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1、专题三专题三 胚胎工程胚胎工程l操作对象：早期胚胎和配子操作对象：早期胚胎和配子l技术手段：胚胎移植、体外受精、技术手段：胚胎移植、体外受精、 胚胎分割、胚胎干细胞培养等胚胎分割、胚胎干细胞培养等l理论基础：哺乳动物的受精卵和早期胚胎理论基础：哺乳动物的受精卵和早期胚胎 的发育规律的发育规律胚胎工程的概念胚胎工程的概念:胚胎工程的建立胚胎工程的建立一一. .胚胎移植技术的研究胚胎移植技术的研究 胚胎移植技术成为许多胚胎工程不可缺少的基胚胎移植技术成为许多胚胎工程不可缺少的基础环节。础环节。二二. .胚胎移植技术的成功和应用带动和加速了体外胚胎移植技术的成功和应用带动和加速了体外受精技术的研究。
2、受精技术的研究。三三. .胚胎移植和体外受精使胚胎分割、性别鉴定、胚胎移植和体外受精使胚胎分割、性别鉴定、体细胞克隆、转基因胚胎、胚胎干细胞培养等体细胞克隆、转基因胚胎、胚胎干细胞培养等技术应运而生。技术应运而生。知识网络构建知识网络构建:胚胎工程胚胎工程胚胎工程的应用胚胎工程的应用胚胎移植胚胎移植胚胎分割胚胎分割基本程序基本程序移植的生理学基础移植的生理学基础体外受精和早期体外受精和早期胚胎培养胚胎培养试管动物技术试管动物技术体外受精体外受精早期胚胎培养早期胚胎培养体内受精和早期体内受精和早期胚胎发育胚胎发育精子的发生精子的发生卵子的发生卵子的发生受精受精早期胚胎发育早期胚胎发育胚胎干细胞胚
3、胎干细胞一、体内受精和早期胚胎发育一、体内受精和早期胚胎发育（一）、精子和卵子的发生（一）、精子和卵子的发生（二）、受精（二）、受精（三）、胚胎发育（三）、胚胎发育（一）（一）1、精子的发生、精子的发生1 1）、场所：）、场所：2 2）、时期：）、时期：3 3）、过程：）、过程：睾丸（的曲细精管）睾丸（的曲细精管）从从初情期初情期开始直到开始直到生殖功能生殖功能衰退衰退发生的过程大体可分为发生的过程大体可分为三个三个阶段阶段精原细胞精原细胞有丝分裂有丝分裂初级精母细胞初级精母细胞次级精母细胞次级精母细胞精子细胞精子细胞精子精子MM第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段MM精精子子发发
4、生生的的过过程程多个精原细胞多个精原细胞染色体复制染色体复制变形变形精子细胞变形中的主要变化：精子细胞变形中的主要变化：1.1.细胞核细胞核2.2.高尔基体高尔基体3.3.中心体中心体4.4.线粒体线粒体5.5.细胞内其他物质细胞内其他物质精子头的主要部分精子头的主要部分头部的顶体头部的顶体精子的尾精子的尾线粒体鞘线粒体鞘( (尾的基部尾的基部) )原生质滴原生质滴( (球状球状, ,最后最后脱落脱落) )2.2.卵子的发生卵子的发生l1)1)发生部位：卵巢发生部位：卵巢l2)2)时间：胚胎性别分化以后直至生殖机能衰退时间：胚胎性别分化以后直至生殖机能衰退l减数第一次分裂在雌性动物排卵前后完成
5、；减数第一次分裂在雌性动物排卵前后完成； 减数第二次分裂在精子和卵子结合的过程中完减数第二次分裂在精子和卵子结合的过程中完成。成。卵原细胞卵原细胞有丝分裂有丝分裂多个卵原细胞多个卵原细胞染色体复制染色体复制初级卵母细胞初级卵母细胞M第一极体第一极体次级卵母细胞次级卵母细胞两个第二极体两个第二极体第二极体第二极体卵子卵子退化消失退化消失（3 3、卵子发生过程、卵子发生过程M排卵前后完成排卵前后完成在受精过程完成在受精过程完成被卵泡细胞包被卵泡细胞包围围, ,形成卵泡形成卵泡胎儿期完成胎儿期完成误点警示：误点警示：1 1、一个卵泡中一般能形成一个成熟的卵子。、一个卵泡中一般能形成一个成熟的卵子。2
6、 2、排卵是指卵子从卵泡中排出而不是指卵泡、排卵是指卵子从卵泡中排出而不是指卵泡 从卵巢中排出。从卵巢中排出。3 3、刚排出的卵子尚未完全成熟，一般仅完成、刚排出的卵子尚未完全成熟，一般仅完成 减数第一次分裂，需要在输卵管内进一步减数第一次分裂，需要在输卵管内进一步 成熟。成熟。（二）受精（二）受精1 1、受精部位、受精部位: :2 2、受精标志、受精标志: :在在卵黄膜和透明带卵黄膜和透明带的间隙可以观察到的间隙可以观察到两个极体两个极体时。时。输卵管输卵管3 3、过程、过程受精前的准受精前的准备阶段备阶段受精阶段受精阶段精子获能精子获能（在雌性动物生殖道）（在雌性动物生殖道）卵子获能卵子获
