专题三 胚胎工程 操作对象：早期胚胎和配子 技术手段： 体外受精、 早期胚胎培养、 胚胎移植、 胚胎分割、胚胎干细胞培养等 理论基础：受精卵和早期胚胎的发育规律 胚胎工程的概念 : 一、体内受精和早期胚胎发育 （一）精子和卵子的发生 （二）受精 （三）胚胎发育 （一） 1、精子的发生 1）场所： 2）时期： 3）过程： 睾丸（的曲细精管） 从 初情期 开始直到 生殖功能衰退 发生的过程大体可分为 三个阶段 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精子细胞 精子 第一次分裂（ M ） 第二次分裂（ M ） 有丝分裂 变形 第一阶段 第二阶段 第三阶段 很多精原细胞 DNA复制 精子细胞变形中的主要变化： 1.细胞核 2.高尔基体 3.中心体 4.线粒体 5.细胞内其他物质 精子头的主要部分 头部的顶体 精子的尾 线粒体鞘 (尾的基部 ) 原生质滴 (球状 ,最后脱落 ) 精子的形态： （ 1）外形似蝌蚪，分头、颈、 尾三大部分。 （ 2）不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体形大小无关。 2.卵子的发生 1)发生部位：卵巢 2)时间：胚胎 性别分化 以后直至 生殖机能衰退 减数第一次分裂在雌性动物排卵前后完成，场所在 卵巢 ； 减数第二次分裂在精子和卵子结合的过程中完成，场所在 输卵管 卵原细胞 有丝分裂 更多卵原细胞 初级卵母细胞 第一次分裂 次级卵母细胞和第一极体 第二次分裂 卵子和两个极体（在 卵黄膜 和 透明带有两个极体是卵子是否受精的标志） DNA复制 胎儿期完成 排卵前后完成 在受精过程完成 误点警示： 1、排卵是指卵子从卵泡中排出而不是指卵泡 从卵巢中排出。 2、刚排出的卵子尚未完全成熟，一般仅完成 减数第一次分裂，需要在输卵管内进一步 成熟。 减数第二次分裂中期 1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？ 2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？ 3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？ 答：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到 减数第二次分裂的中期 才能与精子结合完成受精过程。排出的卵 子是在 输卵管 内与精子受精的。 答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。 答：是指 卵子 从卵泡中排出。 4、精子与卵子的发生比较 场 所 时间 过程特点 子细胞数目 相同点 精子 卵子 M 和 M 是连续的，需变形，细胞质均等分裂 睾 丸 内完成 卵巢和 输卵管 胎儿期、受精过程中 M 和 M 是不 连续的， 不需变形，细胞质 不 均等分裂 4个精子 1个卵子和 3个极体 最初阶段均进行 有丝分裂 ；经过 两次细胞分裂 ；染色体 形态变化 和数量 相同 例 1 下列说法正确的是（ ） A、成熟精子遇到卵子便可以发生受精作用 B、排出成熟卵子的过程即为排卵 C、卵子形成时分裂过程均在卵巢内完成的 D、卵子产生中的减数第二次分裂是在精子 和卵子的结合过程中完成的 D 例 2：下列不是精子、卵子发生的区别是（ ） A、初级精母、卵母细胞形成时间 B、 M 和 M 的时间连续性 C、成熟生殖细胞是否经过变形 D、成熟生殖细胞中染色体的数量 D （二）受精 1、受精部位 : 2、受精标志 : 在 卵黄膜和透明带 的间隙可以观察到 两个极体时。 输卵管 3、过程 受精前的准备阶段 受精阶段 精子获能 :精子必须在 雌性动物的生殖道 发生相应的生理变化后 ,才获得受精能力的生理现象 . 卵子成熟 :在输卵管中发育到 减数第二次分裂的中期 ,才具有与精子受精的能力 受精阶段 : 1)精子穿越放射冠和透明带 顶体反应 使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞 透明带反应 是防止多精入卵受精的 第一道屏障 2)精子进入卵黄膜 卵黄膜封闭作用 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)配子结合： 雌雄原核 融合 形成合子 (受精卵 ) 小结 一、阻止多精入卵的两道保障 第一道： 第二道： 二、两个标志 受精的标志： 受精完成的标志 ： 在 卵黄膜和透明带 的间隙可以观察到 两个极体 。 雌雄原核 融合 透明带反应 卵黄膜封闭作用 误点警示： 1、成熟的精子无受精能力，需要在生殖道内 获能 后方能受精。 2、动物排出的卵子并未成熟，只有达到 减数第二次分裂中期 时，才具备受精能力。 3、受精卵的遗传物质中，核遗传物质一半来自精子，一半来自卵子，质遗传物质几乎全来自卵子。 4.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。 