1、2016生物一轮复习第35讲,胚胎工程,胚胎工程的概念： 胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类大各种需求。,操作对象：早期胚胎和配子技术手段：胚胎移植、体外受精、 胚胎分割、胚胎干细胞培养等理论基础：哺乳动物的体内受精和早期 胚胎的发育规律,胚胎工程,配子的形成,精子的发生卵细胞的形成,1个精原细胞（染色体数:2n）,1个初级精母细胞（染色体数:2n）,2个次级精母细胞（染色体数:n）,4个精子细胞（染色体数:n）,体细胞（染色体数:2n）,有丝分裂
2、细胞分化,间期：细胞体积增大、染色体复制,前期：联会、四分体（非姐妹染色单体交叉互换）中期：同源染色体排列在赤道板两侧后期：同源染色体分离（非同源染色体自由组合）末期：形成2个次级精母细胞,着丝点分裂，染色单体分离,4个2种精子（染色体数:n）,变形,减数第一次分裂,减数第二次分裂,精子细胞变形中的主要变化：,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,线粒体鞘膜(尾的基部),原生质滴(球状,最后脱落),细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体则是有氧呼吸产生运动能量的场所
3、。精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。,精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？,1、发生部位：卵巢和输卵管2、时间： 卵原细胞和初级卵母细胞的形成在胚胎时期；（卵巢） 减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成；（卵巢） 减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的。（输卵管）,（二）卵子的发生,动物的胚胎在性别分化以后，雌性胎儿卵巢内的卵原细胞，通过有丝分裂增加其数量，演变为初级卵母细胞，被卵泡细胞包围形成卵泡。卵子从卵泡排出，进入输卵管叫排卵排
4、“初级卵母细胞”或者“次级卵母细胞”,卵原细胞,有丝分裂,多个卵原细胞,染色体复制,初级卵母细胞,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,卵子发生过程,M,在卵巢中，排卵前后完成,进入输卵管，在受精过程完成,被卵泡细胞包围,形成卵泡,胎儿时期完成,生长，形成透明带和卵黄膜,1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？,答：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵 子是在
5、输卵管内与精子受精的。,答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。,答：是指卵子从卵泡中排出。,卵子和精子发生的比较,睾丸的曲细精管（场所唯一）,卵巢（M）、输卵管（M）（场所不唯一）,初情期,性别分化后开始，卵泡的形成和在卵巢内的储备在出生前完成，减分裂在精子和卵子结合过程中完成, M和M是连续的，需变形成蝌蚪状精子 细胞质均等分配, M和 M是不连续的，不需变形，卵子是球状的 细胞质不均等分配,形成4个精子细胞,形成1个卵细胞和3个极体, 原始生殖细胞的增殖为有丝分裂生殖细胞的成熟为减数分裂成熟过程均经一次复制和两次分裂子细胞中的染色体数目减半,二、受精,精子和卵子结合形成合子（即受
6、精卵）的过程。2.场所：输卵管。 是不是所有动物的受精过程都发生在输卵管中？,受精前的准备阶段:1)精子获能:精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后,才获得受精能力的生理现象.2)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,哺乳动物受精过程示意图,哺乳动物受精过程示意图,卵细胞膜,二)受精阶段: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封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障3)原核形成： 雄原核形成和雌原核形成4)配子结合： 雌雄原核融合形成合子(受
7、精卵),卵子受精的标志： 当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经受精。,注意：1.区分受精的标志和受精完成的标志 2.精子和卵子 发生的区别,雌雄原核融合，形成合子（即核融合形成受精卵）,意义,维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定 ；对于生物的遗传和变异十分重要。,受精后8天。受精卵完成着陆,微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。,胚胎发育,三.胚胎发育,1、个体发育的起点受精卵 受精卵一形成就在输卵管内进行有丝分裂。2、卵裂期输卵管 分裂方式：有丝分裂； 细胞数目： 细胞体积： 胚胎总体积：,增加,变小,基本不变,受精卵在卵膜内完成发育，所需营养来自受精卵本
8、身，故发育过程早期胚胎体积基本无变化,桑葚胚在透明带内 细胞数目：32个左右。 细胞特点： 每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能性细胞。 你有方法证明吗？,囊胚期,滋养层：发育成胚胎的胎膜和胎盘附属结构或胚外结构，胚胎可通过这些组织从母体中获得正常发育所需的氧气和营养物质,内细胞团细胞：即胚胎干细胞，是一种未分化的细胞，具有全能性，能发育胎儿各种组织，成完整的胚胎,滋养层,内细胞团,囊胚腔,囊胚的形成细胞开始分化，后期从透明带内孵化出,受精卵,第一次卵裂,第二次卵裂,第三次卵裂,桑椹胚,囊胚,原肠胚,内胚层中胚层原肠胚,胚的发育：,按照一定的次序向内运动,受精卵卵裂囊胚,原肠胚的形成,
