高三生物一轮复习课件胚胎工程及应用

第34讲胚胎工程考点一体内受精和早期胚胎发育考点二胚胎工程及应用一、胚胎工程的概念

指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。操作对象技术手段操作水平：

特点主要集中在细胞水平上。哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律。理论基础：1.精子的形成过程曲细精管(1)场所：在雄性动物的

内完成。(2)时期：从

开始到

衰退。睾丸的曲细精管初情期生殖机能考点一体内受精和早期胚胎发育二、体内受精(3).精子细胞转变为精子⑤精子形成②尾的发育③精子头出现④细胞质浓缩①顶体的发生

细胞核——高尔基体——中心体——线粒体——

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（最后脱落）（作用：为精子的运动提供动力）哺乳动物成熟的精子外形似蝌蚪，分头、颈和尾三大部分。*不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关成熟精子结构：头颈线粒体鞘尾巴成熟精子含有的细胞质很少---主要是细胞核——遗传物质的储存场所---线粒体——为精子运动提供能量---是精子代谢和运动的器官2.卵细胞的形成过程卵细胞卵泡(1)场所：在雌性动物的

内完成。(2)时期：

。卵巢输卵管胎儿时期(性别分化以后)和初情期以后卵子结构图3.体内受精__________________________受精是_____和____结合形成____的过程。在自然条件下，哺乳动物的受精在________完成。包括受精前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

精子卵子合子输卵管内(1)概念：(2)场所：(3)过程：精子直接利用________________使精子获能；将精子培养在_______________中使其获能；

刚刚排出的精子_______与卵子受精，必须在______________发生____________后，才能获得________，这一生理现象称为“精子获能”准备阶段1-精子获能实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能，为____________的建立奠定了基础。不能立即雌性动物的生殖道相应的生理变化受精能力体外受精技术雌性动物的生殖道人工配制的获能液①概念：②使精子获能的方法：*获能液的成分因动物种类不同而有所差异；*获能液常见有效成分有肝素、Ca2+载体等；③研究精子获能机制的意义:精子获能实质是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。

准备阶段2-卵子的准备②不同动物排出的卵子成熟程度

：有的可能是____________，如马、犬等；有的可能是____________，如猪、羊等；初级卵母细胞次级卵母细胞③卵子成熟的场所：①卵子一般在排出

后才能被精子穿入。2-3h不同排出的卵子都要在______内进一步成熟。输卵管④卵子具备与精子受精能力的时期：_____期。MⅡ卵原细胞初级卵母细胞次级卵母细胞马、犬排卵猪、羊排卵MⅡ(中)期卵母细胞发育透明带卵细胞膜核纺锤体—染色体复合物第一极体原始卵泡成熟卵泡黄体初级或次级卵母细胞排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？卵子从卵泡中排出正常情况下，一个卵巢中有多个卵泡，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。(4)受精阶段第1步：精子穿越卵细胞膜外结构获能后的精子与卵子在输卵管相遇发生顶体反应释放多种酶（顶体酶）溶解卵细胞膜外的一些结构（放射冠，透明带）精子接触卵细胞膜第2步：精子接触卵细胞膜在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外面的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。(透明带反应是阻止多精入卵的第一道屏障)第3步：精子入卵精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。(卵细胞膜反应是阻止多精入卵的第二道屏障)雄原核雌原核第一极体放出的第二极体第4步：雌雄原核的形成雄原核的形成：精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。雌原核的形成：精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核。多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体，观察到的两个极体为一个第一极体一个第二极体；雌、雄原核靠近核膜消失，卵裂即将开始第5步：雌、雄原核融合，受精卵形成雌、雄原核充分发育相向移动，彼此靠近，核膜消失形成含有两个染色体组的合子就是受精卵，受精过程结束。放出的第二极体第一极体雄原核雌原核受精的标志:观察到两个极体或者雌、雄原核。受精完成的标志：雌、雄原核融合形成合子(受精卵)小结：受精作用1、场所：2、受精标志：输卵管透明带与卵细胞膜之间出现2个极体3、受精完成标志：雌雄原核融合受精卵遗传物质的来源：核遗传物质来自______________，而细胞质的遗传物质几乎来自____________.精子、卵子卵细胞4、受精阶段“三大反应”“两道屏障”防止

