資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。 專題3? 胚胎工程 3．1 體外受精和早期胚胎培養(yǎng) 一、 胚胎工程的建立 1、 胚胎工程的概念P59 理解胚胎工程: 操作對象: 早期胚胎和配子 技術(shù)手段: 胚胎移植、 體外受精、 胚胎分割、 胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等 理論基礎(chǔ): 哺乳動物的受精卵和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律 二、 精子的發(fā)生 1、 形成場所: 睪丸的曲細(xì)精管 2、 形成時期: 從初情期開始, 直到生殖機(jī)能衰退 3、 形成過程: 第一階段——位于曲細(xì)精管管壁的精原細(xì)胞, 經(jīng)過有絲分裂, 產(chǎn)生多個初級精母細(xì)胞。 每個次級精母細(xì)胞產(chǎn)生2個含單倍體染色體的精子細(xì)胞 2個次級精母細(xì)胞 MⅠ 1個初級精母細(xì)胞 MⅡ 第二階段——精細(xì)胞的形成 第三階段——圓形的精子細(xì)胞變形 細(xì) 胞 核 → 精子頭的主要部分 高爾基體 → 頭部的頂體 中 心 體 → 精子的尾 線 粒 體 → 精子尾基部的線粒體鞘膜 其它物質(zhì) → 原生質(zhì)滴( 最后脫落) 4、 精子的形態(tài): 外形似蝌蚪, 包括頭、 頸、 尾三部分組成。不同動物精子的形態(tài)相似, 大小略有不同。動物精子的大小與動物的體型大小無關(guān)。 三、 卵子的發(fā)生 ( 1) 形成場所: 卵子的發(fā)生是在卵巢內(nèi)完成的。 ( 2) 形成時期: 性別分化以后 ( 3) 形成過程: Ⅰ、 胎兒期 主要的變化: 形成卵泡, 在卵巢中儲備。 初級卵母細(xì)胞的存在形式: 被卵泡細(xì)胞包圍, 形成卵泡。 Ⅱ、 初情期后 主要的變化: 初級卵母細(xì)胞減數(shù)分裂成為成熟的卵子。 首先: 初級卵母細(xì)胞生長 場所——卵巢中 結(jié)果——形成透明帶、 卵黃膜 其次: 減數(shù)第一次分裂 場所——卵巢 結(jié)果——產(chǎn)生1個次級卵母細(xì)胞和第一極體, 進(jìn)入輸卵管, 準(zhǔn)備與精子受精。 完成時間——排卵前后。舉例: 排卵前 如: 馬、 犬 ; 排卵后 如: 綿羊、 牛、 豬。 思考: 什么是排卵? 指卵子從卵泡中排出 場所——輸卵管 時間——精子與卵子結(jié)合的過程中完成 結(jié)果——產(chǎn)生一個成熟的卵子和第二極體 思考與探討: 問題１: 什么是判斷卵子是否受精的標(biāo)志? 　 　　　卵黃膜和透明帶的間隙能夠觀察到兩個極體, 說明卵子已經(jīng)完成受精。 問題２: 一個卵泡中能形成幾個成熟的卵子? 正常情況下, 一個卵泡只能形成一個成熟的卵子。 問題３: 剛排出的卵是成熟的卵子嗎? 它在母體的什么部位與精子受精? 剛排出的卵子尚未完全成熟, 僅完成第一次減數(shù)分裂, 需要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟, 直到第二次減數(shù)分裂的中期才能與精子結(jié)合完成受精過程。排出的卵子是在輸卵管內(nèi)與精子受精的。 四、 精子與卵子的發(fā)生比較 場 所 開始時間 細(xì)胞增殖方式 子細(xì)胞數(shù)目 是否變形 重要區(qū)別 精子 睪丸 初情期以后 先有絲分裂, 后減數(shù)分裂 4個 精子細(xì)胞 變形 哺乳動物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備是在出生前完成的; 而精子是從初情期開始的。 卵子 卵巢 輸卵管 性別分化以后 先有絲分裂, 后減數(shù)分裂 1個卵細(xì)胞 3個極體 不變形 五、 受精 1、 概念:指精子和卵子結(jié)合形成合子( 即受精卵)的過程。 