胚胎工程课件

受精后6星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的 心跳每分钟140—150下．是母亲心跳的两倍。
人类胚胎第8周时在子宫内的照片
此时胎儿已长到20周，他移动手臂，把手指放在唇 边，这可以促进它对吮吸的反映 。
胚胎工程的主要技术应用
§3.2体外受精和早期胚胎培养
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， 再经移植产生后 代的技术。
当胚胎发育到适宜阶段时，可将其取出 移植到受体子宫或冷冻保存
采集良种母牛的卵母细胞 采集良种公牛精子
卵母细胞的体外培养
精子体外获能
良种牛受精卵 体外受精
“
胚胎的早期培养 早期胚胎
试
胚胎移植
管
普通受体牛子宫
牛
妊娠
”
良种犊牛（试管牛）
成熟期牛
采集卵巢中的 屠宰加工厂 卵母细胞
市场
三、胚胎移植
提供胚胎
胚胎发育
受精卵 ：最初发育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：发育成胎儿各组织
滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘
外胚层
原肠胚（内含原肠腔） 中胚层
胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道工序
1）体内受精
受精卵
（配种或人工授精）
2）体外受精
试受管精动卵物
体内发育 有性繁殖
3）基因工程 转基重组因受动精物卵
（转基因）
4）动物细胞核移植 克重隆组细动胞物
早期胚胎培养 无性繁殖
5、优势
意义：充分发挥雌性优良个体的 繁殖潜力。
1）优秀雌雄的职能只是生产优良胚胎， 缩短了繁殖周期； 2）超数排卵，一次得到多个后代
内胚层
胎儿形成
原肠腔
原肠胚3胚层的发育
外表神经和感官；
内呼消化胰与肝；
其余都为中胚层
外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官 内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体 中胚层：皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、 循环系统、排泄系统、生殖系统
充满活力的精子
受精后8天。胚芽完成"着陆",微微嵌入子宫 内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。
来精子核还大的核， • 雌原核一般小于雄
雄原核
原核
雌雄原核相向移动，彼此接触，完成融合，形成受精卵
形成受精卵：
4、卵子受精的标志：
当在卵黄膜和透明带的间隙可以 观察到两个极体时，说明卵子已经完 成了受精。
5、受精作用的意义
23条 23条
46条
46条
三、胚胎发育
1、卵裂期的概念：
起点： 受精卵 终点： 幼体 过程阶段：
动物细胞卵巢、卵 泡和卵子的关系图
卵泡细胞 不 同 发 育 阶 段 的 卵 泡
排卵
黄体 退化 黄体
第一极体 卵丘细胞 核 透明带 卵黄膜
卵巢中有卵泡，每个卵泡中有一个初级卵母细胞。
卵原细胞
有丝分裂
Biblioteka Baidu
卵
多个卵原细胞
胎儿时期
巢 分裂不连初续级卵，母染色细分体胞复配（制卵等不泡）均等
生长形成透明带
马
MⅠ 排卵前后
内细 胞团
胚胎 移植
6、结果： 同卵双生或多生
• 来自同一胚胎的后代具有相 同的遗传物质，因此，可以看做 动物的无性繁殖，又称为胚胎克 隆方法。
7、意义： 提高胚胎的利用率
干细胞
概念：动物胚胎及某些器官中具有自我复制和 多向分化潜能的原始细胞，是重建、修复损伤 或衰老细胞、器官功能的种子细胞。
类型：
•操作对象：早期胚胎和配子 •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：哺乳动物受精和早期胚胎
发育的规律
