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(共35张PPT)
3.2.3
胚胎工程
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。
细胞工程：是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学的原理和方法，通过细胞器水平、细胞水平或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。
基因工程：是指按照人们的愿望，通过体外转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术
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。
胚胎工程的许多技术是在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育的条件进行模拟操作。
受精
精子获能
受精前的准备
卵子准备
刚排出的精子必需在雌性动物的生殖道发生相应生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为“精子获能”。
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；有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等；
卵子排出后需要在输卵管中进一步成熟，到MⅡ期，才具备与精子受精的能力
精子获能的方法：利用雌性动物的生殖道或将精子培养到获能液（Ca2+载体、肝素等）中使其获能。
透明带
卵细胞膜
核
第一极体
1．精子穿过卵细胞膜外的结构
2．精子接触卵细胞膜
4．雌雄原核靠近
5．核膜消失，第一次卵裂即将开始
3．精子入卵形成雄原核；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核
雄原核
第一极体
雌原核
释放第二极体
顶体反应
透明带反应
卵细胞膜反应
常以观察到两个极体或者雌雄原核作为受精的标志。
获能精子
雄原核（大）
顶体反应
卵细胞膜反应
透明带反应
受精卵
获能卵子(MII中)
雌原核（小）
受精
顶体反应：精子头部的顶体与卵子相遇时，顶体释放顶体酶，可溶解透明带等物质。
透明带反应：一个精子穿过透明带，触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来精子进入透明带的反应。是防止多个精子入卵的第一道屏障。
卵细胞膜作用：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，是防止多精入卵的第二道屏障。
受精
精子获能
受精前的准备
卵子准备
刚排出的精子必需在雌性动物的生殖道发生相应生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为“精子获能”
卵子排出后需要在输卵管中进一步成熟，到MⅡ期，才具备与精子受精的能力
精子获能的方法：利用雌性动物的生殖道；将精子培养到获能液（Ca2+载体、肝素等）中使其获能
精子穿过卵细胞外结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵形成雄原核；卵子释放第二极体，形成雌原核
雌雄原核靠近
核膜消失
受精卵
2细胞
8细胞
桑葚胚
透明带
内细胞团
囊胚腔
滋养层
囊胚
卵裂
孵化
4细胞
卵裂在透明带内进行，细胞不断分裂，胚胎总体积基本不变。
受精卵
2细胞
8细胞
桑葚胚
透明带
内细胞团
囊胚腔
滋养层
囊胚
卵裂
孵化
4细胞
桑葚胚为形似桑葚的实心胚胎，通常包括16-64个细胞。
受精卵
2细胞
8细胞
桑葚胚
透明带
内细胞团
囊胚腔
滋养层
囊胚
卵裂
孵化
4细胞
桑葚胚为形似桑葚的实心胚胎，通常包括16-64个细胞。
受精卵
2细胞
8细胞
桑葚胚
透明带
内细胞团
囊胚腔
滋养层
囊胚
卵裂
孵化
4细胞
内细胞团的细胞具有全能性，能发育成组成个体的任何组织组织（不包括胎盘、胎膜等胚外组织细胞）。
受精卵
2细胞
8细胞
桑葚胚
透明带
内细胞团
囊胚腔
滋养层
囊胚
卵裂
孵化
4细胞
滋养层细胞最终发育成胎盘、胎膜等胚外组织。
桑葚胚
受精卵
每个细胞具有全能性，能发育成组成个体的任何细胞类型及胚外组织
囊胚
原肠胚
卵裂
细胞在透明带内分裂，胚胎总体积并不增加
孵化
内细胞团
滋养层
通常含有三个胚层：外胚层、内胚层、中胚层
胎盘、胎膜等胚外组织细胞
发育成
个体的各种组织细胞
发育成
受精
精子获能
受精前的准备
卵子准备
MⅡ期具备受精能力
雌性动物的生殖道或培养到获能液(肝素或Ca2+载体)中
精子穿过卵细胞外结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵形成雄原核；卵子释放第二极体，形成雌原核
雌雄原核靠近
核膜消失
桑葚胚
受精卵
每个细胞能发育成组成个体的任何细胞类型及胚外组织
囊胚
原肠胚
卵裂
细胞在透明带内分裂，胚胎总体积并不增加
孵化
内细胞团
滋养层
组成个体的各种组织细胞
胎盘、胎膜等胚外组织细胞
外胚层内胚层中胚层
发育成
发育成
方法
包括
不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异。
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及发育阶段 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 36～36 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，其它动物为交配后时间。
应用较多的
胚胎工程技术
1.体外受精
2.胚胎移植
3.胚胎分割
进一步挖掘动物的繁殖潜力
体外受精
卵巢
MⅡ期卵母细胞
获能精子
精子离心处理
新鲜或解冻的精液
受精卵培养
一、体外受精
受精卵
卵母细胞采集
MⅡ期卵母细胞
精子采集
培养
获能的精子
离心
获能培养
体外
受精
冷冻
解冻
一、体外受精
1、胚胎移植的概念
胚胎移植：是指将雌性动物体内的____________，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到________________________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称为“______”，接受胚胎的个体叫“______”。胚胎移植实际上是____________的供体和____________的受体共同繁殖后代的过程。
