课件：3.1胚胎工程.ppt

专题3 胚胎工程,胚胎工程,胚胎工程指对动物早期胚胎或配子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。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。,操作对象：,技术手段：,目 的：,理论基础：,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,满足人类的各种需求,哺乳动物的受精 和早期胚胎的发育规律,专题3:胚胎工程,3.1 体内受精和早期胚胎发育,一.精子和卵子的发生,（1）发生场所：睾丸 （2）时间： 初情期生殖机能衰老,1.精子的发生,精原细胞,多次有丝分裂,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,精子发生的过程,精原细胞,染色体复制和其他物质的合成,变形,精子细胞变形中的主要变化：,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 (球状,最后脱落),精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消 失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎 样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？,精子的形成时间为两个月左右。,思考,成熟精子和几种主要家畜的精子,精子的大小和动物体型大小的关系？,无关,家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通常只有一个精子能够与卵子结合，这能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？,不是。可以从两方面说明这一问题：其一，在自然繁殖的条件下，为了使母畜排出的1个或几个卵子完成受精，公畜一次射出几亿到几十亿的精子到发情母畜的生殖道内，可以说是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制；其二，在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部位，在通过母畜生殖道的过程中，复杂的组织结构和生理环境将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到达受精部位（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。,讨论,2.卵子的发生,(1)发生部位：卵巢 (2)时间： 胚胎性别分化以后,卵原细胞,有丝分裂,多个卵原细胞,初级卵母细胞,M,第一极体,次级卵母细胞,第二极体,卵子,(3)卵子发生过程,M,卵泡=卵泡细胞+,初级卵母细胞生长，透明带形成,胎儿时期完成,初情期,卵子受精的标志： 当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。,3. 精子与卵子的发生比较,相似点：最初阶段均进行有丝分裂，不断增加生殖原细胞的数量；经过减数两次分裂（M和M）才能形成精子和卵子。,不同点：一个初级精母细胞4个精子；一个初级卵母细胞一个卵子；精子形状为蝌蚪状；卵子为球形。多数哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的贮备是胎儿出生前完成的。,睾丸,卵巢 输卵管,初情期以后,性别分化以后,先有丝分裂 后减数分裂,先有丝分裂 后减数分裂,4个精子细胞,1个卵细胞，3个极体,变形,不变形,哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前完成的；而精子是从初情期开始的,1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？ 2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？ 3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？,答：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成减数第一次分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。,答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。,答：是指卵子从卵泡中排出。,二、受精,1.概念：是精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。,2.场所：输卵管,3.标志: 在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。,4.过程：,（一)受精前的准备阶段: 1)精子获能: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。 2)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。,二)受精阶段:,经过种种障碍的精子终于与卵子相遇,配子结合,精子穿越放射冠和透明带,使顶体内的酶释放出来并溶解 放射冠内的卵丘细胞间物质,精子接触卵黄膜 -透明带反应,原核形成,-顶体反应,在精子接触卵黄膜时是防止多精子入卵受精的第一道屏障,精子进入卵黄膜时是防止多精子入卵受精的第二道屏障,雄原核形成和雌原核（排出第二极体后）形成,卵黄膜封闭作用,雌雄原核融合形成合子(受精卵),5.意义,维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定；对于生物的遗传和变异十分重要。,哺乳动物受精过程示意图,1、精、卵相遇，发生顶体反应，精子穿入放射冠,2、精子接触透明带,3、精子穿过透明带，接触卵黄膜,4、精子头膨胀，同时卵子完成第二次成熟分裂，释放第二极体,5、雌、雄原核形成,6、核膜消失，两个原核融合,7、第一次卵裂即将开始,三.胚胎发育,受精卵,2细胞,4细胞,8细胞,桑椹胚,囊胚,原肠胚,胎儿,最初发育在输卵管进行有丝分裂,卵裂期：在透明带内进行有丝分裂，细胞体积越来越小，胚胎总体积不变或略有减少，胚胎中DNA数量增加，营养物质减少,由具有全能性细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑椹,穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿过放射冠。,几个精子同时分解透明带，但只有一个精子能穿过透明带进入卵子内，当第一个精子进入后，透明带的穿透性就立即发生变化，从而阻止其他精子穿越透明带。,2019/9/1,23,可编辑,精子进入卵子后,其细胞核变大到和卵子细胞核相似,精子细胞核(雄原核)和卵子细胞核(雌原核)同时向细胞中部靠拢,并相互融合成一个细胞核,这时称受精卵。,形成受精卵：,受精后8天。胚芽完成“着陆“,微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。,受精后6星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的心跳每分钟140150下是母亲心跳的两倍。,人类胚胎第8周时在子宫内的照片,此时胎儿已长到20周，他移动手臂，把手指放在唇边，这可以促进它对吮吸的反映 。,3.2 体外受精和早期胚胎发育,1978年7月25日世界首例试管婴儿,1988年3月10日我国首例试管婴儿,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。,一、体外受精,1、卵母细胞的采集和培养,实验动物、家畜猪、羊等： 促性腺激素 大家畜或大型动物，如牛：,屠宰场、超声波探测仪、内窥镜 或腹腔镜（活体）,2、精子的收集和获能 1)收集的方法:假阴道法,手握法和电刺激等 2)获能处理: 培养法：啮齿动物、家兔和猪 化学法：牛、羊 3.受精 在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程,二、胚胎的早期培养,1、胚胎培养液成分：,无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等,2、胚胎发育到适宜阶段，可将其取出向受体移植，或冷冻保存。,不同动物胚胎移植时间不同,牛、羊：桑椹胚或囊胚阶段,小鼠、家兔：可更早,人：816个细胞,牛体外受精胚胎工厂化生产流程图,胚胎工程的应用及前景,专题3:胚胎工程,一.胚胎移植,1.概念: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,使之发育为新个体的技术.(P74) 供体：提供胚胎的个体。 受体：接受胚胎的个体。,2.胚胎移植的意义,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,3.胚胎移植的生理学基础,1)供体和受体相同的生理环境 2)早期胚胎处于游离状态,为胚胎的收集提供了可能 3)受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥 4)胚胎与受体建立正常的生理和组织联系,但遗传物质没有改变,选择,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）,4.胚胎移植的基本程序,5.胚胎移植成功与否要有两个条件,（1）胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行 （2）进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。,二.胚胎分割,1.概念: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.(P78) 2.特点:后代具有相同的遗传物质.克隆. 3.选择的胚胎:发育良好的,形态正常的桑椹胚或囊胚. 4.使用的主要仪器：实体显微镜和显微操作仪,三.胚胎干细胞,1.概念: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.（P80） 2.特点: