高中生物-选修三-专题三-胚胎工程

高中生物选修三专题三胚胎工程，知识点全面

胚胎工程

• 体内受精和早期胚胎发育
  • 精子和卵子的发生
    • 精子的发生
      • 场所：睾丸
      • 时间：初情期→生殖机能衰退
      • 过程：
        • • 细胞核→精子头的主要部分
          • 高尔基体→头部的顶体
          • 中心体→精子的尾
          • 线粒体→精子尾基部的线粒体鞘
          • 细胞内其他物质→原生质滴，最后脱落
    • 卵子的发生
      • 场所：卵巢和输卵管
      • 时期：胚胎在性别分化之后和初情期
      • 过程：
      • 重点：
        • 卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体
        • 排卵指卵子从卵泡中排出，排出的卵子不是卵细胞，有的可能是次级卵母细胞（猪、羊等），有的可能是初级卵母细胞（马、犬等），都要在输卵管内进一步成熟。
        • 精子和卵子发生上重要区别：哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前（胎儿时期）完成的。
    • 区别
  • 受精
    • 概念：
      • 精子与卵子结合形成合子的过程
    • 场所：
      • 输卵管
    • 准备阶段1——精子获能
      • 精子在雌性生殖道内进行相应的生理变化而获得受精的能力。
    • 准备阶段2——卵子的准备
      • 刚排出的卵子：初级卵母细胞或次级卵母细胞
      • 准备场所：输卵管
      • 时期：减数第二次分裂中期
    • 受精前的准备阶段
    • 受精阶段
      • 精子穿越放射冠和透明带
        • 获能精子与卵子相遇时发生顶体反应，顶体释放出顶体酶，穿越放射冠和透明带
      • 精子进入卵细胞膜
        • 精子与卵细胞膜接触，立即被卵细胞膜表面的微绒毛抱合，精子外膜和卵细胞膜相互融合，精子入卵。
      • 原核形成和融合
        • 雄原核：精子入卵后，尾部脱离，原有核膜破裂，形成新的核膜 雌原核：被激活的卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后形成 雌原核一般略小于雄原核。
        • 雌雄原核融合形成合子
      • 受精过程
      • 区别
      • 要点：
        • 防止多精子入卵的两道屏障：透明带反应，卵细胞膜反应
        • 染色体：一半来自精子，一半来自卵细胞
        • DNA
          • 核DNA：一半来自精子，一半来自卵细胞
          • 质DNA：来自卵细胞
          • 遗传物质母方多于父方
        • 精子和卵细胞识别（直接接触）体现了细胞膜信息交流的功能
        • 不同物种间的精子和卵细胞则不能相互识别，说明两物种间存在生殖隔离
        • 受精标志≠受精完成标志。受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体，受精完成的标志是雌雄原核的融合。
  • 胚胎发育
    • 个体发育包含胚胎发育和胚后发育
    • 概念：
      • 由受精卵发育成幼体的过程
    • 场所：
      • 早期：输卵管 后期：子宫
    • 过程：
      • 起点：
        • 受精卵
      • 卵裂：
        • 场所：透明带内
        • 分裂方式：有丝分裂
        • 细胞变化：数量增多，体积减小
        • 胚胎体积：不变或略有缩小
        • DNA
          • 总量：增多
          • 每个细胞DNA：不变
        • 有机物
          • 总量：减少
          • 种类：增多
        • 相对表面积（表面积/体积）：增大
      • 桑椹胚：
        • 概念：32个细胞左右，胚胎形成致密细胞团，形似桑椹
        • 特点：全能细胞
      • 囊胚：
        • 细胞开始出现细胞分化
        • 结构：
          • 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
          • 囊胚腔：内含液体
        • 孵化：透明带破裂，胚胎从其中伸展出来
      • 原肠胚
        • 细胞分化程度最高，不能进行胚胎分割或胚胎移植
        • 结构：
          • 胚层分化：
            • 外胚层：内细胞团表层的细胞形成
            • 中胚层：内外胚层间的细胞形成
            • 内胚层：内细胞团下方细胞形成
          • 原肠腔：
            • 由内胚层包围的囊腔。
      • 早期胚胎发育
• 胚胎工程的应用及前景
  • 胚胎移植
    • 概念
      • 将雌性动物体内的早期胚胎或通过体外受精及其他方式（转基因、核移植）得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
    • 实质
      • 从过程看，实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程
      • 从结果看，是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
    • 地位
      • 胚胎工程其他技术的最后一道“工序
    • 意义
      • 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
    • 生理学基础
      • 同种动物的供、受体排卵后，生殖器官的生理变化是相同的
        • 意义：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，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
