资源简介

(共30张PPT)
胚胎工程
第3节
主要内容
胚胎工程的理论基础
胚胎工程技术及其应用
一、胚胎工程的理论基础
我国对奶类的总需求量很大，但与奶业发达的国家相比，我国奶牛的单产水平还存在一定差距。奶牛品种是影响产奶的主要因素之一，而引进一头成年奶牛往往需要数万元，高昂的价格使得靠大量引进优良品种来提高产量不太可行。能不能让引进的两种奶牛快速、大量繁殖呢？遗憾的是，牛的生育率很低，一头母牛一胎一般只产一头犊牛，一生约生育四五次。如何解决这个难题呢？
良种荷斯坦奶牛
从社会中来
胚胎工程：是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
1.操作对象： ；
2.技术种类： ；
3.理论基础： ；
4.工程实质： ；
；
动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞
体外受精、胚胎移植、胚胎分割
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
在体外条件下，对动物自然受精和早期
胚胎发育条件进行的模拟操作
受精
一
1.概念：
精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
2.场所：
输卵管内
3.过程：
受精前的准备阶段和受精阶段
细胞膜的功能：进行细胞间信息交流
细胞膜结构特点：具有一定的流动性
刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物
的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，
这一生理现象称为“精子获能”
准备阶段1：精子获能
获能方法：
①利用雌性动物的生殖道让精子获能。
②将精子培养在人工配置的获能液中使其获能等。常用有效成分：Ca2+载体、肝素等。
指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关
受精
一
1.概念：
精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
2.场所：
输卵管内
3.过程：
受精前的准备阶段和受精阶段
细胞膜的功能：进行细胞间信息交流
细胞膜结构特点：具有一定的流动性
准备阶段2：卵子的准备
①卵子一般在排出2-3h后才能被精子穿入。
②动物排出的卵子成熟程度不同：有的可能是初级卵母
细胞，如马、犬等；有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等。
③卵子成熟的场所：输卵管
④卵子具备与精子受精能力的时期：MⅡ期
⑤具备受精能力的卵子结构。
输卵管
卵巢
子宫
透明带
卵细胞膜
细胞核
第一极体
受精
一
1.概念：
精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
2.场所：
输卵管内
3.过程：
受精前的准备阶段和受精阶段
细胞膜的功能：进行细胞间信息交流
细胞膜结构特点：具有一定的流动性
雄原核
雌原核
第一极体
第二极体
雄原核
雌原核
第一极体
第二极体
精子穿越卵细胞膜
外结构（如透明带）
精子接触
卵细胞膜
精子形成雄原核、卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核
雌、雄原核靠近
核膜消失，第一
次卵裂即将开始
受精
一
1.概念：
精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
2.场所：
输卵管内
3.过程：
受精前的准备阶段和受精阶段
细胞膜的功能：进行细胞间信息交流
细胞膜结构特点：具有一定的流动性
（1）防止多精入卵的两个屏障_____________________________
（2）受精的标志_________________________________________
_________________________________________
（3）受精完成的标志_____________________________________
透明带反应、卵细胞膜反应
①观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间）
②观察到雌、雄原核
雌雄原核融合形成合子
胚胎早期发育
二
1.场所：输卵管、子宫
2.过程：
桑葚胚
胚胎早期发育
二
1.场所：输卵管、子宫
2.过程：
（1）在透明带内进行分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。（分裂方式：有丝分裂）
项目 变化
细胞数目
胚胎的总体积
每个细胞体积
DNA总量
每个细胞内的DNA总量
有机物总量
增加
减小
增多
不变
减少
不增加
场所：透明带
特点：
胚胎早期发育
二
1.场所：输卵管、子宫
2.过程：
（1）在透明带内进行分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。（分裂方式：有丝分裂）
（2）当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。特点：每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能。
胚胎早期发育
二
1.场所：输卵管、子宫
2.过程：
（3）囊胚
特点：细胞开始分化
囊胚进一步扩大会导致透明带破裂破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。
孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
（4）原肠胚
外胚层
中胚层
内胚层
内细胞团—发育成胎儿的各种组织
滋养层细胞—发育成胎膜和胎盘
囊胚腔
结构：
胚胎早期发育
二
思考·讨论 不同动物受精卵发育的比较
动物种类 受精卵发育的时间/h 进入子宫时受精卵的发育天数和发育阶段 2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑葚胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑葚胚
绵羊 36~38 42 48 67~72 96 3~4 16细胞
猪 21~51 51~66 66~72 90~110 110~114 2~2.5 4~6细胞
马 24 30~36 50~60 72 98~106 6 囊胚
牛 27~42 44~65 46~90 96~120 120~144 4~5 8~16细胞
注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间
讨论：1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段。
胚胎早期发育
二
思考·讨论 不同动物受精卵发育的比较
动物种类 受精卵发育的时间/h 进入子宫时受精卵的发育天数和发育阶段 2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑葚胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑葚胚
绵羊 36~38 42 48 67~72 96 3~4 16细胞
猪 21~51 51~66 66~72 90~110 110~114 2~2.5 4~6细胞
