课件是按照最新改版的教材编写的,胚胎工程的内容被大幅压缩,之前相对基因工程和细胞工程高考出题的概率就低,预计今年在试题数量和分值占比上还会下降。
老版知识点
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,还需移植到雌性动物体内生产后代,以满足人类的各种需求。
3.1体内受精和早期胚胎发育
一、哺乳动物精子和卵子的发生
(一)精子的发生
1、场所:睾丸(曲细精管)。
2、时期:从初情期开始,直到生殖机能衰退。
3、过程:
第一阶段:精原细胞→多个精原细胞→初级精母细胞
第二阶段:初级精母细胞→次级精母细胞→精子细胞
第三阶段:精子细胞→精子(细胞核变为精子头部的主要部分;高尔基体发育为头部的顶体;中心体演变为精子的尾;线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘;其它物质浓缩为原生质滴)
(二)卵子的发生
1、场所:卵巢。
2、时期:胚胎在性别分化以后。(包括胎儿期和初情期后)
3、过程:卵原细胞→多个卵原细胞→初级卵母细胞→次级卵母细胞→卵细胞
4、卵泡:由一个初级卵母细胞和周围的卵泡细胞组成。
5、排卵:卵母细胞与周围透明带(由糖蛋白组成)、放射冠(透明带外的一层卵泡细胞)从卵泡中排出进入输卵管的过程,排卵后卵泡位置形成黄体。
(三)精子和卵子形成过程比较
1、相似点:最初阶段均进行有丝分裂,不断增加精(卵)原细胞的数量;经过两次减数分裂才能形成精子和卵子。
2、不同点:一个精原细胞→四个精子;一个卵原细胞→一个卵子;精子形状为蝌蚪状;卵子为球形;精子的形成从初情期开始,哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的贮备是在胎儿时期完成的。减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的,减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的。
二、受精作用
1、概念:指精子和卵子结合形成合子(受精卵)的过程。
2、完成标志:在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。
3、场所:输卵管。
4、过程
(1)受精前的准备阶段:
准备阶段1——精子获能:精子必须在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化后,才能获得受精能力。
准备阶段2——卵子的准备:卵子在输卵管内进一步成熟,达到减数第二分裂(MⅡ)中期时,才具备受精能力。
(2)受精阶段:精、卵相遇→顶体反应→顶体酶释放→溶解卵丘细胞之间物质→精子穿越放射冠→接触透明带→顶体酶溶解透明带→精子穿越透明带→接触卵黄膜→产生透明带反应(防止多精入卵的第一道屏障)→精子被微绒毛抱合→精子外膜与卵黄膜融合→精子入卵→产生卵黄膜封闭作用(防止多精入卵的第二道屏障)→形成雄原核→形成雌原核→雌雄原核合并→形成受精卵。
三、胚胎发育(输卵管开始)
1、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,或略有缩小。
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,都是全能细胞。
3、囊胚:细胞开始出现分化。沿透明带内壁排列的为滋养层细胞,将来发育成胎膜和胎盘;聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞团,将来发育成胎儿的各种组织。内部出现囊胚腔。囊胚进一步扩大,会导致透明带的破裂,胚胎从其中伸展出来,叫做孵化。
4、原肠胚:内细胞团表层细胞形成外胚层,下方细胞形成内胚层,由内胚层包围的囊腔叫原肠腔。
3.2体外受精和早期胚胎培养
试管动物:
一、体外受精
(一)卵母细胞的采集和培养
第一种方法: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,直接与获能的精子在体外受精;
第二种方法:从屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞;
第三种方法是借助超声波探测仪、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。
(二)精子的采集和获能
1、收集方法:假阴道法、手握法和电刺激法等。
2、获能处理:⑴培养法:将取自附睾的精子,放入人工配制的获能液中,培养一段时间后,精子就可获能。⑵化学法:将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中,用化学药物诱导精子获能。
(三)受精:
二、胚胎的早期培养
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,以及动物血清等物质。
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,但最迟是囊胚时期。
3.3胚胎工程的应用及前景
胚胎工程技术包含的内容主要有:体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。
一、胚胎移植
1、概念:指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的体内,使之继续发育为新个体的技术。
2、地位:胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。
3、意义:充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,缩短供体繁殖周期。
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。这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。
(2)早期胚胎形成后在一定时间内处于游离状态。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基本不发生免疫排斥反应。这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,但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。
5、基本操作程序
1.对供、受体的选择和处理。
⑴选择遗传性能和生产性能优秀的个体做供体,健康和正常繁殖能力的个体做受体。
⑵用激素同期发情处理
(3)用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理
2.配种或进行人工授精。
超数排卵的母牛发情后,选择同种优秀的公牛进行配种或人工受精。
3.对胚胎的收集、检查、培养或保存。配种或输精后第7天,冲卵,检查胚胎是否发育到桑椹胚或胚囊胚阶段,直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存。
4.对胚胎进行移植。
⑴手术法:引出受体子宫和卵巢,将胚胎注入子宫角,缝合创口。
⑵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。
5.移植后检查受体母牛是否妊娠。
二、胚胎分割
㈠概念:是指采用机械方法将早期胚胎(桑椹胚或囊胚)切割2等份、4等份或8等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质,属于无性繁殖
㈡意义:提高胚胎的利用率
㈢注意事项:⒈对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要将内细胞团均等分割。⒉胚胎分割的份数越多,操作的难度会越大,移植的成功率也越低。
㈤胚胎分割技术的缺陷:⒈刚出生动物的体重偏低,毛色和斑纹还存在差异;⒉采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的。
三、胚胎干细胞
㈠来源:由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。
㈡特点:
1、形态上:体积小、细胞核大、核仁明显
2、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、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。
㈢主要用途
1、研究体外细胞分化的理想材料
2、可以用于治疗人类的某些顽疾;
3、培育人造组织器官,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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