导图社区 高中生物-胚胎工程
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胚胎工程
定义
操作对象
早期胚胎和配子
技术手段
体外受精，胚胎移植，胚胎分割，胚胎干细胞培养等
理论基础
哺乳动物的受精和早期胚胎的发育规律
体外受精和早期胚胎发育
精子
精子的发生
场所
睾丸中的曲细精管
时期
初情期→生殖功能衰退（≠衰老）
过程
第1阶段
精子细胞的生成
第2阶段
初级精母细胞连续进行两次分裂
第3阶段
圆形精子细胞变成精子
顶体的发生→尾的发育→精子头的出现→细胞质浓缩→精子形成
精子的形态
外形似蝌蚪，分头、颈、尾三大部分
卵子
卵子的发生
场所
卵巢，输卵管
时期
胎儿期--卵泡的形成和制备
初情期后---排卵
过程
卵原细胞→有丝分裂，数目增多→初级卵母细胞
时间在胎儿期
→第一次减数分裂→次级卵母细胞+第一极体
时间在初情期后
场所在卵巢或输卵管
→减数第二次分裂→合子+两个极体
场所在输卵管
卵子受精的重要标志
卵细胞膜和透明带的间隙有两个极体
卵子受精的重要标志
卵细胞膜和透明带的间隙有两个极体
排卵
指卵子从卵泡中排出
受精
受精前的准备阶段
精子获能
精子必须在磁性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力的生理现象
卵子的准备
要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力
受精阶段
精卵相遇→顶体反应→顶体酶的释放→溶解卵丘细胞（放射冠）→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→产生透明带的反应→形成第一道屏障
精子外膜与卵黄膜融合→精子进入卵→
产生卵黄膜反应→形成第二道屏障（作用）
尾部脱离核膜破裂→形成雄原核
激活卵子完成减速第二次分裂，排出第二极体→形成雄原核
发育移动，接触合并
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
受精的标志
雄雌原核融合形成合子（受精卵）
胚胎发育
卵裂
合子形成后既在输卵管内进行有丝分裂，开始发育，是在透明带内进行
特点
有丝分裂
细胞数目增加
每个细胞体积减少
胚胎总体积不变或略有减小
DNA数目增加
有机物总量减少
有机物的种类增加
桑椹胚
胚胎细胞数达到32个左右，形成致密细胞团
特点
每个细胞都具有全能性
全能细胞
囊胚
细胞开始分化（内含囊胚腔：胚胎内部出现含有液体的囊腔）
内细胞团：聚集在胚胎一端，个体较大的细胞→胎儿的各种组织
滋养层细胞：沿透明带内壁扩展和排列的个体较小的细胞→胎膜和胎盘
孵化：囊胚进一步扩大，导致透明带的破裂，胚胎从其中伸展出来
原肠胚
内细胞团表层的细胞i形成外胚层，下方的细胞形成内胚层
体外受精和早期胚胎培养
试管动物技术
是指通过人工操作使精子和卵子在体外的条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术
主要技术
体外受精
主要包括卵母细胞的采集，精子的获能和受精等
卵母细胞的采集和培养
输卵管冲取法
实验动物
用促性腺激素处理使其排出更多的卵子，从输卵管中冲取卵子
从卵巢中吸取卵母细胞
大型动物
在体外培养成熟后才能与获能的精子受精
精子的采集和获能
采集
大型动物
假阴道法
体型小，易控制的家畜
手握法
野生或经济动物
电刺激法
获能（体外）
培养法
将精子放入人工配制的获能液中培养，使其获能
化学诱导法
将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能
受精
获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程
早期胚胎培养
培养液的成分
盐类
无机盐和有机盐
营养物质
氨基酸，核苷酸
调节物质
维生素，激素
特有物质
血清
培养的目的
精子和卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育溶液中继续培养，以检查受精状况和受精卵发育能力
当胚胎发育到适宜的阶段时可进行受精移植或冷冻保存
胚胎移植的时间
不同动物胚胎移植的时间不同
牛、羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段进行移植
人的体外受精胚胎可在8-16个细胞阶段移植
胚胎移植
意义
解决动物生育率低的问题
实现良种动物的快速大量繁殖
胚胎工程的应用和前景
胚胎移植
移植对象
雌性动物体内的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎
移植条件
同种的生理状态相同的其他雌性动物的体内（使之发育为新个体的技术）
生理状态相同： 1.供、受体雌性动物的发情时间一致 2.移入受体子宫的胚胎位置应与其在供体子宫内的位置相同或相反
供体
在胚胎移植总提供胚胎的个体
具有人类所需要的优良遗传性状的个体
受体
在胚胎移植的中接受胚胎的个体
要具有正常的孕育，生殖后代的能力
实质
生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程
地位
胚胎工程其他技术的最后一道“工序”
意义
可充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
生理基础及意义
同种动物的供体，受体排卵后，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，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
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
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
为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障，胚胎优良遗传特性得以保持
基本程序
供体，受体的选择和处理
选择：遗传性能优良，健康
处理：同期发情处理和超数排卵处理
同期发情处理用孕激素
超数排卵处理用促性腺激素
促性腺激素只能注射不能饲喂
配种或人工授精
胚胎的收集，检查或保存
收集：冲卵
冲卵：是指用配制好的冲卵液，借助特制的冲卵装置，将供体母虚子宫或输卵管中的胚胎冲洗出来
检查：发育到桑椹胚（对收集的胚胎进行质量检查）或囊胚阶段
保存：-196℃的液氮中保存
胚胎移植
手术法
非手术法
胚胎移植后的检查
对受体母牛进行是否妊娠检查
受体母牛产下胚胎移植的犊牛
性状取决于所用公牛和供体母牛
性别取决于公牛提供的精子
胚胎分割
定义：采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份，经移植获得同卵双胎或多胎的技术
方法：机械方法
目的：获得同卵双胎或多胎
特点：来自同一胚胎的后代具有相同遗传物质
实质：可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一
基础
理论基础
细胞的全能性
物质基础
每个细胞的细胞核内多具有相同的遗传物质
主要仪器
实体显微镜，显微操作仪
程序
将发育良好，形态正常的胚胎移到含操作液的培养皿中
用分割针或分割刀进行分割
吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的透明带中（也可不用透明带包裹）
移植到受体内，着床发育产仔
分割要求
对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将内细胞团均等分割
胚胎干细胞
由早期胚胎或原始性腺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：具有发育的全能性
体外培养：只增殖，不分化
应用
可以用于治疗人类的某些顽症
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
是研究体外细胞分化的理想材料
可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究