专题三胚胎工程

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1、现现代代生生物物科科技技专专题题基因工程细胞工程胚胎工程胚胎工程体内受精和体内受精和体内受精和体内受精和早期胚胎发育早期胚胎发育早期胚胎发育早期胚胎发育体外受精和体外受精和体外受精和体外受精和早期胚胎培养早期胚胎培养早期胚胎培养早期胚胎培养胚胎工程的胚胎工程的胚胎工程的胚胎工程的应用和前景应用和前景应用和前景应用和前景精子的发生精子的发生精子的发生精子的发生卵子的发生卵子的发生卵子的发生卵子的发生受精受精受精受精胚胎发育胚胎发育胚胎发育胚胎发育体外受精体外受精体外受精体外受精早期胚胎培养早期胚胎培养早期胚胎培养早期胚胎培养胚胎移植胚胎移植胚胎移植胚胎移植胚胎分割胚胎分割胚胎分割胚胎分割胚胎干细

2、胞培养胚胎干细胞培养胚胎干细胞培养胚胎干细胞培养精子的发生精子的发生1）场所：）场所：2）时间：）时间：睾丸（曲细精管）睾丸（曲细精管）初情期（青春期）初情期（青春期）生殖机能衰老生殖机能衰老精原细胞精原细胞第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段精精子子发发生生的的过过程程精子细胞精子细胞M次级精母细胞次级精母细胞M精子精子变形变形初级精母细胞初级精母细胞有丝分裂（多次）有丝分裂（多次）顶体顶体核中央微管线粒体鞘高尔基体线粒体中心体1)1)场所：场所： 卵巢卵巢2)2)时间：时间： 减数第一次分裂是在雌性动物减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后排卵前后完成；完成； 减数第二次分裂是在精

3、子和卵子减数第二次分裂是在精子和卵子结合结合的的过程完成的。过程完成的。卵子的发生卵子的发生退化消失退化消失卵卵子子发发生生的的过过程程两个第二极体两个第二极体第二极体第二极体卵子卵子M排卵前后完成排卵前后完成在受精过程中完成在受精过程中完成M第一极体第一极体次级卵母细胞次级卵母细胞卵原细胞卵原细胞有丝分裂有丝分裂多个卵原细胞多个卵原细胞初级卵母细胞初级卵母细胞结构与生理结构与生理胎胎儿儿时时期期完完成成（性性别别分分化化后后）时期与场所时期与场所卵泡细卵泡细胞包围胞包围形成各形成各级卵泡级卵泡放射冠：围绕卵细胞的卵丘放射冠：围绕卵细胞的卵丘 细胞，呈放射状排细胞，呈放射状排 列，因此而得名。

4、列，因此而得名。透明带：成分主要是糖蛋白，透明带：成分主要是糖蛋白， 是由卵细胞或其它细是由卵细胞或其它细 胞分泌的。其作用是胞分泌的。其作用是 保护卵子，阻止异种保护卵子，阻止异种 精子进入。关于透明精子进入。关于透明 带的来源，一种议论带的来源，一种议论 是细胞质起源，另一是细胞质起源，另一 种议论是核物质渗出种议论是核物质渗出 的结果。的结果。 卵黄间隙：初级卵母细胞在卵黄间隙：初级卵母细胞在 进行减数第一次进行减数第一次 分裂之后，排出分裂之后，排出 第一极体，卵细第一极体，卵细 胞质收缩，于是胞质收缩，于是 在卵黄膜和透明在卵黄膜和透明 带之间出现了一带之间出现了一 个很小的缝隙，个

