高中生物 第一單元 生物技術(shù)與生物工程 第三章 胚胎工程 1.3.2 良種化胚胎工程課件 中圖版選修3

第二節(jié)第二節(jié) 良種化胚胎工程良種化胚胎工程 課程標準 簡述胚胎工程的理論基礎(chǔ)。 課標解讀 1簡述人工授精的過程及意義。 2簡述胚胎移植的基本程序和意義。 3了解體外受精和胚胎培養(yǎng)的基本過程。 人工授精是指用相應(yīng)的器械采集_，再將其注入到正在_中，使_的過程。 (1)選擇_的公畜，_。 (2)對獲取的精液樣品_，確定精液的質(zhì)量。高質(zhì)量的精液可以放入液氮罐中_備用和運輸，也可直接用于授精。人工受精人工受精1概念概念公畜的精液公畜的精液發(fā)情的母畜的生殖道發(fā)情的母畜的生殖道母畜受孕母畜受孕2主要步驟主要步驟優(yōu)良性狀優(yōu)良性狀人工采精人工采精進行檢查進行檢查凍存凍存(196) (3)將精液用_注入到正在_中，使精子和卵細胞結(jié)合受精。 (4)母畜經(jīng)_，產(chǎn)出具有_的幼仔。 (1)有效地發(fā)揮了_。 (2)明顯地提高了_。 (3)省去了_的麻煩。 人工授精產(chǎn)生后代屬于哪種生殖方式？為什么？ 提示有性生殖。因為經(jīng)過了精子和卵細胞的受精。思維激活思維激活13意義意義人工方法人工方法發(fā)情的母畜生殖道發(fā)情的母畜生殖道自然妊娠自然妊娠優(yōu)良性狀優(yōu)良性狀優(yōu)良公畜的特性優(yōu)良公畜的特性配種效率配種效率大型家畜運輸大型家畜運輸 人工授精的理論基礎(chǔ) (1)概念 指用相應(yīng)的器械采集公畜的精液，再將其注入到正在發(fā)情的母畜的生殖道中，使母畜受孕的過程。 (2)理論基礎(chǔ) 優(yōu)良性狀公畜的后代，一般也會繼承父本的優(yōu)良性狀，所以可以通過人工授精技術(shù)，改良家畜的性狀。1 2人工授精過程 下列不屬于人工授精的優(yōu)點的是 ()。 A可以有效地發(fā)揮優(yōu)良公畜的特性 B可以顯著提高公畜的配種效率 C后代一定能繼承公畜的所有優(yōu)良性狀 D可以省去大型家畜運輸?shù)穆闊?解析通過人工授精技術(shù)獲得后代，仍屬于有性生殖，后代具有較大的變異，不一定能繼承親本的所有優(yōu)良性狀。 答案C【鞏固鞏固1】 (1)給良種母畜注射適宜劑量的_，使其排出眾多的卵細胞，稱為_。 (2)采用_或自然交配的方式，使良種公畜的精子在良種母畜體內(nèi)同眾多的卵細胞受精，并發(fā)育成_ _。 (3)把沖胚得到的_移植到多個母畜子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育。 (4)良種母畜恢復(fù)后，可繼續(xù)進行_。胚胎移植胚胎移植1主要步驟主要步驟促性腺激素促性腺激素超數(shù)排卵超數(shù)排卵人工授精人工授精早期胚早期胚胎胎早期胚胎早期胚胎超數(shù)排卵超數(shù)排卵 克服像牛等經(jīng)濟動物自然繁殖產(chǎn)仔量少的問題，加快畜牧業(yè)_的步伐。 (1)胚胎凍存：將_置于一定的_中，再加入一定量的_，放入_中保存。 (2)胚胎分割：在顯微鏡下，將_用特制的_分成_或_，每一等份胚胎經(jīng)過_得以 _，被分別_的“代孕媽媽”體內(nèi)。 (3)植入前性別的鑒定：通過_對胚胎性別進行鑒定，按_進行移植以生產(chǎn)_的幼仔。2意義意義良種化改造良種化改造3輔助手段輔助手段早期胚胎早期胚胎防凍保護劑防凍保護劑培養(yǎng)液培養(yǎng)液196的液氮的液氮早期胚胎早期胚胎切割針切割針2等份等份更多更多短期培養(yǎng)短期培養(yǎng)修復(fù)修復(fù)移植到不同移植到不同不同的手段不同的手段限定性別限定性別所需性別所需性別 胚胎移植時對公、母畜及代孕母畜的性狀要求有何不同？ 提示公、母畜的遺傳性能和生產(chǎn)性能都要求優(yōu)秀；代孕母畜只要體質(zhì)健康、具有正常繁殖能力即可。思維激活思維激活1 (1)概念 胚胎移植是指將雌性動物的早期胚胎移植到同種的生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi)，使之發(fā)育成新個體的技術(shù)，它是胚胎工程的最后一道工序。 (2)基本程序(以牛胚胎移植為例) 選擇優(yōu)良供體、受體母牛，注射激素，進行同期發(fā)情處理。 對供體母牛注射促性腺激素，進行超數(shù)排卵處理。 選擇同種優(yōu)秀的公牛進行配種(自然交配)或人工授精，1胚胎移植胚胎移植 使良種公畜的精子在良種母畜體內(nèi)同眾多的卵母細胞受精，并發(fā)育成早期胚胎。 沖胚法收集胚胎。 對胚胎進行質(zhì)量檢查，這時的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段，可冷凍保存或移植。 胚胎的移植：包括手術(shù)法或非手術(shù)法。 