        • 意义：为胚胎的收集提供了可能
      • 受体对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
        • 意义：为胚胎在受体内存活提供了可能
      • 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其遗传特性不受影响
        • 意义：为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障，且胚胎优良遗传特性得以保持
    • 基本程序
      • 对供、受体的选择和处理
        • 选择
          • 供体：选择遗传性能和生产性能优秀的个体
          • 受体：选择有健康的体质和正常繁殖能力的个体
        • 处理
          • 用激素进行同期发情处理（供、受体母牛） 用促性腺激素进行超数排卵（供体母牛）处理
      • 配种或人工受精
      • 对胚胎的收集、检查、培养或保存
        • 收集
          • 冲卵（早期胚胎）
        • 检查
          • 发育到桑椹胚或囊胚
        • 保存
          • -196℃的液氮中保存
      • 对胚胎进行移植
        • 手术法
        • 非手术法
      • 移植后的检查
        • 检查受体母牛是否妊娠
  • 胚胎分割
    • 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，所得后代遗传物质相同。
    • 仪器设备
      • 实体显微镜和显微操作仪
    • 操作程序
      • 选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中
      • 用分割针或分割刀片切开胚胎，吸出其中的半个胚胎，注入空透明带或直接将裸半胚移植入受体。
    • 意义
      • 提高胚利用率胎
    • 要点
      • 分割囊胚时要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育
      • 用分割针分割滋养层细胞，做DNA分析性别鉴定
    • 无性生殖
  • 胚胎干细胞
    • 概念
      • 由早期胚胎（囊胚的内细胞团）或原始性腺（胎儿的生殖腺细胞）中分离出来的一类细胞，简称ES或EK细胞
    • 特点
      • 形态
        • 体积小、细胞核大、核仁明显
      • 功能
        • 具有发育全能性
      • 体外培养
        • 可增殖，不发生分化
    • 去向
      • 冷冻保存
      • 遗传改造
    • 应用
      • 可以用于治疗人类的某些顽症（由细胞坏死、退化或功能异常引起的疾病）
      • 可以培育出人造组织器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
      • 研究体外细胞分化的理想材料
        • 在饲养层细胞上或添加抑制因子的培养液，维持不分化状态
        • 加入分化诱导因子，可诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化
      • 用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究
  • SRY—PCR胚胎性别鉴定技术
    • 原理
      • 分子生物学
    • 操作基本程序
      • 步骤
        • ①被测胚胎中取出几个细胞，提取DNA
        • ②用位于Y染色体上的性别决定基因（SRY基因）一段碱基作为引物，用胚胎细胞中的DNA作为模板，进行PCR扩增
        • ③用SRY特异性探针对扩增产物进行检测
      • 结果
        • 出现阳性反应者，胚胎为雄性
        • 出现阴性反应者，胚胎为雌性
    • 意义
      • 胚胎性别鉴定最准确最有效的方法
• 体外受精和早期胚胎培养
  • 试管动物技术
    • 概念：
      • 通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。
    • 技术手段：
      • 体外受精
      • 早期胚胎培养
      • 胚胎移植
    • 意义：
      • 实现良种家畜的快速大量繁殖
  • 体外受精
    • 卵母细胞的采集
      • 实验动物 （小鼠、兔、猪、羊等）
        • 方法：用促性腺激素处理，使其超数排卵，从输卵管中冲取卵子
        • 处理：可直接与获能精子体外受精
      • 大型动物 （牛等）
        • 方法：从卵巢中采集卵母细胞
        • 处理：在体外培养到减数第二次分裂中期，才能与获能精子受精
    • 精子的获取
      • 精子的采集方法
        • 体型较大的牲畜：假阴道法
        • 体型较小，易于控制：手握法
        • 野生或经济动物：电激法
      • 精子获能方法
        • 啮齿动物、家兔、猪：培养法（人工配制的获能液）
        • 牛、羊等家畜：化学诱导法（一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液）
    • 受精
      • 获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下都可在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。
    • 试管动物：有性生殖
  • 胚胎的早期培养
    • 体外受精后，将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精情况和受精卵的发育能力。
    • 发育培养液成分
      • 两盐：无机盐和有机盐
      • 两素：维生素和激素
      • 两酸：氨基酸和核苷酸
      • 一：血清
    • 去向
      • 受体移植
      • 冷冻保存
• 概念