2016生物一輪復(fù)習(xí)35胚胎工程

1、2016生物一輪復(fù)習(xí)第35講,胚胎工程,胚胎工程的概念： 胚胎工程指對動物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需要移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類大各種需求。,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)：哺乳動物的體內(nèi)受精和早期

2、 胚胎的發(fā)育規(guī)律,胚胎工程,配子的形成,精子的發(fā)生卵細(xì)胞的形成,1個精原細(xì)胞（染色體數(shù):2n）,1個初級精母細(xì)胞（染色體數(shù):2n）,2個次級精母細(xì)胞（染色體數(shù):n）,,,,4個精子細(xì)胞（染色體數(shù):n）,體細(xì)胞（染色體數(shù):2n）,,有絲分裂細(xì)胞分化,間期：細(xì)胞體積增大、染色體復(fù)制,前期：聯(lián)會、四分體（非姐妹染色單體交叉互換）中期：同源染色體排列在赤道板兩側(cè)后期：同源染色體分離（非同源染色體自由組合）末期：形成2個次級精母

3、細(xì)胞,著絲點(diǎn)分裂，染色單體分離,,4個2種精子（染色體數(shù):n）,變形,,,減數(shù)第一次分裂,減數(shù)第二次分裂,精子細(xì)胞變形中的主要變化：,1.細(xì)胞核——2.高爾基體——3.中心體——4.線粒體——5.細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)——,精子頭的主要部分,頭部的頂體,精子的尾,線粒體鞘膜(尾的基部),原生質(zhì)滴(球狀,最后脫落),細(xì)胞核是精子遺傳物質(zhì)儲存和復(fù)制的場所，也是參與精、卵結(jié)合和后代遺傳特性與細(xì)胞代謝活動的控制中心。而線粒體則是有氧呼吸產(chǎn)生運(yùn)動

4、能量的場所。精子的線粒體集中于尾的基部形成線粒體鞘膜，是精子維持生存和運(yùn)動能量的“動力工廠”或“發(fā)動機(jī)”。,精子細(xì)胞變成精子的過程中，細(xì)胞中很多結(jié)構(gòu)會消失，而細(xì)胞核和線粒體都保留下來，對這一現(xiàn)象怎樣理解？為什么精子中的線粒體集中在尾的基部？,1、發(fā)生部位：卵巢和輸卵管2、時間： ? 卵原細(xì)胞和初級卵母細(xì)胞的形成在胚胎時期；（卵巢） ? 減數(shù)第一次分裂是在雌性動物排卵前后完成；（卵巢） ?減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結(jié)

5、合的過程完成的。（輸卵管）,（二）卵子的發(fā)生,,動物的胚胎在性別分化以后，雌性胎兒卵巢內(nèi)的卵原細(xì)胞，通過有絲分裂增加其數(shù)量，演變?yōu)槌跫壜涯讣?xì)胞，被卵泡細(xì)胞包圍形成卵泡。卵子從卵泡排出，進(jìn)入輸卵管叫排卵排“初級卵母細(xì)胞”或者“次級卵母細(xì)胞”,卵原細(xì)胞,有絲分裂,多個卵原細(xì)胞,染色體復(fù)制,初級卵母細(xì)胞,MⅠ,第一極體,次級卵母細(xì)胞,,,兩個第二極體,,第二極體,卵子,,,退化消失,卵子發(fā)生過程,MⅡ,在卵巢中，排卵前后完成,進(jìn)入輸卵管，

6、在受精過程完成,被卵泡細(xì)胞包圍,形成卵泡,胎兒時期完成,,,,,生長，形成透明帶和卵黃膜,1.一個卵泡中能形成幾個成熟的卵子？2.排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？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？,答：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，直到減數(shù)第二次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。,答：

7、正常情況下，一個卵泡只能形成一個成熟的卵子。,答：是指卵子從卵泡中排出。,卵子和精子發(fā)生的比較,睪丸的曲細(xì)精管（場所唯一）,卵巢（MⅠ）、輸卵管（MⅡ）（場所不唯一）,初情期,性別分化后開始，卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備在出生前完成，減Ⅱ分裂在精子和卵子結(jié)合過程中完成,① MⅠ和MⅡ是連續(xù)的，需變形成蝌蚪狀精子 ②細(xì)胞質(zhì)均等分配,① MⅠ和 MⅡ是不連續(xù)的，不需變形，卵子是球狀的 ②細(xì)胞質(zhì)不均等分配,形成4個精子細(xì)胞,形成1個卵細(xì)胞和3個

