第三讲胚胎工程.ppt

第三讲胚胎工程,选修3现代生物科技专题,制作人：黄力2014.12.21,主要内容,一、体内受精和早期胚胎发育,（二）、精子的发生,（三）、卵子的发生,（四）、受精,（一）、胚胎工程的概念,（五）、胚胎发育,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）、胚胎早期培养,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,一、体内受精和早期胚胎发育,（一）、胚胎工程的概念,1、胚胎工程是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。,2、胚胎工程操作的对象是什么？,早期胚胎或配子,3、胚胎工程包括那些技术？,4、试管婴儿可能用到那些技术？,胚胎移植,体外受精,胚胎分割,胚胎干细胞培养,返回,一、体内受精和早期胚胎发育,（二）、精子的发生,（1）、场所：,睾丸中的曲细精管,（2）、时期：,初情期,生殖机能减退,（3）、过程：,分三个阶段,第一阶段,精原细胞,有丝分裂,多个精原细胞,染色体复制,多个初级精母细胞,初级精母细胞的形成,第二阶段,精子细胞的生成,初级精母细胞,次级精母细胞,精子细胞,M,M,不等于衰老,减数分裂,第三阶段,精子细胞变形成精子,第三阶段,精子细胞变形成精子,高尔基体,细胞核,细胞质,中心体,线粒体,顶体的发生,发育中的顶体,发育中的尾（中心体）,尾的发育,精子头出现,线粒体,细胞质浓缩,精子形成,原生质滴,尾,线粒体鞘,头,顶体,精子的形态,1、外形似蝌蚪，分头、颈、尾三大部分。,2、不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体形大小无关。,精子细胞变形总结,1、细胞核,2、高尔基体,3、中心体,4、线粒体,5、细胞内其它物质,顶体,尾,头,线粒体鞘,原生质滴,（球状，最后脱落）,头,颈,线粒体鞘,牛,猪,绵羊,马,尾,精原细胞,有丝分裂,多个精原细胞,染色体复制,初级精母细胞,M,次级精母细胞,M,精子细胞,变形,精子,第一阶段,第二阶段,第三阶段,精子发生的过程,其二、对精子进行筛选，保证最优秀的精子与卵子结合。,其一、精子数量多，总有精子能与卵子结合，从而保证了种族的延续,问题讨论：,1、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,问题讨论：,2、精子细胞变成精子过程中，细胞核和线粒体都保留，如何理解此现象？,细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是参与精卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心,线粒体是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”,返回2,一、体内受精和早期胚胎发育,（三）、卵子的发生,（1）发生部位：,成熟部位：,卵巢,输卵管,（2）时间：,胎儿时以及初情期生殖机能衰退,卵泡细胞,不同发育阶段的卵泡,黄体,退化黄体,排卵,第一极体,卵丘细胞,核,透明带,卵细胞膜,一、体内受精和早期胚胎发育,（三）、卵子的发生,（3）过程,卵原细胞,初级卵母细胞,染色体复制,有丝分裂,储存于中,卵泡,胎儿期,（3）过程,初级卵母细胞生长透明带形成,透明带,卵黄膜,初级卵母细胞,M,马、犬,排出的卵是初级卵母细胞,次级卵母细胞,第一极体,M,中期,绵羊牛猪,排出的卵是次级卵母细胞,排卵,指卵子从卵泡中排出进入输卵管,合子,第二极体,透明带与卵黄膜之间有2个极体,受精的重要标志,初级卵母细胞,受精,卵原细胞,初级卵母细胞,染色体复制,有丝分裂,储存于中,卵泡,胎儿期,初级卵母细胞生长透明带形成,透明带,卵黄膜,初级卵母细胞,M,马、犬,排出的卵是初级卵母细胞,次级卵母细胞,第一极体,M,中期,绵羊牛猪,排出的卵是次级卵母细胞,排卵,指卵子从卵泡中排出进入输卵管,合子,第二极体,透明带与卵黄膜之间有2个极体,受精完成的重要标志,受精,初情期后,（3）过程,（三）卵子发生过程,胎儿时期完成,初情期至生殖减退期,卵原细胞,初级卵母细胞,染色体复制,有丝分裂,多个卵原细胞,M,次级卵母细胞,第一极体,卵子,第二极体,M,受精过程中完成减数第二次分裂,1、减数第一次分裂在什么时间完成？,在什么场所完成？,排卵前后,卵巢或输卵管,2、减数第二次分裂在什么时间完成？,在什么场所完成？,受精过程中,输卵管,3、排卵发生在什么时间？,4、受精发生在什么场所？,输卵管,M前后,5、一个卵泡中能形成几个卵子？,正常情况下，一个卵泡只能形成一个卵子,8、排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？,是指卵子从卵泡中排出。,6、刚排出的卵是成熟的卵子吗？,不是,输卵管,7、它在什么部位成熟？,讨论：,返回2,一、体内受精和早期胚胎发育,（四）、受精,1、概念：,指精子与卵子结合成合子（受精卵）的过程。,2、受精标志：,在卵黄膜和透明带的间隙观察到到两个极体时。