7、能（达到减数第二次分（达到减数第二次分裂中期时才具备与精裂中期时才具备与精子受精的能力）子受精的能力）受精阶段受精阶段: :1)1)精子穿越放射冠和透明带精子穿越放射冠和透明带 顶体反应顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞卵丘细胞 透明带反应透明带反应是防止多精入卵受精的是防止多精入卵受精的第一道屏障第一道屏障2)2)精子进入卵黄膜精子进入卵黄膜 卵黄膜封闭作用卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的是防止多精入卵受精的第二道屏第二道屏障障3)3)原核形成：原核形成： 雄原核形成和雌原核形成雄原核形成和雌原核形成4)4)配子结合：配子结合： 雌雄原
8、核雌雄原核融合融合形成合子形成合子( (受精卵受精卵) )发生发生顶体顶体反应反应，穿越放射冠穿越放射冠穿过透明带穿过透明带发生透明带发生透明带反应反应 精子进入卵精子进入卵子后子后, ,其细胞核其细胞核变大到和卵子细变大到和卵子细胞核相似胞核相似, ,精子精子细胞核细胞核( (雄原核雄原核) )和卵子细胞核和卵子细胞核( (雌原核雌原核) )同时向同时向细胞中部靠拢细胞中部靠拢, ,并相互融合成一并相互融合成一个细胞核个细胞核, ,这时这时称受精卵。称受精卵。形成受精卵：形成受精卵：精、卵相遇精、卵相遇顶体反应顶体反应顶体酶释放顶体酶释放顶体酶溶顶体酶溶解透明带解透明带接触透明带接触透明带穿
9、越放射冠穿越放射冠溶解卵丘细胞溶解卵丘细胞 （放射冠）（放射冠）穿越透明带穿越透明带接触卵黄膜接触卵黄膜产生透明带反应产生透明带反应形成第一道屏障（形成第一道屏障（作用作用 ）精子被微绒毛抱合精子被微绒毛抱合精子外膜与卵黄膜融合精子外膜与卵黄膜融合精子进入卵精子进入卵精精子子进进入入卵卵后后变化变化变化变化变化变化产生卵黄膜产生卵黄膜封闭作用封闭作用形成第二道屏障形成第二道屏障 （作用）（作用）尾部脱离尾部脱离核膜破裂核膜破裂形成雄原核形成雄原核形成雌原核形成雌原核激活卵子完激活卵子完成减数第二成减数第二次分裂，排次分裂，排出第二极体出第二极体发育发育 移动移动 接触接触 合并合并形形成成受受
10、精精卵卵1 1、成熟的精子无受精能力，需要在生殖道内、成熟的精子无受精能力，需要在生殖道内 获能后方能受精。获能后方能受精。2 2、动物排出的卵子并未成熟，只有达到减数、动物排出的卵子并未成熟，只有达到减数 第二次分裂中期时，才具备受精能力。第二次分裂中期时，才具备受精能力。3 3、受精卵的遗传物质中，核遗传物质一半、受精卵的遗传物质中，核遗传物质一半 来自精子，一半来自卵子，质遗传物质几来自精子，一半来自卵子，质遗传物质几 乎全来自卵子。乎全来自卵子。4.4.意义意义 维持每种生物前后代体细胞中染色体数目维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定的恒定 ；对于生物的遗传和变异十分重；对于生物
11、的遗传和变异十分重要。要。（三）胚胎发育（三）胚胎发育受精卵受精卵卵裂期卵裂期桑椹胚桑椹胚囊胚（内含囊胚腔）囊胚（内含囊胚腔）原肠胚（内含原肠腔）原肠胚（内含原肠腔）胎儿形成胎儿形成由具有由具有全能性细胞全能性细胞构成，细胞数在构成，细胞数在3232个个左右，排列紧密，形似桑椹左右，排列紧密，形似桑椹内细胞团：内细胞团：发育成胎儿各组织发育成胎儿各组织滋养层细胞：滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘发育成胎膜和胎盘：最初发育在最初发育在输卵管输卵管进行有丝分裂进行有丝分裂1 1、胚胎发育过程、胚胎发育过程一孔：一孔：胚孔胚孔二腔：二腔：扩大的原肠腔，扩大的原肠腔，缩小的囊胚腔缩小的囊胚腔三胚层：三胚层
