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1、 胚胎工程胚胎工程 一、胚胎工程框架一、胚胎工程框架操作对象操作对象技术手段技术手段理论基础理论基础哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律二、受精二、受精体体内内受精受精体体外外受精受精过程过程过程过程精子获能精子获能雌性动物的雌性动物的生殖道生殖道精子的获取精子的获取获能液（含获能液（含肝素、肝素、CaCa2+2+载体载体等等）卵子的准备卵子的准备输卵管（输卵管（发育到发育到MIIMII期期）卵母细胞的采集卵母细胞的采集从卵巢中获得从卵巢中获得体外培养至体外培养至MIIMII期期超数排卵（促性腺激素）超数排卵（促性腺激素）不需体外培养不需体外培养受精受精阶段阶段输卵
2、管输卵管受精受精适当的适当的培养液培养液受精过程受精过程受精阶段受精阶段精子如何穿越卵细胞膜外结构精子如何穿越卵细胞膜外结构防止多精入卵的两个屏障防止多精入卵的两个屏障透明带反应具体表现透明带反应具体表现卵细胞膜反应具体表现卵细胞膜反应具体表现透明带反应发生时间透明带反应发生时间卵细胞膜反应发生时间卵细胞膜反应发生时间雄原核的形成雄原核的形成 精子入卵后，尾部精子入卵后，尾部_，原有的核膜，原有的核膜_并并_，最后形成一，最后形成一个个_的核，叫做雄原核的核，叫做雄原核释放多种酶，溶解这些结构释放多种酶，溶解这些结构透明带反应、卵细胞膜反应透明带反应、卵细胞膜反应精子触及精子触及卵细胞膜卵细胞
3、膜的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带精子精子入卵入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内精子触及卵细胞膜的瞬间精子触及卵细胞膜的瞬间精子入卵后精子入卵后脱离脱离破裂破裂形成一个新的核膜形成一个新的核膜比原来精子的核还大比原来精子的核还大雌原核的形成雌原核的形成 精子精子入卵后入卵后,被被_的卵子完成的卵子完成_，_后，形成雌原核后，形成雌原核受精的标志受精的标志*a._b._a._b._*多数哺乳动物的多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂第一
4、极体不进行减数分裂，因而不会形成两个第二极体，观察到的两，因而不会形成两个第二极体，观察到的两个极体为一个第一极体一个第二极体；个极体为一个第一极体一个第二极体；9.9.受精受精完成完成的标志：的标志：_激活激活减数分裂减数分裂排出第二极体排出第二极体观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间）观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间）观察到雌、雄原核观察到雌、雄原核雌、雄原核核膜消失，形成合子雌、雄原核核膜消失，形成合子受精卵受精卵卵裂期卵裂期桑椹胚桑椹胚囊胚囊胚原肠胚（内含原肠腔）原肠胚（内含原肠腔）胎儿形成胎儿形成滋养层滋养层外胚层外胚层中胚层中胚层内胚层内胚层原肠腔原肠腔：在：在透明带内透明带内
5、进行进行有丝分裂有丝分裂，细胞，细胞数量不断数量不断增加，但增加，但胚胎总体积并不增加胚胎总体积并不增加，或略有减少，或略有减少。：由：由全能细胞全能细胞构成，细胞数在构成，细胞数在3232个个左右左右，排列紧密，形似桑椹，排列紧密，形似桑椹内细胞团：发育成胎儿各组织内细胞团：发育成胎儿各组织滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘：最初最初在在输卵管输卵管进行有丝分裂进行有丝分裂主要特点：主要特点：其他表现其他表现 每个细胞体积每个细胞体积_ DNA_ DNA总数目总数目_ 每个细胞的每个细胞的核核DNADNA数目数目_ _ 有机物总量有机物总量_ _ 有机物种类有机物种类_
6、 _ 不断减小不断减小不断增加不断增加不变不变减少减少增加增加场所：场所：分裂方式分裂方式特点特点 a.b.a.b.随着胚胎进一步发育，胚胎内部随着胚胎进一步发育，胚胎内部出现了含有出现了含有液体液体的囊腔的囊腔囊胚腔囊胚腔细胞开始出现分化细胞开始出现分化孵化：孵化：孵化：孵化：囊胚囊胚进一步进一步扩大扩大，会导致，会导致透透明带破裂明带破裂，胚胎从，胚胎从透明带透明带中中伸展出伸展出来来，这一过程叫做孵化；，这一过程叫做孵化；囊胚期的囊胚期的内细胞团内细胞团细胞具有全能性细胞具有全能性逐渐分化形成各种组织、器官等逐渐分化形成各种组织、器官等外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官外胚层：
