人教版高中生物选择性必修第三册·第2章- 第3节 胚胎工程（课件PPT）

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第节 3胚胎工程高中生物 选择性必修3第2章简述受精和胚胎发育的基本过程。简述体外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步骤和应用价值。运用胚胎工程的基本概念和原理，对生产、生活中的相关问题进行分析与判断。认同在胚胎工程技术的发展和应用中体现了科学、技术和社会的互动关系。学习目标胚胎工程对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。第1课时 胚胎工程的理论基础一、受精概念：精子与卵子结合形成合子(受精卵)的过程场所：输卵管的壶腹部过程：拓展1：精子的发生过程①顶体的发生细胞核高尔基体细胞质线粒体②尾的发育发育中的顶体中心体演变成尾③精子头出现④细胞质浓缩⑤精子形成顶体头原生质滴线粒体鞘尾受精阶段1.精子穿越卵细胞膜外的结构 获能后的精子与卵子相遇时，首先它释放出多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构，同时借助自身的运动接触卵细胞膜。2.精子接触卵细胞膜在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带，发生透明带反应。阻止多精入卵的第一道屏障。3.精子进入卵细胞膜(精子入卵)精子与卵细胞膜接触时，立即被微绒毛抱合，精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。阻止多精入卵的第二道屏障。4.雌雄原核形成精子入卵后，尾部脱离，原有核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子核还大的核，叫做雄原核。精子入卵后，被激活的卵子完成减数分裂II，排出第二极体后，形成雌原核。5.雌雄原核融合形成受精卵雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失。这个含有两个染色体组的合子就是受精卵。受精过程结束后，受精卵的发育也就开始了。二、胚胎早期发育卵裂期①细胞分裂方式是__________ ②细胞数目_______ ③胚胎总体积___________________④每个细胞的体积_________ ⑤胚胎总有机物_________ ⑥胚胎总DNA数________⑦每个细胞具有________________有丝分裂增加不增加或略有减小减小减小增加发育的全能性二、胚胎早期发育桑椹胚 胚胎细胞数目在32个左右；胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹；该阶段前的每一个细胞均未分化，属于 细胞。全能二、胚胎早期发育囊胚 细胞开始出现分化，_____________将来发育成胎盘和胎膜;___________将来发育成胎儿的各种组织;囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做_____。滋养层滋养层内细胞团内细胞团囊胚腔孵化透明带二、胚胎早期发育原肠胚 囊胚孵化后，内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，出现由内胚层包围的空腔叫做原肠腔。外胚层内胚层原肠腔滋养层二、胚胎早期发育全能细胞细胞分化卵裂期二、胚胎早期发育【思考·讨论】注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间。不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异。请分析上表，讨论相关问题。表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？提示：比较而言，马的胚胎进入子宫时发育程度最高，它处于囊胚阶段，其次为小鼠。2. 将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时，应选择至少发育到什么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？提示：小鼠应选择发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移植。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8～16 细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。3. 为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础？请结合所学习的内容举例说明。提示：胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。人们正是在认识了这些自然规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟，精子能在体外完成获能，获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等。第2课时 胚胎工程技术及应用第 1 代试管婴儿技术通过常规的体外受精和胚胎移植技术直到临床妊娠分娩。此技术主要适用于因女方因素引起的不孕症患者。第 2 代试管婴儿技术通过显微人工受精技术, 帮助精子通过透明带或穿过卵细胞膜, 直至临床妊娠分娩主要适用于男方因素引起的不孕症患者, 也适用于上述女方因素引起的不孕。第3 代试管婴儿技术第三代“试管婴儿”是 指胚胎着床前进行遗传学诊断。剔除带有疾病遗传物质的胚胎。通过此技术可以提高出生试管婴儿的质量。试管动物技术：是通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。一、体外受精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卵母细胞的采集培养成熟卵母细胞精子的采集获能处理获能的精子受精受精卵1）卵母细胞的采集和培养2）精子的采集和获能3）受精2.获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中共同培养一段时间。1.精子获能前应离心处理：精液由精子和精清两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般情况下，精液中的精子无法获能。精子获能前进行离心处理，目的是除去精清以利于精子获能。 日本和牛是当今世界公认的品质最优秀的良种肉牛，其肉大理石花纹明显，又称“雪花肉”。由于日本和牛的肉多汁细嫩、风味独特，肌肉脂肪中饱和脂肪酸含量很低、营养价值极高。怎样将这种优质的牛进行快速、大量的繁殖呢？二、胚胎移植1.