生物选修三专题三-胚胎工程知识点-(自主整理).doc

专题三 胚胎工程知识点
胚胎工程概念：对动物早期胚胎或配子进行显微操作和处理,如:体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术,获得胚胎并移植入雌性动物子宫产生后代，以满足人类各种需求
一、体内受精和早期胚胎发育
1、精子的发生
①　 场所：睾丸（精巢）
②　 时间:初情期—-—生殖机能衰退
③　 阶段: 第一阶段：精原细胞 →有丝分裂 → 许多初级精母细胞
第二阶段：初级精母细胞→减Ⅰ → 次级精母细胞 →减Ⅱ→精细胞
第三阶段:精细胞→变形→精子
④　 变形：细胞核——--精子头的主要部分
高尔基体—---顶体
中心体——---尾
线粒体-——-线粒体鞘
其它物质--—原生质滴-——脱落
⑤　 精子的外形:似蝌蚪,分头,颈,尾三部分。
精子的大小与动物的体型大小无关。
2、卵子的发生:
①　 场所：卵巢
②　 时间：性别分化以后（胎儿期）-—-（精子与卵子在发生时间上的差别是重要的区别)减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，结果产生一个次级卵母细胞和第一极体减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的
③　 排卵:卵子从卵泡中排出(不同的动物排卵的时间不同：马、犬排初级卵母细胞；人、羊、牛、猪排次级卵母细胞）
④　 减数第二次分裂中期的次级卵母细胞具有受精能力
⑤　 判断卵子是否受精的重要标志：当卵细胞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。
3、 受精：
①　 场所：雌性的输卵管内完成的
②　 过程：
l 准备阶段（精子获能：雌性生殖道内；卵子准备：输卵管内，发育到减Ⅱ中期）.
l 受精阶段（精子→顶体反应,释放顶体酶→穿越放射冠透明带→接触卵细胞膜后,发生透明带反应→卵细胞膜微绒毛抱合→进入卵细胞膜，发生卵细胞膜反应→核膜破裂形成雄原核，卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核，原核融合形成配子。受精结束)
③　 防止多精入卵的两道屏障：透明带反应；卵细胞膜反应
4、 动物胚胎发育的基本过程
个体发育分为:胚胎发育+胚后发育（以受精卵为起点,性成熟为终点）
（1） 卵裂期:胚胎发育早期在透明带内的发育过程
特点：细胞有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积并不增加，或略有
减小.有机物种类增加，总量下降.
根据胚胎形态变化,早期胚胎发育分为:桑葚胚、囊胚、原肠胚
（2)桑椹胚：胚胎细胞数目达到32个左右时,胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。是全能细胞。
(3)囊 胚：细胞开始出现分化（该时期细胞的全能性仍比较高）.
①　 内细胞团（发育成胎儿的各种组织）
②　 囊胚腔
③　 滋养层细胞（发育成胎儿的胎膜胎盘）
④　 孵化：囊胚进一步发育，导致透明带破裂,胚胎从中伸展出来的过程
（4)原肠胚：有了内、中、外三胚层的分化，具原肠腔。
二、体外受精早期胚胎培养
1、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，并通过培养发育为早期胚胎后经胚胎移植产生后代的技术。
2、体外受精主要过程包括：卵母细胞的采集，精子的获取，和受精
（1)卵母细胞的采集和培养:
l 鼠、兔、猪、羊等小型动物:用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子,采集的卵母细胞可直接与获能的精子在体外受精。
l 牛等大型牲畜：：从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞；或借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。采集的卵母细胞,都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。
(2) 精子的采集和获能：
l 方法：假阴道法，手握法、电刺激法
l 在体外受精前获能处理：培养法（获能液）;化学诱导法（肝素或钙离子载体A23187溶液中）
(3） 受精：获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。
（4）胚胎的早期培养:精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养,以检查受精状况和受精卵的发育能力。培养液成分较复杂,除一些无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质.当胚胎发育到适宜的阶段时,可将其取出向受体移植或冷冻保存。不同动物胚胎移植的时间不同。（牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行移植,小鼠、家兔等实验动物可在更早的阶段移植,人的体外受精胚胎可在4个细胞阶段移植。)
三、胚胎工程的应用
1、胚胎移植
(1）概念:是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。
l 其中提供胚胎的个体称为“供体”,接受胚胎的个体称为“受体”。（供体为优良品种，作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种。)
l 实质：生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。
l 移植的时期：桑葚胚或囊胚
l 地位:如转基因、核移植，或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过胚胎移植技术才能获得后代,是胚胎工程的最后一道“工序”.
(2) 胚胎移植的优势：大大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖能力。
(3) 具体应用及意义:
l 加速育种工作与品种改良
l 节省购买种畜的费用
l 增加双胎及多胎的比例
l 建立胚胎库，保存品种资源和濒危物种
(4) 生理学基础：
①动物发情排卵后,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。
意义:这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境.
②早期胚胎在一定时间内处于游离状态。
意义这就为胚胎的收集提供了可能。
③受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应。
意义：这为胚胎在受体的存活提供了可能。
④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。意义：保证胚胎的正常发育.
（5) 基本程序主要包括：
①　 对供、受体的选择和处理。选择遗传特性和生产性能优秀的供体，有健康的体质和正常繁殖能力的受体，供体和受体是同一物种。并用激素进行同期发情处理
②　 用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。
③　 配种或人工授精。
④　 对胚胎的收集：配种或输精后第7天用特殊的冲卵装置将子宫内的胚胎冲洗出来称为冲卵
⑤　 检查：检查胚胎发育情况（发育至桑葚胚或囊胚)
⑥　 培养或保存：直接向受体移植或放入－196℃的液氮中保存。
⑦　 对胚胎进行移植：手术法、非手术法
⑧　 移植后的检查：对受体母牛进行是否妊娠的检查。
⑨　 受体分娩
2、 胚胎分割
（1)概念：指采用机械方法将早期胚胎切割2等份、4等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
(2)意义:来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖或克隆.
（3)材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。（桑椹胚至囊胚的发育过程中,细胞开始分化，但其全能性仍很高,也可用于胚胎分割。)
（4）操作过程：对囊胚阶段的胚胎分割时，要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育.可取样滋养层细胞做DNA鉴定
（5）存在问题：
①　 刚出生的动物体重偏低,毛色斑纹有差异.
②　 产生同卵多胎可能性有限，分割份数越多成功率越低
3、 胚胎干细胞
（1）概念：哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来.
（2）特点：
①　 在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；
②　 在功能上，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　 另外在体外培养的条件下,可以增殖而不发生分化,可进行冷冻保存,也可进行遗传改造。
（3） 胚胎干细胞的主要用途是：
①可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律;
②是在体外条件下研究细胞分化的理想材料,在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段；
③可以用于治疗人类的某些顽疾,如帕金森综合症、少年糖尿病等；
④利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能；
⑤随着组织工程技术的发展，通过ES细胞体外诱导分化，定向培育出人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
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