5、很小的缝隙， 称卵黄间隙。称卵黄间隙。 卵黄膜：卵母细胞的细胞膜，卵黄膜：卵母细胞的细胞膜， 也称初级卵膜。也称初级卵膜。中学生物教学中学生物教学2009年年 12期，总第期，总第186、187期期P76李李成云老师成云老师关于人教版关于人教版“胚胎胚胎工程工程”专题的疑难解析专题的疑难解析 “精子穿过穿过透明带到精子穿过穿过透明带到达卵子表面，使卵细胞膜伸出达卵子表面，使卵细胞膜伸出微绒毛将精子牢牢抓住；微绒毛将精子牢牢抓住；”人体及动物生理学人体及动物生理学第二版第二版王玢王玢 左明雪主编左明雪主编 高等教育高等教育出版社出版社卵黄：卵的细胞质中富卵黄：卵的细胞质中富含含蛋白质、蛋白质、脂

6、类和多糖脂类和多糖等营养成分称为卵黄等营养成分称为卵黄。普通生物学普通生物学陈阅增陈阅增主编主编 高等教育出版社高等教育出版社P370图图1436海胆受精海胆受精过程图解过程图解A图（卵细胞表图（卵细胞表面）同时标出了卵黄膜面）同时标出了卵黄膜和质膜和质膜受受 精精概概 念：精子和卵子结合形成合子的过程。念：精子和卵子结合形成合子的过程。场所：输卵管场所：输卵管一一) )、受精前的准备阶段、受精前的准备阶段: : 1) 1)精子获能精子获能: : 精子必须在雌性动物的生殖道发生相精子必须在雌性动物的生殖道发生相 应的生理变化后应的生理变化后, ,才获得受精能力的生理现象才获得受精能力的生理现象

7、. .2)卵子的准备卵子的准备: 在输卵管中发育到在输卵管中发育到减数第二次分裂减数第二次分裂 的中期（的中期（M期）期）,才具有与精子受精的能力才具有与精子受精的能力二二) )、受精阶段、受精阶段: : 顶体反应：顶体反应：指精子获能后，指精子获能后， 在穿过放射冠和在穿过放射冠和 透明带结构期间，透明带结构期间， 在很短的时间内在很短的时间内 所发生的一系列所发生的一系列 变化，主要是顶变化，主要是顶 体内的酶释放出体内的酶释放出 来，在放射冠和来，在放射冠和 透明带上给精子透明带上给精子 开辟一个入卵通开辟一个入卵通 道。道。 1)精子穿越放射冠和透明带精子穿越放射冠和透明带透明带反应透

8、明带反应：穿过放射冠的精：穿过放射冠的精 子立即与透明带子立即与透明带 接触，顶体酶随接触，顶体酶随 后将透明带溶出后将透明带溶出 一条孔道，精子一条孔道，精子 借助自身运动穿借助自身运动穿 越透明带，并接越透明带，并接 触卵黄膜。在精触卵黄膜。在精 子接触卵黄膜的子接触卵黄膜的 瞬间，会产生阻瞬间，会产生阻 止后来精子进入止后来精子进入 透明带的生理反透明带的生理反 应，称为透明带应，称为透明带 反应，是防止多反应，是防止多 个精入卵受精的个精入卵受精的 第一道屏障。第一道屏障。2)精子进入卵黄膜精子进入卵黄膜 卵黄膜封闭作用卵黄膜封闭作用：精子穿过卵黄膜入卵后，精子穿过卵黄膜入卵后，卵黄膜

9、立即会发生一种生卵黄膜立即会发生一种生理反应，拒绝其他精子在理反应，拒绝其他精子在进入卵内，这种生理反应进入卵内，这种生理反应叫做卵黄膜封闭作用。是叫做卵黄膜封闭作用。是防止多精入卵受精的第二防止多精入卵受精的第二道屏障道屏障 。 3)原核形成：原核形成：雄原核形成雄原核形成：精子入卵后，：精子入卵后，核膜破裂，随后，精子形核膜破裂，随后，精子形成一个新的核膜，最后形成一个新的核膜，最后形成一个比原来还大的核，成一个比原来还大的核，叫雄原核。叫雄原核。雌原核形成雌原核形成：精子入卵后，激活卵子完成减数第：精子入卵后，激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体形成雌原核，雌原核一二次分裂，排出第二