胚胎移植的概念 是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。移植的对象雌性动物体内的早期胚胎或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎。二、胚胎移植遗传性状优良、生产能力强有健康体质和正常繁殖能力供体：受体：在胚胎移植中提供胚胎的个体在胚胎移植中接受胚胎的个体移植的条件：同种的、生理状态相同的相同的其他雌性动物体内。实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移2.胚胎移植的基本程序在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步后一致，使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。指利用某些激素人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程，使之在预定时间内集中发情。①供体、受体的选择和处理选择遗传性能和生产性能优秀的个体选择有健康的体质和正常繁殖能力的个体用激素对供体母牛和受体母牛进行同期发情处理。②用激素对供体母牛做超数排卵处理供体母本用促性腺激素处理使之超数排卵③发情配种或进行人工授精超数排卵的母牛发情后，选择同种优秀的公牛进行配种或人工授精。④收集胚胎配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宮内的胚胎冲洗出来（也叫冲卵）。⑤胚胎的检查冲卵后，对胚胎进行质量检查。这时的胚胎应该发育到桑椹胚或囊胚阶段。⑥胚胎的保存将收集的胚胎直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存。⑦胚胎移植（1）手术法:引出受体子宫和卵巢,将胚胎注入子宫角,缝合创口。（2）非手术法:将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。⑧对受体母牛进行是否妊娠检查对胚胎检查、培养或保存①②③④⑤⑥良种奶牛后代处理供体母畜对供体、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理配种或人工受精收集胚胎胚胎移植对受体母畜进行妊娠检查⑦3.胚胎移植流程图在我们所学的生物工程技术中哪些要用到胚胎移植技术？动物细胞核移植技术获得克隆动物动物基因工程获得转基因动物试管动物技术获得试管动物胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”二、胚胎移植1.移植到任何一头动物的子宫都能发育吗？胚胎移植的生理基础为什么胚胎移植能成功？2.为什么能收集胚胎？3.供体/受体会不会发生排斥？同种生物发情排卵后，在一段时间内供体/受体具有相同的生理环境。早期胚胎一定时期内处于游离状态。4.为什么移植的胚胎能保持供体双亲的特性？同种动物之间一般不会排斥。胚胎虽然与受体有生理和组织上的联系，但遗传特性不受受体的影响。二、胚胎移植二、胚胎移植4.胚胎移植的意义①良种畜群迅速扩大，加速了育种工作和品种改良②在肉畜家畜的生产中，一次给受体移入多个胚胎，可增加双胎和多胎比例。③在世界范围内，胚胎移植不受时间和地域的限制，大量节省了购买种畜的费用。④利用胚胎冷冻保存技术，建立胚胎库，保存品种资源和濒危物种三、胚胎分割1.胚胎分割的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。特点：后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。理论基础：动物胚胎细胞的全能性。2.胚胎分割的操作程序显微操作仪和实体显微镜对象：发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。均分内细胞团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、动物繁育健康后代具有重要意义。3.胚胎分割的意义1. 下列关于牛体外受精、胚胎工厂化生产的叙述中，正确的是 （　　）A. 精子和卵子结合形成受精卵后即可移入母牛子宫B. 采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液形成受精卵C. 成熟的卵子与处理后的精子相遇形成的受精卵需培养到一定阶段才可移植D. 体外受精胚胎的工厂化生产是指胚胎发育和受精过程都在体外进行【答案】C【解析】成熟的卵子与获能的精子相遇形成的受精卵，需培养到一定阶段（桑葚胚或囊胚）才可以移植，A 项错误，C项正确；采集的卵母细胞需要培养成熟才能与获能的精子结合，B 项错误；体外受精胚胎的工厂化生产即受精过程和早期胚胎发育在体外进行，但移植后的胚胎发育过程在受体子宫进行，D 项错误。课堂达标2.下列关于胚胎移植技术应用的叙述，错误的是 （　　）A. 应用胚胎移植可大大缩短受体本身的繁殖周期B. 应用胚胎移植可以减少优良种畜的引进，丰富品种资源C. 胚胎移植技术对于人类来说目前主要应用于解决某些不孕症患者的生育问题D. 胚胎移植可充分发挥优良母牛的繁殖潜力，相同时间内可得到较多的良种牛犊【答案】A【解析】胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。在该项技术中，供体的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔任务由受体取代，大大缩短供体本身的繁殖周期；同时，在对供体实施超数排卵处理后，可获得多枚胚胎，经移植后可得到多个后代，从而减少优良种畜的引进，A 项错误，B、D 项正确；胚胎移植技术除了用于快速繁育良种家畜外，还可用于克隆哺乳动物、培育转基因动物、保存珍稀哺乳动物、保护生物多样性、克服人类不孕等，C 项正确。课堂达标3.以下关于胚胎分割移植的说法，不正确的是 （　）A. 就目前的胚胎分割移植而言，产生的同卵双胎较多，同卵多胎成功率较低B. 胚胎分割所需要的主要仪器设备为体视显微镜和显微操作仪C. 可在囊胚阶段将胚胎随机分割成两份或多份，然后移植D. 用分割针将桑葚胚均分成两部分，可直接将裸半胚移植入受体【答案】C【解析】实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能性是有限的，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小。目前，二分胚胎的分割和移植效率最高，A 项正确。胚胎分割所需要的主要仪器设备为体视显微镜和显微操作仪，B 项正确。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割，以免影响胚胎的恢复和进一步发育，但对于不同发育阶段的胚胎，分割的具体操作不完全相同，C 项错误。分割后的胚胎可以直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体，D 项正确。课堂达标谢 谢！