1、專題三 胚胎工程,操作對象：早期胚胎和配子技術手段：胚胎移植、體外受精、 胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等理論基礎：哺乳動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.胚胎移植技術的研究 胚胎移植技術成為許多胚胎工程不可缺少的基礎環(huán)節(jié)。二.胚胎移植技術的成功和應用帶動和加速了體外受精技術的研究。三.胚胎移植和體外受精使胚胎分割、性別

2、鑒定、體細胞克隆、轉基因胚胎、胚胎干細胞培養(yǎng)等技術應運而生。,知識網(wǎng)絡構建:,胚胎工程,,胚胎工程的應用,,胚胎移植,胚胎分割,,基本程序,移植的生理學基礎,體外受精和早期胚胎培養(yǎng),,試管動物技術,體外受精,早期胚胎培養(yǎng),體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育,,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）、場所：,2）、時期：,

3、3）、過程：,睪丸（的曲細精管）,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階段,,精原細胞,,有絲分裂,初級精母細胞,,次級精母細胞,精子細胞,,,精子,MⅠ,,第一階段,,第二階段,,第三階段,MⅡ,精子發(fā)生的過程,多個精原細胞,染色體復制,變形,,精子細胞變形中的主要變化：,1.細胞核——2.高爾基體——3.中心體——4.線粒體——5.細胞內(nèi)其他物質——,精子頭的主要部分,頭部的頂體,精子的尾,線粒體鞘(尾的基

4、部),原生質滴(球狀,最后脫落),2.卵子的發(fā)生,1)發(fā)生部位：卵巢2)時間：胚胎性別分化以后直至生殖機能衰退減數(shù)第一次分裂在雌性動物排卵前后完成； 減數(shù)第二次分裂在精子和卵子結合的過程中完成。,卵原細胞,有絲分裂,多個卵原細胞,染色體復制,初級卵母細胞,MⅠ,第一極體,次級卵母細胞,,,兩個第二極體,,第二極體,卵子,,,退化消失,（3、卵子發(fā)生過程,MⅡ,排卵前后完成,在受精過程完成,被卵泡細胞包圍,形成卵泡,胎兒期完成,,

5、,,誤點警示：,1、一個卵泡中一般能形成一個成熟的卵子。,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)進一步 成熟。,（二）受精,1、受精部位:,2、受精標志:,在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時。,輸卵管,3、過程,,受精前的準備階段,受精階段,,精子獲能（在雌性動物生殖道）,卵子獲能（達到減數(shù)第二次分裂中期

6、時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 頂體反應使頂體內(nèi)的酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細胞 透明帶反應是防止多精入卵受精的第一道屏障2)精子進入卵黃膜 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)配子結合： 雌雄原核融合形成合子(受精卵),發(fā)生頂體反應，穿越放射冠,穿過透明帶,發(fā)生透明帶反應,形成受精卵：,精、卵相遇,頂體反應,頂體酶釋放,頂體

7、酶溶解透明帶,接觸透明帶,穿越放射冠,溶解卵丘細胞 （放射冠）,穿越透明帶,接觸卵黃膜,產(chǎn)生透明帶反應,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,精子進入卵,,,,,,精子進入卵后,,變化①,,,變化②,變化③,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 接觸 合并,形成受精

8、卵,誤點警示：,1、成熟的精子無受精能力，需要在生殖道內(nèi) 獲能后方能受精。,2、動物排出的卵子并未成熟，只有達到減數(shù) 第二次分裂中期時，才具備受精能力。,3、受精卵的遺傳物質中，核遺傳物質一半 來自精子，一半來自卵子，質遺傳物質幾 乎全來自卵子。,4.意義,維持每種生物前后代體細胞中染色體數(shù)目的恒定 ；對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)

9、含原腸腔）,胎兒形成,,,,,,由具有全能性細胞構成，細胞數(shù)在32個左右，排列緊密，形似桑椹,,內(nèi)細胞團：發(fā)育成胎兒各組織,滋養(yǎng)層細胞：發(fā)育成胎膜和胎盤,：最初發(fā)育在輸卵管進行有絲分裂,1、胚胎發(fā)育過程,,一孔：胚孔,二腔：擴大的原腸腔，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：,細胞分裂方式為_______細胞數(shù)目____胚胎總體積 或略有___ 每個細胞體積_____DNA總數(shù)目_____

10、有機物總量_____,有絲分裂,增加,不增加,縮小,減小,增加,減少,誤點警示：,1、發(fā)育中的細胞分裂均為有絲分裂，原腸胚階段是個體發(fā)育中分化程度最高的階段，但要注意細胞分化貫穿整個個體發(fā)育過程中。,2、桑椹胚以前的細胞均未分化，細胞全能性高， 是胚胎分割的最佳時期,3、桑椹胚到囊胚的發(fā)育過程中，細胞開始分化，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)動物如蛙的受精卵在卵裂期隨著卵裂的進行胚胎的體積并不增

11、大，但胚胎細胞核的總質量與細胞質的總質量（核/質）比值卻發(fā)生變化。下列符合卵裂期核質質量比值變化趨勢的示意圖是( ),,B,A,C,D,A,二、體外受精和早期胚胎培養(yǎng),（一）、試管動物技術,（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。,（一）試管動物技術,（二）、體外受精,過程,采集精子,采集卵母細胞,獲能,培養(yǎng),,,受精卵,,1

12、.卵母細胞的收集和培養(yǎng),2.精子的收集和獲能,3.受精,在獲能溶液或專用的受精溶液中完成受精過程。,---超數(shù)排卵處理,發(fā)育培養(yǎng)液: 水、無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及動物血清等。,（三）、胚胎的早期培養(yǎng),胚胎發(fā)育到適宜的階段時，可取出向受體移植或冷凍保存,試管動物與克隆動物的區(qū)別,有性生殖,無性生殖,試管動物技術,動物細胞核移植技術,遵循,不遵循,三、胚胎工程的應用及前景,（一）、胚胎移植,（二）、胚胎

13、分割,（三）、胚胎干細胞的培養(yǎng),（一）、胚胎移植,1、概念:將雌性動物的早期胚胎,或者通過其他方式得到的胚胎,移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi)，使之發(fā)育為新個體的技術。,2、胚胎移植的生理學基礎,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,但遺傳物質沒有改變,選擇,供體母牛,受體母牛,,,……同期發(fā)情處理……,,

14、超數(shù)排卵,,供體公牛,,配種,,沖卵,,質量檢查、培養(yǎng),,胚胎移植,,,妊娠檢查,,分娩（胚胎移植的犢牛）,3、胚胎移植的基本程序,4、胚胎移植的條件和時間,（1）胚胎移植一般應在同種的雌性供體和受體之間進行。（2）進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

15、多胎的技術。2.特點:后代具有相同的遺傳物質（無性繁殖或克?。?.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)細胞團均等分割5.存在的問題,（二）、胚胎分割,1.概念:簡稱ES或EK細胞,是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞。,（三）、胚胎干細胞的培養(yǎng),2.分類：,全能干細胞、多能干細胞、專能干細胞,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)是研究體外細胞分化

16、的理想材料,3.特點:1)形態(tài):體積小，細胞核大,核仁明顯。2)功能:具有發(fā)育的全能性?？煞只癁槌赡陝游矬w內(nèi)任何一種組織細胞。3）在體外培養(yǎng)的條件下，ES細胞可以增殖而不發(fā)生分化。對它可以進行冷凍保存，也可以進行遺傳改造。,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：完成受精作用發(fā)育培養(yǎng)液：檢查受精狀況和