生物選修三專題三 胚胎工程知識(shí)點(diǎn) (自主整理)

1、8/8專題三 胚胎工程知識(shí)點(diǎn)胚胎工程概念：對(duì)動(dòng)物早期胚胎或配子進(jìn)行顯微操作和處理，如：體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)，獲得胚胎并移植入雌性動(dòng)物子宮產(chǎn)生后代，以滿足人類各種需求一、體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育1、精子的發(fā)生1場(chǎng)所：睪丸（精巢） 2時(shí)間：初情期生殖機(jī)能衰退3階段： 第一階段：精原細(xì)胞 有絲分裂 許多初級(jí)精母細(xì)胞第二階段：初級(jí)精母細(xì)胞減 次級(jí)精母細(xì)胞 減精細(xì)胞第三階段：精細(xì)胞變形精子4變形：細(xì)胞核精子頭的主要部分高爾基體頂體 中心體尾 線粒體線粒體鞘其它物質(zhì)原生質(zhì)滴脫落5精子的外形：似蝌蚪，分頭，頸，尾三部分。精子的大小與動(dòng)物的體型大小無關(guān)。2、卵子的發(fā)生：1場(chǎng)所：卵巢

2、 2時(shí)間：性別分化以后（胎兒期）（精子與卵子在發(fā)生時(shí)間上的差別是重要的區(qū)別）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3排卵：卵子從卵泡中排出（不同的動(dòng)物排卵的時(shí)間不同：馬、犬排初級(jí)卵母細(xì)胞；人、羊、牛、豬排次級(jí)卵母細(xì)胞）4減數(shù)第二次分裂中期的次級(jí)卵母細(xì)胞具有受精能力5判斷卵子是否受精的重要標(biāo)志：當(dāng)卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體時(shí)，說明卵子已經(jīng)完成了受精。3、受精：1場(chǎng)所：雌性的輸卵管內(nèi)完成的2過程：準(zhǔn)備階段（精子獲能：雌性生殖道內(nèi)；卵子準(zhǔn)備：輸卵管內(nèi)，發(fā)育到減中期）。受精階段（精子頂體反應(yīng)，釋放頂體酶穿

3、越放射冠透明帶接觸卵細(xì)胞膜后，發(fā)生透明帶反應(yīng)卵細(xì)胞膜微絨毛抱合進(jìn)入卵細(xì)胞膜，發(fā)生卵細(xì)胞膜反應(yīng)核膜破裂形成雄原核，卵子完成減數(shù)第二次分裂，形成雌原核，原核融合形成配子。受精結(jié)束）3防止多精入卵的兩道屏障：透明帶反應(yīng)；卵細(xì)胞膜反應(yīng)4、動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程個(gè)體發(fā)育分為：胚胎發(fā)育+胚后發(fā)育（以受精卵為起點(diǎn)，性成熟為終點(diǎn)）（1）卵裂期：胚胎發(fā)育早期在透明帶內(nèi)的發(fā)育過程特點(diǎn)：細(xì)胞有絲分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體體積并不增加，或略有減小。有機(jī)物種類增加，總量下降。根據(jù)胚胎形態(tài)變化，早期胚胎發(fā)育分為：桑葚胚、囊胚、原腸胚 （2）桑椹胚：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。是

4、全能細(xì)胞。（3）囊 胚：細(xì)胞開始出現(xiàn)分化（該時(shí)期細(xì)胞的全能性仍比較高）。1 內(nèi)細(xì)胞團(tuán)（發(fā)育成胎兒的各種組織）2 囊胚腔3 滋養(yǎng)層細(xì)胞（發(fā)育成胎兒的胎膜胎盤）4 孵化：囊胚進(jìn)一步發(fā)育，導(dǎo)致透明帶破裂，胚胎從中伸展出來的過程 （4）原腸胚：有了內(nèi)、中、外三胚層的分化，具原腸腔。二、體外受精早期胚胎培養(yǎng)1、試管動(dòng)物技術(shù)：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)育為早期胚胎后經(jīng)胚胎移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。 2、體外受精主要過程包括：卵母細(xì)胞的采集，精子的獲取，和受精(1)卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)：鼠、兔、豬、羊等小型動(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，采集

