体外受精和早期胚胎发育

1、3.2 体外受精和早期胚胎培养,试管婴儿,1978年7月26日，世界首例试管婴儿“路易斯布朗”在英国诞生，现已成为母亲。,转基因试管牛,我国首例转基因试管牛“滔滔”于1999年2月19日在上海诞生,1988年3月10日我国首例试管婴儿,1992年我国首例三胞胎试管婴儿,试管动物技术,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。,国产奶牛：年均产奶量3000公斤左右 国际良种奶牛：年均产奶量10000公斤左右 引进一头良种成年奶牛需要3万5万元。 牛的生育率很低，一胎一般只产一头犊牛，一生约生育四五次。 牛的卵母细胞却相当多，其卵巢中卵母细

2、胞数要比一生中排卵数多1000倍左右。 公牛产生的精子数量就更多了。,从试管牛说起,阅读P6971思考以下问题：,卵子的采集有哪些方法？ 精子的采集有哪些方法？ 体外受精需要哪些前处理？,一、体外受精,1.卵母细胞的采集和培养,对不同动物,采取卵母细胞的方法不同：,（1）对实验动物：用促性腺激素处理,（2）对大家畜或大型动物：从废弃卵巢中采集卵母细胞或活体采卵,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。 （啮齿动物、家兔和猪） 化学诱导法：把精子放入一定浓度肝素或钙离子载体A23187溶液中。 （牛、羊等家畜）,3.受精,在

3、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,受精卵,胚胎,受体,目的：,发育培养液:,检查受精状况和受精卵发育能力,成分：,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.,不同动物移植时间： 牛、羊： 桑椹胚或囊胚阶段 小鼠、家兔： 卵裂期或囊胚阶段 试管婴儿： 8或16个细胞阶段,胚胎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。,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,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,19

4、82年世界首例试管牛犊问世,实现良种牛快速大量繁殖首先要做的是 和 的培养。,体外受精,早期胚胎,保存剩余的卵子和精子的方法是什么？,有性生殖 无性生殖,核移植技术、 胚胎移植,遵循 不遵循,体外受精 胚胎移植,比较试管动物和克隆动物,来自2个个体 主要来自核供体,胚胎移植,采集卵母细胞,体外培养,采集精子,体外获能,体外受精,早期胚胎培养,受体牛,小 结,（时期： ）,1）超数排卵（试剂） 2）活体取卵（仪器） 3）从屠宰的卵巢取卵,方法,（方法，试剂）,（试剂）,（培养条件、目的阶段）,成熟的卵子,获能的精子,MII中期,方法,B超活采仪,B超引导法： 借助超声波探头和屏幕的引导，从活母畜

5、卵巢采集卵母细胞。操作员先将带有超声波探头和采卵针的采卵器通过阴道插入子宫，同时通过将卵巢贴在探头上。根据B超屏幕所显示的卵泡位置，利用采卵针穿刺卵泡并同时抽吸卵母细胞。,活体采集的牛卵母细胞,卵母细胞的成熟培养：CO2培养箱,培养箱,培养箱,胚胎工程的应用及前景,专题3:胚胎工程,湛江产天价牛肉 千元一斤有钱还难买,新闻,日本神户牛肉（雪花牛肉）,这就是和牛（又称日本神户牛），是当今世界公认的品质最优秀的良种肉牛，国内市场每公斤能售出2000多元人民币的天价。,如何将这种优质的牛进行快速、大量的繁殖呢？,A. 利用体细胞核移植技术进行克隆,B. 利用试管动物技术进行繁殖,胚胎工程: 指对动物

6、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，以满足人类各种需求。,回顾胚胎工程的概念？有哪些技术手段？,试管动物技术： 通过 使卵子和精子在 下成熟和受精，并通过培养发育成 后，再经移植产生后代的技术。,体外条件,人工操作,早期胚胎,一、胚胎移植概念,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。,雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎。,提供胚胎的个体。,接受胚胎的个体。,同种（同一物种）、生理状

7、态相同。,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（增加双胎和多胎的比例） 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联系,但遗传物质没有改变.,4.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。,讨论P76,1.在胚胎移植操作中，

8、怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？例如，供、受体的发情时间要一致吗？供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似吗？,答：应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使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。因此，必须做到供、受体母畜的发情时间一致。同时还要做到移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同或相似，移入胚胎一侧的受体子宫角对应的卵巢必须有黄体存在。,2.胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗？,答：胚胎移植成功率的高低与供、受体生理环境条件一致

