胚胎工程一轮复习全

试 卵母细胞的体外培养
精子体外获能
管
牛
体外受精
术” 流工 程厂 图化
良种牛体外受精胚胎 胚胎移植
受体牛
生
良种犊牛
产
的
成熟期牛
技 采集卵巢中 的卵母细胞
屠宰加工厂
市场
第三节 胚胎工程的应 用及前景
一、胚胎移植
1.概念: 将雌性动物的 早期，胚或胎者通过其他方式得到的
胚胎，移植到 的、同种 的生其理他状雌态性相动同物的体 内，使之发育为新个体的技术。
（1）对供体、受体进行选择
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。
同期发情技术：主要是借助外源激素剌激卵巢，使其按 照预定的要求发生变化，使处理母畜的卵巢生理机能都 处于相同阶段，从而达到同期发情。
（2）采集卵母细胞 方法：
专题3 胚胎工程
考纲要求
知识内容
要求
动物胚胎发育的基本过程与胚胎工 Ⅰ 程的理论基础
胚胎干细胞的移植
Ⅰ
胚胎工程的应用
Ⅱ
胚胎工程
❖ 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：哺乳动物的体内受精和早期
胚胎的发育规律
一.精子和卵子的发生
1.精子的发生
试管动物技术的三个基本操作环节：
第一步：体外受精 第二步：胚胎的早期培养
第三步：胚胎移植
思考：子代数目的多少取决于精 子数还是卵子数？
方法1：给供体注射促性腺激素，使一头 母畜的卵巢一次排出比自然情况下多几倍到十 几倍的卵子（超数排卵），之后从输卵管中冲 取卵子，直接与获能的精子在体外受精。
方法2-1：从屠宰场得到的废弃牛卵巢中采集卵母细胞
为充分利用屠宰母 畜卵巢上的卵母细胞， 不妨将屠宰场和“胚胎 工厂”合建。这样屠宰 场的产品就不仅是鲜肉， 还会生产出大量的胚胎 和胚胎工程所需的原材 料，你Байду номын сангаас这个想法可行 吗？
“
图试 管 牛 ” 工 厂 化 生 产 的 技 术 流 程
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
方法2-2：从 活体卵巢中采 集卵母细胞
借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等的引导，从 活母畜卵巢采集卵母细胞。
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）
化学法：把精子放入一定浓度肝素或概离子载体A23187溶
液
最后脱落)
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。
2.卵子的发生
❖ （1）发生部位：卵巢 ❖ （2）时间：减数第一次分裂是在雌性动物
排卵前完成；减数第二次分裂是在精子和卵 子结合的过程完成的。 ❖ （3）过程：
1.胚胎移植成功的标志是什么?
移植的胚胎在受体内能正常发育并分娩
2.胚胎移植成功与否的条件有哪些?
（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。
思考与讨论:
1、在胚胎移植操作中，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？
能。因为哺乳动物的早期胚胎形成后，在一 定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系
❖ 移，植而的是胚处胎于能游否离保状留态供。体双亲的特性?
胚胎虽然与受体有生理和组织上的联系,但 遗传特性不受受体的影响
.
.
胚胎移植的生理学基础
1.哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一 段时间内同种动物的供体和受体生殖器官的生 理变化是相同的。
❖ 准备移植的胚胎，移植到任何一头动物子宫 内都能发育吗?
胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体 之间进行，因为同种动物之间的生理特征 相近，进行胚胎移植易于成功。
❖ 供体和受体之间进行胚胎移植时会不会发生 免疫排斥反应?
同种动物之间基本上不排斥
.
.
❖ 能否直接从母体子宫内进行胚胎收集?为什么 ？
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
滋养层
原肠胚（内含原肠腔） 外胚层
中胚层
胎儿形成
内胚层 原肠腔
资料分析<讨论>
1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？ 答：马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。 2.将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应选择什 么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？
超数排卵 具体做法：
注射促性腺激素
（3）配种或人工受精 精子来源：
同种优良的雄性动物。
（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）。
（5）对胚胎进行质量检查
胚胎发育到桑椹胚或囊胚
（6）胚胎的保存或移植
-196OC的液氮保存 （7）胚胎的移植 方法一：手术法 方法二：非手术法 （8）对受体母牛进行是否妊娠的检查
❖ （1）发生场所：睾丸 ❖ （2）时间： ❖ 初情期——生殖机能衰老
精原细胞
有丝分裂
精 第一阶段
多个精原细胞
染色体复制
子
初级精母细胞
发
MⅠ
生 第二阶段 次级精母细胞
的
MⅡ
过 程 第三阶段
精子细胞
变形
精子
精子细胞变形中的主要变化：
1.细胞核—— 精子头的主要部分 2.高尔基体—— 头部的顶体 3.中心体—— 精子的尾 4.线粒体—— 线粒体鞘膜(尾的基部) 5.细胞内其他物质—— 原生质滴(球状,
卵子受精完成的标志：
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。
4.意义
❖维持每种生物前后代体细胞中染 色体数目的恒定 ；对于生物的遗 传和变异十分重要。
三.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。
胚胎的来源： 雌性动物的早期胚胎或体外受
精及其他方式得到的胚胎。 供体：提供胚胎的个体。 受体：接受胚胎的个体。 受体的条件： 同种、生理状态相同。
胚胎移植的意义 ⑴加速育种工作和品种改良； ⑵大量节省购买种畜的费用； ⑶一胎多产； ⑷保存品种资源和濒危物种； ⑸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。
（9）受体母牛产下胚胎移植的犊牛
胚胎移植的基本程序
同期发情技术： 选择 供体母牛
受体母牛