2、 標(biāo)志:在卵黃膜和透明帶的間隙能夠觀察到兩個極體時。 3、 場所:受精是在輸卵管內(nèi)完成的。 4、 過程 ( １) 受精前的準(zhǔn)備階段 準(zhǔn)備階段1: 精子獲能 ① 獲能: 成熟的精子在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)生理變化后, 獲得受精能力的過程。 ② 卵泡夜、 輸卵管分泌物、 血清等液體能夠使精子獲能。 準(zhǔn)備階段2: 卵子的準(zhǔn)備 卵子在輸卵管內(nèi)達(dá)到減數(shù)第二分裂中期( MⅡ中期) 時, 才具備受精能力。 思考與探討: 進(jìn)行體外受精時, 將卵母細(xì)胞取出后, 是否應(yīng)當(dāng)將它置于與輸卵管中相似的環(huán)境, 讓它進(jìn)一步成熟? 是的。從卵巢上取出的卵母細(xì)胞還沒有成熟, 尚未完成第一次減數(shù)分裂。應(yīng)在體外人工模擬輸卵管環(huán)境進(jìn)行培養(yǎng), 才能使其成熟, 即達(dá)到受精前的成熟階段。 ( ２) 受精階段 主要包括: 精子穿越放射冠和透明帶, 進(jìn)入卵黃膜, 原核形成和配子結(jié)合四個階段 ⅰ精子穿越放射冠和透明帶 ①過程: 精、 卵相遇→發(fā)生頂體反應(yīng)( 頂體酶釋放溶解卵丘細(xì)胞即放射冠) →穿越放射冠接觸透明帶→頂體酶溶解透明帶→穿越透明帶接觸卵黃膜→產(chǎn)生透明帶反應(yīng) ②基本概念 放射冠: 包圍在卵子透明帶外面的卵丘細(xì)胞 頂體反應(yīng): 或能的精子在雌性動物的生殖道與卵子相遇時出現(xiàn)精子頂體膨大, 精子質(zhì)膜( 外膜) 和頂體膜局部融合, 并在融合處形成一些泡狀物, 隨后脫落, 造成精子頂體外膜出現(xiàn)孔洞, 使頂體內(nèi)儲嘗的酶釋放。 透明帶反應(yīng): 當(dāng)精子穿越透明帶接觸卵黃膜時, 卵子發(fā)出指令, 阻止后繼精子進(jìn)入透明帶的一種生理反應(yīng)。 ⅱ進(jìn)入卵黃膜 ①過程: 精子被微絨毛抱合→精子外膜與卵黃膜融合→精子進(jìn)入卵→卵黃膜封閉作用 ②基本概念 卵黃膜封閉作用: 當(dāng)?shù)谝粋€精子進(jìn)入卵黃膜后, 引起卵黃膜的緊縮增厚, 阻止其它精子進(jìn)入卵內(nèi)與卵子結(jié)合受精 ⅲ原核形成: 形成雄原核與雌原核 ⅳ配子結(jié)合: 雄原核與雌原核發(fā)育、 移動、 接觸, 合并形成受精卵 小結(jié): 精、 卵相遇→發(fā)生頂體反應(yīng)( 頂體酶釋放溶解卵丘細(xì)胞即放射冠) →穿越放射冠接觸透明帶→頂體酶溶解透明帶→穿越透明帶接觸卵黃膜→產(chǎn)生透明帶反應(yīng)( 防止多個精子進(jìn)入透明帶, 引起多精子入卵受精的第一道屏障) →精子被微絨毛抱合→精子外膜與卵黃膜融合→精子進(jìn)入卵→卵黃膜封閉作用( 防止多精子入卵受精的第二道屏障) →原核形成→配子結(jié)合 六、 胚胎發(fā)育 1、 最初發(fā)育場所: 輸卵管 2、 分裂方式: 有絲分裂 3、 過程: 受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原腸胚→胎兒形成 ( 1) 卵裂期的特點(diǎn): 細(xì)胞分裂方式為有絲分裂, 細(xì)胞數(shù)目增加, 胚胎總體積不增加, 或略有縮小。 ( 2) 桑椹胚: 細(xì)胞屬于全能細(xì)胞, 胚胎細(xì)胞數(shù)目32個左右。 ( 3) 囊胚: 細(xì)胞開始分化。形成: 內(nèi)細(xì)胞團(tuán)——聚集在胚胎的一端, 個體較大的細(xì)胞, 將來發(fā)育成各種組織。 滋養(yǎng)層——沿透明帶內(nèi)壁擴(kuò)展和排列的, 個體較小的細(xì)胞。