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1、专题三 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:受精卵和早期胚胎的发育规律,胚胎工程的概念:,体内受精 和 早期胚胎发育,一、体内受精和早期胚胎发育,(一)、精子和卵子的发生,(二)、受精,(三)、胚胎发育,(一)1、精子的发生,1)、场所:,2)、时期:,3)、过程:,睾丸(的曲细精管),从初情期开始直到生殖功能衰退,发生的过程大体可分为三个阶段,精原细胞,初级精母细胞,次级精母细胞,精子细胞,精子,第一次分裂(M),第二次分裂(M),有丝分裂,变形,很多精原细胞,DNA复制,精子细胞变形中的主要变化:,1.细胞核 2.高尔基
2、体 3.中心体 4.线粒体 5.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(球状,最后脱落),2.卵子的发生,1)发生部位:卵巢 2)时间:胚胎性别分化以后直至生殖机能衰退 减数第一次分裂在雌性动物排卵前后完成; 减数第二次分裂在精子和卵子结合的过程中完成。,卵原细胞,有丝分裂,更多卵原细胞,初级卵母细胞,第一次分裂,次级卵母细胞和第一极体,第二次分裂,卵子和两个极体(在卵黄膜和透明带有两个极体是卵子是否受精的标志),DNA复制,胎儿期完成,排卵前后完成,在受精过程完成,误点警示:,1、排卵是指卵子从卵泡中排出而不是指卵泡 从卵巢中排出。,2、刚排出
3、的卵子尚未完全成熟,一般仅完成 减数第一次分裂,需要在输卵管内进一步 成熟。,减数第二次分裂中期,减数第一次分裂在什么时间完成?,思 考:,减数第二次分裂在什么时间完成?,排卵前后,受精过程中,在什么场所完成?,卵巢或输卵管,在什么场所完成?,输卵管,受精发生在什么场所?,输卵管,4、精子与卵子的发生比较,M和M是连续的,需变形,细胞质均等分裂,睾 丸 内完成,卵巢和输卵管,初情期 后形成,胎儿期、受精过程中,M和M是不连续的,不需变形,细胞质不均等分裂,4个精子,1个卵子和3个极体,最初阶段均进行有丝分裂;经过两次细胞分裂;染色体形态变化和数量相同,例1 下列说法正确的是( ) A、成熟精子
4、遇到卵子便可以发生受精作用 B、排出成熟卵子的过程即为排卵 C、卵子形成时分裂过程均在卵巢内完成的 D、卵子产生中的减数第二次分裂是在精子 和卵子的结合过程中完成的,D,(二)受精,1、受精部位:,2、受精标志:,在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。,输卵管,3、过程,受精前的准备阶段,受精阶段,精子获能 (在雌性动物生殖道),卵子成熟 (减数第二次分裂中期),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)精子进入卵黄膜 卵细胞膜反应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
5、雌原核形成 4)配子结合: 雌雄原核融合形成合子(受精卵),小结,一、阻止多精入卵的两道保障 a、第一道: b、第二道: 二、两个标志 a、受精的标志: b、受精完成的标志:,在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。,雌雄原核融合,透明带反应,卵细胞膜反应,发生顶体反应 穿越放射冠,穿过透明带,发生透明带 反应,形成受精卵:,误点警示:,1、成熟的精子无受精能力,需要在生殖道内 获能后方能受精。,2、动物排出的卵子并未成熟,只有达到减数 第二次分裂中期时,才具备受精能力。,3、受精卵的遗传物质中,核遗传物质一半 来自精子,一半来自卵子,质遗传物质几 乎全来自卵子。,4.意义,维持每种生物前后
6、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。,例题类比辨析:,例5:受精的标志是( ) A卵黄膜和透明带间出现两个极体 B精卵相遇,发生顶体反应 C雌、雄原核融合 D精子接触透明带,例6:受精完成的标志是( ) A卵黄膜和透明带间出现两个极体B精卵相遇,发生顶体反应 C雌、雄原核融合 D精子接触透明带,C,A,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚(内含囊胚腔),原肠胚(内含原肠腔),胎儿形成,:细胞数量不断增加,但胚胎总体积并不增加,或略有减少。,: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,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,:在输卵管进行有丝