5、的卵母細(xì)胞可直接與獲能的精子在體外受精。牛等大型牲畜：從剛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：方法：假陰道法，手握法、電刺激法在體外受精前獲能處理：培養(yǎng)法（獲能液）；化學(xué)誘導(dǎo)法（肝素或鈣離子載體A23187溶液中）(3) 受精：獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵細(xì)胞在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程。(4)胚胎的早期培養(yǎng)：精子與卵子在體外受精后，應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。培養(yǎng)液成分較復(fù)雜，除一些無機(jī)鹽和有機(jī)

6、鹽外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分，以及血清等物質(zhì)。當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的階段時(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、羊一般要培育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4個(gè)細(xì)胞階段移植。)三、胚胎工程的應(yīng)用1、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它方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其它雌性動(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”。（供體為優(yōu)良品種，作為受體的雌性動(dòng)物應(yīng)為常見或存量大的品種。）實(shí)質(zhì)：生產(chǎn)

7、胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程。移植的時(shí)期：桑葚胚或囊胚地位：如轉(zhuǎn)基因、核移植，或體外受精等任何一項(xiàng)胚胎工程技術(shù)所生產(chǎn)的胚胎，都必須經(jīng)過胚胎移植技術(shù)才能獲得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。(2) 胚胎移植的優(yōu)勢(shì)：大大縮短了供體本身的繁殖周期，充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖能力。(3) 具體應(yīng)用及意義：加速育種工作與品種改良節(jié)省購買種畜的費(fèi)用增加雙胎及多胎的比例建立胚胎庫，保存品種資源和瀕危物種(4) 生理學(xué)基礎(chǔ)：動(dòng)物發(fā)情排卵后，同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的。意義：這就為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。早期胚胎在一定時(shí)間內(nèi)處于游離狀態(tài)。意義這就為胚胎的收集提

8、供了可能。受體對(duì)移入子宮的外來胚胎不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。意義：這為胚胎在受體的存活提供了可能。供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響。意義：保證胚胎的正常發(fā)育。(5) 基本程序主要包括：1對(duì)供、受體的選擇和處理。選擇遺傳特性和生產(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2用促性腺激素對(duì)供體母牛做超數(shù)排卵處理。3配種或人工授精。4對(duì)胚胎的收集：配種或輸精后第7天用特殊的沖卵裝置將子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來稱為沖卵5檢查：檢查胚胎發(fā)育情況（發(fā)育至桑葚胚或囊胚）6培養(yǎng)或保存：直接向受體移植或放入196的液

9、氮中保存。7對(duì)胚胎進(jìn)行移植：手術(shù)法、非手術(shù)法8移植后的檢查：對(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查。9受體分娩2、胚胎分割(1)概念：指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割2等份、4等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。(2)意義：來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，屬于無性繁殖或克隆。(3)材料：發(fā)育良好，形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。（桑椹胚至囊胚的發(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。）(4)操作過程：對(duì)囊胚階段的胚胎分割時(shí)，要將內(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?？扇幼甜B(yǎng)層細(xì)胞做DNA鑒定（5）存在問題：1剛出生的動(dòng)物體重偏低，毛色斑紋有差異。2產(chǎn)生同卵多胎可能性有限，分割份數(shù)越多成功率越低3、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，來源于早期胚胎或從原始性腺中分離出來。（2）特點(diǎn)：1在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小，細(xì)胞核大，核仁明顯；2在功能上，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。3另外在體外培養(yǎng)的條件下，可以增殖而不發(fā)生分化，可進(jìn)行冷凍保存，也可進(jìn)行遺傳改造。（3）胚胎干細(xì)胞的主要用途是：可用于研究哺乳動(dòng)物個(gè)體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律；是在體外條件下研究細(xì)胞分化的理想材料，在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子，如牛黃酸等化學(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，這為揭示細(xì)胞分化和細(xì)胞凋