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1、专题 3 胚胎工程,3.1 体内受精和早期胚胎发育,3.2 体外受精和早期胚胎培养,3.3 胚胎工程的应用及前景,胚胎工程的概念,胚胎工程指对动物 或 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 ，还需要移植到 动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。,早期胚胎,配子,雌性,胚胎,早期胚胎和配子,胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等,哺乳动物的受精卵和早期胚胎的发育规律,1.操作对象：,2.技术手段：,3.理论基础：,一、精子和卵子的发生,3.1 体内受精和早期胚胎发育,1、精子的发生,(3)过程：,(1)场所: (2)时期
2、:,睾 丸曲细精管,初情期,生殖机能衰退,分三个阶段,精原细胞,有丝分裂,初级精母细胞,次级精母细胞,精子细胞,精子,M,第一阶段,第二阶段,第三阶段,M,多个精原细胞,染色体复制,变形,精子细胞的变形,精子细胞,细胞核,高尔基体,细胞质,细胞膜,线粒体,中心体,尾,顶体,头,线粒体鞘,原生质滴,精子,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,卵巢,场所：,时间：,过程：,胎儿期性别分化后初情期生殖机能衰退,初级卵母细胞卵细胞,两个阶段,胎儿期,初情期-生殖机能衰退,卵原细胞初级卵母细胞,这是精
3、子和卵子发生上的重要区别,2、卵子的发生,卵巢,排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？,卵原细胞,有丝分裂,初级卵母细胞,初级卵母细胞（透明带、卵细胞膜）,M,第一极体,次级卵母细胞,两个第二极体,第二极体,卵子,退化消失,M,排卵前后完成,在受精过程完成,卵巢内,胎儿时期完成,卵子的发生过程,合子,胎儿期,初情期后,多个卵原细胞,染色体复制,在卵巢或输卵管内,在输卵管内,2、排出的卵子是什么时期的细胞？,1、成熟卵子的形成与哪些部位有关？,卵巢和输卵管,MI的初级卵母细胞 或MII的次级卵母细胞,回顾,是精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。,概念：,输卵管,过程：,1、受精
4、前的准备阶段,场所：,2、受精阶段,二、受 精,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。,精子获能:,卵子的准备：,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。,1、受精前的准备阶段,1)精子穿越放射冠和透明带,2)精子进入卵细胞（刺激卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体）,3)原核形成：,4)合子形成：,2、受精阶段,精子穿越放射冠和透明带,穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿越放射冠。,顶体反应：精子释放 ，溶解放射冠内卵丘细胞 ，形成精子穿越放射冠的 。,顶体酶,之间的物质,通道,精子穿越放射冠和透明带,透明带反应是防止多
5、精子入卵受精的第一道屏障,几个精子同时释放顶体酶分解 ，但只有一个精子能穿过 并接触卵细胞膜。当第一个精子接触卵细胞膜 后，透明带的穿透性就立即发生生理变化，从而阻止其他精子穿越透明带，称为 .,透明带,透明带,透明带反应,精子进入卵黄膜,卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的第二道屏障,卵细胞膜反应,卵细胞膜,微绒毛,精子外膜,拒绝,卵细胞膜,精子进入卵子后，尾部脱落，原有 破裂，随后形成新 ，最后形成 。 被激活的卵子完成_ ，排出_后，形成 。,原核形成,核膜,核膜,雄原核,减数第二次分裂,第二极体,雌原核,受精的标志：,卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体,配子结合,雌、雄原核充分发育后，同时
6、向细胞中部靠拢,并相互融合成一个细胞核,这时称受精卵。,受精过程结束的标志：,雌、雄原核融合成合子,1)精子穿越放射冠和透明带,2)精子进入卵黄膜,3)原核形成：,4)合子形成：,总结：受精阶段,注意：三大反应， 两个标志,卵裂期,囊胚,原肠胚,桑椹胚,三、胚胎发育,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,：在透明带内进行有丝分裂， 细胞数量不断增加，但胚胎总体积略有减少。,：全能细胞，细胞数在32个左右，,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,：在输卵管内,外胚层 中胚层 内胚层,三、胚胎发育,卵裂期的特点：,细胞分裂方式为_ 细胞
7、数目_ 胚胎总体积 或略有_ 每个细胞体积_ DNA总数目_ 有机物总量_,有丝分裂,增加,不增加,缩小,减小,增加,减少,3.2体外受精和早期胚胎培养,1、体外受精 卵母细胞的采集和培养 小型动物卵子采集：促性腺激素处理 大型动物卵子采集：刚被屠宰的母畜的卵巢采集 活体动物的卵巢中吸取 需要体外培养至MII中期 精子的收集和获能 收集方法:假阴道法,手握法，电刺激等 获能处理:培养法（把精子放入获能液中） 化学诱导法（肝素或钙离子载体A23187溶液中）,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