在胚胎工程中通过任何一项技术，如转基因、核移植，或体外受精等技术获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。因此，胚胎移植又是胚胎工程其他技术的____________________。
早期胚胎
同种的生理状态相同
供体
受体
生产胚胎
孕育胚胎
最后一道“工序”
二、胚胎移植
体外受精
体内受精
核移植
转入目的基因的受精卵
胚胎分割
早期胚胎培养
早期胚胎
冲卵
早期胚胎
早期胚胎培养
早期胚胎
早期胚胎培养
早期胚胎
胚
胎
移
植
①
②
③
④
⑤
有性
生殖
无性
生殖
二、胚胎移植
2.胚胎移植的生理学基础
①胚胎移入的基础
②胚胎收集的基础
③移入胚胎存活的基础
④保留胚胎遗传特性 的基础
排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境（同期发情）。
早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，为胚胎的收集提供可能（冲卵）。
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体内存活提供了可能。
供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，其遗传物质不会发生改变，为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障，同时保障了供体优良遗传性状。
3、胚胎移植的流程
①对供、受体母牛进行选择，并用激素进行____________处理（多种激素，主要是孕激素，配合使用前列腺素和促性腺激素）。对供体母牛的要求是_______________________；对受体母牛的要求是______________________。
②用________激素对供体母牛做__________处理。
③超数排卵的母牛发情后，选择同种优秀的公牛进行_________________。
④胚胎的收集：配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的______冲洗出来（也叫______）。
同期发情
生产和遗传性能优良
健康、繁殖能力正常
促性腺
超数排卵
配种或人工授精
胚胎
冲卵
3、胚胎移植的流程
⑤冲卵后，对胚胎进行质量检查。这时的胚胎应该发育到________________阶段。
⑥将收集的胚胎直接向受体移植或放入
-196℃的______中保存。
⑦胚胎的移植：
_________：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。
_________：将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。
⑧对受体母牛进行____________检查。
⑨受体母牛产下胚胎移植的犊牛。
桑葚胚或囊胚
液氮
手术法
非手术法
是否妊娠
非手术法移胚
手术法移胚
4、胚胎移植的现状和意义
进行胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的____________。在这项技术中，供体的主要职能变为只生产具有优良____________的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由受体取代，这就大大缩短了供体本身的繁殖周期。同时，在对供体实行____________处理后，可获得多枚胚胎，经移植可得到多个后代，使供体生产下的后代数是自然繁殖的十几倍到几十倍。
繁殖潜力
遗传特性
超数排卵
生产、遗传性能优良
供体母牛
受体母牛
同期发情处理
超数排卵
供体公牛
配种
冲卵
质量检查、培养
胚胎移植
妊娠检查
分娩（胚胎移植的犊牛）
健康、繁殖能力正常
多种激素
促性腺激素
胚胎分割：是指采用______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__________________的技术。来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此，胚胎分割可以看做动物______繁殖或克隆的方法之一。
胚胎分割所需要的主要仪器设备为________________和______________。
机械
同卵双胎或多胎
无性
体视显微镜
显微操作仪
二、胚胎移植
进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的___________________，将其移入盛有操作液的培养皿中，然后，用_________________进行分割。对于不同发育阶段的胚胎，分割的具体操作不完全相同。
桑椹胚或囊胚
分割针或分割刀
二、胚胎移植
具体操作时，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____________中，或直接将裸半胚移植入受体。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将____________均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能性是有限的，到目前为止，最常见的是经分割产生的同卵双胎，而同卵多胎成功的比例都很小。
空透明带
内细胞团
二、胚胎移植
分割针
取样滋养层
做DNA分析，
鉴定性别
已知性别胚胎
透明带
滋养层
内细胞团
囊胚腔
分割针
内细胞团
二分胚胎
胚胎移植
SRY基因：雄性的性别决定基因，指Y染色体上具体决定生物雄性性别的基因片段。
SRY—PCR胚胎鉴定技术
SRY—PCR胚胎的性别鉴定技术
操作的基本程序是：先从被测胚胎中取出几个细胞（一般取_________细胞），提取DNA，然后用位于Y染色体上的性别决定基因，即SRY基因的一段碱基作______，用胚胎细胞中的DNA为模板，进行PCR扩增（如果胚胎细胞中有SRY基因，则这种PCR可以扩增出大量SRY基因），最后用_______________________作为探针对扩增产物进行检测。出现阳性反应者，胚胎为______性；出现阴性反应者，胚胎为______性。这种方法准确率高达90%以上。
滋养层
引物
标记的SRY基因片段
雄
雌

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