10、极体形成雌原核，雌原核一般略小于雄原核。般略小于雄原核。 4)配子结合：配子结合： 雌雄原核融雌雄原核融 合形成合子合形成合子 (受精卵受精卵) 受精后受精后24h精、卵相遇精、卵相遇顶体反应顶体反应顶体酶释放顶体酶释放顶体酶溶顶体酶溶解透明带解透明带接触透明带接触透明带穿越放射冠穿越放射冠溶解卵丘细胞溶解卵丘细胞 （放射冠）（放射冠）穿越透明带穿越透明带接触卵黄膜接触卵黄膜产生透明带反应产生透明带反应形成第一道屏障（作用形成第一道屏障（作用 ）精子被微绒毛抱合精子被微绒毛抱合精子外膜与卵黄膜融合精子外膜与卵黄膜融合精子进入卵精子进入卵精精子子进进入入卵卵后后变化变化 产生卵黄膜产生卵黄膜封闭

11、作用封闭作用形成第二道屏障形成第二道屏障变化变化尾部脱离尾部脱离核膜破裂核膜破裂变化变化激活卵子完激活卵子完成减数第二成减数第二次分裂，排次分裂，排出第二极体出第二极体形成形成雄原核雄原核形成形成雌原核雌原核接触接触 合并合并形形成成受受精精卵卵经过种种障碍的精子终于与卵子相遇经过种种障碍的精子终于与卵子相遇此时经过种种障碍的精子终于与卵子相遇，卵子外此时经过种种障碍的精子终于与卵子相遇，卵子外膜成为它们第一道需要攻破的关卡。此时，精子们膜成为它们第一道需要攻破的关卡。此时，精子们把头钻到卵子的外壁上，尾巴不断拍打着，卵子则把头钻到卵子的外壁上，尾巴不断拍打着，卵子则随着精子尾部的运动缓慢地逆

12、时针转动。随着精子尾部的运动缓慢地逆时针转动。 卵子的外层被一卵子的外层被一层透明的薄膜保层透明的薄膜保护着，这使它看护着，这使它看起来像一个悬浮起来像一个悬浮在天体中的漂亮在天体中的漂亮的星球。的星球。精子试图进入卵子精子试图进入卵子 此时此时, , 精子精子的头已经钻的头已经钻进去了进去了, , 我我们还可以看们还可以看到它的中部到它的中部和尾部，它和尾部，它就像一个不就像一个不断旋转的钻断旋转的钻头，在尾巴头，在尾巴拍打的驱动拍打的驱动下，努力进下，努力进入卵子。入卵子。 当在当在卵黄膜卵黄膜 和和 透明带透明带的间隙可以的间隙可以观察到观察到两个极体两个极体时，说明卵子已经完时，说明卵

13、子已经完成了受精。成了受精。卵子受精的标志：卵子受精的标志：胚胎发育胚胎发育胚卵期、胚胎期、胎儿期胚卵期、胚胎期、胎儿期陈阅增陈阅增普通生物学普通生物学第二版第二版胚卵期：从受精至第胚卵期：从受精至第1周末胚胎开始着床为周末胚胎开始着床为 胚卵期。胚卵期。胚胎期：从第胚胎期：从第2周至第周至第8周为胚胎期，胚胎周为胚胎期，胚胎 期建立了各器官的原基，已初具期建立了各器官的原基，已初具 人形。人形。胎儿期：从第九周至胎儿期：从第九周至38周（分娩前）围胎周（分娩前）围胎 儿期。儿期。 胚胎发育胚胎发育胚卵期胚卵期胚胎发育胚胎发育胚卵期胚卵期30h第2天第3天第4、5天第7天受精卵受精卵桑椹胚桑椹