,3、场所：,输卵管,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,精子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。,卵子在输卵管内达到减数第二次分裂中期（M）时才具备受精能力,一、体内受精和早期胚胎发育,（四）、受精,受精阶段,精子穿越放射冠：,顶体反应,顶体内的酶释放，溶解透明带，精子穿越透明带后接触卵黄膜瞬间发生透明带反应。,精子穿越透明带：,透明带反应,防止多精子进入受精卵（第二道屏障）,精子进入卵细胞膜：,卵细胞膜反应,4、过程：,形成精子穿越放射冠的通路。,形成了防止多精子进入的第一道屏障,顶体内的酶释放，溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质，,精子进入卵后,变化a,变化b,变化c,卵黄膜的封闭作用？,形成第二道屏障作用？,尾部脱离核膜破裂,形成雄原核,激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体,形成雌原核,发育移动接触合并,形成受精卵,受精完成的标志：,雌雄原核形成合子,返回2,原核形成和融合:,受精卵：,最初在输卵管进行有丝分裂,卵裂期：,在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加但胚胎总体积并不增加，或略有减少。,桑椹胚：,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。,囊胚（内含囊胚腔）,内细胞团：,滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘,原肠胚（内含原肠腔）,胎儿形成,外胚层,中胚层,内胚层,（五）、胚胎发育,发育成胎儿各组织,囊胚腔,原肠腔,返回2,二、体外受精和早期胚胎培养,（一）、试管动物技术：,通过人工操作使卵子和精子在条件下成熟和，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。,体外,受精,返回2,采取雌性动物的和雄性动物的，使其在受精,（二）体外受精,概念：,等几个主要步骤,卵母细胞,精子,体外,卵母细胞的采集,精子的获取,体外受精,主要包括,1、卵母细胞的采集和培养,如何使雌性动物排出更多的卵子？,超数排卵处理,对不同动物，采用不同的方法。,对实验动物小鼠、兔，以及猪、羊等如何采集卵子？,a、用促性腺激素处理，使其超数排卵，之后从输卵管中冲取卵子,对于大家畜或大型动物（如牛）如何采集卵子？,c、也可以借助超声波、内窥镜或腹腔镜等工具，直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。,采集的卵子是否可以马上受精？,采集的卵母细胞，一般都要在体外人工培养成熟后，才能与获能的精子在体外受精。,b、从屠宰母畜卵巢中采集卵母细胞；,2、精子细胞的采集和获能,（1）精子的采集方法：,假阴道法,大家畜或大型动物,手握法,猪、犬等体型较小，易于控制的动物,电刺激法,野生或经济动物,（2）精子的获能方法：,有培养法：,化学诱导法:,放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中。如：牛、羊等,放入人工配制的获能培养液中如：啮齿动物、家兔和猪等,3、受精：,获能的精子和培养成熟的卵子一般情况下在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程,返回2,（三）胚胎早期培养,精子和卵子在体外受精后，将受精卵移入发育培养液中培养，,有机盐、无机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及动物血清等物质,培养液成分：,培养过程,二氧化碳培养箱,活体或屠宰场收集卵母细胞,保温瓶中存放（生理盐水）,抽取卵母细胞,检查卵母细胞,卵母细胞成熟培养,冷冻精子,解冻,离心前,离心后,将解冻精子离心分离,获能液,精子获能,成熟卵子,受精,胚胎培养,受精卵检查,胚胎早期培养,培养发育到适宜阶段时，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：,可在更早的阶段移植,试管婴儿：,86个细胞阶段,注意：胚胎发育的主要场所是母体子宫,目前，从屠宰场废弃的卵巢中，每个卵巢平均可采集10枚左右可用卵母细胞，经体外培养成熟和受精后约可获4枚可用的胚胎，经过移植给受体母牛，最终可得到12头犊牛。牛的体外受精胚胎的工厂化生产已经成为可能。,返回2,卵巢,卵母细胞,卵母细胞培养,M期卵母细胞,M中期卵母细胞,体外受精,受精卵培养,获能精子,精子获能处理,精子离心处理,新鲜或解冻的精液,返回32,三、胚胎工程的应用及前景,（一）、胚胎移植,1、,受体的条件：,同种、生理状态相同,2、胚胎移植的基本程序,3、,供体：,只担任产生优良遗传特性的胚胎,受体：,担任了繁重而漫长的妊娠和育仔,大大缩短了供体的繁殖周期,4、,返回2,三、胚胎工程的应用及前景,（一）、胚胎移植,（二）、胚胎分割：,三、胚胎工程的应用及前景,（一）、胚胎移植,（二）、胚胎分割：,返回2,三、胚胎工程的应用及前景,（三）、胚胎干细胞,三、胚胎工程