8、种,目的：,技术手段：,体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植,“试管牛”工业化生产的技术流程图,胚胎移植,体外受精（在获能溶液或专用的受精溶液中）,离心的目的,卵母细胞的培养,获取精子、卵子,卵母细胞培养和精子获能,体外受精,早期胚胎培养,2.早期胚胎培养,还需要其他什么条件?,.,.,无机盐和有机盐类，维生素、 激素、氨基酸、核苷酸，还有血清,原理：,要提供哪些营养物质?,无菌无毒环境、温度、 酸碱度、气体环境,动物细胞培养,试管动物与克隆动物比较,将雌性动物的早期胚胎,或者通过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,使之发育为新个体的技术。,1.概念:,3.3 胚胎
9、工程的应用及前景,一、胚胎移植,概念解读,1,体内受精（配种或人工授精）、体外受精、 胚胎分割、细胞核移植得到的胚胎。,提供胚胎的具有优良遗传性状的个体。,接受胚胎的个体。,同一物种、生理状态相同。,胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。,2、胚胎移植的本质,3、胚胎移植的现状和意义,1)加速育种工作和品种改良； 2)大量节省购买种畜的费用； 3)一胎多产； 4)保存品种资源和濒危物种； 5)可充分发挥优秀个体的繁殖潜能缩短繁殖周期,增加一生繁殖的后代数量。,怎样确保胚胎移植能成功?,移动到任何一头动物子宫内都能发育吗? 同种动物发情排卵后,在一段时间内供体受体具有
10、相同的生理环境 为什么能收集到胚胎? 早期胚胎一段时间内处于游离状态 供体和受体会不会发生排斥/ 同种动物之间基本上不排斥 为什么移植的胚胎能保留供体双亲的特性? 胚胎虽然与受体有生理和组织上的联系, 但遗传特性不受受体的影响,.,4、生理学基础,选择及同期发情处理,超数排卵处理,配种或人工授精,胚胎收集,胚胎检查,胚胎保存,胚胎移植,妊娠检查,分娩,4、胚胎移植的基本程序,遗传性状优秀,健康有正常繁殖能力,同种遗传性能优秀,同期发情处理,胚胎移植,超数排卵,【归纳总结】,该过程中两次使用相关激素： 第一次对受、供体进行同期发情处理；第二次用于供体的超数排卵。 该过程中的两次检查： 第一次对收
11、集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。 产下的犊牛的性状和性别取决于： 性状取决于所用公牛和供体牛 冲卵的含义是： 从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子。,采用机械方法将早期胚胎分割成2分胚,4分胚或8分胚,经体内或体外培养后植入受体，以得到同卵双胎或同卵多胎的技术。,可看作是动物无性繁殖或克隆,1.概念:,2、理论基础,动物胚胎细胞的全能性。,二、胚胎分割,3、选择的胚胎：,发育良好的,形态正常的桑椹胚或囊胚,4、分割工具：,分割针或分割刀,借助仪器：,实体显微镜和显微操作仪,5、具体操作,用分割针或分割刀片将胚胎切开,吸出其中的半个胚胎，注入 预先准备好的空透明带中,或直接将裸半胚
12、移植给受体,注意事项：,要将内细胞团均等分割,.半裸胚直接移植, 均等, 为什么只能2份,.还存在什么问题,.,.性别鉴定2,为什么选择滋养层的细胞来做性别鉴定,6、胚胎分割技术的缺陷 （1）刚出生动物的体重偏低，毛色和斑纹还存在差异； （2）采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的。,简称ES或EK细胞,是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。,体积小.细胞核大,核仁明显,2.特点:,具有发育的全能性.可分化为成年动物体内任何一种组织细胞,（1）形态：,（2）功能：,1.概念：,（3）在体外培养的条件下，ES细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。,三、胚
13、胎干细胞,（1）治疗人类的某些顽症。 人类由于细胞坏死、退化或功能异常引起的疾病，如帕金森综合症、少年糖尿病和老年痴呆症等，已成为医学上尚未攻克的顽症。利用ES细胞可以诱导分化形成新的组织 细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。目前，在动物实验方面，用ES细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症。,3.主要用途,（2）培育出人造组织器官，用于器官移植 随着组织工程技术的发展，通过ES细胞体外诱导分化，还可以培育出人造组织器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。,（3）ES细胞也是研究体外细胞分化的理想材料。 ES细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。,诱导因子：诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。,
