1、专题三 胚胎工程,操作对象：早期胚胎和配子技术手段：体外受精、 早期胚胎培养、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等理论基础：受精卵和早期胚胎的发育规律,胚胎工程的概念:,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,（二）受精,（三）胚胎发育,（一）1、精子的发生,1）场所：,2）时期：,3）过程：,睾丸（的曲细精管）,从初情期开始直到生殖功能衰退,发生的过程大体可分为三个阶段,精原细胞,初级精母细胞,次级精母细胞,精子细胞,精子,第一次分裂（M）,第二次分裂（M）,有丝分裂,变形,很多精原细胞,DNA复制,精子细胞变形中的主要变化：,1.细胞核2.高尔基体3.中
2、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(球状,最后脱落),精子的形态：（1）外形似蝌蚪，分头、颈、 尾三大部分。（2）不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体形大小无关。,2.卵子的发生,1)发生部位：卵巢2)时间：胚胎性别分化以后直至生殖机能衰退 减数第一次分裂在雌性动物排卵前后完成，场所在卵巢； 减数第二次分裂在精子和卵子结合的过程中完成，场所在输卵管,卵原细胞,有丝分裂,更多卵原细胞,初级卵母细胞,第一次分裂,次级卵母细胞和第一极体,第二次分裂,卵子和两个极体（在卵黄膜和透明带有两个极体是卵子是否受精的标志）,D
3、NA复制,胎儿期完成,排卵前后完成,在受精过程完成,误点警示：,1、排卵是指卵子从卵泡中排出而不是指卵泡 从卵巢中排出。,2、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 成熟。,减数第二次分裂中期,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。,
4、答：是指卵子从卵泡中排出。,4、精子与卵子的发生比较,M和M是连续的，需变形，细胞质均等分裂,睾 丸 内完成,卵巢和输卵管,初情期后形成,胎儿期、受精过程中,M和M是不连续的，不需变形，细胞质不均等分裂,4个精子,1个卵子和3个极体,最初阶段均进行有丝分裂；经过两次细胞分裂；染色体形态变化和数量相同,例1 下列说法正确的是（ ）A、成熟精子遇到卵子便可以发生受精作用B、排出成熟卵子的过程即为排卵C、卵子形成时分裂过程均在卵巢内完成的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,D,例2：下列不是精子、卵子发生的区别是（ ）A、初级精母、卵母细胞形成时间B、 M和M的时间连续
5、性C、成熟生殖细胞是否经过变形D、成熟生殖细胞中染色体的数量,D,（二）受精,1、受精部位:,2、受精标志:,在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。,输卵管,3、过程,受精前的准备阶段,受精阶段,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.,卵子成熟: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,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)精子进入卵黄膜 卵黄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
6、子结合： 雌雄原核融合形成合子(受精卵),小结,一、阻止多精入卵的两道保障 第一道： 第二道：二、两个标志 受精的标志： 受精完成的标志：,在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。,雌雄原核融合,透明带反应,卵黄膜封闭作用,误点警示：,1、成熟的精子无受精能力，需要在生殖道内获能 后方能受精。,2、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。,3、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，质遗传物质几乎全来自卵子。,4.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。,ABCD,CD,例5：受精的标志是（ ）A卵黄膜
7、和透明带间出现两个极体B精卵相遇，发生顶体反应C雌、雄原核融合D精子接触透明带,例6：受精完成的标志是（ ） A卵黄膜和透明带间出现两个极体B精卵相遇，发生顶体反应 C雌、雄原核融合 D精子接触透明带,C,A,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,：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,：在输卵管进行有丝分裂,二.胚胎发育,一孔：胚孔二腔：扩大的原肠腔，缩小的囊胚腔三胚层,胚胎发育,1、卵裂期的特点：,细胞分裂方式为_细
8、胞数目_胚胎总体积_或略有_每个细胞体积_总DNA数目_有机物总量_,有丝分裂,增加,不增加,缩小,减小,增加,减少,误点警示：,1、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，但要注意细胞分化贯穿整个个体发育过程中。,2、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,3、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,例7：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大，但胚胎细胞核的总质量与细胞质的总质量（核/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( ),B,A,C
