胚胎工程

（2015年天津，6）2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。,据图分析，下列叙述错误的是（）A、该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代B、捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿C、三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核D、三亲婴儿的培育还需要早期环胎培养和胚胎移植等技术,C,1、胚胎工程的概念,操作的对象早期胚胎或配子技术手段胚胎干细胞培养、胚胎分割、胚胎移植、体外受精等最后结果产生动物个体，满足人类需求,体内受精和早期胚胎发育,一、精子的发生,1、场所：,2、时期：,3、过程：,精子的发生是在睾丸的曲细精管内完成的,从初情期开始直到生殖功能衰退,发生的过程大体可分为三个阶段,曲细精管,第二阶段：,精原细胞经过数次有丝分裂,产生大量的精原细胞,其中一部分经过染色体复制等活动,进一步形成初级精母细胞。,每一个初级精母细胞经减数分裂形成四个含有单倍染色体的精子细胞。,第一阶段：初级精母细胞的形成,第二阶段：精子细胞的形成,第三阶段精子变形,_变为精子头部的主要部分；_发育为头部的顶体；_演变为精子的尾；_形成线粒体鞘膜；其它物质浓缩成_（球形）。,第三阶段：精子变形,细胞核,高尔基体,中心体,线粒体,原生质滴,4、精子的形态：,（1）外形似蝌蚪，分_、_、_、三大部分。,（2）不同种动物精子的形态_，大小略有_，与动物的体形大小_。,头颈尾,相似,不同无关,二、卵子的发生,1.场所：,2.时期：,卵子的发生是在卵巢内完成的(卵巢有产卵与排卵、分泌多种激素这二大功能）。,性别分化以后,（放射冠）,3、过程：,雌性胎儿卵巢内的卵原细胞，通过有丝分裂增加其数量，并演变为初级卵母细胞，被卵泡细胞包围,形成卵泡。初级卵母细胞经过减数分裂变为成熟的卵子。,减数第一次分裂的时间是在雌性动物排卵前后完成的，结果是产生1个次级卵母细胞和1个第一极体(暂不分离),进入输卵管,准备与精子受精。,减数第二次分裂时间是在精子和卵子结合的过程中，结果是产生1个成熟卵子和3个第二极体。,P63讨论题,1正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子,2是指卵子从卵泡中排出。(不准确),三、精子与卵子的发生比较,四、受精作用,1、概念:,3、场所:,1、概念:指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。,2、受精的标志:在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时;受精完成的标志：雌雄原核的融合。,3、场所:受精是在输卵管内完成的。,4、过程,受精前的准备阶段,受精阶段,准备阶段1：精子获能,准备阶段2：卵子的准备,准备阶段1：精子获能,即精子必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。,准备阶段2：卵子的准备,即卵子在输卵管内成熟到减数第二分裂中期（M）时，才具备受精能力。,受精阶段,包括精子穿越放射冠和透明带、进入卵黄膜、雌雄原核形成和精卵结合等内容。,精、卵相遇,顶体反应,顶体酶释放,顶体酶溶解透明带,接触透明带,穿越放射冠,溶解卵丘细胞（放射冠）,穿越透明带,接触卵黄膜,产生透明带反应,形成第一道屏障（作用）,精子被微绒毛抱合,精子外膜与卵黄膜融合,精子进入卵,精子进入卵后,变化,变化,变化,产生卵黄膜封闭作用,形成第二道屏障（作用？）,尾部脱离核膜破裂,形成雄原核,形成雌原核,激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体,发育移动接触合并,形成受精卵,受精作用的特点和实质,特点:1、只有一个精子与一个卵细胞结合，形成一个受精卵。2、进入卵细胞的只是精子的头部（细胞核）3、受精卵的细胞质几乎都只来自卵细胞。,实质:雄原核与雌原核的融合。,五、胚胎发育,1、卵裂期的特点：,细胞分裂方式为_细胞数目_胚胎总体积_或略有_每个细胞体积_,DNA总量_但_,有丝分裂,增加,不增加,缩小,减小,增加,每个细胞DNA含量不变,2、早期胚胎发育的几个阶段,桑椹胚：,囊胚：,原肠胚：,桑椹胚：细胞均属于全能细胞。,细胞开始分化;内细胞团将来发育成各种组织,滋养层将来发育成胎膜、胎盘;出现囊胚腔后，进一步扩大会导致孵化。,原肠胚：内细胞团表皮的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，出现原肠腔。,3.2体外受精和早期胚胎培养,专题3:胚胎工程,1.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，再经胚胎移植（到受体母亲体内）产生后代的技术。,采集良种母牛的卵母细胞,卵母细胞的体外培养,采集良种公牛精子,精子体外获能,体外受精,良种牛体外受精胚胎早期培养,胚胎移植,受体牛,良种犊牛,成熟期牛,屠宰加工厂,市场,采集卵巢中的卵母细胞,“试管牛”工厂化生产的技术流程图,1.