8、極體,① 原始生殖細(xì)胞的增殖為有絲分裂②生殖細(xì)胞的成熟為減數(shù)分裂③成熟過程均經(jīng)一次復(fù)制和兩次分裂④子細(xì)胞中的染色體數(shù)目減半,二、受精,精子和卵子結(jié)合形成合子（即受精卵）的過程。2.場所：輸卵管。 是不是所有動物的受精過程都發(fā)生在輸卵管中？,受精前的準(zhǔn)備階段:1)精子獲能:精子必須在雌性動物的生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后,才獲得受精能力的生理現(xiàn)象.2)卵子的準(zhǔn)備:在輸卵管中發(fā)育到減數(shù)第二次分裂的中期,才具有與精子受精的能力,哺乳動物

9、受精過程示意圖,哺乳動物受精過程示意圖,卵細(xì)胞膜,二)受精階段:1)精子穿越放射冠和透明帶 頂體反應(yīng)使頂體內(nèi)的酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細(xì)胞 透明帶反應(yīng)是防止多精入卵受精的第一道屏障2)精子進(jìn)入卵細(xì)胞膜卵細(xì)胞膜封閉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)配子結(jié)合： 雌雄原核融合形成合子(受精卵),卵子受精的標(biāo)志： 當(dāng)在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時，說明卵子

10、已經(jīng)受精。,注意：1.區(qū)分受精的標(biāo)志和受精完成的標(biāo)志 2.精子和卵子 發(fā)生的區(qū)別,雌雄原核融合，形成合子（即核融合形成受精卵）,意義,維持每種生物前后代體細(xì)胞中染色體數(shù)目的恒定 ；對于生物的遺傳和變異十分重要。,受精后8天。受精卵完成"著陸",微微嵌入子宮內(nèi)膜。此時它分裂發(fā)育為幾百個細(xì)胞。,胚胎發(fā)育,三.胚胎發(fā)育,1、個體發(fā)育的起點(diǎn)——受精卵 受精卵一形成就

11、在輸卵管內(nèi)進(jìn)行有絲分裂。2、卵裂期——輸卵管 分裂方式：有絲分裂； 細(xì)胞數(shù)目： 細(xì)胞體積： 胚胎總體積：,增加,變小,基本不變,受精卵在卵膜內(nèi)完成發(fā)育，所需營養(yǎng)來自受精卵本身，故發(fā)育過程早期胚胎體積基本無變化,桑葚胚——在透明帶內(nèi) 細(xì)胞數(shù)目：32個左右。 細(xì)胞特點(diǎn)： 每個細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能性細(xì)胞。 你有方法證明嗎？,,囊胚期,滋養(yǎng)層：發(fā)育成胚胎的胎膜和胎盤附屬結(jié)構(gòu)或胚外結(jié)構(gòu)

12、，胚胎可通過這些組織從母體中獲得正常發(fā)育所需的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì),內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞：即胚胎干細(xì)胞，是一種未分化的細(xì)胞，具有全能性，能發(fā)育胎兒各種組織，成完整的胚胎,滋養(yǎng)層,內(nèi)細(xì)胞團(tuán),囊胚腔,囊胚的形成——細(xì)胞開始分化，后期從透明帶內(nèi)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,原腸胚,———————內(nèi)胚層——中胚層——原腸胚,胚的發(fā)育：,按照一定的次序向內(nèi)運(yùn)動,受精卵——卵裂——囊胚,原腸胚的形成,受精卵,卵裂期,桑椹胚,

13、囊胚（內(nèi)含囊胚腔）,原腸胚（內(nèi)含原腸腔）,胎兒形成,,,,,,：在透明帶內(nèi)進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或略有減少。,：由具有全能性細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞數(shù)在32個左右，排列緊密，形似桑椹,,內(nèi)細(xì)胞團(tuán)：發(fā)育成胎兒各組織,滋養(yǎng)層細(xì)胞：發(fā)育成胎膜和胎盤,：最初發(fā)育在輸卵管進(jìn)行有絲分裂,,滋養(yǎng)層外胚層中胚層內(nèi)胚層原腸腔,試管動物技術(shù),是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育成早期胚胎后，再經(jīng)移

14、植產(chǎn)生后代的技術(shù)。,快速繁殖動物優(yōu)良品種,目的：,技術(shù)手段：,體外受精和早期胚胎培養(yǎng),試管動物技術(shù)的三個基本操作環(huán)節(jié)：,第一步：體外受精,第二步：胚胎的早期培養(yǎng),第三步：胚胎移植,精子,卵子,,,受精卵,,早期胚胎,,幼體,①,②,③,,新個體,哺乳動物個體發(fā)育過程,試管 動物,,一. 體 外 受 精,概念：采取雌性動物的卵細(xì)胞和雄性動物的精子，使其在試管受精。,過程： （1）卵母細(xì)胞的收集和培養(yǎng)； （2）精子的收集和獲能