對受體母牛進行是否妊娠的檢查。 受體母牛產(chǎn)下犢牛。 (3)意義 克服經(jīng)濟動物自然繁殖產(chǎn)仔量低的問題，充分發(fā)揮優(yōu)良母畜的繁殖潛力，加快優(yōu)良種畜的繁殖速度。 特別提醒胚胎移植的生理學基礎(chǔ) (1)哺乳動物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時間內(nèi)，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的，這為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。 (2)哺乳動物的早期胚胎形成后，在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài)，這為胚胎的收集提供了可能。 (3)受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，這為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。 (4)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，在孕育過程中不受任何影響。 (1)概念：采用機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)特點：后代具有相同的遺傳物質(zhì)，可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一。 (3)選擇的胚胎：發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。 (4)主要儀器設(shè)置：實體顯微鏡和顯微操作儀。 (5)過程方法：用機械法分割胚胎2胚胎分割胚胎分割 分割的半個胚胎直接移植給受體，或注入預(yù)先準備好的空透明帶中，在體外培養(yǎng)到囊胚階段，再移植到受體內(nèi) (6)意義：提高了胚胎的利用率。 特別提醒對囊胚階段的胚胎進行分割時，要注意將內(nèi)細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育。 (1)概念：通過不同的手段對胚胎性別進行鑒定。 (2)取材：滋養(yǎng)層細胞(囊胚的外部細胞)。 (3)意義：按限定性別進行移植以生產(chǎn)所需性別的幼仔，減少移植過程的盲目性。3性別鑒定性別鑒定 胚胎移植的過程不包括 ()。 A對供體和受體的選擇和處理 B對胚胎的收集、檢查和培養(yǎng) C移植后的檢查 D激素刺激胚胎發(fā)育 解析胚胎發(fā)育是在受體母畜體內(nèi)進行的。 答案D【鞏固鞏固2】 (1)采用_的方法，使母畜卵巢內(nèi)同時產(chǎn)生_ _，利用_從母畜體內(nèi)采集這些 _，或直接從屠宰母畜的_內(nèi)獲取_。 (2)在人工模擬環(huán)境下使_成熟，獲得_能力。 (3)在適宜體外條件下，使成熟的卵母細胞_。 (4)培養(yǎng)受精卵，使之完成_和_。 (5)采用_的方法繁育優(yōu)良后代。 意義：解決了_不足的問題，使母畜的生殖潛能充分發(fā)揮出來。體外受精和胚胎培養(yǎng)體外受精和胚胎培養(yǎng)1主要步驟主要步驟注射激素注射激素更多的更多的卵母細胞卵母細胞超聲波引導法超聲波引導法卵母細胞卵母細胞卵巢卵巢卵母細胞卵母細胞卵母細胞卵母細胞受精受精受精受精卵裂卵裂早期發(fā)育早期發(fā)育胚胎移植胚胎移植良種母畜卵母細胞良種母畜卵母細胞2 體外授精是指哺乳動物的精子和卵子在體外人工控制的環(huán)境中完成受精過程的技術(shù)。其原理是在人工模擬體內(nèi)的環(huán)境下，包括營養(yǎng)、溫度、pH等，使初級卵母細胞成熟，同時使精子獲能，最終完成受精作用，并有計劃地保存胚胎等。主要步驟包括卵母細胞的采集、精子的獲能和受精等。 (1)卵母細胞的采集和培養(yǎng) 采集方法：對于小型動物如小鼠、羊等，常用促性腺激素處理，使其排出更多的卵子，然后從輸卵管中沖取卵子。對于大型動物如牛等，從剛屠宰的雌性動物的廢棄的1體外授精體外授精 卵巢內(nèi)采集卵母細胞；也可進行活體采卵，借助超聲探測儀、內(nèi)窺鏡或腹腔鏡等工具，直接從活的動物卵巢中吸取卵母細胞。 培養(yǎng)方法：從輸卵管中沖取的卵子可以直接與獲能的精子在體外受精。從卵巢中采取的卵母細胞需要在體外人工培養(yǎng)成熟后才能與獲能精子受精。 (2)精子的采集和獲能 采集方法：主要分為假陰道法、手握法和電刺激法。 假陰道法是用特制的假陰道，滿足雄性動物交配時對壓力、溫度和潤滑度的要求。同時要配備有與供精動物相適應(yīng)的臺畜，訓練動物爬跨臺畜，借假陰道收集精液。 手握法是通過徒手或戴乳膠手套的手，直接把握雄性動物陰莖，施以適當壓力和刺激即可引起射精，并可收集富含精子的精液。 