专题3 胚胎工程3.1 体内受精和早期胚胎发育胚胎工程的建立1. 精子的发生 场所：睾丸的曲细精管时间：从初情期开始，到生殖机能衰退 过程：（1） 精原细胞多个初级精母细胞（通过数次有丝分裂） （2） 1个初级精母细胞2个次级精母细胞4个精子细胞（通过减数分裂，即MI和MII） （3）精子细胞精子（通过变形）2.卵子的发生场所：卵巢 时间：从胎儿时期开始（胎儿时期完成了卵泡的形成和在卵巢内的储备）过程：（1）卵原细胞初级卵母细胞 （2）1个初级卵母细胞1个次级卵母细胞第一极体（排卵前后完成）（3）1个次级卵母细胞1个卵子第二极体（精子和卵子结合中完成）3.受精概念：精子和卵子结合成合子（受精卵）的过程。场所：雌性的输卵管内过程：（1）受精前的准备阶段1：精子获能（2）受精前的准备阶段2：卵子的准备（到减数第二次分裂中期，具备与精子受精的能力）（3）受精阶段 a.精子穿越放射冠和透明带：顶体反应，透明带反应 b.进入卵黄膜：卵黄膜封闭作用c.原核形成和配子结合 4. 早期胚胎发育 卵裂期：细胞在透明带中进行有丝分裂，细胞数不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略减小。 桑椹胚：胚胎细胞达32个左右，每一个细胞都是全能细胞囊胚：有囊胚腔，出现孵化过程。开始出现分化：内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。滋养层发育成胎膜和胎盘。原肠胚：出现外中内三个胚层和原肠腔3.2 体外受精和早期胚胎培养 方法一：用促性腺激素处理，使其超数排卵，从中输卵管冲取卵子（针对实验动物，家畜猪、羊等）卵母细胞的采集 方法二：从屠宰母畜卵巢中采集方法三：借助超声波探测仪、内窥镜、腹腔镜等工具直接从活体母畜卵巢中吸取（针对大家畜或大型动物，如牛） 1.体外受精 卵母细胞的培养：在体外人工培养成熟 精子的采集：方法有假阴道法、手握法和电刺激法等精子的获能：方法有培养法（通过获能培养液）、化学诱导法（通过肝素或钙离子载体A23187） 获能溶液或专用的受精溶液受精：获能的精子 培养成熟的卵子 完成受精2. 胚胎早期培养 条件：受精卵在发育培养液中培养 培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等3. 试管动物技术：通过人工操作使卵子和精子在体外成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎（桑葚胚或囊胚）后，再经移植产生后代的技术。3.3 胚胎工程的应用及前景一、胚胎移植1.概念：是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体叫供体（遗传特性和生产性能优秀），接受胚胎的个体叫受体（有健康的体质和正常繁殖能力）。2.应用：胚胎移植是转基因、核移植、或体外受精等技术的最后一道“工序”3.现状：在牛的胚胎移植中，技术方法更为简便、实用。4.意义：可充分发挥雌性优良个体繁殖潜力。供体主要职能只是产生优良特性的胚胎，缩短繁殖周期。5.生理学基础： 胚胎移植成功与否关系到：供体和受体的生理状况 1）供、受体生殖器官的生理变化相同，为胚胎提供相同的生理环境 2）早期胚胎没有与母体子宫建立组织联系，为胚胎收集提供可能3）受体对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，为胚胎的存活提供可能 4）胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其遗传物质在孕育过程中不受影响6.基本程序 1）供、受体的选择和处理（使用激素进行同期发情处理、（促性腺激素）超数排卵处理）2）配种或人工受精3）胚胎收集（冲卵（早期胚胎）、检查（胚胎发育到桑椹胚或囊胚）、培养或保存（196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）移植后的检查（是否妊娠）等 7.胚胎移植时间 不同动物胚胎移植的时间不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行移植，小鼠、家兔等实验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎可在8-16个细胞阶段移植。) 二、胚胎分割1.概念：采用机械方法将早期胚胎切割成2、4或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。2.仪器设备：实体显微镜和显微操作仪 3.意义：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖。4.操作程序：（1）选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿 （2）用分割针或分割刀切开胚胎，吸出半个，注入空透明带或直接将裸半胚移植给受体。分割囊胚时要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。此时还可用分割针分割滋养层，做胚胎DNA分析性别鉴定。 5.局限：刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹上存在差异，同卵多胎的可能性有限。三、胚胎干细胞1.概念：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。2.特点： 形态上：体积小、细胞核大、核仁明显功能上：具有发育的全能性，即可分化为成年动物体任何一种组织细胞；在体外可增殖而不发生分化；可冷冻保存；可进行遗传改造3.意义： 1）移植ES细胞修复坏死或退化部位，治愈糖尿病、肝(心)衰竭、成骨不良等病症2）ES细胞体外诱导分化，可培育人造组织器官，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥3）ES细胞在牛黄酸、丁酰环腺苷酸等分化诱导因子作用下可向不同类型组织细胞分化 4、胚胎工程：是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。