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1、专题 3 胚胎工程,知识网络构建:,胚胎工程,胚胎工程的应用,胚胎移植,胚胎分割,基本程序,移植的生理学基础,体外受精和早期胚胎培养,试管动物技术,体外受精,早期胚胎培养,体内受精和早期胚胎发育,精子的发生,卵子的发生,受精,早期胚胎发育,胚胎干细胞,三、胚胎发育,一、精子和卵子的发生,二、受 精,1、精子的发生,2、卵子的发生,3.1 体内受精和早期胚胎发育,睾丸的曲细精管,场所：,时间：,初情期生殖机能衰老,三个阶段,过程：,精子细胞精子,精原细胞初级精母细胞,初级精母细胞精子细胞,有丝分裂,减数分裂,变形,一、精子和卵子的发生,1、精子的发生,精原细胞,有丝分裂,初级精母细胞,次级精母细
2、胞,精子细胞,精子,M,第一阶段,第二阶段,第三阶段,M,多个精原细胞,染色体复制,变形,精子细胞的变形,精子细胞,细胞核,高尔基体,细胞质,细胞膜,线粒体,中心体,尾,顶体,头,线粒体鞘,原生质滴,精子,1.细胞核2.高尔基体3.中心体4.线粒体5.细胞内其他物质,精子头的主要部分,头部的顶体,精子的尾,线粒体鞘(尾的基部),原生质滴,卵巢,场所：,时间：,过程：,胎儿期初情期生殖机能衰退,初级卵母细胞卵细胞,两个阶段,胎儿期,初情期-生殖机能衰退,卵原细胞初级卵母细胞,这是精子和卵子发生上的重要区别,一、精子和卵子的发生,2、卵子的发生,卵泡卵泡细胞卵子,卵子发生的场所,卵巢,放射冠,卵细
3、胞膜,透明带,核,卵原细胞,有丝分裂,初级卵母细胞,初级卵母细胞（透明带、卵细胞膜）,M,第一极体,次级卵母细胞,两个第二极体,第二极体,卵子,退化消失,M,排卵前后完成,在受精过程完成,卵巢内,胎儿时期完成,卵子的发生过程,合子,胎儿期,初情期后,多个卵原细胞,染色体复制,在卵巢或输卵管内,在输卵管内,1.关于精子变形的叙述错误的是（）A线粒体退化消失 B高尔基体发育为头部的顶体C中心体演变为精子的尾 D细胞核变为精子头部的主要部分,A,2.下列说法中正确的是()A卵子形成时的减数第一次分裂和减数第二次分裂均在卵巢中完成B卵子形成时的减数分裂的两次分裂是连续的C排卵是指卵泡从卵巢中排出D排卵
4、排出的卵子是未成熟的卵子,D,3.下列不是精子、卵子发生的区别的是()A初级精母、卵母细胞的形成时间 BM和M的时间连续性C成熟生殖细胞中染色体的数量 D成熟生殖细胞是否经过变形,C,【点拨】：精子的形成开始于初情期，而卵子形成开始于胎儿时期。卵子形成过程中就开始了受精作用，与精子结合的不是成熟的卵细胞而是卵母细胞。受精作用发生在输卵管内，胚胎发育在子宫内。,是精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。,概念：,输卵管,过程：,1、受精前的准备阶段,场所：,2、受精阶段,标志：,当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已受精。,二、受 精,精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生
5、理变化后，才获得受精能力的生理现象。,精子获能:,卵子的准备：,在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期，才具有与精子受精的能力。,1、受精前的准备阶段,1)精子穿越放射冠和透明带,顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞,透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障,2)精子进入卵细胞膜,卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的第二道屏障,3)原核形成：,4)合子形成：,雄原核形成和雌原核形成,雌雄原核融合形成合子(受精卵),2、受精阶段,精子穿越放射冠和透明带,穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿越放射冠。,顶体反应：精子释放，溶解放射冠内卵丘细胞，形成精子穿越放射冠的。,顶体酶
6、,之间的物质,通道,精子穿越放射冠和透明带,透明带反应是防止多精子入卵受精的第一道屏障,几个精子同时释放顶体酶分解，但只有一个精子能穿过 并接触卵细胞膜。当第一个精子接触卵细胞膜后，透明带的穿透性就立即发生生理变化，从而阻止其他精子穿越透明带，称为。,透明带,透明带,透明带反应,透明带,卵细胞膜,精子进入卵细胞膜,卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的第二道屏障,卵细胞膜反应,卵细胞膜,微绒毛,精子外膜,拒绝,卵细胞膜,精子进入卵子后，尾部脱落，原有破裂，随后形成新，最后形成。被激活的卵子完成，排出后，形成。,原核形成,核膜,核膜,雄原核,减数第二次分裂,第二极体,雌原核,配子结合,雌、雄原核充分发