7、分裂,二.胚胎发育,一孔:胚孔 二腔:扩大的原肠腔, 缩小的囊胚腔 三胚层,胚胎发育,1、卵裂期的特点:,细胞分裂方式为_ 细胞数目_ 胚胎总体积_或略有_ 每个细胞体积_ 总DNA数目_ 有机物总量_,有丝分裂,增加,不增加,缩小,减小,增加,减少,例8:下列关于桑椹胚的说法正确的是( ) A、胚胎细胞达到32个左右,形似桑椹 B、每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能, 即每个细胞都具有全能性 C、良种母牛体内此时的细胞都有可能克隆出 基因型完全相同的小牛,性别一定为雌性 D、是由受精卵经过有丝分裂产生的,ABD,体外受精 和 早期胚胎培养,二、体外受精和胚胎体外培养,体外受精,概念:采取雌
8、性动物的卵细胞和雄性动物的精子,使其在试管受精。,过程: (1)精子的收集和获能; (2)卵母细胞的收集和培养; (3)获能精子和卵细胞的受精。,“试管动物”,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,试管动物与克隆动物的区别,有性生殖,无性生殖,试管动物技术,动物细胞核移植技术,遵循,不遵循,1、胚胎移植,2、胚胎分割,3、胚胎干细胞研究,胚胎工程的应用,胚胎移植,胚胎移植,概念:将经济价值较高、遗传性状优秀的母畜,
9、经过激素处理,使其超数排卵后受精,然后将发育的早期胚胎分别移植到同期发情的代孕母的子宫内,通过代孕母妊娠产仔的技术。 供体:提供胚胎的个体。 受体:接受胚胎的个体。,良种雌性动物。,一般品种的雌性动物。,“借劣质动物之腹怀优秀个体之胎”,过程,1、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)胚胎的遗传物质没有改变,2、胚胎移植的条件,(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。,选择,供体母牛,受体母牛,同期发情处理,超数排卵,供
10、体公牛,配种,冲卵,质量检查、培养,胚胎移植,妊娠检查,分娩(胚胎移植的犊牛),3、胚胎移植的基本程序,充分发挥雌性个体的繁殖潜力 缩短供体本身的繁殖周期 保持供体优良特性 大规模繁殖 节约成本费用 可用于保护珍稀动物 ,.,.,胚胎移植的意义:,练习,1.下列有关动物胚胎移植的叙述中,错误的是( ) A.受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植 B.受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态 C.超数排卵技术要使用一定的激素 D.试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行,A,2.下列对于优良种畜的胚胎移植的说法不正确的是( ) A.供体母牛必须是同一物种的良种 B.受体母牛必须是同一物种的良种 C
11、.供体公牛必须是同一物种的良种 D.受体母牛可以是同一物种的一般健康牛,B,三、胚胎分割,概念:指借助显微操作技术(采用机械方法)将早期胚胎切割成几等份,再移植到代孕母子宫,产生同卵多仔后代的技术。,胚胎分割,优势:,可成倍增加胚胎数量,可以快速繁殖良种畜。,特点:,胚胎分割,选择的胚胎:,使用的主要仪器:,后代具有相同的遗传物质 (无性繁殖),发育良好的,形态正常的桑椹胚或囊胚。,实体显微镜、显微操作仪、切割刀、切割针,过程,分割要求:内细胞团均等分割,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。,(三)、胚胎干细胞的培养,2.分类:,全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞,4.主要用途 (1)治疗人类的某些顽症 (2)培育出人造组织器官,用于器官移植 (3)是研究体外细胞分化的理想材料,3.特点: 1)形态:体积小,细胞核大,核仁明显。 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。 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.利用胚胎干细胞治疗肝衰竭,实现此过程的重要原因是( ) A.细胞分裂 B.细胞特化 C.细胞分化 D.细胞增殖,C,
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