1、專題三 胚胎工程,操作對(duì)象：早期胚胎和配子 技術(shù)手段：胚胎移植、體外受精、 胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等 理論基礎(chǔ)：哺乳動(dòng)物的受精卵和早期胚胎 的發(fā)育規(guī)律,胚胎工程的概念:,胚胎工程的建立,一.胚胎移植技術(shù)的研究 胚胎移植技術(shù)成為許多胚胎工程不可缺少的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。 二.胚胎移植技術(shù)的成功和應(yīng)用帶動(dòng)和加速了體外受精技術(shù)的研究。 三.胚胎移植和體外受精使胚胎分割、性別鑒定、體細(xì)胞克隆、轉(zhuǎn)基因胚胎、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。,知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建:,胚胎工程,胚胎工程的應(yīng)用,胚胎移植,胚胎分割,基本程序,移植的生理學(xué)基礎(chǔ),體外受精和早期胚胎培養(yǎng),試管動(dòng)物技術(shù),體外受精,早期胚胎培養(yǎng),體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育,

2、精子的發(fā)生,卵子的發(fā)生,受精,早期胚胎發(fā)育,胚胎干細(xì)胞,一、體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育,（一）、精子和卵子的發(fā)生,（二）、受精,（三）、胚胎發(fā)育,（一）1、精子的發(fā)生,1）、場(chǎng)所：,2）、時(shí)期：,3）、過程：,睪丸（的曲細(xì)精管）,從初情期開始直到生殖功能衰退,發(fā)生的過程大體可分為三個(gè)階段,精原細(xì)胞,有絲分裂,初級(jí)精母細(xì)胞,次級(jí)精母細(xì)胞,精子細(xì)胞,精子,M,第一階段,第二階段,第三階段,M,精子發(fā)生的過程,多個(gè)精原細(xì)胞,染色體復(fù)制,變形,精子細(xì)胞變形中的主要變化：,1.細(xì)胞核 2.高爾基體 3.中心體 4.線粒體 5.細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì),精子頭的主要部分,頭部的頂體,精子的尾,線粒體鞘(尾的基部),原生

3、質(zhì)滴(球狀,最后脫落),2.卵子的發(fā)生,1)發(fā)生部位：卵巢 2)時(shí)間：胚胎性別分化以后直至生殖機(jī)能衰退 減數(shù)第一次分裂在雌性動(dòng)物排卵前后完成； 減數(shù)第二次分裂在精子和卵子結(jié)合的過程中完成。,卵原細(xì)胞,有絲分裂,多個(gè)卵原細(xì)胞,染色體復(fù)制,初級(jí)卵母細(xì)胞,M,第一極體,次級(jí)卵母細(xì)胞,兩個(gè)第二極體,第二極體,卵子,退化消失,（3、卵子發(fā)生過程,M,排卵前后完成,在受精過程完成,被卵泡細(xì)胞包圍,形成卵泡,胎兒期完成,誤點(diǎn)警示：,1、一個(gè)卵泡中一般能形成一個(gè)成熟的卵子。,2、排卵是指卵子從卵泡中排出而不是指卵泡 從卵巢中排出。,3、剛排出的卵子尚未完全成熟，一般僅完成 減數(shù)第一次分裂，需要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步

4、 成熟。,（二）受精,1、受精部位:,2、受精標(biāo)志:,在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體時(shí)。,輸卵管,3、過程,受精前的準(zhǔn)備階段,受精階段,精子獲能 （在雌性動(dòng)物生殖道）,卵子獲能 （達(dá)到減數(shù)第二次分裂中期時(shí)才具備與精子受精的能力）,受精階段: 1)精子穿越放射冠和透明帶 頂體反應(yīng)使頂體內(nèi)的酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細(xì)胞 透明帶反應(yīng)是防止多精入卵受精的第一道屏障 2)精子進(jìn)入卵黃膜 卵黃膜封閉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)配子結(jié)合： 雌雄原核融合形成合子(受精卵),發(fā)生頂體 反應(yīng)， 穿越放射冠,穿過透明帶,發(fā)生透明帶 反應(yīng),形成受精卵

5、：,精、卵相遇,頂體反應(yīng),頂體酶釋放,頂體酶溶解透明帶,接觸透明帶,穿越放射冠,溶解卵丘細(xì)胞 （放射冠）,穿越透明帶,接觸卵黃膜,產(chǎn)生透明帶反應(yīng),形成第一道屏障（作用 ）,精子被微絨毛抱合,精子外膜與卵黃膜融合,精子進(jìn)入卵,精子進(jìn)入卵后,變化,變化,變化,產(chǎn)生卵黃膜封閉作用,形成第二道屏障 （作用）,尾部脫離核膜破裂,形成雄原核,形成雌原核,激活卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體,發(fā)育 移動(dòng) 接觸 合并,形成受精卵,誤點(diǎn)警示：,1、成熟的精子無(wú)受精能力，需要在生殖道內(nèi) 獲能后方能受精。,2、動(dòng)物排出的卵子并未成熟，只有達(dá)到減數(shù) 第二次分裂中期時(shí)，才具備受精能力。,3、受精卵的遺傳物質(zhì)中，核遺