14、胚最初发育在输卵管进行有丝分裂，最初发育在输卵管进行有丝分裂，细细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。增加，或略有减少。由具有全能性细胞构成，细胞数在由具有全能性细胞构成，细胞数在3232个左右，排列紧密，形似桑椹个左右，排列紧密，形似桑椹发育过程：发育过程：卵裂卵裂囊胚（内含囊胚腔）囊胚（内含囊胚腔）原肠胚（内含原肠腔）原肠胚（内含原肠腔）胎儿形成胎儿形成内细胞团内细胞团：发育成胎儿各组织发育成胎儿各组织滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘滋养层滋养层三胚层三胚层原肠腔原肠腔桑桑 椹椹受受精精第第一一天天卵卵裂裂期期卵卵裂裂期

15、期桑桑椹椹胚胚囊囊胚胚胚胚卵卵期期受精后受精后8 8天。胚牙完成天。胚牙完成 着陆着陆, ,微微嵌入子宫内微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞膜。此时它分裂发育为几百个细胞。 孕孕四四周周胚胚胎胎期期受精后受精后6 6星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的心星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的心跳每分钟跳每分钟140140150150下是母亲心跳的两倍。下是母亲心跳的两倍。 人类胚胎第人类胚胎第8 8周时在子宫内的照片周时在子宫内的照片胚胎期胚胎期 受受精精后后十十二二周周胎胎儿儿期期此时胎儿已长到此时胎儿已长到2020周周，他移动手臂，把手指放在唇他移动手臂，把手指放在唇边，这可以促进它对

16、吮吸的反映边，这可以促进它对吮吸的反映 。体外受精体外受精1.1.卵母细胞的收集和培养卵母细胞的收集和培养2.2.精子的收集和获能精子的收集和获能 1)1)收集的方法收集的方法: :假阴道法假阴道法, ,手握法手握法和和电刺激电刺激等等2)2)获能处理方法获能处理方法: : 培养法：啮齿动物、家兔和猪（获能液）培养法：啮齿动物、家兔和猪（获能液） 化学法：牛、羊（肝素、钙离子载体化学法：牛、羊（肝素、钙离子载体A23187A23187）1）促性腺激素处理（小鼠、兔、猪、羊）促性腺激素处理（小鼠、兔、猪、羊）2）从废弃卵巢取卵）从废弃卵巢取卵3）活体取卵）活体取卵3.3.受精受精 在在获获能溶液

17、能溶液或或专用的专用的受受精溶液精溶液中中完成受精完成受精过程过程早期胚胎培养早期胚胎培养培养液培养液: 水、无机盐、有机盐、维生素、激素、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氨基酸、核苷酸以及动物血清等.2004年年4月我国首次完成人类全胚胎体外培养月我国首次完成人类全胚胎体外培养 胚胎移植胚胎移植1)1)哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的间内，同种动物的供体和受体供体和受体的生殖器官具有的生殖器官具有相相同的生理环境同的生理环境2)2)哺乳动物哺乳动物早期胚胎早期胚胎形成后，在一定时间内，不会形成后

18、，在一定时间内，不会与母体子宫建立结构上的联系，而与母体子宫建立结构上的联系，而处于游离状态处于游离状态, ,为胚胎的收集提供了可能为胚胎的收集提供了可能3)3)受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥4)4)胚胎与受体建立正常的联系胚胎与受体建立正常的联系, ,但遗传物质没有改变但遗传物质没有改变. .1 1、生理学基础：、生理学基础：选择选择供体母牛供体母牛受体母牛受体母牛同期发情处理同期发情处理超数排卵超数排卵供体公牛供体公牛配种配种/ /人工授精人工授精冲卵冲卵收集、质量检查、收集、质量检查、培养培养或保存或保存胚胎移植胚胎移植妊娠检查妊娠检查分