7、表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官中胚层：皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、循环系统、中胚层：皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统排泄系统、生殖系统内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体三、胚胎发育三、胚胎发育桑葚胚桑葚胚桑葚胚桑葚胚 概念：概念：当当卵卵裂产生的子细胞逐渐形成裂产生的子细胞逐渐形成致密致密的细胞团的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚特点（了解）：特点（了解）：这一阶段这一阶段及之前及之前的每一个细胞的每一个细胞都具都具有发育成完整胚胎的潜能有发育成完整胚胎的
8、潜能，属于，属于全能细胞全能细胞受精卵受精卵卵裂期卵裂期桑椹胚桑椹胚囊胚（内含囊胚（内含囊胚腔）囊胚腔）原肠胚（内含原肠腔）原肠胚（内含原肠腔）胎儿形成胎儿形成滋养层滋养层外胚层外胚层中胚层中胚层内胚层内胚层原肠腔原肠腔：在：在透明带内透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少胚胎总体积并不增加，或略有减少。：由：由全能细胞全能细胞构成，细胞数在构成，细胞数在3232个个左右左右，排列紧密，形似桑椹，排列紧密，形似桑椹内细胞团：发育成胎儿各组织内细胞团：发育成胎儿各组织滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘：最初
9、最初在在输卵管输卵管进行有丝分裂进行有丝分裂胚胎发育小结胚胎发育小结主要特点：主要特点：1.1.场所：场所：2.2.基本过程：基本过程：三、胚胎早期发育三、胚胎早期发育思考：思考：（1 1）卵裂期：）卵裂期：胚胎的总体积？胚胎的总体积？每个细胞的体积？每个细胞的体积？有机物的总量？有机物的总量？有机物种类？有机物种类？DNA DNA总量？总量？（2 2）囊胚组成囊胚组成及各部分功能及各部分功能：（3 3）原肠囊的胚层组成：）原肠囊的胚层组成：（4 4）总结：）总结：全能性最高的阶段全能性最高的阶段 出现细胞分化的阶段出现细胞分化的阶段 出现胚层分化的阶段出现胚层分化的阶段 发生孵化的阶段发生孵
10、化的阶段 胚胎进入子宫的时期胚胎进入子宫的时期 胚胎移植的时期胚胎移植的时期 胚胎分割的时期胚胎分割的时期 胚胎胚胎哪些时期的细胞具有全能性哪些时期的细胞具有全能性输卵管输卵管 子宫子宫受精卵受精卵卵裂期卵裂期桑葚胚桑葚胚囊胚囊胚原肠胚原肠胚囊胚囊胚受精卵受精卵原肠胚原肠胚囊胚囊胚桑葚胚桑葚胚或或囊胚囊胚桑葚胚及之前桑葚胚及之前桑葚胚桑葚胚或或囊胚囊胚讨论：讨论：1.1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？马马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚囊胚阶段阶段2.2.将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫
11、时，应选择至少发育到什么阶段的？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？如果换成牛又该怎样处理？如果换成牛又该怎样处理？小鼠应选择至少发育到小鼠应选择至少发育到桑葚胚桑葚胚阶段的胚胎进行移植；阶段的胚胎进行移植；牛在自然情况下，胚胎虽然牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在最早可在8-168-16细胞阶段细胞阶段进入子宫，但为了进入子宫，但为了提高提高移植后胚胎的发育率和妊娠率移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中，在实践中通常发育到囊胚阶段的胚胎进行移通常发育到囊胚阶段的胚胎进行移植植；3.3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的而研究，会为胚胎工程提供理论为什么说关于动