9、性密切相关。只有供、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。所以我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。这样的概括是正确的。,请认真阅读课本P77，图3-19，思考讨论： （1）胚胎移植的基本程序包括哪些？ （2）为什么要进行这些操作？,5、胚胎移植的基本程序,（1）对供体、受体进行选择及同期发情处理,供体：遗传性能和生产性能优秀的个体； 受体：健康和正常繁殖能力的个体 处理：同期发情 具体做法：注射相关激素。,（2）超数排卵处理 具体做法：注射促性腺激素,（3）配种或人工授精,精子来源：同种优良的雄性动物。,同步发情：又称同期发情，利用某些

10、激素制剂人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程，使之在预定时间内集中发情。,（4）胚胎的收集,在配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来。 冲卵是把母牛的卵子冲出来吗？,不是，冲卵是将供体母畜体内的胚胎冲出来。,（5）对胚胎进行质量检查,你知道检查的目的吗？此时胚胎处于什么时期？,检查胚胎的发育状况，处于桑椹胚或囊胚,（6）胚胎的移植,方法一：手术法 具体做法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。 方法二：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。,阅读课本，思考以下问题： （1）胚胎分割的概念 （2）胚胎分割特点 （3）胚胎分割

11、的理论基础 （4）胚胎分割操作过程,二.胚胎分割,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。,旁栏思考题P79,对

12、囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割？,提示：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。,阅读课本，思考以下问题： （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。,三、胚胎干细胞,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. 2.特点: 1)形态:体积小.细胞核大,核仁明显. 2)

13、功能:具有发育的全能性.可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。,3.主要用途 (1)治疗人类的某些顽症如帕金森综合症、少年糖尿病等 (2)培育出人造组织器官，用于器官移植解决供体器官不足、免疫排斥等。 (3)是研究体外细胞分化的理想材料,干细胞的分类： （1）全能干细胞 （2）多能干细胞 （3）专能干细胞,干细胞可以通过以下四个途径获得： (1)从体外培养的胚胎获得； (2)从早期流产的胎儿中获得； (3)从克隆的胚胎中获得； (4)从成体中获得。,思考与探究（P81）,1.右图是同学们到某良种场

14、进行参观后，看到的胚胎移植繁育良种奶牛的技术流程示意图。请看图思考并讨论以下各题。 （1）用文字完成下面的流程图。,答： 对供、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理； 配种或人工授精； 收集胚胎； 胚胎移植； 对受体母畜进行是否妊娠的检查。,（2）应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛？在中，为什么要用促性腺激素处理供体母牛，在促性腺激素处理供体母牛前，为什么需要对供体和受体母牛进行同期发情处理？,供体公、母牛：遗传性能优秀的个体；受体母牛：健康和正常繁殖能力的个体。 超数排卵，获得较多胚胎。 需要。,（3）在右侧的流程图中，哪一步需要进行冲卵？冲卵是把母畜的卵子冲出来吗？ （4）用胚胎移植繁育良

15、种种畜具有哪些实用意义？,答：第步需要进行冲卵，冲卵是指将供体母畜体内的受精卵冲出来，而不是把卵子冲出来。,概念：是指将雌性动物的 ，或者通 过 及其他方式得到的胚胎，移植到同种 的、 相同的其他 动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体叫供体，接受胚胎的个体叫 。 应用：胚胎移植是 、 、或体外受 精等技术的最后一道“工序” 现状：在 的胚胎移植中，技术方法更为简便、实用。 意义：可充分发挥 个体繁殖潜力。供体主要职能只产生优良特性的胚胎，缩短繁殖周期 胚胎移植成功与否关系到：供体和受体的 . 1.供、受体 的生理变化相同，为胚胎提 供相同的生理环境 2.早期胚胎没有与母体

16、子宫建立组织联系， 为 提供可能. 3.受体对外来胚胎基本不发生 ， 为胚胎的存活提供可能 4.胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联系， 但其 不受影响,胚胎移植,生理学基础,早期胚胎,体外受精,生理状态,雌性,受体,转基因,核移植,牛,雌性优良,生理状况,生殖器官,胚胎收集,免疫排斥反应,遗传物质,1 、供、受体的选择和处理（使用激素进 行 处理、 处理） 2 、 或人工受精 3胚胎收集（冲卵）、检查（胚胎发育到 或囊胚）、培养或保存（196的液氮） 4胚胎移植：手术法（引出子宫和卵巢将其注入）；非手术法（用移植管将其送入子宫） 5 、移植后的检查（是否妊娠）等,基本程序,同期发情,超数排卵