9、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，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。,：由具有全能性细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑椹,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,：最初发育在输卵管进行有丝分裂,滋养层外胚层中胚层内胚层原肠腔,试管动物技术,是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育成早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。,快速繁殖动物优良品种,目的：,技术手段：,体外受精和早期胚胎培养,试管动物技术的三个基本操作环节：,第一步：体外受精,第二步：胚胎的早期培
10、养,第三步：胚胎移植,精子,卵子,受精卵,早期胚胎,幼体,新个体,哺乳动物个体发育过程,试管 动物,一. 体 外 受 精,概念：采取雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在试管受精。,过程： （1）卵母细胞的收集和培养； （2）精子的收集和获能； （3）获能精子和卵细胞的受精。,“试管动物”,思考：子代数目的多少取决于精子数还是卵子数？,方法1：给供体注射促性腺激素，使一头母畜的卵巢一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的卵子（超数排卵），之后从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。,(一 ). 卵母细胞的采集和培养,从屠宰母畜卵巢采集卵母细胞直接从活体动物卵巢吸取卵母细胞,1. 鼠、兔、
11、猪、羊：,用促性腺激素处理, 从输卵管中冲卵,2.大家畜或大型动物：,(二 ). 精子的采集和获能,收集精子的方法:精子体外获能方法：,假阴道法(牛、马等体型大的）手握法（猪、犬等体型小的动物电刺激法（野生或经济动物）,培养法（放如获能液中）化学诱导法（肝素溶液或钙离子载体A23187）。,在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。,体外受精,二. 胚胎早期培养,1。概念：将受精卵移入发育培养液培养，继续培养，在人工环境下培养成早期胚胎。2。培养液：成分复杂（不同时期成分不同）除无机盐和有机盐类外，还要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等。,胚胎培养比组织、细胞培养要难。,其他方式,
12、二、体外受精和胚胎体外培养,二、体外受精和胚胎体外培养,胚胎移植,1.概念: 将雌性动物的 ，或者通过其他方式得到的胚胎，移植到 的、 的其他雌性动物的体内，使之发育为新个体的技术。,同种,生理状态相同,早期胚胎,1、供、受体的选择和处理（使用激素进行同期发情处理、超数排卵处理） 2、 配种或人工授精；3、胚胎收集（冲卵）、检查（胚胎发育到桑椹胚或囊胚）、培养或保存（-196OC的液氮） 4、胚胎移植：手术法（引出子宫和卵巢将其注入）、非手术法（用移植管将其送入子宫） 5、对受体母畜进行是否妊娠的检查。,胚胎移植的基本程序,不同动物胚胎移植时间不同,桑椹胚阶段：牛、羊,8个或16细胞胚阶段：小
13、鼠、家兔,4个细胞胚阶段：试管婴儿,胚胎的来源： 雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎。供体：提供胚胎的个体。受体：接受胚胎的个体。受体的条件：同种、生理状态相同。,胚胎移植的意义加速育种工作和品种改良；大量节省购买种畜的费用；一胎多产；保存品种资源和濒危物种；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。,供体和受体共同繁殖后代有什么好处？,可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力供体的主要职能： 只产生具有优良遗传特性的胚胎，大大缩短了供体本身的繁殖周期，增加了供体一生繁殖的后代数量。受体的职能： 担任繁重而漫长的妊娠和育仔的任务,（1）对供体、受体进行选择,供体
14、： 遗传性能和生产性能优秀的个体；受体： 健康和正常繁殖能力的个体处理： 同期发情具体做法： 注射相关激素。,同期发情技术：主要是借助外源激素剌激卵巢，使其按照预定的要求发生变化，使处理母畜的卵巢生理机能都处于相同阶段，从而达到同期发情。,（2）采集卵母细胞方法： 超数排卵具体做法： 注射促性腺激素,（3）配种或人工受精,精子来源： 同种优良的雄性动物。,（4）胚胎的收集,在配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来（冲卵）。,（5）对胚胎进行质量检查 胚胎发育到桑椹胚或囊胚,（6）胚胎的保存或移植 -196OC的液氮保存,（7）胚胎的移植,方法一：手术法方法二：非手
15、术法,（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,试管动物 与 克隆动物相比生殖方式：技术手段：遗传规律：,有性生殖 无性生殖,核移植技术、胚胎移植,遵循 无,体外受精胚胎移植,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,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）,胚胎移植的基本程序,同期发情技术：主要是借助外源激素剌激卵巢，使其按照预定的要求发生变化，使处理母畜的卵巢生理机能都处于相同阶段，从而达到同期发情。,准备移植的胚胎，移植到任何一头动物子宫内都能发育吗?胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行，因为同种动物之间
