生物選修三專題三胚胎工程知識(shí)點(diǎn)?一、體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育

精子的發(fā)生1.場(chǎng)所：睪丸的曲細(xì)精管2.時(shí)期：從初情期開始，直到生殖機(jī)能衰退3.過程第一階段：精原細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，產(chǎn)生大量的精原細(xì)胞，其中部分精原細(xì)胞經(jīng)過染色體復(fù)制和其他物質(zhì)的合成，進(jìn)一步形成初級(jí)精母細(xì)胞。第二階段：初級(jí)精母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)第一次分裂，形成兩個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞。第三階段：次級(jí)精母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)第二次分裂，形成四個(gè)精細(xì)胞。變形：精細(xì)胞經(jīng)過變形，形成精子。細(xì)胞核變?yōu)榫宇^部的主要部分，高爾基體發(fā)育為頭部的頂體，中心體演變?yōu)榫拥奈玻€粒體聚集在尾的基部形成線粒體鞘，細(xì)胞內(nèi)的其他物質(zhì)濃縮為球狀，叫做原生質(zhì)滴，隨精子的成熟過程向后移動(dòng)，直到最后脫落。

卵子的發(fā)生1.場(chǎng)所：卵巢2.時(shí)期：胎兒時(shí)期（性別分化以后），卵巢內(nèi)的卵原細(xì)胞通過有絲分裂增加其數(shù)量，并演變?yōu)槌跫?jí)卵母細(xì)胞，被卵泡細(xì)胞包圍，形成卵泡。減數(shù)第一次分裂是在雌性動(dòng)物排卵前后完成的，結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體，進(jìn)入輸卵管，準(zhǔn)備與精子受精。減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結(jié)合的過程中完成的，次級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)分裂產(chǎn)生一個(gè)成熟的卵子和第二極體。3.過程胎兒期：卵原細(xì)胞有絲分裂形成初級(jí)卵母細(xì)胞，被卵泡細(xì)胞包圍形成卵泡。排卵前后：初級(jí)卵母細(xì)胞完成減數(shù)第一次分裂，形成次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體。受精時(shí)：次級(jí)卵母細(xì)胞完成減數(shù)第二次分裂，形成成熟卵子和第二極體。

受精1.概念：是精子和卵子結(jié)合形成合子（即受精卵）的過程。2.場(chǎng)所：雌性動(dòng)物的輸卵管內(nèi)3.過程準(zhǔn)備階段精子獲能：剛排出的精子，不能立即與卵子受精，必須在雌性動(dòng)物生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力。卵子的準(zhǔn)備：卵子在輸卵管內(nèi)達(dá)到減數(shù)第二次分裂中期（MⅡ中期）時(shí)，才具備與精子受精的能力。受精階段頂體反應(yīng)：精子與卵子相遇時(shí)，首先發(fā)生頂體反應(yīng)，使頂體內(nèi)的酶釋放出來(lái)，溶解卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì)，形成精子穿越放射冠的通路。透明帶反應(yīng)：穿過放射冠的精子立即與透明帶接觸，頂體酶隨后將透明帶溶出一條孔道，精子穿越透明帶，并接觸卵細(xì)胞膜。在精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間，會(huì)產(chǎn)生阻止后來(lái)的精子進(jìn)入透明帶的生理反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)稱作透明帶反應(yīng)，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。卵細(xì)胞膜反應(yīng)：精子入卵后，卵細(xì)胞膜會(huì)立即發(fā)生一種生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)，這種生理反應(yīng)稱作卵細(xì)胞膜反應(yīng)，這是防止多精入卵受精的第二道屏障。原核形成：精子入卵后，尾部脫離，原有核膜破裂，隨后形成一個(gè)新的核膜，最后形成一個(gè)比原來(lái)精子核還大的核，叫做雄原核。與此同時(shí)，精子入卵后被激活的卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體后，形成雌原核。配子結(jié)合：雄、雌原核充分發(fā)育后，相向移動(dòng)，彼此接觸，二者體積縮小、合并，兩組染色體合為一組，形成一個(gè)含二倍染色體的合子，也就是受精卵。