6、傳物質(zhì)一半 來自精子，一半來自卵子，質(zhì)遺傳物質(zhì)幾 乎全來自卵子。,4.意義,維持每種生物前后代體細(xì)胞中染色體數(shù)目的恒定 ；對(duì)于生物的遺傳和變異十分重要。,（三）胚胎發(fā)育,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚（內(nèi)含囊胚腔）,原腸胚（內(nèi)含原腸腔）,胎兒形成,由具有全能性細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞數(shù)在32個(gè)左右，排列緊密，形似桑椹,內(nèi)細(xì)胞團(tuán)：發(fā)育成胎兒各組織,滋養(yǎng)層細(xì)胞：發(fā)育成胎膜和胎盤,：最初發(fā)育在輸卵管進(jìn)行有絲分裂,1、胚胎發(fā)育過程,一孔：胚孔,二腔：擴(kuò)大的原腸腔，縮小的囊胚腔,三胚層：,外胚層，中胚層，內(nèi)胚層,2、卵裂期的特點(diǎn)：,細(xì)胞分裂方式為_ 細(xì)胞數(shù)目_ 胚胎總體積 或略有_ 每個(gè)細(xì)胞體積_ DNA總數(shù)目_

7、有機(jī)物總量_,有絲分裂,增加,不增加,縮小,減小,增加,減少,誤點(diǎn)警示：,1、發(fā)育中的細(xì)胞分裂均為有絲分裂， 原腸胚階段是個(gè)體發(fā)育中分化程度最高的階段， 但要注意細(xì)胞分化貫穿整個(gè)個(gè)體發(fā)育過程中。,2、桑椹胚以前的細(xì)胞均未分化，細(xì)胞全能性高， 是胚胎分割的最佳時(shí)期,3、桑椹胚到囊胚的發(fā)育過程中，細(xì)胞開始分化， 但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割,例：研究表明，大多數(shù)動(dòng)物如蛙的受精卵 在卵裂期隨著卵裂的進(jìn)行胚胎的體積并不增 大，但胚胎細(xì)胞核的總質(zhì)量與細(xì)胞質(zhì)的總質(zhì) 量（核/質(zhì)）比值卻發(fā)生變化。下列符合 卵裂期核質(zhì)質(zhì)量比值變化趨勢(shì)的示意圖是( ),B,A,C,D,A,二、體外受精和早期胚胎培養(yǎng),（一）

8、、試管動(dòng)物技術(shù),（二）、體外受精,（三）、早期胚胎培養(yǎng),是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育成早期胚胎后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。,（一）試管動(dòng)物技術(shù),（二）、體外受精,過程,采集精子,采集卵母細(xì)胞,獲能,培養(yǎng),受精卵,1.卵母細(xì)胞的收集和培養(yǎng),2.精子的收集和獲能,3.受精,在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程。,-超數(shù)排卵處理,發(fā)育培養(yǎng)液: 水、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及動(dòng)物血清等。,（三）、胚胎的早期培養(yǎng),胚胎發(fā)育到適宜的階段時(shí)，可取出向受體移植或冷凍保存,試管動(dòng)物與克隆動(dòng)物的區(qū)別,有性生殖,無(wú)性生殖,試管動(dòng)物技術(shù),動(dòng)物細(xì)胞核移植技

9、術(shù),遵循,不遵循,三、胚胎工程的應(yīng)用及前景,（一）、胚胎移植,（二）、胚胎分割,（三）、胚胎干細(xì)胞的培養(yǎng),（一）、胚胎移植,1、概念:將雌性動(dòng)物的早期胚胎,或者通過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)，使之發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。,2、胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ),1)供體和受體相同的生理環(huán)境 2)早期胚胎處于游離狀態(tài),為胚胎的收集提供了可能 3)受體對(duì)移入子宮的胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥 4)胚胎與受體建立正常的聯(lián)系,但遺傳物質(zhì)沒有改變,選擇,供體母牛,受體母牛,同期發(fā)情處理,超數(shù)排卵,供體公牛,配種,沖卵,質(zhì)量檢查、培養(yǎng),胚胎移植,妊娠檢查,分娩（胚胎移植的犢牛）,3、胚胎

10、移植的基本程序,4、胚胎移植的條件和時(shí)間,（1）胚胎移植一般應(yīng)在同種的雌性供體和受體之間進(jìn)行。 （2）進(jìn)行胚胎移植的供體和受體的生理狀態(tài)要相同。,5、胚胎移植的意義,可充分發(fā)揮優(yōu)秀個(gè)體的繁殖潛能， 縮短繁殖周期,增加一生繁殖的后代數(shù)量,1.概念: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):后代具有相同的遺傳物質(zhì)（無(wú)性繁殖或克隆） 3.選擇的胚胎:發(fā)育良好的,形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。 4.分割要求：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割 5.存在的問題,（二）、胚胎分割,1.概念: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的一類細(xì)胞。,（三）、胚胎干細(xì)胞的培養(yǎng),2.分類：,全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞、專能干細(xì)胞,4.主要用途 (1)治療人類的某些頑癥 (2)培育出人造組織器官，用于器官移植 (3)是研究體外細(xì)胞分化的理想材料,3.特點(diǎn): 1)形態(tài):體積小，細(xì)胞核大,核仁明顯。 2)功能:具有發(fā)育的全能性?？煞只癁槌赡陝?dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。 3）在體外培養(yǎng)的條件下，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。,本專題中共涉及到了哪些培養(yǎng)液，它們的作用分別是什么？,獲能溶液：使精子獲能或精卵結(jié)合完成受精作用 一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液：使精子獲能 專用的受精溶液：完成受精作