生物选择性必修3第2章 细胞工程第3节 胚胎工程二 胚胎工程技术及其应用教学ppt课件

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一、体外受精1.哺乳动物的体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和 受精等步骤。2.流程
3.意义(1)是提高动物繁殖能力的有效措施。(2)为胚胎移植提供可用的胚胎。
二、胚胎移植1.概念指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体内,使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为供体,接受胚胎的个体称为受体。2.胚胎移植的基本程序(以牛的胚胎移植为例)3.胚胎移植的优势:充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
三、胚胎分割1.概念:指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。2.实质:胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆,因为来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质。3.需要的主要仪器设备:体视显微镜和显微操作仪。4.胚胎选择(材料):发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。
5.基本操作程序及注意事项(1)基本操作程序:选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚→将待分割的胚胎移入含有操作液的培养皿中→在显微镜下,用分割针或分割刀分割→移植给受体,或经体外培养后再移植给受体。(2)注意事项:在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要将内细胞团均等分割。(3)牛胚胎性别鉴定和分割示意图
6.意义(1)可以促进优良动物品种的繁殖。(2)对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。
【预习检测】 1.判断正误。(1)体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤。(　　)(2)采集的卵母细胞和精子置于适当的培养液中就可以受精。(　　)(3)胚胎移植时,需要用促性腺激素对供体进行超数排卵处理。(　　)(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。(　　)
(5)胚胎移植要求供体有健康的体质和正常繁殖能力,受体具有优良遗传性状、生产能力强。(　　)(6)胚胎分割时囊胚时期的内细胞团要均等分割。(　　)(7)胚胎分割时应取内细胞团细胞做DNA分析、性别鉴定。(　　)(8)胚胎分割技术可以促进优良动物品种的繁殖。(　　)
2.下列关于体外受精的说法,错误的是(　　)A.参与体外受精的精子需要获能,卵母细胞需要成熟培养B.体外受精时不发生透明带反应和卵细胞膜反应C.体外受精需要在特定的培养液中进行D.体外受精技术是提高动物繁殖能力的有效措施答案:B
3.下列关于胚胎分割的说法,正确的是(　　)A.选择发育良好、形态正常的原肠胚B.需在电子显微镜下进行操作C.用解剖刀切开后用镊子迅速取出D.囊胚阶段分割注意内细胞团要等分答案:D解析:胚胎分割移植中,应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意将内细胞团均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。该过程所需的主要仪器为体视显微镜和显微操作仪。
4.下列关于胚胎移植的叙述,错误的是(　　)A.超数排卵技术要使用一定的激素B.受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态C.把母畜体内的卵泡或胚胎冲出后均能移植D.试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行答案:C解析:胚胎移植一般要在桑葚胚或囊胚时期进行,卵泡内没有受精的卵细胞,不能进行胚胎移植。