12、： 外胚层，中胚层，外胚层，中胚层，内胚层内胚层2、卵裂期的特点：、卵裂期的特点：细胞分裂方式为细胞分裂方式为_细胞数目细胞数目_胚胎总体积胚胎总体积 或略有或略有_ 每个细胞体积每个细胞体积_DNADNA总数目总数目_有机物总量有机物总量_有丝分裂有丝分裂增加增加不增加不增加缩小缩小减小减小增加增加减少减少误点警示：误点警示：1 1、发育中的细胞分裂均为有丝分裂，、发育中的细胞分裂均为有丝分裂，原肠胚阶段是个体发育中分化程度最高的阶段，原肠胚阶段是个体发育中分化程度最高的阶段，但要注意细胞分化贯穿整个个体发育过程中。但要注意细胞分化贯穿整个个体发育过程中。2 2、桑椹胚以前的细胞均未分化，细
13、胞全能性高，、桑椹胚以前的细胞均未分化，细胞全能性高， 是胚胎分割的最佳时期是胚胎分割的最佳时期3 3、桑椹胚到囊胚的发育过程中，细胞开始分化，、桑椹胚到囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割例：例：研究表明，大多数动物如蛙的受精卵研究表明，大多数动物如蛙的受精卵在卵裂期随着卵裂的进行胚胎的体积并不增在卵裂期随着卵裂的进行胚胎的体积并不增大，但胚胎细胞核的总质量与细胞质的总质大，但胚胎细胞核的总质量与细胞质的总质量（核量（核/ /质）比值却发生变化。下列符合质）比值却发生变化。下列符合卵裂期核质质量比值变化趋势的示意图是卵裂期核质质
14、量比值变化趋势的示意图是( )( )ACDB二、体外受精和早期胚胎培养二、体外受精和早期胚胎培养（一）、试管动物技术（一）、试管动物技术（二）、体外受精（二）、体外受精（三）、早期胚胎培养（三）、早期胚胎培养 是指通过人工是指通过人工操作使卵子和精子操作使卵子和精子在体外条件下在体外条件下成熟成熟和受精和受精，并通过，并通过培培养养发育成早期胚胎发育成早期胚胎后，再经后，再经移植移植产生产生后代的技术。后代的技术。（一）试管动物技术（一）试管动物技术（二）、体外受精（二）、体外受精过程过程采集精子采集精子采集卵母细胞采集卵母细胞获能获能培养培养受精卵受精卵1.1.卵母细胞的收集和培养卵母细胞的
15、收集和培养2.2.精子的收集和获能精子的收集和获能 3.3.受精受精 在在获能溶液获能溶液或或专专用的受精溶液用的受精溶液中中完成受精过程。完成受精过程。1)1)收集的方法收集的方法: :假阴道法假阴道法, ,手手握法和电刺激等。握法和电刺激等。 2)2)获能处理获能处理: : 培养法：啮齿动物、家兔培养法：啮齿动物、家兔和猪和猪 化学法：牛、羊化学法：牛、羊-超数排卵处理超数排卵处理 发育培养液发育培养液: : 水、无机盐、有机盐、维生素、激素、水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等。氨基酸、核苷酸以及动物血清等。（三）、胚胎的早期培养（三）、胚胎的早期培养 胚胎发育
16、到适宜的阶段时，可取出向受体胚胎发育到适宜的阶段时，可取出向受体移植或冷冻保存移植或冷冻保存试管动物与克隆动物的区别试管动物与克隆动物的区别试管动物试管动物克隆动物克隆动物生殖方式生殖方式技术手段技术手段遗传规律遗传规律有性生殖有性生殖无性生殖无性生殖试管动物技术试管动物技术动物细胞核动物细胞核移植技术移植技术遵循遵循不遵循不遵循三、胚胎工程的应用及前景三、胚胎工程的应用及前景（一）、胚胎移植（一）、胚胎移植（二）、胚胎分割（二）、胚胎分割（三）、胚胎干细胞的培养（三）、胚胎干细胞的培养（一）、胚胎移植（一）、胚胎移植 1 1、概念、概念: :将雌性动物的早期胚胎将雌性动物的早期胚胎, ,或者
17、通过其他方式或者通过其他方式得到的胚胎得到的胚胎, ,移植到同种的、生理状态相同的其他雌移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之发育为新个体的技术。性动物的体内，使之发育为新个体的技术。2 2、胚胎移植的生理学基础、胚胎移植的生理学基础1)1)供体和受体相同的生理环境供体和受体相同的生理环境2)2)早期胚胎处于游离状态早期胚胎处于游离状态, ,为胚胎的收集提供了可能为胚胎的收集提供了可能3)3)受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥4)4)胚胎与受体建立正常的联系胚胎与受体建立正常的联系, ,但遗传物质没有改变但遗传物质没有改变选择选择 供