12、物的体内受精和胚胎发育的而研究，会为胚胎工程提供理论基础？基础？人们正是在人们正是在认识自然受精和早期胚胎发育的规律的基础认识自然受精和早期胚胎发育的规律的基础上，在上，在体外体外进行进行有效的有效的模拟模拟，才使，才使卵母细胞能在体外成熟卵母细胞能在体外成熟，精子能在体外完成获能精子能在体外完成获能，获能，获能的精子和培养成熟的卵子能在的精子和培养成熟的卵子能在试管中完成受精试管中完成受精，获得的受精卵能在，获得的受精卵能在人工培人工培养条件下继续发育养条件下继续发育等等四、胚胎移植四、胚胎移植1.1.概念概念：将通过：将通过体外受精及其他方式体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到得到的胚胎，
13、移植到同种的、生理状态相同种的、生理状态相同同的的雌性雌性动物体内，使之继续发育为动物体内，使之继续发育为新个体新个体的技术。的技术。（1 1）对概念的理解：）对概念的理解：操作对象：操作对象：受体：受体：地位（在胚胎工程中所处的位置）：地位（在胚胎工程中所处的位置）：胚胎（胚胎的来源）：胚胎（胚胎的来源）：雌性动物体内的早期胚胎、体外受精、核移植、转基因雌性动物体内的早期胚胎、体外受精、核移植、转基因同一物种同一物种、与供体处于相同的、与供体处于相同的生理状态生理状态、雌性动物、雌性动物胚胎工程的最终技术环节胚胎工程的最终技术环节试管动物:是指通过人工操作使卵子在是指通过人工操作使卵子在体外
14、受精体外受精，经培养发育为，经培养发育为早期胚胎早期胚胎后，再进行后，再进行移植移植产产生的个体。生的个体。体外受精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胚胎意义：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胚胎哺乳动物体外受精过程示意图注意：注意：精子精子离心离心处理的处理的目的目的是，是，去去除除精清中的精清中的抑制抑制获获能的能的物质物质。体外受精体外受精1.1.流程：流程：2.2.供受体：供受体：(1)(1)选择：选择：(2)(2)两次处理：两次处理：(3)(3)两次检查：两次检查：3.3.生理学基础：
15、生理学基础：4.4.胚胎移植实质：胚胎移植实质：5.5.胚胎移植的优势：胚胎移植的优势：供体供体:遗传性状优良、生产遗传性状优良、生产能力能力强强受体受体:同一物种，健康体质，正常繁殖能力同一物种，健康体质，正常繁殖能力同期发情处理（供、受体母牛）：激素同期发情处理（供、受体母牛）：激素超数排卵处理（供体母牛）：促性腺激素超数排卵处理（供体母牛）：促性腺激素收集胚胎后，检查胚胎质量收集胚胎后，检查胚胎质量 胚胎移植后，对受体进行妊娠检查胚胎移植后，对受体进行妊娠检查（1 1）同期发情处理：同期发情处理：使供、受体生殖器官生理变化相同，生理环境相同使供、受体生殖器官生理变化相同，生理环境相同（2
16、 2）胚胎收集的基础：胚胎收集的基础：早期胚胎处于游离状态早期胚胎处于游离状态（3 3）胚胎在受体内存活的基础：胚胎在受体内存活的基础：不发生免疫排斥反应不发生免疫排斥反应（4 4）受体不影响胚胎的遗传特性受体不影响胚胎的遗传特性早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力（供体的主要职能是产生具有优良遗传特供体的主要职能是产生具有优良遗传特性的胚胎；受体负责妊娠和孕育；大大缩短供体的繁殖周期。性的胚胎；受体负责妊娠和孕育；大大缩短供体的繁殖周期。超数排卵增加超数排卵增加供体的后代数供体的后代数
17、）2.2.过程过程：胚胎工程的最终技术环节胚胎工程的最终技术环节桑葚胚或囊胚阶段的胚胎桑葚胚或囊胚阶段的胚胎（雌性激素）处于桑椹胚或囊胚时期处于桑椹胚或囊胚时期胚胎移植的生理学基础胚胎移植的生理学基础1.1.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，在胚胎如果不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理移植前应该对受体进行怎样的处理?不一定；不一定；一般情况下一般情况下检查合格检查合格的胚胎需要移植到的胚胎需要移植到同种的、生理状况相同的受体子同种的、生理状况相同的受体子宫内宫内，胚胎才能继续发育，胚胎