。是防止

。顶体释放

，溶解

细胞之间的物质，形成通道。（精卵相遇时）（精子触及卵细胞膜的瞬间）顶体酶卵丘多精入卵受精的第一道屏障多精入卵受精的第二道屏障顶体反应：透明带反应：精子进入卵细胞膜卵细胞膜反应：三、早期胚胎发育(1)卵裂期卵裂期①细胞分裂方式是__________②细胞数目_____

③胚胎总体积___________________④每个细胞的体积______⑤胚胎总有机物_____⑥胚胎总DNA数______⑦每个细胞具有___________________有丝分裂增加不增加或略有减小减小减小增加发育的全能性桑椹胚：细胞数目达到32个左右，它之前每一个细胞都具有全能性。细胞分裂方式：有丝分裂场所：透明带全能细胞(2)囊胚不增加或略有减小囊胚腔滋养层内细胞团①细胞开始出现分化②滋养层将来发育成胎盘和胎膜③内细胞团(ICM)将来发育成胎儿的各种组织。内细胞团(ICM)的细胞具有发育的全能性。④囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。(3)原肠胚滋养层内胚层

外胚层原肠腔外胚层：内细胞团表层细胞形成内胚层：内细胞团下方的细胞形成出现原肠胚：由内胚层包围的囊腔考点二胚胎工程及应用受精卵早期胚胎子宫个体体外受精早期胚胎培养胚胎移植精子卵子一、试管动物1.概念：通过人工操作使卵子在

受精，经培养发育为_________后，再进行

产生的的个体。体外早期胚胎移植2.用到的技术：卵巢新鲜或解冻的精液MII期卵母细胞获能精子精子离心处理体外受精受精卵培养(1)体外受精①.步骤：主要包括

和

等步骤。卵母细胞的采集精子的获取受精卵母细胞的采集、精子的获取受精成熟培养获能处理培养液共同培养哺乳动物体外受精过程示意图目的是除去精清以利于精子获能。②意义：是提高动物繁殖能力的有效措施，可以为胚胎移植提供可用胚胎。新鲜或解冻的精液卵巢MⅡ期卵母细胞精子离心处理获能精子体外