電刺激法是采用特制的電極伸入動物的直腸直接刺激位于腰薦部的射精中樞引起射精，此方法只適用于野生或某些經(jīng)濟動物。 此外，對于嚙齒類的實驗動物可在處死后從附睪尾收集精液。 精子獲能：在體外受精前，要對精子進行獲能處理。通常采用的體外獲能的方法有化學誘導法和培養(yǎng)法。 對于嚙類動物、家兔和豬等動物的精子常用培養(yǎng)法：將取自附睪的精子，放入人工配制的獲能液中培養(yǎng)，培養(yǎng)一段時間后，精子就可獲能。 對于牛、羊等家畜的精子常采用化學誘導法：將精子放在一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中，用化學藥物誘導精子獲能。 (3)受精 獲能的精子和成熟的卵子在體外合適的環(huán)境下(獲能液或受精液)共同培養(yǎng)一段時間，方可受精。 精子與卵子在體外受精后，應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。當胚胎發(fā)育到適合的階段時，可將其取出向受體移植或冷凍保存。2胚胎培養(yǎng)胚胎培養(yǎng) 關(guān)于體外授精技術(shù)的敘述正確的是 ()。 A受精過程和胚胎發(fā)育，可以在試管中進行 B精子獲能后才具備受精的能力，而卵細胞則不需要獲 能 C獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子反應(yīng)后即可移入母牛子 宮內(nèi) D體外授精得到的受精卵必須培養(yǎng)到一定階段才可以移 植 解析獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子受精后形成的受精卵要培養(yǎng)一段時間后才能移入母牛的子宮內(nèi)。 答案D【鞏固鞏固3】 下列有關(guān)動物胚胎移植的敘述中，不正確的是()。 A只有從受孕母畜體內(nèi)取出的胚胎才能移植 B供體母畜的職能是產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎 C超數(shù)排卵技術(shù)要使用一定的激素 D試管嬰兒只是受精及早期卵裂過程在試管中進行 思維導圖：【例例1】示例示例一一胚胎移植胚胎移植 解析胚胎移植是將雌性動物的早期胚胎，或者體外受精及通過其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi)，使之發(fā)育為新個體的技術(shù)。 答案A 歸納提升 關(guān)于牛體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)的敘述正確的是 ()。 A精子和卵子受精形成受精卵后即可移入母牛子宮 B采集的卵母細胞應(yīng)立即與精子共同放入培養(yǎng)液才能形 成受精卵 C成熟卵子與收集來的精子相遇形成的受精卵，需培養(yǎng) 到一定階段才可移植 D體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)即胚胎發(fā)育和受精過程只 需在體外進行【例例2】示例二示例二體外受精體外受精 思維導圖： 解析體外授精的原理是人工模擬體內(nèi)環(huán)境，包括營養(yǎng)、溫度、pH等，使初級卵母細胞成熟，同時使精子獲能，最終完成受精作用。因此卵母細胞必須在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精，受精卵發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段才能移植，移入母體后繼續(xù)發(fā)育形成幼體并產(chǎn)出。 答案C 歸納提升試管動物技術(shù) 試管動物技術(shù)是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。試管動物技術(shù)主要包括體外受精、早期胚胎的培養(yǎng)和胚胎移植技術(shù)。其生產(chǎn)流程可用下圖表示： 胚胎分割是指采用機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)。來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，因此，胚胎分割可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一。 進行胚胎分割時，應(yīng)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚，注意在囊胚階段分割時，內(nèi)細胞團要均等分割。 