2016生物一轮复习35胚胎工程

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。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“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MⅠ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MⅡ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。项目精子发生卵子发生区别场所时间过程特点结果相同点睾丸的曲细精管（场所唯一）卵巢（MⅠ）、输卵管（MⅡ）（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Ⅱ分裂在精子和卵子结合过程中完成①MⅠ和MⅡ是连续的，需变形成蝌蚪状精子②细胞质均等分配①MⅠ和MⅡ是不连续的，不需变形，卵子是球状的②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①原始生殖细胞的增殖为有丝分裂②生殖细胞的成熟为减数分裂③成熟过程均经一次复制和两次分裂④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囊胚腔原肠腔原肠胚外胚层中胚层内胚层———————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：胚胎的早期培养第三步：胚胎移植精子卵子受精卵早期胚胎幼体①②③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、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⑴加速育种工作和品种改良；⑵大量节省购买种畜的费用；⑶一胎多产；⑷保存品种资源和濒危物种；⑸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：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②中，为什么要用促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