16、的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功。,.,.,供体和受体之间进行胚胎移植时会不会发生免疫排斥反应?同种动物之间基本上不排斥,能否直接从母体子宫内进行胚胎收集?为什么？能。因为哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态。,.,.,移植的胚胎能否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,胚胎移植的生理学基础,1.哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内同种动物的供体和受体生殖器官的生理变化是相同的。为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境,2.哺乳动物的早期胚胎形成后处于游离状态，在一定时间内不会与母体子宫建立
17、组织上的联系。为胚胎的收集提供了可能,3.受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。为胚胎在受体内的存活提供了可能,4.供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎，其遗传特性在孕育过程中不受任何影响。,2.胚胎移植成功与否的条件有哪些?,（1）胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。（2）进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。,1.胚胎移植成功的标志是什么?,移植的胚胎在受体内能正常发育并分娩,（2）应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛？,供体公、母牛应该是具有人类所需的优良遗传性状的个体，而受体母牛必须具有正常的孕育、生殖后代的能力,在中，为什么要用促
18、性腺激素处理供体母牛？,用促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排卵，这样就可以获得较多的胚胎,在促性腺激素处理供体母牛前，为什么需要对供体和受体母牛进行同期发情处理？,对供体和受体母牛进行同期发情处理，才能使它们的生理条件达到同步或一致，使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件,二 . 胚胎分割,指借助显微操作技术（采用机械方法）将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕母子宫，产生同卵多仔后代的技术。,优势:,可成倍增加胚胎数量，可以快速繁殖良种畜。,2.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。3、理论基础 动物胚胎细胞的全能性。 所以胚胎分割的时期
19、为：囊胚或桑椹胚。,4、选择的胚胎： 发育良好的,形态正常的桑椹胚或囊胚。5、使用的主要仪器： 实体显微镜和显微操作仪。6、具体操作: 用分割针或分割刀片将胚胎切开，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。,7、操作注意事项： 对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。 胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低。,8、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。,“试管动物”与“克隆动物”的比较,试管动物生殖实质是正常的有性生殖，只不过受精、早期胚胎发育在试
20、管中(体外)进行。克隆动物生殖的实质是无性生殖，依赖动物细胞核(高度分化的体细胞的细胞核)具有全能性；特有的操作程序是核移植！,胚胎干细胞的来源与应用,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。,专能干细胞,多能干细胞,全能干细胞,特点,只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞,能分化成多种细胞或组织，但不能发育成完整个体,能形成机体的所有组织器官，发育成完整个体,举例,上皮组织基底层的干细胞，成纤维细胞,造血干细胞,胚胎干细胞,干细胞的分类,三 . 胚胎干细胞,2.特点: 1)形态:体积小.细胞核大,核仁明显 2)功能: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 3）在体外培养的条件下，ES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。,1.概念: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.,胚胎干细胞的用途, 用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症； 通过体外诱导分化，定向培育出人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥问题； 用于研究哺乳动物个体发生和发育规律,胚胎干细胞培养,