主要是借助外 源激素剌激卵
……同期发情处理……
巢，使其按照 预定的要求发
超数排卵
生变化，使处 理母畜的卵巢 供体公牛 配种
生理机能都处 于相同阶段，
冲卵
胚胎移植
从而达到同期 发情。
质量检查、培养 妊娠检查
分娩（胚胎移植的犊牛）
家畜卵子发生和成熟示意图
哺乳动物卵泡的形成和卵巢内的储备， 是在出生前（即胎儿时期）完成的，这是精 子和卵子在发生上的重要区别。
1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？
答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的 卵子。
2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从 卵巢中排出？
答：是指卵子从卵泡中排出。
答案：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后一致，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对应的卵 巢必须有黄体存在。
2)卵子的准备:在输卵管中发育到减数第二 次分裂的中期,才具有与精子受精的能力
哺
乳
动
物
受
卵细胞膜
精
过
程
示
意
图
哺乳动物受精过程示意图
二)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)精子进入卵细胞膜 卵细胞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)
3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什 么部位与精子受精？
答：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次 减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二 次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵
子是在输卵管内与精子受精的。
哺乳动物精子和卵子的发生主要有哪 些相似点或不同点？
相似点：
最初阶段均进行有丝分裂，不断增加生殖原细 胞的数量；经过两次减数分裂（MⅠ和MⅡ） 才能形成精子和卵子。
答：囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然 最早可在8~16细胞阶段进入子宫，但为了提高移植 后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到 囊胚阶段的胚胎进行移植。
3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究， 会为胚胎工程提供理论基础？请结合本节内容举例 说明。
提示：人们正是在认识了这些自然规律的基础 上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体 外成熟；精子能在体外完成获能；获能精子和成熟 卵母细胞能在试管内完成受精；体外受精卵能在人 工培养条件下继续发育等，这些都有赖于体内自然 条件下的基础研究成果。
供体和受体共同繁殖后代 有什么好处？
可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
供体的主要职能： 只产生具有优良遗传特性的胚胎，大大缩短了
供体本身的繁殖周期，增加了供体一生繁殖的后代 数量。 受体的职能：
担任繁重而漫长的妊娠和育仔的任务
胚胎移植的基本程序
1、供、受体的选择和处理（使用激素进行同期 发情处理、超数排卵处理） 2、 配种或人工授精； 3、胚胎收集（冲卵）、检查（胚胎发育到桑椹 胚或囊胚）、培养或保存（-196OC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、对受体母畜进行是否妊娠的检查。
第二节 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。
目的： 快速繁殖动物优良品种 技术手段：体外受精和早期胚胎培养
哺乳动物个体发育过程
精子 ① 受精卵 ② 早期 ③
卵子
胚胎
幼体
新试个管体 动物
不同点：
一个精原细胞——多个精子；一个卵原细胞——一 个卵子；精子形状为蝌蚪状；卵子为球形。多数哺 乳动物卵子的形成和在卵巢内的贮备是胎儿出生前 完成的。
二、受精
❖ 1.概念：是精子和卵子结合形成合子 （即受精卵）的过程。
❖ 2.场所：输卵管
3.过程：
一)受精前的准备阶段:
1)精子获能:精子必须在雌性动物的生殖道 发生相应的生理变化后,才获得受精能力 的生理现象.
中。 （牛、羊）
3.受精
在获能溶液或专用的 受精溶液中完成受精 过程
离心的目的是什么？
卵母细胞的培养 的目的是什么？
二、胚胎的早期培养 复习：动物 细胞培养的 条件是什么？
CO2培养箱
二、胚胎的早期培养
发育培养液成分 :
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.
奇思妙想
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？
正确。
课本P81思考与探究
（1）用文字完成流程图 ①对供、受体母畜进行选择，并进行同期 发情处理；③配种或人工授精；④收集胚 胎；⑥胚胎移植；⑦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？
为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境
2.哺乳动物的早期胚胎形成后处于游离状态， 在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联
系。为胚胎的收集提供了可能
3.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
4.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，其遗传特性 在孕育过程中不受任何影响。
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
采集卵巢中的卵母细胞 屠宰加工厂
市场
保存剩余的卵子和精子的方法是什么？
试管动物 与 克隆动物相比
生殖方式： 有性生殖 无性生殖
体外受精 技术手段：
胚胎移植
遗传规律： 遵循
核移植技术、 胚胎移植
无
采集良种母牛的卵母细胞 采集良种公牛精子 “
供体公、母牛应该是具有人类所需的优良遗 传性状的个体，而受体母牛必须具有正常的孕 育、生殖后代的能力 在②中，为什么要用促性腺激素处理供体母牛？