1、精子的发生 (1)场所:精子的发生是在 睾丸 内的曲细精管中完 成的。 (2)时期:(雄性动物)从 初情期 到 生殖机能衰退。
哺乳动物睾丸示意图
精原细胞
有丝分裂
囊胚
桑椹胚这一阶段前的每一个细胞都具有发育成完整 胚胎的潜能，称为全能细胞（或全能干细胞）。
滋养层：发育成胎膜和胎盘，胚胎可通过这些组织 从母体中获得正常发育所需的氧气和营养物质
内细胞团细胞：发育成胎儿的各种组织
原肠胚的形成
囊胚—次—按序—照向—一内定—运的—动—内胚层——中胚层——原肠胚
囊原胚肠腔
（3）研究体外细胞分化； （4）用于哺乳动物个体发生和发育规律的研究。
原肠腔
原囊肠胚胚
原肠胚的形成
囊胚—次—按序—照向—一内定—运的—动—内胚层——中胚层——原肠胚
滋养层
外胚层 中胚层
内胚层
囊原胚肠腔
胚的发育：
原囊肠胚胚
归纳：早期胚胎发育的几个阶段 桑椹胚：细胞属于全能细胞 。 囊胚：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 。
精 第一阶段 多个精原细胞
子
染色体复制
发
初级精母细胞
生
MⅠ
的 第二阶段 次级精母细胞
过
MⅡ
程
精子细胞
第三阶段
变形
精子
高尔基体
精子细胞变形成精子
发育中的顶体
线粒体
发育中的尾 （中心体）
A、顶体的发生
(高尔基体发育为头部的顶
体）
顶体
线粒体鞘
B、尾的的发育 C、精子头的出现
（中心体演变为精子的 尾）
E、精子的原形生成质（滴线粒尾体聚集
可以直接与获能的精子在体外受精
2.精子的收集和获能
1)收集的方法: 假阴道法, 手握法 电刺激等
2)获能处理:
培养法：啮齿动物、兔、猪 获能液
化学法：牛、羊
化学药物
3、受精
在获能液或 专用的受精 溶液中共同 培养
二、胚胎的早期培养
• 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.
桑椹胚的形成——卵裂
桑椹胚
卵裂期的特点： 细胞分裂方式为有__丝__分__裂_ 细胞数目_增_加__ 胚胎总体积_不__增_加__或略 有_缩__小_ 每个细胞体积_减__小__ DNA数目_增__加__ 有机物总量_减__少__ 有机物种类_增__加__
囊胚的形成
滋养层
分化 发育
桑椹胚
内细胞团
2）、穿越透明带
• 顶体酶溶解透明带形成孔道，精子借助 自身运动穿越透明带。
•当精子接触卵黄膜的瞬间，会产生阻止 后来精子透明带的生理反应，这个反应 称为透明带反应。
•透明带反应是防止多个精子进透明带，引 起多精子入卵受精的第一道屏障
3）、进入卵细胞膜
• 精子被微绒毛抱合，随后精子外膜与卵黄 膜融合，精子进入卵
胚胎移植的过程：（以牛为例）
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
未配种
取出早期胚胎
胚胎移植
质量检查、培养 妊娠检查
分娩（胚胎移植的犊牛）
6、意义
• 加速育种工作和品种改良； • 大量节省了购买种畜的费用； • 一胎多产； • 保存品种资源和濒危物种。
四、胚胎分割
胚胎移植：
将雌性动物的早期胚 胎，或者通过体外受精及 其他方式得到的胚胎，移 植到同种的、生理状态相 同的其他雌性动物体内， 使之继续发育为新个体的 技术。
1、概念
• 对象 早期胚胎
• 早期胚借胎孕的育来胚源胎雌 体的性 外受受动精物体体之内腹的早期胚胎 怀供体生或其产他的方法胎得到的胚胎
•
供体
来共同繁殖后代的过程
精
过
程
精子穿越放射冠
精子穿越 透明带
受精阶段 进入 卵细胞膜
雌雄原核形成及融合
受精前准备阶段：
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
即卵子在输卵管内达到减数第二分裂中期 （MⅡ）时，才具备受精能力。
1）、穿越放射冠
• 顶体反应：顶体释 放顶体酶，溶解卵 丘细胞之间的物质， 形成精子穿越放射 冠的通道。
1、概念：
采用机械方法将早期胚胎切割成2、 4或8等份等，经移植获得同卵双胎 或多胎的技术。