胚胎分割的基本過程是：將發(fā)育良好的胚胎移入含有培養(yǎng)液的培養(yǎng)皿中，在顯微鏡下用分割針或分割刀把胚胎探究胚胎分割探究胚胎分割技法必備技法必備 分割開，或者采用酶處理等方式將卵裂球中的細胞分散開；分割的胚胎或細胞直接移植給受體，或在體外培養(yǎng)到囊胚階段，再移植到受體內(nèi)，著床發(fā)育產(chǎn)仔。 注意：胚胎分割的份數(shù)越多，移植的成功率就越低。早期胚胎的體積很小，只有在顯微鏡下才能看到。再者，細胞數(shù)目是有限的，分割的份數(shù)越多，不但難以做到均等分割，每一份的細胞數(shù)會減少，而且作為囊胚期的胚胎內(nèi)細胞團細胞所受的影響會更大。因此，分割的份數(shù)越多，技術(shù)的難度會越大，移植后的恢復(fù)和發(fā)育的難度會越大，移植成功率自然會降低。 下圖為經(jīng)過體外受精和胚胎分割移植培育優(yōu)質(zhì)奶牛的過程，請回答下列問題： (1)A細胞是_，在進行體外受精前要對精子進行_處理。 (2)進行胚胎分割時，應(yīng)選擇發(fā)育到_時期的胚胎進行操作。 (3)指的是_。能力展示能力展示 (4)通過胚胎分割產(chǎn)生的兩個或多個個體具有相同遺傳性狀的根本原因是_。 (5)在對囊胚階段的胚胎進行分割時，應(yīng)注意_。 (6)受體母牛必須和供體牛屬于_。移植后的胚胎能在受體子宮中存活的生理基礎(chǔ)是_。 解析本題考查胚胎工程的應(yīng)用。將獲能精子與處于減數(shù)第二次分裂中期的次級卵母細胞融合即可進行卵裂，卵裂經(jīng)過體外培養(yǎng)形成早期胚胎，為了快速繁育優(yōu)良品種，可以采用胚胎分割的技術(shù)手段，即選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚進行分割，分割后產(chǎn)生的個體因為所含的遺傳物質(zhì)相同，所以性狀表現(xiàn)很相似。在對囊胚階段的胚 胎進行分割時，要注意將內(nèi)細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育。大量的研究已經(jīng)證明，受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，這為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。 答案(1)(次級)卵母細胞獲能 (2)桑椹胚或囊胚 (3)囊胚腔 (4)具有相同的遺傳物質(zhì) (5)要將內(nèi)細胞團均等分割 (6)同一物種受體子宮對外來胚胎基本上不發(fā)生排斥反應(yīng) 對實驗動物進行采卵，用到的激素是 ()。 A性激素 B促性腺激素釋放激素 C促性腺激素 D醛固酮 答案C 加拿大的荷斯坦奶牛每年產(chǎn)奶量可達10 t以上。我國引進的1 000頭牛胚胎，是由荷斯坦公牛的精子和荷斯坦母牛的卵細胞受精后形成的，并移植到黑龍江當?shù)氐氖荏w牛中。這些牛產(chǎn)下的牛犢育成后，可替代年產(chǎn)量不足3 t的當?shù)啬膛?。這些牛犢的優(yōu)良性狀 ()。1.2 A只來自荷斯坦公牛 B只來自荷斯坦母牛 C來自荷斯坦公牛和母牛 D來自黑龍江當?shù)啬膛?解析引進的牛胚胎是由荷斯坦牛的精子和卵細胞受精后發(fā)育而成的，細胞內(nèi)的基因來自荷斯坦公牛和母牛，所以生產(chǎn)的牛犢的性狀與荷斯坦公牛和母牛一致。黑龍江當?shù)啬概Ｗ鳛椤按袐寢尅?，只是為這1 000頭胚胎的發(fā)育提供了發(fā)育環(huán)境。 答案C 牛胚胎移植的基本程序如下圖，請據(jù)圖回答問題。 (1)圖中a、b、c過程分別是指_、_、_。 (2)供體母牛的主要職能是_；受體母牛必須具備_。3 (3)為了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是_；處理的時期是_；理由是_。 (4)你認為胚胎移植技術(shù)在生產(chǎn)實踐中的主要意義有哪些？ _ _。 解析(1)a過程是良種母畜在激素刺激下的超數(shù)排卵。b是用人工方法將母畜體內(nèi)已經(jīng)開始發(fā)育的受精卵取出的沖胚過程。c是將符合移植要求的早期胚胎移植到受體母畜子宮內(nèi)的過程。(2)供體母牛的主要職能是提供具有優(yōu)良 遺傳特性的胚胎，受體母牛則是提供胚胎發(fā)育場所，所以受體母牛應(yīng)具有健康的體質(zhì)和正常的繁殖能力。(3)因在桑椹胚和囊胚期內(nèi)細胞團細胞還未開始分化，所以應(yīng)在此時期進行分割。 答案(1)超數(shù)排卵沖胚胚胎移植 (2)能產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎健康的體質(zhì)和正常的繁殖能力(3)胚胎分割移植桑椹胚或囊胚期此時還未出現(xiàn)細胞分化 (4)胚胎移植技術(shù)可以加快優(yōu)良種畜的繁殖速度，迅速推廣新品種 課堂小結(jié)