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专题三 胚胎工程
3.1 体内受精和早期胚胎发育
1、精子的发生
场所：睾丸
时间：从初情期开始，到生殖机能衰退
过程：（1）精原细胞→多个初级精母细胞（通过数次有丝分裂）
（2）1个初级精母细胞→2个次级精母细胞→4个精子细胞（通过减数分裂，即MI和MII）
（3）精子细胞→精子（通过变形）（细胞核变成精子头的主要部分；高尔基体发育成头部的顶体；中心体演变成精子的尾；线粒体集中在尾的基部形成线粒体鞘；细胞内的其他物质浓缩为球状，叫做原生质滴，最后脱落）
2、卵子的发生
场所：卵巢、输卵管
时间：性别分化以后（胎儿时期完成了卵泡的形成和在卵巢内的储备），从初情期开始，到生殖机能衰退
过程：（1）卵原细胞→初级卵母细胞
（2）1个初级卵母细胞→1个次级卵母细胞＋第一极体（排卵前后完成）
（3）1个次级卵母细胞→1个卵子＋第二极体（精子和卵子结合过程中完成）
3、受精
概念：精子和卵子结合成合子（受精卵）的过程。
场所：雌性的输卵管内
过程：（1）受精前的准备阶段1：精子获能
（2）受精前的准备阶段2：卵子的准备（MⅡ中期）
（3）受精阶段：
a.精子穿越放射冠：顶体反应（顶体酶）
b.精子穿越透明带：透明带反应（阻止多精入卵的第一道屏障）
c.进入卵黄膜：卵黄膜封闭作用（阻止多精入卵的第二道屏障）
d.原核形成（雄原核的体积略大于雌原核）
e.配子结合
完成标志：透明带与卵黄膜的间隙可以观察到两个极体
4、早期胚胎发育
场所：输卵管、子宫
卵裂期：细胞在透明带中进行有丝分裂，数量增加，胚胎总体积不增加
桑椹胚：胚胎细胞达32个左右，每一个细胞都是细胞
囊胚：有囊胚腔，出现了囊胚从透明带中伸展出来的孵化过程（细胞开始分化的时期）
原肠胚：内细胞团细胞形成外胚层和内胚层、中胚层，滋养层发育成胎膜和胎盘，内胚层包围着原肠腔（“一腔三层”）
3.2 体外受精和早期胚胎培养
1、试管动物技术：通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。（有性生殖过程）
2、卵母细胞的采集和培养
方法一：用促性腺激素处理，使其超数排卵，从中输卵管冲取卵子
（针对实验动物，家畜猪、羊等）
方法二：从屠宰母畜卵巢中采集
方法三：借助超声波探测仪、内窥镜、腹腔镜等工具直接从活体母畜卵巢中吸取（针对大家畜或大型动物，如牛）
3、精子的采集和获能
采集的方法：假阴道法、手握法和电刺激法
获能的方法：培养法（通过获能培养液）：对于啮齿目动物、家兔和猪等动物
化学诱导法（通过肝素或钙离子载体A23187）：对于牛、羊等家畜。
4、体外受精 获能溶液或专用的受精溶液
受精：获能的精子 ＋培养成熟的卵子 完成受精
5、胚胎早期培养
条件：受精卵在发育培养液中培养
培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等
不同动物胚胎移植的时间不同：牛、羊一般要培养到桑椹胚或囊胚阶段，人的胚胎到8~16个细胞阶段移植。
6、画出试管牛工业化生产的技术流程图
3.3 胚胎工程的应用及前景
1、胚胎移植
（1）概念：是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及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，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体叫供体，接受胚胎的个体叫受体。
（2）地位：胚胎移植是转基因、核移植、或体外受精等技术的最后一道“工序”
（3）现状：在牛的胚胎移植中，技术方法更为简便、实用。
（4）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可充分发挥雌性优良个体繁殖潜力。供体主要职能只是产生优良特性的胚胎，缩短繁殖周期；受体的主要任务是妊娠和育仔。
（5）生理学基础：①供、受体生殖器官的生理变化相同，为胚胎提供相同的生理环境
②早期胚胎没有与母体子宫建立组织联系，为胚胎收集提供可能
③受体对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，为胚胎的存活提供可能
④胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联系但其遗传物质不受影响
（6）基本程序：①供、受体的选择和处理
②超数排卵
③配种或人工受精
④胚胎收集（冲卵）
⑤胚胎的检查、培养（胚胎发育到桑椹胚或囊胚）或保存（－196℃的液氮）
⑥胚胎移植：手术法（引出子宫和卵巢将其注入）；非手术法（用移植管将其送入子宫）
⑦妊娠检查
⑧分娩
2、胚胎分割（动物无性繁殖或克隆）
（1）概念：指采用机械方法将早期胚胎切割成2、4或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
（2）仪器设备：实体显微镜和显微操作仪
（3）操作程序：①选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿
②用分割针或分割刀切开胚胎，吸出半个，注入空透明带或直接将裸半胚移植给受体。分割囊胚时要将内细胞团均等分割。此时还可用分割针分割滋养层，做胚胎DNA分析性别鉴定。
(3)注意事项：①对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。
②胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低。
（4）局限：刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹上存在差异，同卵多胎的可能性有限。
3、胚胎干细胞
（1）概念：由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。简称ES或EK细胞。
（2）形态上：体积小、细胞核大、核仁明显
（3）功能上：具有发育的全能性，即可分化为成年动物体任何一种组织细胞；在体外可增殖而不发生分化；可冷冻保存；可进行遗传改造
（4）应用：冷冻保存或遗传改造
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。
②培育出人造组织器官，用于器官移植
③ES细胞也是研究体外细胞分化的理想材料。
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