將來發(fā)育成胎膜、 胎盤。 囊胚腔——含有液體的囊腔。 囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大會導(dǎo)致孵化。 ( 4) 原腸胚: 內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表皮的細(xì)胞形成外胚層, 下方的細(xì)胞形成內(nèi)胚層, 出現(xiàn)原腸腔。 外胚層( 內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表皮的細(xì)胞形成) 神經(jīng)系統(tǒng)、 感覺器官 內(nèi)胚層( 內(nèi)細(xì)胞團(tuán)下方的細(xì)胞形成) 表皮及其附屬結(jié)構(gòu) 肝、 胰等腺體 消化道、 呼吸道上皮 中胚層 ( 外胚層細(xì)胞在胚盤正中線處形成一條增殖區(qū), 該區(qū)的細(xì)胞增殖分裂, 進(jìn)入內(nèi)、 外胚層之間形成的) 皮膚真皮 脊索、 肌肉、 骨骼 內(nèi)臟器官外膜 循環(huán)系統(tǒng) 排泄系統(tǒng) 生殖系統(tǒng) 3．3胚胎工程的應(yīng)用及前景 一、 胚胎移植 1、 概念: 將雌性動物的早期胚胎, 或者經(jīng)過體外受精及其它方式得到的胚胎, 移植到同種的、 生理狀態(tài)相同的其它雌性動物的體內(nèi), 使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。 供體: 提供胚胎的個體。 受體: 接受胚胎的個體。 問題一: 胚胎移植成功與否要具備的條件是什么? 答: ( 1) 胚胎移植一般應(yīng)在同種的雌性供體和受體之間進(jìn)行 ( 2) 進(jìn)行胚胎移植的供體和受體的生理狀態(tài)要相同 2、 應(yīng)用 胚胎移植是轉(zhuǎn)基因、 核移植, 或體外受精等技術(shù)的最后一道”工序”。 3、 胚胎移植的現(xiàn)狀 ①近20年來, 在牛的胚胎移植中, 技術(shù)更為簡單、 實(shí)用。羊的胚胎移植效率比奶牛還要高。 ②自20世紀(jì)60年代以來, 中國家兔、 綿羊、 牛、 馬和山羊的胚胎移植相繼獲得成功。 ③近 來, 羊、 牛的在中國部分地區(qū)已進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用階段。 4、 胚胎移植的意義 胚胎移植的優(yōu)勢能夠充分發(fā)揮雌雄優(yōu)良個體的繁殖能力。在這項技術(shù)中, 供體的職能—產(chǎn)生優(yōu)良遺傳特性的胚胎, 受體擔(dān)任妊娠和育仔的任務(wù)。因此縮短了供體本生的繁殖周期。其次, 實(shí)施超數(shù)排卵處理, 可獲得多枚胚胎, 使得一胎多產(chǎn)。具體的意義能夠小結(jié)如下: ( 1) 加速育種工作和品種改良 經(jīng)過胚胎移植, 可大幅度增加優(yōu)良個體母畜和公畜后代的數(shù)量, 使良種畜群迅速擴(kuò)大, 從而加速了育種工作和品種改良。 ( 2) 大量節(jié)省了購買種畜的費(fèi)用 在世界范圍內(nèi), 胚胎移植不受時間和地域的限制, 在國際國內(nèi)進(jìn)行交換, 從而完全代替了活畜引種, 節(jié)省費(fèi)用。 ( 3) 一胎多產(chǎn) ( 4) 保存品種資源和瀕危物種 ( 5) 可充分發(fā)揮優(yōu)秀個體的繁殖潛能 a、 縮短供體的繁殖周期 b、 增加供體一生繁殖的后代數(shù)量 5、 胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ) ( 1) 供體和受體生殖器官的生理變化相同, 為胚胎提供相同的生理環(huán)境 ( 2) 早期胚胎沒有與母體子宮建立組織聯(lián)系, 處于游離狀態(tài), 為胚胎的收集提供了可能 ( 3) 受體對外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng), 為胚胎存活提供可能 ( 4) 胚胎能與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系, 但遺傳物質(zhì)不受影響 6、 胚胎移植的基本程序( 以牛的胚胎移植為例) 選擇 供體母牛 受體母牛 同期發(fā)情處理 超數(shù)排卵 供體公牛 配種或人工受精 沖卵( 配種或輸精后第7天, 將供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖出) 質(zhì)量檢查( 檢查是否發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段) 胚胎移植( 方法: 手術(shù)法; 非手術(shù)法) 妊娠檢查 分娩( 受體母牛產(chǎn)下胚胎一致的犢牛) ( 1) 選擇——對供、 受體牛進(jìn)行選擇 供體牛: 選擇遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個體 受體牛: 選擇有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的個體 ( 2) 過程中的處理方法 A、 用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理 使供、 受體的生理條件達(dá)到同步或一致, 從而使供體的胚胎移植到受體后相同或相似的生存條件——這是胚胎移植的關(guān)鍵 B、 超數(shù)排卵處理 注射促性腺激素對供體母牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理, 這是獲得多個胚胎的保證 ( 3) 保存: -196℃的液氮保存 例1、 ”試管嬰兒”技術(shù)屬于(?? A? ) A．胚胎移植????????? ?B．組織培養(yǎng) C．克隆技術(shù)??? ?? D．基因工程 例2、 下列有關(guān)動物胚胎移植的敘述中, 錯誤的是( A ) A.受孕母畜體內(nèi)的受精卵或胚胎均能移植 B.受體母畜必須處于與供體母畜同步發(fā)情的狀態(tài) C.超數(shù)排卵技術(shù)要使用一定的激素 D.試管嬰兒只是受精及早期卵裂過程在試管中進(jìn)行 例3、 ”沖卵”是指( ?D ) A. 把受精卵從子宮沖洗出來??????????????? B. 把卵細(xì)胞從子宮沖洗出來 C. 把卵細(xì)胞沖散, 便于收集???????????? ???D. 把胚胎從子宮沖洗出來 小結(jié): 胚胎移植成功率的高低與供、 受體生理環(huán)境的一致性密切相關(guān), 只有供、 受體生理環(huán)境高度一致, 移入受體的胚胎才能被接受, 并繼續(xù)發(fā)育。因此, 胚胎移植實(shí)質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。作為胚胎工程的最終技術(shù)環(huán)節(jié), 也將推動胚胎工程其它技術(shù)的研究和應(yīng)用。接下來讓我們了解另一胚胎工程技術(shù)—胚胎分割 二、 胚胎分割 1、 概念: 采用機(jī)械方法將早期胚胎切割成2等份,4等份或8等份等,經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。 就胚胎分割技術(shù)本身而言, 是將同一胚胎分割成幾部分, 借助胚胎移植技術(shù)產(chǎn)生遺傳物質(zhì)完全相同的后代, 是一種無性繁殖的方式, 屬于動物克隆的一種方法。 2、 特點(diǎn): 后代具有相同的遺傳物質(zhì) 3、 選擇的胚胎: 發(fā)育良