9、,D,A,例8：下列关于桑椹胚的说法正确的是（ ）A、胚胎细胞达到32个左右，形似桑椹B、每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能， 即每个细胞都具有全能性C、良种母牛体内此时的细胞都有可能克隆出 基因型完全相同的小牛，性别一定为雌性D、是由受精卵经过有丝分裂产生的,ABD,体外受精和早期胚胎培养,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：胚胎的早期培养,第三步：胚胎移植,精子,卵子,受精卵,早期
10、胚胎,幼体,新个体,哺乳动物个体发育过程,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，与获能的精子在体外受精。,方法2-1：从屠宰场得到的废弃牛卵巢中采集卵母细胞,借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等的引导，从活母畜卵巢采集卵母细胞。,方法2-2：从活体卵巢中采集卵母细胞,2.精子的收集和获能,1)收集的方法:假阴道法,手握法和电刺激等2)获能处理: 培养法：把精子放入获能液中。（啮齿动物、家兔和猪）化学法：把精子放入一定浓度肝素或钙离子载体A23187溶液中
11、。 （牛、羊）,3.受精,在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程,CO2培养箱,二、胚胎的早期培养,复习：动物细胞培养的条件是什么？,二、胚胎的早期培养,发育培养液成分 :,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.,牛、羊：桑椹胚或囊胚小鼠、家兔：卵裂期或囊胚试管婴儿：8个或16个细胞阶段,胚胎培养发育到适宜阶段时，可将其取出向受体移植。注意：不同动物胚胎移植的时间不同,采集良种母牛的卵母细胞,卵母细胞的体外培养,采集良种公牛精子,精子体外获能,体外受精,良种牛体外受精胚胎,胚胎移植,受体牛,良种犊牛,成熟期牛,屠宰加工厂,市场,采集卵巢中的卵母细胞,“试管牛”工厂化
12、生产的技术流程图,早期胚胎培养,试管动物与克隆动物的区别,有性生殖,无性生殖,试管动物技术,动物细胞核移植技术,遵循,不遵循,1、胚胎移植,2、胚胎分割,3、胚胎干细胞研究,胚胎工程的应用,胚胎移植,概念:将经济价值较高、遗传性状优秀的母畜，经过激素处理，使其超数排卵后受精，然后将发育的早期胚胎分别移植到同期发情的代孕母的子宫内，通过代孕母妊娠产仔的技术。供体：提供胚胎的个体。受体：接受胚胎的个体。,良种雌性动物。,一般品种的雌性动物。,“借劣质动物之腹怀优秀个体之胎”,过程,1、胚胎移植的生理学基础,1)供体和受体相同的生理环境2)早期胚胎处于游离状态,为胚胎的收集提供了可能3)受体对移入子
13、宫的胚胎基本上不发生免疫排斥4)胚胎的遗传物质没有改变,2、胚胎移植的条件,（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、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,归纳,（1）对供体、受体进行选择,供体： 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
14、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
15、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,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）,3、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。,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。,练习,1.下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是（ ）A.受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植B.受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态C.超
16、数排卵技术要使用一定的激素D.试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行,A,2.下列对于优良种畜的胚胎移植的说法不正确的是（ ）A.供体母牛必须是同一物种的良种B.受体母牛必须是同一物种的良种C.供体公牛必须是同一物种的良种D.受体母牛可以是同一物种的一般健康牛,B,三、胚胎分割,概念: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，产生同卵多胎后代的技术。,优势:,可成倍增加胚胎数量，可以快速繁殖良种畜。,特点:,选择的胚胎:,使用的主要仪器：,后代具有相同的遗传物质(无性繁殖),发育良好的，形态正常的桑椹胚或囊胚。,实体显微镜、显微操作仪、切割刀、切割针,过
17、程,分割要求：内细胞团均等分割,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。,四、胚胎干细胞的培养,2.分类：,全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞,4.主要用途(1)治疗人类的某些顽症(2)培育出人造组织器官，用于器官移植(3)是研究体外细胞分化的理想材料,3.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。,3.利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过程的重要原因是（ ） A.细胞分裂 B.细胞特化 C.细胞分化