7、育后，同时向细胞中部靠拢,并相互融合成一个细胞核,这时称受精卵。,1.哺乳动物精子获能发生在()A雄性动物的曲细精管内B雄性动物的输精管内C雄性动物的附睾内 D雌性动物的生殖道内,解析：人类或大多数哺乳动物的精子必须在相应雌性个体生殖道内停留一段时间才能获得使卵子受精的能力。这样一个精子获得使卵子受精能力的过程称为精子获能。,D,2.下列说法正确的是()A成熟精子遇到卵子便可发生受精作用B排出成熟卵子的过程即为排卵C卵子形成时的分裂过程均在卵巢内完成D卵子产生中的减数第二次分裂是在精子和卵子的结合过程中完成的,解析：排卵是指卵子从卵泡中排出的过程，刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂
8、，需要在输卵管内进一步成熟，直到第二次减数分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。,D,卵裂期,囊胚,原肠胚,桑椹胚,三、胚胎发育,受精卵,卵裂期,（桑椹胚）,囊胚（内含囊胚腔）,原肠胚（内含原肠腔）,胎儿形成,：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积略有减少。,：全能细胞，细胞数在32个左右,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,：在输卵管内,滋养层外胚层中胚层内胚层,胎膜和胎盘,三、胚胎发育,1.下列关于哺乳动物受精和发育的叙述正确的是()A雌性动物排卵后遇精子即完成受精B胚胎发育至囊胚时已经开始了细胞分化，这是由于基因的选择性表达C动物卵细胞形成过程始于
9、初情期后D动物的个体发育过程是：受精卵卵裂桑椹胚囊胚 原肠胚幼体,解析：雌性动物排出的卵子并非成熟的卵子，即使遇到精子，也要在继续成熟至减数第二次分裂中期时才具备与精子受精的能力。胚胎在桑椹胚后继续发育至囊胚时开始分化；动物卵细胞的形成始于胚胎时期，精子的形成则始于初情期后。动物的个体发育既包括胚胎发育，又包括胚后发育，D项只是胚胎发育过程。,B,2.高等哺乳动物受精后不久，受精卵开始进行细胞分裂，经32细胞期、囊胚、原肠胚和组织器官的分化，最后发育成一个完整的幼体。如图是胚胎发育过程中某阶段示意图，有关叙述不正确的是（）,A.依次为滋养层、内细胞团B.高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵卵
10、裂期32细胞期囊胚期原肠胚期幼体，其中最关键的时期是原肠胚期C.高等哺乳动物细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束D.进行胚胎分割时，应选择原肠胚期的胚胎进行【解题指南】1.考查实质：早期胚胎发育的过程和各时期细胞的特点。2.解题关键：通过内细胞团可判断为囊胚期。,【解析】选D。图示为囊胚期结构，图中依次为滋养层、内细胞团；高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵卵裂期32细胞期囊胚期原肠胚期幼体，其中原肠胚分化形成三胚层，将来分化成不同的器官，是最关键的时期。分化发生于自囊胚期开始的整个生命进程中。胚胎分割应选择囊胚期或32细胞期。,【互动探究】（1）图中细胞的特点是什么？在胚胎工程中有何应用？
11、提示：细胞为胚胎干细胞，未分化，具有发育的全能性。可用于胚胎分割。（2）图中所示时期继续发育将形成什么结构？与该时期最大的区别是什么？提示：原肠胚。出现外、中、内三胚层的分化。,【变式备选】（2012杭州模拟）关于原肠胚和囊胚的比较，以下说法不正确的是（）A原肠胚时期细胞分化是由于遗传物质突变引起的B原肠胚时期的细胞出现了细胞分化,但遗传物质未发生改变C囊胚期内细胞团的各细胞结构功能基本相同D囊胚期内细胞团和滋养层细胞的差异是转录水平上的差异引起的【解析】选A。原肠胚时期细胞分化是由于基因的选择性表达引起的。,.讨论,买一头公牛母牛,进行胚胎工程,卵子采集,精子采集,精子体外获能,M中期,早期
12、胚胎的培养,体外受精,移植到代孕母体子宫,胚胎移植,试管动物,卵子体外培养,3.2 体外受精和早期胚胎培养,实验动物（小鼠、兔）家畜（猪羊）,大家畜（牛）大型动物,促性腺激素处理,输卵管冲取卵子（超数排卵）,屠宰厂卵巢取卵,活体采卵,卵子采集,温度、湿度、压力,手握法,电刺激法,假阴道法,精子采集,精子获能的方法,一定浓度的肝素,钙离子载体A23187溶液,人工配制的获能液中培养,：化学诱导法,啮齿动物、兔和猪,：培养法,牛、羊,体外受精,或受精液,胚胎,发育培养液,受精卵,获能液,获能的精子MII中期的卵子,去除精清,体外受精,获取精子、卵子,卵母细胞培养和精子获能,体外受精,早期胚胎培养,
