胎移植胚胎移植盛有盛有操作液操作液的培养皿中，在显微镜下分割的培养皿中，在显微镜下分割已知性别胚胎已知性
11、别胚胎三、胚胎分割6.注意事项：对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割内细胞团均等分割。否则。否则会出现含会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良甚内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良甚至不能发育等问题。至不能发育等问题。7.优点：可以促进优良动物品种的繁殖产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义8.局限性：存在一些问题，如刚出生动物体重偏低，毛色、斑纹可能存在差异等。实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵
12、多胎的可能性是有限的，分割次数越多，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。胚胎工程技术及其应用体外受精胚胎分割步骤：卵母细胞的采集、精子的获取、受精胚胎分割的概念：对早期胚胎切割胚胎分割的基础：细胞的全能性、每个细胞的细胞核内具有相同的遗传物质体外受精技术的意义：是提高动物繁殖能力的有效措施，还可以为胚胎移植提供可用的胚胎胚胎分割的意义胚胎移植胚胎移植的步骤:胚胎移植的概念：移植到同种的、生理状况相同的雌性动物体内胚胎移植的意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖能力促进优良动物品种的繁殖；产生遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；对于人工控制动物性别、动物繁育健康
13、后代具有重要意义知识梳理1.体外受精和胚胎移植都是在医学和农业体外受精和胚胎移植都是在医学和农业 生产上应用较多的胚胎工程技术。判断生产上应用较多的胚胎工程技术。判断下列相关下列相关 表述是否正确。表述是否正确。(1)采集来的卵母细胞和精子可以直接用于体外受精。采集来的卵母细胞和精子可以直接用于体外受精。（）(2)经胚胎移植产生的后代，经胚胎移植产生的后代，其其遗传特性与受体保持一致。遗传特性与受体保持一致。（）(3)进行胚胎移植前，要对供体和受体进行免疫检査，以防止发生免疫排斥反应。进行胚胎移植前，要对供体和受体进行免疫检査，以防止发生免疫排斥反应。（）一、概念检测一、概念检测2.杜泊羊以其
14、生长速度快、肉质好等优点，杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，成为受广大消费者喜欢的绵羊品种。成为受广大消费者喜欢的绵羊品种。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示。(1)请将图中括号内的内容补充完整请将图中括号内的内容补充完整。体外胚胎培养体外胚胎培养 胚胎移植。胚胎移植。一、概念检测一、概念检测(2)为了获得数量较多的卵母细胞，可以为了获得数量较多的卵母细胞，可以对雌性杜泊羊进行怎样的处理？对雌性杜泊羊进行怎样的处理？可以对雌性杜泊羊进可以对雌性杜泊羊进行超数排卵处理。行超数排卵处理。(3)在进行体外受精操作之前，还要对获
15、得的卵母细胞和精子进行怎样的处理？在进行体外受精操作之前，还要对获得的卵母细胞和精子进行怎样的处理？要对采集到的卵母细胞进行成熟培养，对采集到的精子进行获能处理。要对采集到的卵母细胞进行成熟培养，对采集到的精子进行获能处理。北方白犀牛曾经广泛分布于非洲中部等地北方白犀牛曾经广泛分布于非洲中部等地,但由于猖獗的盗猎和自然栖息地的丧但由于猖獗的盗猎和自然栖息地的丧失，它们的数量不断减少。失，它们的数量不断减少。2018年年3月，世界上最后一头雄月，世界上最后一头雄 性北方白犀牛去世，该物性北方白犀牛去世，该物种仅剩下两头雌性。在此之前，研究人员设法保存了北方白犀牛的精子。请回答下种仅剩下两头雌性。
16、在此之前，研究人员设法保存了北方白犀牛的精子。请回答下列问题。列问题。(1)我们可以使用哪些现代生物技术来人工我们可以使用哪些现代生物技术来人工 繁育北方白犀牛？运用这些技术一定能繁繁育北方白犀牛？运用这些技术一定能繁育成功吗？请说出你的理由。育成功吗？请说出你的理由。提示：可以使用人工授精、体外受精、胚胎移植、体细胞核移植等技术来人工繁育北方白犀牛。运用这些技术不一定能成功繁育北方白犀牛，因为任何一项技术都不能保证百分之百的成功率，何况现存的北方白犀牛数量极少。二、拓展应用二、拓展应用(2)如果繁育成功，这样人工繁育的种群与如果繁育成功，这样人工繁育的种群与 野生种群相比，有什么区别？野生种群相比，有什么区别？这样人工繁育的种群与野生种群相比，遗传多样性会降低，野外生存能力也会下降。(3)如果繁育不成功，这一物种将永远从地如果繁育不成功，这一物种将永远从地 球上消失，从中我们能得到怎样的教训？球上消失，从中我们能得到怎样的教训？提示：多种多样的生物是生态系统的重要成员，是一个个独特的基因库。任何一个物种的灭绝都可能产生多米诺效应，使其他相关物种受到影响，进而威胁到生态系统的平衡与稳定。保护濒危的野生动物，保护生物多样性刻不容缓。二、拓展应用二、拓展应用