5.下图表示胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育过程,请据图回答下列问题。(1)请将上面空格处的内容补充完整:①　　　　　　,②　　　　　　。(2)胚胎移植的实质是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射　　　　　　　　　。 (3)从A到F中,适宜于牛的胚胎移植的时期有　　　　　　　　　　　　。
答案:(1)同期发情　胚胎移植　(2)早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移　促性腺激素(3)E、F
分析下图,思考并回答下列问题。
(1)图中的卵母细胞是从卵巢中采集的,在体外受精时,是否必须进行成熟培养?若采用超数排卵法从活体动物中采集卵母细胞呢?提示:从卵巢中采集的卵母细胞是不具备受精能力的,必须在体外进行成熟培养,发育到MⅡ期。若采用超数排卵法从活体动物中采集卵母细胞,则不需要进行成熟培养,哺乳动物排出的卵母细胞可以在雌性生殖道内发育到MⅡ期。(2)体内受精时,精子的获能是在雌性生殖道内完成的,上图中精子的获能是如何完成的?提示:体内受精时,雌性动物生殖道内有一些特殊的物质,使精子获得受精能力。体外受精时,常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差异,常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。
1.卵母细胞的采集和培养卵母细胞的采集可以用不同的方法,从卵巢中采集是常用方法;也可以对供体进行超数排卵处理,从输卵管中采集卵母细胞。两种方法得到的卵母细胞成熟程度不同,前者必须在体外进行成熟培养,才能完成体外受精。2.使精子获能的方法使精子获能的方法有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等。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。
3.精子的采集和获能是不同的步骤
4.对体外受精技术的几点说明(1)哺乳动物体内胚胎的形成需要经过精子获能和卵子的准备→受精→胚胎发育三个阶段。事实上,体外受精技术也是按照这一过程操作的,唯一不同的是采用了人工操作技术。(2)从卵巢获取的卵母细胞必须在体外培养到MⅡ期。(3)不同动物,采集卵子和精子的方法不同,精子体外获能的方法也不同。(4)获能的精子和培养成熟的卵子的体外受精过程,必须在人为控制的适宜条件下和专用的受精溶液中进行,获能的精子和培养成熟的卵子同时培养,完成受精。
下图是哺乳动物体外受精过程示意图。据图分析,下列叙述错误的是(　　)A.Ⅰ表示卵母细胞的成熟培养B.Ⅲ表示精子的获能过程C.Ⅱ是成熟的卵子,一般处于MⅡ期D.Ⅰ中培养液和Ⅲ中培养液的成分没什么区别答案:D
解析:体外受精包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。采集的卵母细胞和精子要分别在体外进行成熟培养和获能处理,卵母细胞要培养到MⅡ期才具备受精能力。图中Ⅰ表示卵母细胞的成熟培养;Ⅱ是培养成熟的卵子,一般处于MⅡ期;Ⅲ表示精子的获能过程。精子获能所用的培养液是专门的获能液,Ⅰ中培养液与Ⅲ中培养液的成分有区别。
【变式训练】 下列叙述不属于动物自然受精和体外受精的区别的是(　　)A.体外受精需采集精液B.体外受精能更有效地发挥优良母畜的繁殖潜能C.自然受精和体外受精本质不同D.自然受精的精卵结合发生在体内,体外受精的精卵结合发生在体外答案:C解析:自然受精和体外受精本质上都是有性生殖,只是前者的场所为动物体内,而后者的场所是动物体外。
1.分析教科书第61页图2-23,回答问题。胚胎移植过程中有几次使用激素处理?每次使用激素的目的是什么?提示:两次。第一次使用激素的目的是对良种母牛和受体母牛进行同期发情处理;第二次使用激素的目的是促使良种母牛多排卵。2.结合前面所学的细胞工程的相关知识,分析胚胎移植中胚胎的来源有哪些。提示:胚胎的来源:雌性动物体内的早期胚胎;通过体外受精得到的早期胚胎;通过哺乳动物体细胞核移植及培养而得到的胚胎等。
3.胚胎移植中受体应具备的条件有哪些?供体的作用是什么?提示:胚胎移植中受体应具备的条件:与供体是同一物种的雌性动物;与供体处于相同的生理状态。供体的作用是产生具有优良遗传特性的胚胎。4.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应?提示:受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
