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专题十九 胚胎工程【课件】


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

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

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。

精子卵子形成过程比较

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,哺乳动物卵的形成和在卵巢内的贮备是胎儿时期完成的。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滋养层细胞,将发育成胎膜和胎盘;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等。

2获能处理培养法: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。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。

选择遗传性能和生产性能优秀的个体供体健康和正常繁殖能力的个体受体

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。

手术法:引出受体子宫和卵巢,将胚胎注入子宫角,缝合创口。

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

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

意义:提高胚胎的利用率

注意事项:对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要将内细胞团均等分割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。

胚胎分割技术的缺陷:刚出生动物的体重偏低,毛色和斑纹还存在差异;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

来源:早期胚胎原始性腺中分离出来的一类细胞。

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。

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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