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专题三胚胎工程 操作对象 早期胚胎或配子技术手段 胚胎移植 体外受精 胚胎分割 胚胎干细胞培养等理论基础 P84 胚胎工程的概念 知识网络构建 胚胎工程 胚胎工程的应用 胚胎移植 胚胎分割 基本程序 移植的生理学基础 体外受精和早期胚胎培养 试管动物技术 体外受精 早期胚胎培养 体内受精和早期胚胎发育 精子的发生 卵子的发生 受精 早期胚胎发育 胚胎干细胞 一 体内受精和早期胚胎发育 一 精子和卵子的发生 二 受精 三 胚胎发育 一 1 精子的发生 1 场所 2 时期 3 过程 睾丸 的曲细精管 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 精原细胞 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 多个精原细胞 染色体复制 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 2 卵子的发生 1 发生部位 卵巢2 时间 胚胎性别分化以后直至生殖机能衰退减数第一次分裂在雌性动物排卵前后完成 减数第二次分裂在精子和卵子结合的过程中完成 卵原细胞 有丝分裂 多个卵原细胞 染色体复制 初级卵母细胞 M 第一极体 一般不分裂 次级卵母细胞 两个第二极体 第二极体 卵子 退化消失 卵子发生过程 M 排卵前后完成 在受精过程完成 被卵泡细胞包围 形成卵泡 胎儿期完成 卵丘细胞群 卵细胞膜 第一极体 非细胞结构的胶状糖蛋白 卵子的结构 哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程 只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成 下面为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图 N表示染色体组 据图分析 下列叙述错误的是 A 次级卵母细胞形成的过程需要激素调节B 细胞III只有在精子的作用下才能形成成熟卵子C II III和IV细胞分裂后期染色体数目相同D 培育转基因动物应选择细胞IV作为受体细胞 C 总结 1 一个卵泡中一般能形成一个成熟的卵子 2 排卵是指卵子从卵泡中排出而不是指卵泡从卵巢中排出 3 刚排出的卵子尚未完全成熟 一般仅完成减数第一次分裂 需要在输卵管内进一步成熟 P63 睾丸 卵巢 输卵管 初情期后 胎儿期 初情期后 连续的 需变形 细胞质均等分配 M M 是不连续的 不需变形 细胞质不均等分配 4个精子 一个卵子和3个极体 需要 不需要 发生的时期和场所 原始生殖细胞的增殖为有丝分裂生殖细胞的成熟为减数分裂成熟细胞均经一次复制和两次分裂 子细胞中染色体数目减半 1 有丝分裂2 减数分裂3 变形 卵子 1 有丝分裂2 减数分裂 胎儿期 减数分裂I 排卵前后 减数分裂II 受精过程 初情期 初情期 核 头部主要结构高尔基体 顶体中心体 尾线粒体 线粒体鞘膜 卵子结构 放射冠 卵泡细胞透明带 非细胞结构的糖蛋白卵黄膜 卵细胞膜一个极体 精子和卵的发生 精子 小结 二 受精 1 受精部位 2 受精标志 在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时 输卵管 受精完成的标志是 雌雄原核融合 例题类比辨析 例6 受精的标志是 A 卵黄膜和透明带间出现两个极体B 精卵相遇 发生顶体反应C 雌 雄原核融合D 精子接触透明带 例7 受精完成的标志是 A 卵黄膜和透明带间出现两个极体B 精卵相遇 发生顶体反应C 雌 雄原核融合D 精子接触透明带 C A 3 过程 受精前的准备阶段 受精阶段 精子获能 在雌性动物生殖道 卵子获能 达到减数第二次分裂中期时才具备与精子受精的能力 你能说出这是发育到什么时期的卵子 减数分裂II中期 成熟的可以受精的卵子 不同动物排出卵成熟度不同 但只有发育到MII中期才可受精 二 受精阶段 1 顶体反应 顶体膨大 释放顶体酶溶解卵丘细胞间的物质 精子通道 2 透明带反应 第一道屏障 第一个精子接触卵黄膜 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 透明带反应 精子与卵黄膜接触 卵黄膜微绒毛抱合精子 精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂 3 卵细胞膜反应 卵黄膜封闭作用 第2道屏障 精子入卵后 卵细胞膜发生变化 阻止其他精子入卵 4 形成受精卵 受精的标志 受精完成的标志是什么 雌 雄原核融合成合子 第 极体的形成 雌 雄原核是精子卵原来的细胞核吗 否 是原核膜破裂后形成的新核 下列关于受精过程的叙述 错误的是 A 获能后的精子与卵子相遇后 释放顶体酶穿过透明带进入放射冠B 