受精受精卵培养早期胚胎产生很多胚胎胚胎移植提高繁殖力采集方法适用范围采集过程培养输卵管采卵(冲取卵子)卵巢采卵屠宰动物的卵巢采卵活体采卵实验动物以及家畜大型动物或大家畜小鼠、兔、猪、羊牛、马利用促性腺激素促使雌性动物排出更多的卵子，从输卵管中冲取卵子。从已屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等仪器，直接从活体动物卵巢中吸取卵母细胞。可直接与获能的精子在体外受精。采集后的卵母细胞都要在体外经过人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。(不需要)(需要)卵母细胞的采集和培养体外受精方法操作过程适用动物培养法将精子放入人工配制的获能液中使其获能啮齿动物、家兔及猪等动物化学诱导法将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能牛、羊等家畜精子在进行体外受精前需要精子获能处理体外受精（2）胚胎移植①概念：指将通过________及________得到的胚胎，移植到_______、___________的____动物体内，使之继续发育为新个体的技术。体外受精其他方式同种的生理状态相同雌性体外受精得到的胚胎其他方式得到的胚胎同种的、生理状态相同的雌性动物体内新个体移植发育②胚胎来源:胚胎来源生殖方式体外受精体内受精动物细胞核移植技术胚胎分割有性生殖有性生殖无性生殖无性生殖转基因动物有性或无性生殖选择标准：职能：有健康体质和正常繁殖能力承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务③供体和受体:(1)供体：(2)受体：提供胚胎的个体接受胚胎的个体遗传性状优良，生产能力强产生具有优良遗传特性的胚胎选择标准：职能：胚胎移植④步骤:优良供体母牛受体母牛受体发情同期发情处理超数排卵处理发情配种或人工受精胚胎移植收集胚胎并检查对受体进行妊娠检查具有优良性状的后代正常繁殖或两三个月后进行另一次移植优良公牛供体、受体的选择和处理配种或进行人工授精胚胎的收集胚胎的检查培养或保存胚胎的移植移植后的检查优良供体母牛优良公牛（遗传性状优良，生产能力强）受体母牛（有健康体质和正常繁殖能力）具有优良性状的后代进行同期发情处理超数排卵受体发情发情配种或人工授精移植胚胎收集胚胎并检查对受体进行妊娠检查正常繁殖或两三个月后进行另一次移植注意:①思考：什么是同期发情处理？利用某些激素人为地控制并调整供受体发情周期的进程，使之在预定时间内集中发情。②思考：同期发情处理的目的是什么？使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。③思考：超数排卵的目的是什么？使一头母畜一次排出比自然情况下多许多的成熟卵子，用于配种或者人工授精，可获得多枚胚胎，经胚胎移植可得到多个后代。④思考：如何进行超数排卵？用外源促性腺激素处理供体母牛，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。受体供体（1）对供体和受体母牛进行选择，并用激素进行同期发情处理（2）供体母本用促性腺激素处理使之超数排卵（3）超数排卵的母牛发情后，选择同种优秀的公牛进行配种或人工授精。（4）配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宮内的胚胎冲洗出来（也叫冲卵）（5）冲卵后，对胚胎进行质量检查。这时的胚胎应该发育到桑椹胚或囊胚阶段。胚胎冷冻保存(-196℃,液氮中）（6）将收集的胚胎直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存。（1）手术法:引出受体子宫和卵巢,将胚胎注入子宫角,缝合创口。（2）非手术法:将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。（8）对受体母牛进行是否妊娠检查。（9）受体母牛生下胚胎移植的小牛犊。遗传性状优良、生产能力强供体母牛健康的体质、正常的繁殖能力受体母牛

多种激素同期发情处理促性腺激素超数排卵供体公牛发情配种或人工授精收集胚胎并检查胚胎移植妊娠检查分娩（胚胎移植的犊牛）①该过程中两次使用激素：②该过程中的两次检查：③胚胎移植成功与否要有两个条件：第一次对受、供体进行同期发情处理；第二次用于供体的超数排卵。第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。⑤胚胎移植的生理学基础生理学基础意义哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境哺乳动物早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态为胚胎的收集提供可能受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应为胚胎在受体内的存活提供了可能供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响（即遗传物质不会发生改变）为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障，同时保留了遗传特性⑥.胚胎移植的实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，大大缩短了供体本身的繁殖周期，增加供体一生繁殖后代的数量。(1)缩短了供体本身的繁殖周期，同时通过超数排卵和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代(2)可在短期内大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良。胚胎移植是胚胎工程的最终技术环节，还将推动胚胎工程其他技术的研究和应用。⑧.胚胎移植的地位：⑦.胚胎移植的意义:①概念：④繁殖方式(实质)：

。⑤主要仪器设备：

。采用________将________切割成__________________等，经移植获得_____________的技术。机械方法早期胚胎2等份、4等份或8等份同卵双胎或多胎②理论基础：早期胚胎细胞具有很强的

，并保持着

。分裂能力细胞全能性无性繁殖、克隆③胚胎分割产生后代的特点:后代具有

的遗传物质。相同体视显微镜和显微操作仪体视显微镜显微操作仪（3）胚胎分割⑥操作程序：若分割不均，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。a.选择发育良好、形态正常的

，移入盛有

的培养皿中；b.在显微镜下用

分割，在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意

；c.分割后的胚胎可

，或