18、 D.细胞增殖,C,专题4:生物技术安全性和伦理问题,对转基因生物安全性的争论,一、转基因生物的安全性1转基因技术的安全性问题 安全：滞后效应、过敏原、营养成分改变。 安全：对生物多样性的影响。 安全：对生态系统稳定性的影响。,食物,环境,生物,2转基因生物存在安全性的原因目前对基因的结构基因间的 、基因的 机制等都了解得相当有限。目的基因往往是 的基因。外源基因插入宿主基因组的部位是 的。,相互作用,调控,异种生物,随机,做一题例1下列哪项不是转基因食物潜在的安全隐患()A转基因植物有可能合成出对人体有直接毒性或潜在毒性的蛋白质B转基因植物合成的某些新的蛋白质有可能成为某些人的过敏原C某些基
19、因足以使植物体内某些代谢途径发生变化，导致转基因农作物营养成分的改变D某些转基因生物可以合成干扰素，进入人体增强相应细胞的免疫力,D,链一串1转基因生物的安全性辨析,2转基因生物的优缺点分析,关键一点(1)转基因技术已经成为人类解决饥饿和贫困不可或缺的 技术。(2)生物技术是指现代生物技术的研究、开发、应用以及 转基因生物的跨国转移可能会对生物多样性、生态环 境和人体健康构成潜在的风险与威胁。(3) 对待转基因生物的正确态度应是趋利避害，不能因噎 废食。,通一类1(2012浙江五校联考)下列关于转基因生物与环境安全的叙述错误的是 ()A重组的微生物在降解污染物的过程中可能产生二次污染B种植抗虫
20、棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响C如果转基因花粉中有毒蛋白或过敏蛋白，可能会通过食物链传递到人体内D转基因生物所带来的环境安全问题是可以解决的,解析：抗虫棉固然可以减少农药的使用，但外源基因可能通过花粉逸散到近缘的其他植物，从而造成基因污染。答案： B,二、生物技术的伦理问题,伦理道德观念,胚胎分级,基因诊断,染色体,检查,基因歧视,骨髓造血干细胞,遗传性,练习 例2“试管婴儿”技术是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取出在试管中完成受精，并在试管中培养使其发育到囊胚期，再将胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。它不仅使一部分不能生育的男女重新获得了生育的机会，也为人类的优生开辟了新的途径。据
21、此回答：,(1)“试管婴儿”技术在生物学上所依据的原理是 ()A有性生殖B组织培养C克隆技术 D基因工程(2)“试管婴儿”的形成用到了下列哪些技术？_(填序号)，体外培养人工授精胚胎移植核移植,(3)要得到“同卵双胞胎”，采用的技术是_，双胞胎的性别是否相同？_。(4)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿技术”，二者在技术手段上的区别是_。(5)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是_。,破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德,后者胚胎在移植前需要进行遗传学诊断,链一串1试管婴儿技术与设计试管婴儿技术,2设计试管婴儿引发的伦理问题,关键一点(1)试管婴儿与设计试管婴儿都是体外受精
22、，体外早期胚胎发育，再进行胚胎移植，从生殖方式上应为有性生殖。(2)引发伦理问题的生物技术包括克隆人、设计试管婴儿、基因身份证，即涉及人自身的社会地位、家庭观念、两性关系等伦理方面，但不包括转基因生物、试管婴儿等。,3治疗性克隆与生殖性克隆,通一类2对培育试管婴儿和克隆羊“多利”的相关叙述错误的是()A试管婴儿和“多利”的诞生原理是不相同的B试管婴儿的培育依赖体外受精技术、胚胎体外培养、胚胎移植等相关技术C“多利”的诞生说明高度分化的细胞经过一定的技术处理可恢复到类似于受精卵时期的功能D从科学上讲，动物克隆技术已经成熟；从伦理上讲，人的克隆会在伦理上冲击家庭,D,3严重冲击婚姻、家庭和两性关系
23、等伦理道德观念的技术是 ()A基因检测B设计试管婴儿性别C克隆人D对植入前胚胎进行遗传学诊断,C,解析：严重冲击婚姻、家庭和两性关系等伦理道德观念的技术是克隆人，基因检测可应用于某些疾病的诊断，设计试管婴儿的性别只是对性别比例有影响，不符合伦理道德观念。答案：C,4提供骨髓中造血干细胞不会对试管婴儿造成损伤，其原因是 ( )A造血干细胞具有高度分化的特性B造血干细胞无分裂能力C造血干细胞具有很强的再生能力D造血干细胞完成功能后不再发挥作用5所谓的“设计试管婴儿”比一般所说的试管婴儿要多一步骤，是哪一步 ( )A体外受精 B胚胎移植C基因检测 D细胞核移植,C,C,三、禁止生物武器(1)试列举生
24、物武器类型：,(2)在生物武器方面，我国政府持何态度？,任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。,做一题 例3下列生物不能作为生物武器的是 ()A炭疽杆菌B伤寒杆菌C乳酸菌 D天花病毒,C,链一串1生物武器的特点(1)传染性强：某些生物战剂只需少数病原体侵入人体，就能引发疾病。(2)污染面广：直接喷洒的生物气溶胶，可随风飘到较远的地区，杀伤范围可达数百至数千平方千米。(3)传染途径多，难以防治：生物战剂可通过多种途径使人感染发病，如从口食入、经呼吸道吸入、昆虫叮咬、污染伤口、接触皮肤、黏膜感染等。,(4)具有一定的潜伏期：潜伏期最短的至少也有3至6小时，一
25、般是3至4天，一般潜伏期的症状不明显，难以及时发现。(5)受自然条件影响大：风速、气温对大气溶胶的传播有影响，大雪、低温、干燥、日晒等，能加速病菌的消亡。,2生物武器的局限性(1)温度：适宜温度：37左右，温度不适宜会抑制或杀死病原体。(2)湿度：大多数在干燥的空气中容易死亡，如霍乱弧菌；少数在干燥环境中仍较易存活，如结核杆菌。(3)还受地形、风向等多种条件影响。(4)生物武器使用不易控制，使用不当可危害本方安全。,4生物武器的杀伤特点有()多数传染性强发病快污染面广难以防治无色无味A BC D,C,5二战时侵华日军中的731部队大量培养引起鼠疫、霍乱、伤寒、炭疽等一系列疾病的传染性病菌，进行人体实验和用于战争。这是利用病菌的 ()A需氧性B厌氧性C传染性，并引起宿主死亡D能形成芽孢，容易保存,C,