1.胚胎移植成功与否的两个重要条件(1)同种动物之间进行胚胎移植易于成功。这里的“同种”是指“同物种”。(2)供、受体生理状态要相同,为此必须做到:①供、受体雌性动物的发情时间一致;②胚胎移入受体子宫的位置应该与其在供体内的位置相同或相似。2.胚胎移植过程中的两次激素处理:第一次使用一定激素对供体和受体进行同期发情处理;第二次使用促性腺激素对供体进行超数排卵处理。
3.胚胎移植的注意事项(1)供体和受体的选择:应选择遗传特性优良的个体(公畜和母畜)作为胚胎供体,选择具有健康体质和正常繁殖能力的个体作为受体。(2)胚胎既可以通过体外受精获得,也可以人工授精后从供体母畜体内获得,或者通过其他方式获得。(3)胚胎移植的最佳阶段是桑葚胚或囊胚阶段,暂时不需要移植的胚胎也可以冷冻保存。(4)操作过程中有两次使用激素:同期发情、超数排卵。(5)所得后代的遗传特性取决于提供精子、卵子的供体动物,与胚胎受体无关。
4.胚胎移植的生理基础(1)动物发情排卵后,在一段时间内同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的,为供体胚胎移入受体提供了相同生理环境。(2)早期胚胎处于游离状态,为胚胎的收集提供可能。(3)受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,为胚胎在受体内的存活提供了可能。(4)供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。
下图表示牛胚胎移植的流程,其中①~④表示相应的操作过程。下列相关叙述错误的是(　　)A.过程①是注射相关激素,使供、受体同期发情B.过程②是注射促性腺激素,达到超数排卵的目的C.过程③主要涉及人工授精和从卵巢中冲取胚胎D.过程④的主要目的是选择适合移植的胚胎答案:C解析:过程③主要涉及人工授精和用特制的装置把供体母牛子宫内的胚胎取出来。
【变式训练】 下列有关动物胚胎移植的叙述,错误的是(　　)A.受孕母畜体内的早期胚胎能够移植B.受体母畜必须处于与供体母畜同期发情的状态C.超数排卵技术要使用一定的激素D.胚胎移植过程至少进行两次检查:胚胎的检查、出生后的检查答案:D解析:胚胎移植过程至少进行两次检查:第一次检查胚胎的质量及发育情况,第二次检查移植是否成功及移植后的发育情况。
1.在进行胚胎分割时,是否分割份数越多,得到的后代就越多?说明原因。提示:不是。如果分割份数过多,就难以做到均等分割,且每一份的细胞数目少,移植后恢复和发育的难度增大,移植成功率降低,得到的后代少。2.在对胚胎进行分割时,为什么要将内细胞团均等分割?提示:对囊胚期的胚胎进行分割时一定要将内细胞团均等分割,若分割不均,会出现含内细胞团多的部分正常发育,含内细胞团少的部分发育受阻或发育不良,甚至不能发育等问题。
胚胎分割的注意事项(1)胚胎分割的份数越多,技术难度越大,移植后恢复和发育的难度越大,移植的成功率越低。(2)内细胞团一般到囊胚阶段才出现,它是发育为胚胎的基础细胞,其他细胞为滋养细胞,其发育成的胎膜和胎盘只为胚胎和胎儿的发育输送营养。若分割时不能将内细胞团均等分割,会出现含内细胞团多的部分正常发育,含内细胞团少的部分发育受阻或发育不足,甚至不能发育等问题。(3)胚胎分割的最佳时期是桑葚胚期或囊胚期。
下列关于胚胎分割技术的说法,错误的是(　　)A.被分割的胚胎应该是发育良好的桑葚胚或囊胚B.可以对胚胎进行任意数目的等分,移植后均可正常发育C.来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质D.胚胎分割是进行动物克隆的方法之一答案:B解析:胚胎分割是指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,经移植获得同卵双胚或多胚的技术。不可以对胚胎进行任意数目的等分,胚胎分割的份数越多,成功率越低。
【变式训练】 1.在克隆技术出现之前,育种工作者已经开始采用胚胎分割移植方法尽快繁育更多的优良品种的牛。下列有关说法错误的是(　　)A.胚胎分割移植要在受精卵培养到桑葚胚或囊胚时进行B.胚胎分割产生同卵多胎比产生同卵双胎的成功率低C.通过胚胎分割移植培育出的小牛,其性别表现为雌性和雄性各占一半D.通过体细胞克隆技术培育的小牛,其性别取决于供体细胞的染色体组成答案:C
2.下列关于胚胎分割技术的叙述,错误的是(　　)A.胚胎分割利用的胚胎若是体外受精得到的,则属于有性生殖B.胚胎分割技术要用到胚胎移植技术C.进行胚胎分割时,可利用滋养层细胞做DNA分析性别鉴定D.若对囊胚期的胚胎进行分割,应注意将内细胞团均等分割答案:A