19、娩（胚胎移植的犊牛）分娩（胚胎移植的犊牛）2 2. .胚胚胎胎移移植植的的基基本本程程序序3 3、胚胎移植的意义：、胚胎移植的意义：1)1)加速育种工作和品种改良加速育种工作和品种改良2)2)大量节省购买种畜的费用大量节省购买种畜的费用3)3)一胎多产一胎多产4)4)保存品种资源和濒危物种保存品种资源和濒危物种5)5)可充分发挥优秀个体的繁殖潜能可充分发挥优秀个体的繁殖潜能 缩短繁殖周期缩短繁殖周期, ,增加一生繁殖的后代数量增加一生繁殖的后代数量胚胎分割胚胎分割1. 1. 技术方法技术方法: : 采用采用 机械方法机械方法 将将早期胚胎早期胚胎切割成切割成2 2 等份等份,4,4等份或等份或

20、8 8等份等等份等, ,经移植获得经移植获得同同 卵双胎卵双胎或或多胎多胎的技术。的技术。2. 2. 技术特点技术特点: : 后代具有相同的遗传物质后代具有相同的遗传物质. .（属无性（属无性 繁殖和克隆范畴）繁殖和克隆范畴）3. 3. 胚胎选择胚胎选择: : 发育良好的发育良好的, ,形态正常的形态正常的桑椹胚桑椹胚或或囊囊 胚胚4. 4. 主要仪器：实体显微镜和显微操作仪主要仪器：实体显微镜和显微操作仪胚胎干细胞胚胎干细胞1.1.概念概念: : 简称简称ESES或或EKEK细胞细胞, ,是由是由早期胚胎早期胚胎或或原始性原始性 腺腺中分离出来的一类细胞中分离出来的一类细胞. .2.2.特点

21、特点: : 1) 1)形态形态: : 体积小体积小. .细胞核大细胞核大, ,核仁明显核仁明显. . 2) 2)功能功能: : 具有发育的具有发育的全能性全能性. .可分化为成年动物可分化为成年动物 体内任何一种组织细胞体内任何一种组织细胞. .体外培养可增殖不分化体外培养可增殖不分化 3)3)在在体外体外培养的条件下，培养的条件下，ESES细胞可以细胞可以增殖而不发增殖而不发 生分化生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行。对它可以进行冷冻保存，也可以进行 遗传改造。遗传改造。3.3.主要用途主要用途(1)(1)治疗人类的某些顽症治疗人类的某些顽症(2)(2)培育出人造组织器官，用于器官移植

22、培育出人造组织器官，用于器官移植(3)(3)是研究体外细胞分化的理想材料是研究体外细胞分化的理想材料概念辨析：概念辨析：2）人工授精：在人工条件下实现的受精）人工授精：在人工条件下实现的受精1）以发生场所）以发生场所体内受精体内受精体外受精体外受精3）人工）人工体内授精体内授精体外授精体外授精自然自然体内受精体内受精体外受精体外受精“授精授精” 与与“受精受精”1.当卵细胞达到什么时期时，才具备与精子受精的能力：当卵细胞达到什么时期时，才具备与精子受精的能力：A.减数第二次分裂后期减数第二次分裂后期 B.减数第一次分裂末期减数第一次分裂末期C.减数第二次分裂中期减数第二次分裂中期 D.减数第二

23、次分裂结束成熟减数第二次分裂结束成熟2.精子入卵后，卵黄膜会发生一种生理反应，拒绝精子入卵后，卵黄膜会发生一种生理反应，拒绝 其他精子再进入卵内，这种生理反应称作：其他精子再进入卵内，这种生理反应称作：A.卵黄膜封闭作用卵黄膜封闭作用 B.卵膜的拒绝作用卵膜的拒绝作用 C.卵的抵抗作用卵的抵抗作用 D.卵膜的封闭作用卵膜的封闭作用3.下列说法正确的是：下列说法正确的是：A.动物体内获取的精子不能直接与卵细胞结合动物体内获取的精子不能直接与卵细胞结合完成受精过程完成受精过程B.体外受精的胚胎必须培养到桑椹胚才可以移体外受精的胚胎必须培养到桑椹胚才可以移植到母体内植到母体内C.胚胎移植可移植到其他