卵母细胞的采集和培养,用促性腺激素处理后，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。,如：小鼠、兔、猪、羊等,方法一：,超数排卵法,1.卵母细胞的采集和培养,方法二：,从屠宰的母畜卵巢中直接采集卵母细胞。,适用于大家畜和大动物，如牛,牛卵巢中采卵,牛卵巢,方法三：,借助超声波探测仪、内窥镜、腹腔镜等工具，从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。,适用于大家畜和大动物，如牛,B超活采仪,方法二和三采集的卵母细胞需经体外人工培养成熟,卵母细胞的成熟培养：CO2培养箱,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：把精子放入获能液中。（适用对象：啮齿动物、家兔和猪）化学法：把精子放入一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，化学药物诱导。（适用对象：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,离心的目的是什么？,卵母细胞的培养的目的是什么？,胚胎的早期培养,一般比较复杂培养液: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.培养发育到适宜阶段时，可将其取出向受体移植或冷动保存.,2.胚胎移植1).概念:将雌性动物的早期胚胎,或经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。,一胚胎移植,2）.胚胎移植的现状和意义,（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)可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,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).供体和受体具相同的生理环境；（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).胚胎与受体能建立正常的组织联系,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(胚胎),胚胎质量检查、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,3、胚胎分割（1）胚胎分割的概念（2）胚胎分割特点（3）胚胎分割的理论基础（4）胚胎分割操作过程,1).概念:采用显微手术（机械方法）的方法将早期胚胎分割成2分胚,4分胚或8分胚,经体内或体外培养后植入受体，以得到同卵双胎或同卵多胎的技术。,2).特点：后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。3)、理论基础:动物胚胎细胞的全能性。所以胚胎分割的时期为：囊胚或桑椹胚。,4)、选择的胚胎：发育良好的,形态正常的桑椹胚或囊胚。5)、使用的主要仪器：实体显微镜和显微操作仪。6)、具体操作用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚移植给受体。,胚胎分割移植的显微操作,7)、操作注意事项：对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。原因：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。,7)、操作注意事项：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。早期胚胎的体积很小，只有在显微镜下才能看到；再者，细胞数目是有限的。分割的份数越多，不但难以做到均等分割，每一份的细胞数会越少，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大。因此，分割的份数越多，技术的难度会越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率自然会降低。,4.胚胎干细胞,（1）什么是胚胎干细胞？简称是什么？（2）胚胎干细胞的来源。（3）胚胎干细胞的特性。（4）胚胎干细胞的应用。,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。,2).特点:（1）形态：体积小,细胞核大,核仁明显；（2）功能：具有发育的全能性,可经诱导分化为成年动物体内任何一种组织细胞;（3）在体外培养的条件下，ES细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。,（1）.治疗人类的某些顽症利用ES细胞可以诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。目前，在动物实验方面，用ES细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症