胚胎發(fā)育1.卵裂期特點(diǎn)：細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體積并不增加，或略有減小。2.桑椹胚特點(diǎn)：胚胎細(xì)胞數(shù)目達(dá)到32個(gè)左右時(shí)，胚胎形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑椹，叫做桑椹胚。此時(shí)的細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能細(xì)胞。3.囊胚特點(diǎn)：細(xì)胞開始出現(xiàn)分化。聚集在胚胎一端，個(gè)體較大的細(xì)胞，稱為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，將來(lái)發(fā)育成胎兒的各種組織；而沿透明帶內(nèi)壁擴(kuò)展和排列的、個(gè)體較小的細(xì)胞，稱為滋養(yǎng)層細(xì)胞，將來(lái)發(fā)育成胎膜和胎盤。囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大，會(huì)導(dǎo)致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來(lái)，這一過程叫做孵化。4.原腸胚特點(diǎn)：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層的細(xì)胞形成外胚層，下方的細(xì)胞形成內(nèi)胚層。隨著發(fā)育的進(jìn)行，逐漸分化形成中胚層，由內(nèi)胚層包圍的囊腔叫做原腸腔。

二、體外受精和早期胚胎培養(yǎng)

體外受精1.卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)小型動(dòng)物：用促性腺激素處理，使其排出更多的卵子，然后從輸卵管中沖取卵子，直接與獲能的精子在體外受精。大型動(dòng)物：從已屠宰母畜的卵巢中采集卵母細(xì)胞，或借助超聲波探測(cè)儀、腹腔鏡等工具直接從活體動(dòng)物的卵巢中吸取卵母細(xì)胞。采集的卵母細(xì)胞，都要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。2.精子的采集和獲能采集方法：假陰道法、手握法和電刺激法等。獲能方法培養(yǎng)法：將取自附睪的精子，放入人工配制的獲能液中，培養(yǎng)一段時(shí)間后，精子就可獲能?；瘜W(xué)誘導(dǎo)法：將精子放在一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中，用化學(xué)藥物誘導(dǎo)精子獲能。3.受精在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程。

早期胚胎培養(yǎng)1.培養(yǎng)液的成分無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)鹽（如氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、磷酸二氫鈉等），還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營(yíng)養(yǎng)成分，以及血清等物質(zhì)。2.胚胎發(fā)育到適宜階段時(shí)可將其取出向受體移植，或冷凍保存。不同動(dòng)物胚胎移植的時(shí)間不同。牛、羊一般要培養(yǎng)到桑椹胚或囊胚階段才能進(jìn)行移植；小鼠、家兔等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可在更早的階段移植；人的體外受精胚胎，可在816個(gè)細(xì)胞階段移植。

三、胚胎工程的應(yīng)用及前景

胚胎移植1.概念：是指將雌性動(dòng)物的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動(dòng)物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。其中提供胚胎的個(gè)體稱為"供體"，接受胚胎的個(gè)體稱為"受體"。2.意義充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力。大大縮短了供體本身的繁殖周期。3.生理學(xué)基礎(chǔ)供體和受體相同的生理環(huán)境：哺乳動(dòng)物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時(shí)間內(nèi)，同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的，這就為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。早期胚胎處于游離狀態(tài)：早期胚胎在一定時(shí)間內(nèi)處于游離狀態(tài)，這就為胚胎的收集提供了可能。受體對(duì)移入子宮的胚胎不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)：受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，這為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。供體胚胎與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系：供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但移入受體的供體胚胎的遺傳特性，在孕育過程中不受任何影響。4.基本程序?qū)?、受體的選擇和處理：選擇遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的供體，有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的受體，供體和受體是同一物種。并用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理，用促性腺激素對(duì)供體母牛做超數(shù)排卵處理。配種或人工授精：配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來(lái)（也叫沖卵）。對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查，此時(shí)的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段。胚胎移植：將收集的胚胎直接向受體移植，或放入196℃的液氮中保存。移植后的檢查：對(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查。

胚胎分割1.概念：是指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。2.特點(diǎn)：來(lái)自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，因此胚胎分割可以看做動(dòng)物無(wú)性繁殖或克隆的方法之一。3.選擇的胚胎：發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。4.操作過程：用分割針或分割刀片將胚胎切開，吸出其中的半個(gè)胚胎，注入預(yù)先準(zhǔn)備好的空透明帶中，或直接將裸半胚移植入受體。在對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。

胚胎干細(xì)胞1.概念：哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞簡(jiǎn)稱ES或EK細(xì)胞，是由早期胚胎或原始性腺中分離出來(lái)的一類細(xì)胞。2.特點(diǎn)形態(tài)：體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯。功能：具有發(fā)育的全能性，可分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。在體外培養(yǎng)條件下，ES細(xì)胞可以增殖而不發(fā)生分化。對(duì)它可以進(jìn)行冷凍保存，也可以進(jìn)行遺傳改造。3.主要用途治療人類的某些頑癥：利用ES細(xì)胞可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞的特性，移植ES細(xì)胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。培育人造組織器官：解決目前臨床上存在的供體器官不足和器官移植后免疫排斥反應(yīng)問題。研究體外細(xì)胞分化：ES細(xì)胞在飼養(yǎng)層細(xì)胞上，或在添加抑制因子的培養(yǎng)液中，能夠維持不分化的狀態(tài)。在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子，如牛黃酸、丁酰環(huán)腺苷酸等化學(xué)物質(zhì)時(shí)，就可以誘導(dǎo)ES細(xì)胞向不同類型的組織細(xì)胞分化。

四、胚胎工程知識(shí)總結(jié)與拓展

胚胎工程技術(shù)之間的聯(lián)系體外受精技術(shù)是胚胎工程的重要基礎(chǔ)之一。通過體外受精獲得的受精卵，經(jīng)過早期胚胎培養(yǎng)，發(fā)育到適宜階段后可進(jìn)行胚胎移植。胚胎移植不僅可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力，也是胚胎分割和胚胎干細(xì)胞研究等技術(shù)的重要前提。胚胎分割是對(duì)早期胚胎進(jìn)行操作，獲得多個(gè)遺傳性狀相同的胚胎，進(jìn)一步拓展了胚胎工程的應(yīng)用范圍。胚胎干細(xì)胞則是從早期胚胎或原始性腺中分離出來(lái)的具有特殊功能的細(xì)胞，它在胚胎工程的研究和應(yīng)用中有著廣泛的前景，如用于治療疾病、培育人造組織器官等，與其他胚胎工程技術(shù)相互關(guān)聯(lián)，共同推動(dòng)了胚胎工程領(lǐng)域的發(fā)展。

胚胎工程在畜牧業(yè)中的應(yīng)用在畜牧業(yè)中，胚胎工程技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用。利用胚胎移植技術(shù)，可以將優(yōu)良母畜的胚胎移植到普通母畜體內(nèi)，使優(yōu)良母畜的繁殖潛力得到充分發(fā)揮，大大提高了畜牧業(yè)的生產(chǎn)效率。例如，一些高產(chǎn)奶牛的胚胎可以移植到眾多受體母牛體內(nèi)，快速繁殖出大量具有高產(chǎn)性能的奶牛。胚胎分割技術(shù)也為畜牧業(yè)提供了更多的優(yōu)良個(gè)體，通過分割優(yōu)良胚胎，可以獲得多個(gè)遺傳性狀一致的后代，加速了優(yōu)良品種的推廣。同時(shí)，胚胎工程技術(shù)的發(fā)展也有助于解決畜牧業(yè)中一些繁殖障礙問題，如提高不孕母畜的繁殖能力等。

胚胎工程在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的前景胚胎工程在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的前景。胚胎干細(xì)胞的研究為治療人類的一些頑癥帶來(lái)了希望，如帕金森氏癥、糖尿病等。通過誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞分化為相應(yīng)的組織細(xì)胞，可以修復(fù)受損的組織和器官，為患者提供新的治療途徑。此外，胚胎工程技術(shù)還在生殖醫(yī)學(xué)方面有著重要應(yīng)用，如試管嬰兒技術(shù)就是體外受精和胚胎移植技術(shù)的具體體現(xiàn)，幫助許多不孕不育夫婦實(shí)現(xiàn)了生育愿望。隨著胚胎工程技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，有望為更多的醫(yī)學(xué)難題提供解決方案，為人類健康事業(yè)做出更大貢獻(xiàn)。

胚胎工程與生物技術(shù)安全性和倫理問題胚胎工程的發(fā)展也引發(fā)了一系列生物技術(shù)安全性和倫理問題的討論。例如，胚胎干細(xì)胞研究涉及到胚胎的來(lái)源和使用，可能引發(fā)關(guān)于胚胎道德地位的爭(zhēng)議。在胚胎移植過程中，也可能出現(xiàn)一些倫理和法律問題，如代孕等。此外，胚胎工程技術(shù)的不當(dāng)應(yīng)用可能帶來(lái)生物安全風(fēng)險(xiǎn)，如轉(zhuǎn)