高中生物选修3-胚胎工程

胚胎工程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，以满足人类的各种需求。•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：哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律一、精子的发生3、过程：1、场所:2、时期:睾丸初情期生殖机能衰退分三个阶段第１阶段—初级精母细胞的形成精原细胞多个初级精母细胞数次有丝分裂第２阶段：精子细胞的生成初级精母细胞次级精母细胞精子细胞MⅠMⅡ减数分裂第３阶段：精子细胞变形成精子大量精原细胞染色体复制和其他物质的合成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(球状,最后脱落)精子细胞变形总结二、卵子的发生1、场所：卵巢、输卵管2、时期：胚胎性别分化以后（卵子的发生是在卵巢完成的）内3、过程胎儿期初情期后卵原细胞有丝分裂初级卵母细胞初级卵母细胞次级卵母细胞第一极体合子和两个极体MⅠMⅡ发生时间:受精时发生地点:输卵管时间：排卵前后生长，透明带生成概念:指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。标志:在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。场所:受精是在输卵管内完成的。实质：卵核和精核的融合三、（一)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3.过程：（二）受精阶段包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，原核形成和配子结合。哺乳动物受精过程示意图1)精子穿越放射冠和透明带顶体反应透明带反应(第一道)2)精子进入卵黄膜卵黄膜封闭作用（第二道）3)原核形成雄原核和雌原核形成4)配子结合：雌雄原核融合形成合子(受精卵)精、卵相遇顶体反应顶体酶释放溶解卵丘细胞之间物质穿越放射冠接触透明带顶体酶溶解透明带穿越透明带接触卵黄膜产生透明带反应精子被微绒毛抱合精子外膜与卵黄膜融合精子注入卵形成第一道屏障精子注入卵后变化①变化②变化③产生卵黄膜封闭作用尾部脱离核膜破裂形成雄原核激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体形成雌原核发育移动接触合并形成受精卵形成第二道屏障胚胎发育胚后发育幼体性成熟个体受精卵动物个体发育的大致过程根据胚胎形态的变化，可将早期发育的胚胎分为以下几个阶段：受精卵桑椹胚原肠胚幼体（胎儿）卵裂期二、胚胎发育的过程：囊胚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胚胎发育滋养层外胚层中胚层内胚层原肠腔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。试管动物技术2、试管动物技术过程：第一步：体外受精第二步：胚胎的早期培养第三步：胚胎移植（一）卵母细胞的采集和培养对不同动物,采集卵母细胞的方法不同。实验动物如小鼠兔，以及家畜猪、羊等采用的主要方法：1、用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子(超数排卵），然后从输卵管中冲取卵子直接与获能的精子在体外受精。对于大家畜或大型动物，如牛采用的主要方法：2、从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞，3、也可以借助超声波(B超)探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具，直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。采集的卵母细胞都要在体外经人工培养成熟，才能与或能的精子受精（二）精子的采集和获能采集方法获能方法假阴道法:手握法:电刺激法:培养法:化学诱导法:精子在获能液中获能(适用于啮齿动物、家兔和猪等)精子一定浓度的肝素或钙离子载体（适用于牛、羊等家畜）适用于较大的动物适用于猪和犬等体型较小，易于控制的家畜适用于野生或经济动物（刺激腰荐部的射精中枢神经)（三）受精获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下在或中完成受精过程。获能溶液专用受精溶液注意：精子和卵子一般要放在培养液小滴内共同培养一段时间才能完成受精三、胚胎的早期培养培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等早期胚胎精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力不同动物胚胎移植时间不同牛、羊：桑椹胚或囊胚阶段小鼠、家兔：更早试管婴儿：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或冷冻保存。胚胎移植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”工厂化生产的技术流程图一.胚胎移植（一）概念:将雌性动物的早期胚胎,或者通过体外受精及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,使之继续发育为新个体的技术。注意：（1）胚胎的来源：雌性动物的早期胚胎或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎。（2）胚胎的受体：同种的、生理状态相同的其它雌性动物。（3）目的：继续发育为新个体进行胚胎移植的优势是可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。缩短繁殖周期,增加一生繁殖的后代数量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（三）.胚胎移植的生理学基础2.哺乳动物的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。5.胚胎移植成功与否要有两个条件•（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。二.胚胎分割1.概念:采用机械方法将早期胚胎切割成2等份,4等份或8等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术.2、理论基础动物胚胎细胞的全能性。3.特点:后代具有相同的遗传物质.（无性繁殖或克隆）.4.选择的胚胎:发育良好的,形态正常的桑椹胚或囊胚.(内细胞团均分）5.使用的主要仪器：实体显微镜和显微操作仪(还有切割刀、切割针）二、胚胎分割三、胚胎干细胞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。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；体外培养可增殖不分化。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.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胚胎干细胞培养胚胎干细胞核移植：指把胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术。