透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障C 精子与卵黄膜相互融合 精子入卵D 雄原核形成的同时 卵子完成减数第二次分裂 A 受精阶段 1 精子穿越放射冠和透明带顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障2 精子进入卵黄膜卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障3 原核形成 雄原核形成和雌原核形成4 配子结合 雌雄原核融合形成合子 受精卵 总结 1 成熟的精子无受精能力 需要在生殖道内获能后方能受精 2 动物排出的卵子并未成熟 只有达到减数第二次分裂中期时 才具备受精能力 3 受精卵的遗传物质中 核遗传物质一半来自精子 一半来自卵子 质遗传物质几乎全来自卵子 个体发育 受精卵 卵裂期 桑椹胚期 囊胚期 原肠胚期 胎儿 婴儿 成体 生出 组织器官分化 早期胚胎发育 胚胎发育 9周后为胎儿期 性成熟 早期胚胎发育 受精卵 桑椹胚 囊胚 原肠胚 早期胚胎发育各阶段 受精卵 卵裂期 桑椹胚期 囊胚期 原肠胚期 囊胚 有囊胚腔 原肠胚 3个胚层 原肠腔 每个细胞有全能性 囊胚腔 含液体 滋养层 细胞小 各种组织 胎膜 胎盘 透明带 发育 发育 内细胞团 细胞大 破裂 孵化 桑椹胚 约32个细胞 注意胚层的位置 海星 青蛙 受精卵 卵裂期P66 桑椹胚 囊胚 内含囊胚腔 原肠胚 内含原肠腔 胎儿形成 由具有全能细胞 67 构成 细胞数在32个左右 排列紧密 形似桑椹 内细胞团 发育成胎儿各组织 滋养层细胞 发育成胎膜和胎盘 最初发育在输卵管进行有丝分裂 胚胎发育过程 原肠腔 三胚层 外胚层 中胚层 内胚层 孵化 2 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总数目 有机物总量 有丝分裂 增加 不增加 缩小 减小 增加 减少 例8 研究表明 大多数动物如蛙的受精卵在卵裂期随着卵裂的进行胚胎的体积并不增大 但胚胎细胞核的总质量与细胞质的总质量 核 质 比值却发生变化 下列符合卵裂期核质质量比值变化趋势的示意图是 B A C D A 总结 1 发育中的细胞分裂均为有丝分裂 原肠胚阶段是个体发育中分化程度最高的阶段 但要注意细胞分化贯穿整个个体发育过程中 2 桑椹胚以前的细胞均未分化 细胞全能性高 是胚胎分割的最佳时期 3 桑椹胚到囊胚的发育过程中 细胞开始分化 但其全能性仍很高 也可用于胚胎分割 二 体外受精和早期胚胎培养 一 试管动物技术 二 体外受精 三 早期胚胎培养 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 试管动物技术 二 体外受精 过程 采集精子 采集卵母细胞 获能 培养 受精卵 1 卵母细胞的收集和培养 2 精子的收集和获能 3 受精 在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程 实验动物 大家畜或大型动物 发育培养液 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 三 胚胎的早期培养 胚胎发育到适宜的阶段时 可取出向受体移植或冷冻保存 胚胎的去向 获能溶液 使精子获能或精卵结合完成受精作用一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液 使精子获能专用的受精溶液 完成受精作用发育培养液 检查受精状况和受精卵的发育能力动物细胞培养液 培养动物细胞如卵细胞 三 胚胎工程的应用及前景 一 胚胎移植 二 胚胎分割 三 胚胎干细胞的培养 胚胎移植 胚胎工程的最终技术环节 1 概念 将雌性动物的早期胚胎 或者通过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 2 胚胎移植的生理学基础P76 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 3 胚胎移植的基本程序 4 胚胎移植的条件和时间和实质 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 5 胚胎移植的意义P75 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 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 2 特点 后代具有相同的遗传物质 无性繁殖或克隆 3 选择的胚胎 发育良好的 形态正常的桑椹胚或囊胚 4 分割要求 内细胞团均等分割5 主要工具 P796 存在的问题 二 胚胎分割 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 三 胚胎干细胞的培养 2 特点 1 形态 体积小 细胞核大