马 24 30~36 50~60 72 98~106 6 囊胚
牛 27~42 44~65 46~90 96~120 120~144 4~5 8~16细胞
注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间
讨论：2.将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时，应选择至少发育到什么阶段的胚胎
如果换成牛又该怎样处理？
小鼠应选择至少发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移植。
牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8~16细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。
课堂巩固
1.判断下列有关哺乳动物受精的表述是否正确。
（1）在自然条件下，受精在子宫中完成。（ ）
（2）精子需要获能才能与卵子结合，而卵子一经排出就具备受精能力。（ ）
（3）精子入卵后，卵细胞膜会发生反应阻止其他精子入卵。（ ）
2.下列有关哺乳动物早期胚胎发育的叙述，错误的是（ ）
A.在桑葚胚阶段，胚胎的内部开始出现含有液体的腔
B.胚胎干细胞是一类未分化的细胞，可以从早期胚胎中分离获得
C.桑葚胚的细胞一般都具有全能性，囊胚的细胞逐渐分化
D.受精卵早期分裂时，胚胎中细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加
×
×
√
A
二、胚胎工程技术及其应用
体外受精
一
1.试管动物：
通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。
核移植
体外受精
早期胚
胎培养
胚胎
移植
重组细胞
受精卵
比较项目 试管动物(婴儿) 克隆动物
技术基础
生殖类型
发育起点 受精卵 重组细胞
遗传规律 遵循 不遵循
遗传物质 来自2个亲代 主要来自核供体
体外受精、胚胎移植
核移植、胚胎移植
有性生殖
无性生殖
克隆牛
试管牛
体外受精
一
1.试管动物：
通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。
2.体外受精的步骤：
卵母细胞的采集；精子的获取；受精。
（1）采集到的卵母细胞和精子，要分别在体外进行成熟培养和获能处理，然后
才能用于体外受精。
（2）一般情况下，可以将获能的精子和培养成熟的卵子置于适当的培养液中共同培养一段时间，来促进它们完成受精作用。
体外受精
一
1.试管动物：
通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。
2.体外受精的步骤：
①卵母细胞的采集；
②精子的获取；
③受精。
卵巢
MⅡ期卵母细胞
体外受精
获能精子
精子离心处理
受精卵培养
新鲜或解冻的精液
3.意义：
(1)是提高动物繁殖能力的有效措施。
(2)还可以为胚胎移植提供可用的胚胎。
（适当的培养液）
体外受精
一
1.试管动物：
通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。
2.体外受精的步骤：
①卵母细胞的采集；
②精子的获取；
③受精。
卵巢
MⅡ期卵母细胞
体外受精
获能精子
精子离心处理
受精卵培养
新鲜或解冻的精液
（适当的培养液）
精子获能和体外受精过程模拟的是雌性动物的哪些部位的环境 。
雌性生殖道、输卵管
胚胎移植(胚胎工程最终技术环节）
二
1.概念：胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式（转入目的基因的受精卵、体内受精和核移植）得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
供体：提供胚胎的个体。
受体：接受胚胎的个体。
有性生殖
无性生殖
二
2.过程：
优良供体母牛
(遗传性状优良、生产能力强)
超数排卵处理
（外源促性腺激素）
发情配种或人工授精
收集胚胎并检查
优良公牛
受体母牛
(有健康的体质和正常繁殖能力)
受体发情
....................
进行同期
发情处理
............
............
......................
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
对受体进行妊娠检查
具有优良性状的后代
移植胚胎
胚胎移植(胚胎工程最终技术环节）
3.优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
二
胚胎移植(胚胎工程最终技术环节）
思考 讨论胚胎移植的生理学基础
1.将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗 如果不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理
不一定，检查合格的胚胎需要移植到同种的、生理状况相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育。
移植前应对受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器官的生理变化同步，为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境。
2.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应
受体对来自供体的胚胎基本上不会发生免疫排斥反应（移入胚胎存活的基础）。
二
胚胎移植(胚胎工程最终技术环节）
思考 讨论胚胎移植的生理学基础
3.胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致 为什么？
与供体保持一致。供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系，
其遗传物质在孕育过程中不发生变化。
4.胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗
正确
三
胚胎分割
1．概念：指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得
同卵双胎或多胎的技术。
2．实质：无性繁殖或克隆。
3．仪器用具：
仪器：体视显微镜、显微操作仪；
分割用具：分割刀或分割针。
4.理论基础：动物胚胎细胞的全能性。
三
胚胎分割
5．过程：
第一步：选择胚胎
第二步：分割胚胎
第三步：胚胎移植
发育良好、形态正常的囊胚或桑葚胚。
将其移入盛有操作液的培养皿中，然后再显微镜下用分割针或分割刀分割。在分割囊胚阶段的胚胎时，要将内细胞团均等分割。
分割后的胚胎可以直接移植给受体或经体外培养后再移植给受体。
二分胚i
三
胚胎分割
5．过程：
1
2
3
4
6
5
三
胚胎分割
5．过程：
三
胚胎分割
5．过程：
讨论1.胚胎移植前，为什么要对胚胎进行DNA分析和性别鉴定？
进行DNA分析的目的是进行遗传病筛查，以防止产生的后代具有严重的遗传病；进行性别鉴定，是为了人工筛选后代动物的性别。
讨论2.为什么要取滋养层细胞进行分析和鉴定？
①避免损伤内细胞团；
②滋养层和内细胞团均来自同一个受精卵的有丝分裂，含有相同的遗传物质。

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