13、早期胚胎培养,还需要其他什么条件?,.,.,无机盐和有机盐类，维生素、激素、氨基酸、核苷酸，还有血清,本质：,要提供哪些营养物质?,无菌无毒环境、温度、酸碱度、气体环境,动物细胞培养,将雌性动物体内的早期胚胎,或者体外受精及通过其他方式得到的胚胎,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。,1.概念:,3.3 胚胎工程的应用及前景,一、胚胎移植,雌性动物的早期胚胎,提供胚胎的个体。,接受胚胎的个体。,同种、生理状态相同。,胚胎的来源：,供体：,受体：,受体的条件：,或体外受精及其他方式得到的胚胎。,概念解读,体内受精,体外受精,胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育
14、胚胎的受体共同繁殖后代的过程。,2、胚胎移植的本质,3、胚胎移植的现状和意义,1)加速育种工作和品种改良；2)大量节省购买种畜的费用；3)一胎多产；4)保存品种资源和濒危物种；5)可充分发挥优秀个体的繁殖潜能缩短繁殖周期,增加一生繁殖的后代数量。,怎样确保胚胎移植能成功?,移动到任何一头动物子宫内都能发育吗?同种动物发情排卵后,在一段时间内供体受体具有相同的生理环境为什么能收集到胚胎?早期胚胎一段时间内处于游离状态供体和受体会不会发生排斥/同种动物之间基本上不排斥为什么移植的胚胎能保留供体双亲的特性?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,.,4、生理学基础,（1）对供体
15、、受体进行选择;同期发情处理,同期发情：,遗传性能和生产性能优秀的个体；,供体母牛：,受体：,健康和正常繁殖能力的个体处理：,4、胚胎移植的基本程序,（2）采集卵母细胞,超数排卵,方法：,具体做法：,注射促性腺激素,（3）配种或人工授精,同种优良的雄性动物。,精子来源：,受精部位：,输卵管,（4）胚胎的收集,方法：,冲卵,冲卵冲出的是卵子吗？,（5）对胚胎进行质量检查,此时胚胎处于什么时期？,桑椹胚或囊胚,（6）胚胎的保存或移植,保存条件：,-196的液氮,（7）胚胎的移植,方法一：手术法具体做法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。方法二：非手术法将装有胚胎的移植管送入受体母牛子
16、宫的相应部位，注入胚胎。（8）对受体母牛进行是否妊娠的检查,（9）受体母牛产下胚胎移植的犊牛,选择,供体母牛,受体母牛,同期发情处理,超数排卵,供体公牛,配种受精,冲卵,质量检查、培养,胚胎移植,妊娠检查,分娩（胚胎移植的犊牛）,总结：,采用机械方法将早期胚胎分割成2分胚,4分胚或8分胚,经体内或体外培养后植入受体，以得到同卵双胎或同卵多胎的技术。,可看作是动物无性繁殖或克隆,1.概念:,2、理论基础,动物胚胎细胞的全能性。,二、胚胎分割,3、选择的胚胎：,发育良好的,形态正常的桑椹胚或囊胚,4、分割工具：,分割针或分割刀,借助仪器：,实体显微镜和显微操作仪,5、具体操作,用分割针或分割刀片将
17、胚胎切开,吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中,或直接将裸半胚移植给受体,注意事项：,要将内细胞团均等分割,.半裸胚直接移植,均等,为什么只能2份,.还存在什么问题,.,.性别鉴定2,为什么选择滋养层的细胞来做性别鉴定,6、胚胎分割技术的缺陷（1）刚出生动物的体重偏低，毛色和斑纹还存在差异；（2）采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的。,简称ES或EK细胞,是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。,体积小.细胞核大,核仁明显,2.特点:,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,（1）形态：,（2）功能：,1.概念：,（3）在体外培养的条件下，ES细胞可以增殖
18、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。,三、胚胎干细胞,（1）治疗人类的某些顽症。人类由于细胞坏死、退化或功能异常引起的疾病，如帕金森综合症、少年糖尿病和老年痴呆症等，已成为医学上尚未攻克的顽症。利用ES细胞可以诱导分化形成新的组织 细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。目前，在动物实验方面，用ES细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症。,3.主要用途,（2）培育出人造组织器官，用于器官移植 随着组织工程技术的发展，通过ES细胞体外诱导分化，还可以培育出人造组织器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。,（3）ES细胞也是研究体外细胞分化的理想材料。ES细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。,诱导因子：诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。,