18、才能继续发育 在胚胎移植前应该对受体进行在胚胎移植前应该对受体进行同期发情处理同期发情处理，使供体和受体生殖器的生理变化同步，使供体和受体生殖器的生理变化同步，目的是目的是为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境2.2.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应?受体对来自供体的胚胎受体对来自供体的胚胎基本上不发生免疫排斥反应基本上不发生免疫排斥反应3.3.胚胎移植后，经受体孕育的后代，其胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传遗传特性与供体还是受体保持特性与供体还是受体保持一一致致?为什么为什么?胚胎移植后，胚胎移植后
19、，经经受体孕育的后代受体孕育的后代的的遗传特性与供体保持一致遗传特性与供体保持一致，供体胚胎与受体子，供体胚胎与受体子宫建立的宫建立的仅是生理和组织上的联系仅是生理和组织上的联系，其，其遗传物质在孕育过程中不发生任何变化遗传物质在孕育过程中不发生任何变化4.4.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确吗?为什么为什么?正确；正确；胚胎移植的成功率与供体、受体胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境的一致性生理环境的一致性密切相关，只密切相关，只有有供体、受体供体、受体生生理环境
20、高度一致理环境高度一致，移入受体的胚胎移入受体的胚胎才才能被接受能被接受，并继续发育，并继续发育五、胚胎分割五、胚胎分割1.1.概念：采用概念：采用机械方法机械方法将胚胎分割成等份、等份或等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。将胚胎分割成等份、等份或等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。2.2.生殖方式：生殖方式：3.3.材料：发育良好，形态正常的材料：发育良好，形态正常的或或 。4.4.在对囊胚进行分割时，在注意将在对囊胚进行分割时，在注意将 均等分割均等分割。设备：体视显微镜和显微操作仪，操作液，分割针、分割刀设备：体视显微镜和显微操作仪，操作液，分割针、分割刀5.5.分割后胚胎去向：
21、可直接移植给受体，或体外培养后移植。分割后胚胎去向：可直接移植给受体，或体外培养后移植。桑椹胚囊胚内细胞团内细胞团若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。若需要特定性别的后代，则在分割过程中需要对若需要特定性别的后代，则在分割过程中需要对胚胎进行胚胎进行_，取样部位为，取样部位为_，鉴定方，鉴定方法为法为_；性别鉴定性别鉴定滋养层滋养层做做DNADNA分析分析比比较项较项目目试试管管动动物物克隆克隆动动物物技技术术基基础础体外受精、胚胎移植体外受精、胚胎移植核移植技核移植技术术、细细胞培养、胚胎移植胞培养、胚胎移植实实
22、例例试试管牛管牛多莉羊多莉羊过过程程生殖方式生殖方式有性生殖有性生殖无性生殖无性生殖遗传遗传物物质质遗传遗传物物质质来自来自双双亲两个个体两个个体遗传物质大部分来自供核生物体遗传物质大部分来自供核生物体意意义义充分充分发挥发挥雌性雌性优优良个体的繁殖潜力良个体的繁殖潜力，缩缩短供体本短供体本身的繁殖周期身的繁殖周期加速家畜加速家畜遗传遗传改良改良进进程程，挽救挽救濒濒危物种等危物种等胚胎分割的优点（意义）：胚胎分割的优点（意义）：可以可以促进优良动物促进优良动物品种的品种的繁殖；繁殖；产生的产生的遗传性状相同遗传性状相同的后代是进行的后代是进行遗传学研究遗传学研究的宝贵材料；在胚胎移的宝贵材料
23、；在胚胎移植前，进行植前，进行性别鉴定、遗传病筛查性别鉴定、遗传病筛查等，对于等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义有重要意义胚胎移植的局限性胚胎移植的局限性利用核移植技术、体外受精（试管婴儿）、胚胎分割获得胚胎，生殖方式一样吗？利用核移植技术、体外受精（试管婴儿）、胚胎分割获得胚胎，生殖方式一样吗？采用胚胎分割技术产生采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多分割次数越多，分，分割后割后胚胎成活的概率越小胚胎成活的概率越小，目前仍然以，目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高二分胚胎的分割和移植效率最高不一样；不一样；核移植核移植无性生殖、体外受精无性生殖、体外受精有性生殖、胚胎分割有性生殖、胚胎分割无性生殖无性生殖