18、体母牛供体母牛受体母牛受体母牛同期发情处理同期发情处理超数排卵超数排卵供体公牛供体公牛配种配种冲卵冲卵质量检查、培养质量检查、培养胚胎移植胚胎移植妊娠检查妊娠检查分娩（胚胎移植的犊牛）分娩（胚胎移植的犊牛）3 3、胚胎移植的基本程序、胚胎移植的基本程序4 4、胚胎移植的条件和时间、胚胎移植的条件和时间（1 1）胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体）胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。之间进行。（2 2）进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要）进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。相同。5 5、胚胎移植的意义、胚胎移植的意义 可充分发挥优秀个体的繁殖潜能，可充分发挥优秀个体的繁殖潜能
19、， 缩短繁殖周期缩短繁殖周期, ,增加一生繁殖的后代数量增加一生繁殖的后代数量1.1.概念概念: :采用机械方法将早期胚胎切割成采用机械方法将早期胚胎切割成2 2等份等份,4,4等份或等份或8 8等份等等份等, ,经移植获得同卵双胎或多胎的经移植获得同卵双胎或多胎的技术。技术。2.2.特点特点: :后代具有相同的遗传物质（无性繁殖或后代具有相同的遗传物质（无性繁殖或克隆）克隆）3.3.选择的胚胎选择的胚胎: :发育良好的发育良好的, ,形态正常的桑椹胚或形态正常的桑椹胚或囊胚。囊胚。4.4.分割要求：内细胞团均等分割分割要求：内细胞团均等分割5.5.存在的问题存在的问题（二）、胚胎分割（二）、
20、胚胎分割1.1.概念概念: :简称简称ESES或或EKEK细胞细胞, ,是由早期胚胎或原始性是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。腺中分离出来的一类细胞。（三）、胚胎干细胞的培养（三）、胚胎干细胞的培养2.2.分类：分类：全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞4.4.主要用途主要用途(1)(1)治疗人类的某些顽症治疗人类的某些顽症(2)(2)培育出人造组织器官，用于器官移植培育出人造组织器官，用于器官移植(3)(3)是研究体外细胞分化的理想材料是研究体外细胞分化的理想材料3.3.特点特点: :1)1)形态形态: :体积小，细胞核大体积小，细胞核大, ,核仁明
21、显。核仁明显。2)2)功能功能: :具有发育的全能性。可分化为成年动物体内任具有发育的全能性。可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。何一种组织细胞。3 3）在体外培养的条件下，）在体外培养的条件下，ESES细胞可以增殖而不发生分细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。本专题中共涉及到了哪些培养液，它们的本专题中共涉及到了哪些培养液，它们的作用分别是什么？作用分别是什么？l获能溶液：使精子获能或精卵结合完成受精作获能溶液：使精子获能或精卵结合完成受精作用用l一定浓度的肝素或钙离子载体一定浓度的肝素或钙离子载体A23187A
22、23187溶液：使溶液：使精子获能精子获能l专用的受精溶液：完成受精作用专用的受精溶液：完成受精作用l发育培养液：检查受精状况和受精卵的发育能发育培养液：检查受精状况和受精卵的发育能力力l动物细胞培养液：培养动物细胞如卵细胞动物细胞培养液：培养动物细胞如卵细胞l第一处：在课本第一处：在课本7070页，超数排卵法中冲出页，超数排卵法中冲出的卵实质是减数第二次分裂中期的次级卵的卵实质是减数第二次分裂中期的次级卵母细胞。母细胞。l第二处：在课本第二处：在课本7777页，收集胚胎时在母体页，收集胚胎时在母体子宫中冲卵实质是桑椹胚或囊胚子宫中冲卵实质是桑椹胚或囊胚本专题共涉及到了二处冲卵，它们都在课文本专题共涉及到了二处冲卵，它们都在课文中的什么位置上，冲出的卵实质是什么？中的什么位置上，冲出的卵实质是什么？小结：小结：胚胎移植的正常程序：胚胎移植的正常程序：处理供体母羊处理供体母羊胚胎移植胚胎移植收集胚胎收集胚胎供受体母羊的供受体母羊的选择和处理选择和处理配种或者配种或者人工受精人工受精对胚胎检查、对胚胎检查、培养或者保存培养或者保存受体母畜是否受体母畜是否妊娠的检查妊娠的检查波尔羊后代波尔羊后代