15、； （3）獲能精子和卵細(xì)胞的受精。,“試管動物”,思考：子代數(shù)目的多少取決于精子數(shù)還是卵子數(shù)？,方法1：給供體注射促性腺激素，使一頭母畜的卵巢一次排出比自然情況下多幾倍到十幾倍的卵子（超數(shù)排卵），之后從輸卵管中沖取卵子，直接與獲能的精子在體外受精。,(一 ). 卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng),,從屠宰母畜卵巢采集卵母細(xì)胞直接從活體動物卵巢吸取卵母細(xì)胞,1. 鼠、兔、豬、羊：,用促性腺激素處理, 從輸卵管中沖卵,2.大家畜或大型動物：

16、,(二 ). 精子的采集和獲能,收集精子的方法:精子體外獲能方法：,假陰道法(牛、馬等體型大的）手握法（豬、犬等體型小的動物電刺激法（野生或經(jīng)濟(jì)動物）,培養(yǎng)法（放如獲能液中）化學(xué)誘導(dǎo)法（肝素溶液或鈣離子載體A23187）。,在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程。,體外受精,二. 胚胎早期培養(yǎng),1。概念：將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液培養(yǎng)，繼續(xù)培養(yǎng)，在人工環(huán)境下培養(yǎng)成早期胚胎。2。培養(yǎng)液：成分復(fù)雜（不同時期成分不同）除無機(jī)鹽和

17、有機(jī)鹽類外，還要添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及動物血清等。,胚胎培養(yǎng)比組織、細(xì)胞培養(yǎng)要難。,其他方式,二、體外受精和胚胎體外培養(yǎng),,二、體外受精和胚胎體外培養(yǎng),胚胎移植,1.概念: 將雌性動物的 ，或者通過其他方式得到的胚胎，移植到 的、 的其他雌性動物的體內(nèi)，使之發(fā)育為新個體的技術(shù)。,同種,生理狀態(tài)相同,早期胚胎,1、供、受體的選擇和處理（使用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理、超數(shù)排卵處理）

18、 2、 配種或人工授精；3、胚胎收集（沖卵）、檢查（胚胎發(fā)育到桑椹胚或囊胚）、培養(yǎng)或保存（-196OC的液氮） 4、胚胎移植：手術(shù)法（引出子宮和卵巢將其注入）、非手術(shù)法（用移植管將其送入子宮） 5、對受體母畜進(jìn)行是否妊娠的檢查。,胚胎移植的基本程序,不同動物胚胎移植時間不同,桑椹胚階段：牛、羊,8個或16細(xì)胞胚階段：小鼠、家兔,4個細(xì)胞胚階段：試管嬰兒,胚胎的來源： 雌性動物的早期胚胎或體外受精及其他方式得到的胚胎

19、。供體：提供胚胎的個體。受體：接受胚胎的個體。受體的條件：同種、生理狀態(tài)相同。,胚胎移植的意義⑴加速育種工作和品種改良；⑵大量節(jié)省購買種畜的費(fèi)用；⑶一胎多產(chǎn)；⑷保存品種資源和瀕危物種；⑸可充分發(fā)揮優(yōu)秀個體的繁殖潛能縮短繁殖周期，增加一生繁殖的后代數(shù)量。,供體和受體共同繁殖后代有什么好處？,可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖能力供體的主要職能： 只產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎，大大縮短了供體本身的繁殖周期，增

20、加了供體一生繁殖的后代數(shù)量。受體的職能： 擔(dān)任繁重而漫長的妊娠和育仔的任務(wù),（1）對供體、受體進(jìn)行選擇,供體： 遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個體；受體： 健康和正常繁殖能力的個體處理： 同期發(fā)情具體做法： 注射相關(guān)激素。,同期發(fā)情技術(shù)：主要是借助外源激素剌激卵巢，使其按照預(yù)定的要求發(fā)生變化，使處理母畜的卵巢生理機(jī)能都處于相同階段，從而達(dá)到同期發(fā)情。,（2）采集卵

21、母細(xì)胞方法： 超數(shù)排卵具體做法： 注射促性腺激素,（3）配種或人工受精,精子來源： 同種優(yōu)良的雄性動物。,（4）胚胎的收集,在配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來（沖卵）。,（5）對胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查 胚胎發(fā)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：手術(shù)法

22、方法二：非手術(shù)法,（8）對受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查,（9）受體母牛產(chǎn)下胚胎移植的犢牛,試管動物 與 克隆動物相比生殖方式：技術(shù)手段：遺傳規(guī)律：,有性生殖 無性生殖,核移植技術(shù)、胚胎移植,遵循 無,體外受精胚胎移植,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,,沖卵,,質(zhì)量檢查、培養(yǎng),,胚胎移植,,,妊娠檢查,,分娩（胚胎移植的

