生物选修三：胚胎工程知识点总结

生物选修三：胚胎工程知识点总结，包含了动物胚胎发育的基本过程、胚胎工程的理论基础、胚胎干细胞、胚胎工程的应用。

生物选修三：胚胎工程知识点总结

• 动物胚胎发育的基本过程
  • 概念
    • 胚胎工程是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，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求
  • 动物胚胎发育的基本过程
    • 受精场所是母体的输卵管
    • 精子的发生
      • 精原细胞先进行有丝分裂后进行减数分裂
      • 变形过程中，细胞核为精子头的主要部分，高尔基体发育为顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体在尾基部形成线粒体鞘膜，其他物质浓缩为原生质滴直至脱落
      • 线粒体为精子运动提供能量
    • 卵子的发生
      • 在胎儿时期，卵原细胞进行有丝分裂演变成初级卵母细胞（被卵泡细胞包围），减一分裂在排卵前后完成，形成次级卵母细胞和第一极体进入输卵管准备受精
      • 减二分裂是在受精过程中完成的
    • 受精
      • 精子获能（在雌性动物生殖道内）
      • 卵子的准备（排出的卵子要在输卵管中进一步成熟到减二中期才具备受精能力）
      • 受精阶段（卵子周围的结构由外到内：放射冠、透明带、卵黄膜）
        • 顶体反应
          • 精子释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质，穿越放射冠
        • 透明带反应
          • 顶体酶可将透明带溶出孔道，精子穿入，在精子触及卵黄膜的瞬间阻止后来精子进入透明带的生理反应
          • 它是防止多精子入卵受精的第一道屏障
        • 卵黄膜的封闭作用
          • 精子外膜和卵黄膜融合，精子入卵后，卵黄膜会拒绝其他精子再进入卵内的过程（它是防止多精子入卵受精的第二道屏障）
          • 精子尾部脱落，原有核膜破裂形成雄原核，同时卵子完成减二分裂，形成雌原核
          • 注意：受精标志是第二极体的形成；受精完成标志是雌雄原核融合成合子
    • 胚胎发育
      • 卵裂期
        • 细胞进行有丝分裂，数量增加，胚胎总体积不增加或略有减小
      • 桑椹胚
        • 当胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹，是全能细胞（之前所有细胞都能发育成完整胚胎的潜能属全能细胞）
      • 囊胚
        • 细胞开始分化（该时期细胞的全能性仍比较高），其中个体较大的细胞叫内细胞团将来发育成胎儿的各种组织
        • 滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘
        • 胚胎内部逐渐出现囊胚腔（中间的空腔）
        • 囊胚的扩大会导致透明带的破裂，胚胎伸展出来，这一过程叫孵化
      • 原肠胚
        • 内细胞团表层形成外胚层，下方细胞形成内胚层，由内胚层包围的囊腔叫原肠腔
        • 细胞分化在胚胎期达到最大限度
• 胚胎工程的理论基础
  • 体外受精（属有性生殖过程）
    • 卵母细胞的采集和培养 对体型小的动物用促性腺激素处理，从输卵管冲取卵子（可直接受精）
    • 对体型大的动物从卵巢中采集卵母细胞（要在体外培养成熟）；精子的采集 假阴道法、手握法和电刺激法
    • 获能对啮齿动物、兔、猪等的精子用培养法（放入人工配制的获能液中）
    • 对牛、羊等精子用化学法（放在肝素或钙离子载体溶液中）
  • 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（注意与动物细胞培养液成分的比较）
    • 当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存
• 胚胎干细胞
  • 哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来
  • 具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显
  • 在功能上，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
  • 在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造
  • 胚胎干细胞的主要用途
    • 可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律
    • 是在体外条件下研究细胞分化的理想材料，在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段
    • 可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、少年糖尿病等
    • 利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能
    • 随着组织工程技术的发展，通过ES细胞体外诱导分化，定向培育出人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题
• 胚胎工程的应用
  • 体外受精和胚胎的早期培养
    • 卵母细胞的采集和培养
    • 精子的采集和获能
    • 受精
    • )胚胎的早期培养
  • 胚胎移植
    • 概念
      • 胚胎移植是指将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，移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”（供体为优良品种，作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种）
    • 优势
      • 可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期
    • 地位
      • 如转基因、核移植，或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过胚胎移植技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”
    • 胚胎移植的意义
      • 大大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
    • 胚胎移植的生理学基础
      • 动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境
      • 早期胚胎形成后处于游离状态，为胚胎的收集提供可能
      • 受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体的存活提供了可能
      • 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响
    • 胚胎移植的程序
      • 对供、受体的选择和处理
        • 选择遗传特性和生产性能优秀的供体，有健康的体质和正常繁殖能力的受体，供体和受体是同一物种
        • 并用激素进行同期发情处理，用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理
      • 配种或人工授精
      • 对胚胎的收集、检查、培养或保存
        • 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(也叫冲卵)
        • 对胚胎进行质量检查，此时的胚胎应发育到桑椹或胚囊胚阶段
        • 直接向受体移植或放入－196℃的液氮中保存
      • 对胚胎进行移植
      • 移植后的检查
        • 对受体母牛进行是否妊娠的检查
    • 胚胎分割
      • 概念
        • 用机械方法将早期胚胎切割成2、4、8等分等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术（可看作是动物无性繁殖或克隆）
      • 基本过程
        • 选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿中，用分割针或分割刀片将其切开，吸出其中的半个胚胎注入透明带中或直接移植给受体
        • 注意：内细胞团要均等分割，否则会影响胚胎的恢复和进一步发育
      • 意义
        • 来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖
      • 材料
        • 发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚
        • 桑椹胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割