例 3：获能后的精子和卵子受精时，将会发生（多选）（ ） A、尾部脱落 B、顶体反应 C、卵黄膜封闭 D、透明带反应 例 4：精子入卵后，发生的变化是（多选）（ ） A、精子完成第二次减数分裂，形成雄原核 B、精子发生顶体反应 C、激发透明带反应 D、卵子完成第二次减数分裂，形成雌原核 ABCD CD 例 5：受精的标志是（ ） A卵黄膜和透明带间出现两个极体 B精卵相遇，发生顶体反应 C雌、雄原核融合 D精子接触透明带 例 6：受精完成的标志是（ ） A卵黄膜和透明带间出现两个极体B精卵相遇，发生顶体反应 C雌、雄原核融合 D精子接触透明带 C A 受精卵 卵裂期 桑椹胚 囊胚（内含囊胚腔） 原肠胚（内含原肠腔） 胎儿形成 ： 细胞数量不断 增加 ，但胚胎总体积并不增加 ，或 略有减少 。 ： 由 具有全能性 细胞构成，细胞数在 32个 左右，排列紧密，形似桑椹 内细胞团： 发育成胎儿各组织 滋养层细胞： 发育成胎膜和胎盘 ： 在输卵管进行 有丝分裂 二 .胚胎发育 一孔： 胚孔 二腔： 扩大的原肠腔， 缩小的囊胚腔 三胚层 外胚层 中胚层 内胚层 胚胎发育 1、卵裂期的特点： 细胞分裂方式为 _ 细胞数目 _ 胚胎总体积 _或略有_ 每个细胞体积 _ 总 DNA数目 _ 有机物总量 _ 有丝分裂 增加 不增加 缩小 减小 增加 减少 误点警示： 1、发育中的细胞分裂均为 有丝分裂 ， 原肠胚阶段是个体发育中分化程度最高的阶段， 但要注意细胞分化贯穿整个个体发育过程中。 2、桑椹胚以前的细胞 均未分化 ， 细胞全能性高 ， 是胚胎分割的最佳时期 3、桑椹胚到囊胚的发育过程中，细胞 开始分化 ， 但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割 例 7： 研究表明，大多数动物如蛙的受精卵 在卵裂期随着卵裂的进行胚胎的体积并不增 大，但胚胎细胞核的总质量与细胞质的总质 量（核 /质）比值却发生变化。下列符合 卵裂期核质质量比值变化趋势的示意图是 ( ) A C D B A C D A 例 8： 下列关于桑椹胚的说法正确的是（ ） A、胚胎细胞达到 32个左右，形似桑椹 B、每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能， 即每个细胞都具有全能性 C、良种母牛体内此时的细胞都有可能克隆出 基因型完全相同的小牛，性别一定为雌性 D、是由受精卵经过有丝分裂产生的 ABD 试管动物技术 是指通过 人工 操作使卵子和精子在 体外 条件下成熟和受精 ，并通过 培养发育成早期胚胎后，再经移植 产生后代的技术。 快速繁殖动物优良品种 目的： 技术手段： 体外受精 和 早期胚胎培养 试管动物技术的三个基本操作环节： 第一步：体外受精 第二步：胚胎的早期培养 第三步：胚胎移植 精子 卵子 受精卵 早期胚胎 幼体 新个体 哺乳动物个体发育过程 试管 动物 思考：子代数目的多少取决于精子数还是卵子数？ 方法 1：给供体注射 促性腺激素 ，使一头母畜的卵巢一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的卵子 （超数排卵）， 之后从 输卵管 中冲取卵子，与获能的精子在体外受精。 方法 2-1：从屠宰场得到的废弃牛卵巢中采集卵母细胞 借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等的引导，从活母畜卵巢采集卵母细胞。 方法 2-2：从活体卵巢中采集卵母细胞 2.精子的收集和获能 1)收集的方法 : 假阴道法 ,手握法 和 电刺激 等 2)获能处理 : 培养法： 把精子放入获能液中。 （啮齿动物、家兔和猪） 化学法： 把精子放入一定浓度肝素或钙离子载体 A23187溶液中。 （牛、羊） 3.受精 在 获能溶液 或 专用的受精溶液 中完成受精过程 CO2培养箱 二、胚胎的早期培养 复习：动物细胞培养的条件是什么？ 二、胚胎的早期培养 发育培养液 成分 : 水、无机 盐 、有机 盐 、维生 素 、激 素 、氨基 酸 、核苷 酸 以及动物 血清 等 . 采集良种母牛的卵母细胞 卵母细胞的体外培养 采集良种公牛精子 精子体外获能 体外受精 良种牛体外受精胚胎 胚胎移植 受体牛 良种犊牛 成熟期牛 屠宰加工厂 市场 采集卵巢中的 卵母细胞 “试管牛”工厂化生产的技术流程图 早期胚胎培养 试管动物与克隆动物的区别 试管动物 克隆动物 生殖方式 技术手段 遗传规律 有性生殖 无性生殖 试管动物技术 动物细胞核移植技术 遵循 不遵循 1、胚胎移植 2、胚胎分割 3、胚胎干细胞研究 胚胎移植 概念 :将 经济价值较高、遗传性状优秀 的母畜，经过激素处理，使其 超数排卵 后受精，然后将发育的早期胚胎分别移植到 同期发情的代孕母的子宫内，通过代孕母妊娠产仔的技术。 供体： 提供胚胎的个体。 受体： 接受胚胎的个体。 良种雌性动物。 一般品种的雌性动物。 “借劣质动物之腹怀优秀个体之胎 ” 过程 1、胚胎移植的生理学基础 1)供体和受体 相同的生理环境 2)早期胚胎处于 游离状态 ,为胚胎的收集提供了可能 3)受体对移入子宫的胚胎基本上 不发生免疫排斥 4)胚胎的遗传物质没有改变 2、胚胎移植的条件 （ 1）胚胎移植一般应在 同种 的雌性供体和受体之间进行。 （ 2）进行胚胎移植的供体和受体的 生理状态 要 相同 。 1、供、受体的选择和处理（使用激素进行 同期发情处理 、 超数排卵处理 ） 2、 配种或人工授精； 3、胚胎收集（ 冲卵 ）、检查（胚胎发育到 桑椹胚或囊胚 ）、培养或保存（ -196OC的液氮） 4、胚胎移植： 手术法 （引出子宫和卵巢将其注入）、 非手术法 （用移植管将其送入子宫） 5、对受体母畜进行 是否妊娠 的检查。 胚胎移植的基本程序 （ 1）对供体、受体进行选