后代具有相同的遗传 物质，可看成无性繁 殖或克隆方法之一。
2、仪器
实 体 显
微 镜 显 微 操
作 仪
3、胚胎选择 发育良好、形态正常的桑椹胚
4、过程：均等分割
5、注意：囊胚的内细胞团均等分割
透明带 滋养层
中 心 体 演变为 精子的尾
线粒体
形成 线粒体鞘膜(尾的基部)
细胞内其他物质 浓缩成 原生质滴(球状)
2、卵子的发生
(1)场所:卵子的发生是 在 卵巢 内中完成的。 (2)时期:（动物胚胎） 在 性别分化 以后，即 胎儿期 。由卵原细胞 通过不断 有丝分裂 增 加其数量，并进一步演 变成 初级卵母细胞 。
提供胚胎的雌性
受体 接受胚胎的雌雄
3、胚胎移植的主要生理学基础
（1）哺乳动物发情排卵后， 生殖器官变化相同。
（2）胚胎形成后呈游离状态， 有利于胚胎收集。
（3）无免疫排斥反应。
（4）供体胚胎与受体子宫可建立正常 生理和组织联系，遗传特性不受影响。
4、早期胚胎来源
• 胚胎移植的早期胚胎来源还有哪些？ 提示：转基因动物、克隆动物、试 管动物
专能干细胞—上皮基底层的干细胞、成肌细胞
多能干细胞—造血干细胞
成体干细胞
全能干细胞—胚胎干细胞
五、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。
受精
全能 囊 细胞 胚
胎儿
生殖腺 细胞
内细胞团细胞
胚胎干细胞 分离培养
2、特点：
（1）形态：体积小，细胞核大，核仁明显。
D、细胞质浓缩
（细胞内其他物质浓缩 为球状的原生质滴）
精子细胞
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__ 。
精子细胞变形中的主要变化
细胞核
变为 精子头的主要部分
高尔基体 发育为 头部的顶体
• 卵细胞膜反应：精子入卵后，卵黄膜会立 即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进 入卵内
• 防止多精子入卵受精的第二道屏障
4）、雌雄原核形成及融合
• 精子进入卵子后， • 精子进入卵后被激
尾部脱离，原有核 活的卵子完成减数
膜破裂；随后，精 第二次分裂，排出
子形成一个新的核 第二极体后，形成
膜，形成一个比原 雌原核
排卵 次级卵母细胞
第一极体
猪牛羊 MⅡ（受精过程）
输
卵 卵子
第二极体
管
受精
合子
初情期后
12/8/9
二、受精作用
1、概念:指 精子和 过程受。精卵
结卵合子形成(即
合)的子
2、场所:受精是在 输卵内管完成的。
（卵丘细胞）
卵
子
结
构
（卵黄膜）
图
3、过程
受精前的 准备阶段1： 精子获能
受 准备阶段 准备阶段2：卵子的准备
（2）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.体外培养 可增殖不分化。
（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、胚胎干细胞应用
（1）治疗人类组织损伤或顽症： 如帕金森综合症、少年糖尿病等；
（2）培育人造组织器官： 解决供体器官不足、免疫排斥等；
一、体外受精： 哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制
精子的采集 卵母细胞的采集
下模拟体内环境完成受精过程的技术。
营养、温度、pH等
准备：精子获能； 卵母细胞的培养
受精
1.卵母细胞的 收集和培养
1）对于大家畜 或大型动物如牛
活体取卵 人工培养
2）对于实验动物如小鼠、 兔，以及家畜猪、羊等
用促性腺激素处理 ——超数排卵处理
比利时兔
安哥拉兔
英国人W·希普于1890年在剑桥大学将纯种安哥拉兔
的两个4细胞胚胎移植到一只毛色特征完全不同的比利
时兔的输卵管内。结果生出两只纯种的安哥拉子免。这
是世界上第一例胚胎移植，胚胎移植技术由此创始。
胚胎工程
胚胎工程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。