24、任何一种动物体内胚胎移植可移植到其他任何一种动物体内D.同卵双生是由于同卵双生是由于1个卵子与个卵子与2个精子完成了受个精子完成了受精过程所致精过程所致 4.下列说法正确的是：下列说法正确的是：A.胚胚胎胎移移植植，胚胚胎胎分分割割移移植植，核核移移植植都都是是无无性生殖性生殖B.胚胎移植和胚胎分割移植是有性生殖，胚胎移植和胚胎分割移植是有性生殖， 核移植是无性生殖核移植是无性生殖C.胚胎移植和核移植都是无性繁殖又称克隆胚胎移植和核移植都是无性繁殖又称克隆D.胚胚胎胎移移植植是是有有性性生生殖殖，核核移移植植和和胚胚胎胎分分割割移植是无性生殖也称克隆移植是无性生殖也称克隆5. 试管婴儿技术为优

25、生开辟了新的途径。一对正常试管婴儿技术为优生开辟了新的途径。一对正常夫妇，妻子的父亲患血友病，丈夫的父亲正常，他们夫妇，妻子的父亲患血友病，丈夫的父亲正常，他们欲通过试管婴儿技术生一个健康的子女，则他们最好欲通过试管婴儿技术生一个健康的子女，则他们最好选择的精子类型和所生子女的性别是：选择的精子类型和所生子女的性别是： A. X精子、女性精子、女性 B. Y精子、女性精子、女性 C. X精子、男性精子、男性 D. Y精子、男性精子、男性 XBYXXXBYXbYXXXBXbXBYXBXBXBXbXbY7.进行胚胎移植时可以选择哪一时期的胚胎进行胚胎移植时可以选择哪一时期的胚胎（多选（多选 ）：）

26、：A.卵裂期卵裂期 B.桑椹胚桑椹胚 C.囊胚囊胚 D.原肠胚原肠胚6.下列措施能获得较多个体的是（下列措施能获得较多个体的是（ 多选多选 ）：）：A.超排卵处理超排卵处理 B.胚胎分割技术胚胎分割技术 C.引入新品种引入新品种 D.组织培养技术组织培养技术 8.关于胚胎发育的正确叙述是：关于胚胎发育的正确叙述是：A.胚胎发育早期随细胞不断分裂体积增大胚胎发育早期随细胞不断分裂体积增大 B.在桑椹胚阶段，胚胎内部出现空腔在桑椹胚阶段，胚胎内部出现空腔C.原肠胚阶段出现胚层分化原肠胚阶段出现胚层分化 D.原肠胚阶段的每一细胞属于全能细胞原肠胚阶段的每一细胞属于全能细胞9.下列属于哺乳动物体外受精

27、操作步骤的是下列属于哺乳动物体外受精操作步骤的是（多选）：（多选）：A.卵母细胞的采集卵母细胞的采集 B.精子的获取精子的获取 C.精子的变形精子的变形 D.受精受精 10.“多利多利”的产生与下列哪项有关（的产生与下列哪项有关（ 多选）：多选）：A.人工授精人工授精 B.胚胎移植胚胎移植 C.体外培养体外培养 D.核移植核移植 11.下列是精子、卵子发生的区别是（下列是精子、卵子发生的区别是（ 多选多选 ）：）：A.初级精母、卵母细胞的形成时间初级精母、卵母细胞的形成时间 B.M 和和M的时间连续性的时间连续性C.成熟生殖细胞是否经过变形成熟生殖细胞是否经过变形 D.成熟生殖细胞中的染色体数目成熟生殖细胞中的染色体数目