23、犢牛）,胚胎移植的基本程序,同期發(fā)情技術(shù)：主要是借助外源激素剌激卵巢，使其按照預(yù)定的要求發(fā)生變化，使處理母畜的卵巢生理機(jī)能都處于相同階段，從而達(dá)到同期發(fā)情。,準(zhǔn)備移植的胚胎，移植到任何一頭動物子宮內(nèi)都能發(fā)育嗎?胚胎移植一般應(yīng)在同種的雌性供體和受體之間進(jìn)行，因?yàn)橥N動物之間的生理特征相近，進(jìn)行胚胎移植易于成功。,.,.,供體和受體之間進(jìn)行胚胎移植時會不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)?同種動物之間基本上不排斥,能否直接從母體子宮內(nèi)進(jìn)行胚胎收集?為

24、什么？能。因?yàn)椴溉閯游锏脑缙谂咛バ纬珊?，在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài)。,.,.,移植的胚胎能否保留供體雙親的特性?胚胎雖然與受體有生理和組織上的聯(lián)系,但遺傳特性不受受體的影響,胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ),1.哺乳動物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時間內(nèi)同種動物的供體和受體生殖器官的生理變化是相同的。為供體胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境,2.哺乳動物的早期胚胎形成后處于游離狀態(tài)，在一定時間內(nèi)不會與母體子

25、宮建立組織上的聯(lián)系。為胚胎的收集提供了可能,3.受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能,4.供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但移入受體的供體胚胎，其遺傳特性在孕育過程中不受任何影響。,2.胚胎移植成功與否的條件有哪些?,（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。,1.胚胎移植成功的標(biāo)志是什么?,移植的胚胎在受體內(nèi)能正常發(fā)

26、育并分娩,（2）應(yīng)該怎樣選擇供體公、母牛和受體母牛？,供體公、母牛應(yīng)該是具有人類所需的優(yōu)良遺傳性狀的個體，而受體母牛必須具有正常的孕育、生殖后代的能力,在②中，為什么要用促性腺激素處理供體母牛？,用促性腺激素處理供體母牛是為了引起超數(shù)排卵，這樣就可以獲得較多的胚胎,在促性腺激素處理供體母牛前，為什么需要對供體和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理？,對供體和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理，才能使它們的生理?xiàng)l件達(dá)到同步或一致，使供體的胚胎移入受體后有相同或

27、相似的生存條件,二 . 胚胎分割,指借助顯微操作技術(shù)（采用機(jī)械方法）將早期胚胎切割成幾等份，再移植到代孕母子宮，產(chǎn)生同卵多仔后代的技術(shù)。,,優(yōu)勢:,可成倍增加胚胎數(shù)量，可以快速繁殖良種畜。,2.特點(diǎn)： 后代具有相同的遺傳物質(zhì)， 因此胚胎分割可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一。3、理論基礎(chǔ) 動物胚胎細(xì)胞的全能性。 所以胚胎分割的時期為：囊胚或桑椹胚。,4、選擇的

28、胚胎： 發(fā)育良好的,形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。5、使用的主要儀器： 實(shí)體顯微鏡和顯微操作儀。6、具體操作: 用分割針或分割刀片將胚胎切開，吸出其中的半個胚胎，注入預(yù)先準(zhǔn)備好的空透明帶中，或直接將裸半胚移植給受體。,7、操作注意事項(xiàng)： ①對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時，要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。 ②胚胎分割的份數(shù)越多，操作的難度會越大，移植的成功率也越低。,8、

29、胚胎分割技術(shù)的缺陷 （1）剛出生動物的體重偏低，毛色和斑紋還存在差異； （2）采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胎的可能性是有限的。,,“試管動物”與“克隆動物”的比較,,①試管動物生殖實(shí)質(zhì)是正常的有性生殖，只不過受精、早期胚胎發(fā)育在試管中(體外)進(jìn)行。②克隆動物生殖的實(shí)質(zhì)是無性生殖，依賴動物細(xì)胞核(高度分化的體細(xì)胞的細(xì)胞核)具有全能性；特有的操作程序是核移植！,,胚胎干細(xì)胞的來源與應(yīng)用,簡稱ES或EK細(xì)胞,是由早期胚胎或原始性腺中分離出來

30、的一類細(xì)胞。,專能干細(xì)胞,多能干細(xì)胞,全能干細(xì)胞,特點(diǎn),只能分化成一種類型或功能密切相關(guān)的兩種類型的細(xì)胞,能分化成多種細(xì)胞或組織，但不能發(fā)育成完整個體,能形成機(jī)體的所有組織器官，發(fā)育成完整個體,舉例,上皮組織基底層的干細(xì)胞，成纖維細(xì)胞,造血干細(xì)胞,胚胎干細(xì)胞,干細(xì)胞的分類,三 . 胚胎干細(xì)胞,2.特點(diǎn): 1)形態(tài):體積小.細(xì)胞核大,核仁明顯 2)功能:具有發(fā)育的全能性.可分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞 3）在體外培養(yǎng)的