胚胎工程专题复习

胚胎工程专题复习知识链接：体内受精和早期胚胎发育主要介绍了哺乳动物精子和卵子的发生过程，哺乳动物的受精过程，哺乳动物的胚胎发育过程等内容体外受精和早期胚胎培养本专题简述了哺乳动物体外受精技术的主要操作，并介绍了哺乳动物的早期培养方法，引导学生认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义胚胎工程的应用及前景本专题介绍了胚胎移植的生理学基础、基本程序和应用，并引导学生认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用知识结构梳理：精子获能和多精入卵屏障精液由精子和精清（精浆）两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管。防止多精入卵主要通过透明带反应和卵黄膜封闭作用两道屏障。在受精过程中，当精子穿越透明带触及卵黄膜时，透明带会立即封闭，阻止后来的精子进入透明带，可看作是防止多精受精的第一道屏障。而精子入卵后，卵黄膜会立即拒绝其他精子再进入卵内，可看作是防止多精受精的第二道屏障。卵母细胞的采集对实验动物小鼠、兔和小家畜猪、羊等卵母细胞采集时，可先用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后在适当的时间从输卵管冲取卵子，并使其直接与获能的精子在体外受精。第二种方法是从刚屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。还可以直接从活体动物的卵巢中采集卵母细胞，叫活体采卵。需借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜，直接从活的动物卵巢中吸取卵母细胞。后两种方法适用于大家畜和大动物。采集的卵母细胞需在体外培养成熟后才能与获能的精子受精。在选择卵母细胞时，无论用哪种方法采集到的卵母细胞，外围一般都应该有数层卵丘细胞所包围，形成一个叫卵丘复合体的结构（COC）。这种结构对于卵母细胞在体外条件下的成熟是十分重要的。在对家畜体外受精的操作中，一般把未成熟的卵母细胞分成A、B、C、D四级。对A级卵母细胞要求是有3层以上的卵丘细胞包围，卵母细胞的细胞质均匀；B级是少于3层卵丘细胞，但卵母细胞质要均匀；C级为没有卵丘细胞包围的卵母细胞，又称裸卵，培养效果很差；D级是退化或死亡的卵母细胞，应淘汰。A、B两类卵母细胞培养效果较好。胚胎收集的方法对配种或授精后的供体母畜，经过一段时间就要进行胚胎的收集。其具体操作方法是用配制好的冲卵液，借助特制的冲卵装置，把位于子宫或输卵管的胚胎冲洗出来，也称冲卵。之后，再进行胚胎质量检查。冲胚胎的时间一般在配种或授精后3～8天进行，这时的胚胎已发育到4～8个细胞以上。冲卵的方法分为手术法和非手术法两种，胚胎移植技术应用的早期多采用手术法冲卵，目前对于牛、马等大家畜多采用非手术法，而小家畜或实验动物仍然使用手术法。手术法冲卵需按外科手术的要求，在腹部适当部位切口，并迅速找到输卵管和子宫，引出体外。一般用注射器吸取冲卵液，自输卵管的腹腔开口或子宫角注入冲卵液，而从对应的另一端（子宫角或输卵管）插入一条塑料管引出含有胚胎的冲卵液，两侧子宫角要分别冲洗。冲卵确切的部位要根据家畜的种类、配种的时间、胚胎生长的速度和胚胎所在的位置来确定。冲卵液的用量应依据子宫角的容量而定。冲卵操作要力求迅速、准确，防止对生殖器官的损伤和粘连。对牛、马等大家畜可采用非手术法冲卵，一般是在配种后的第7天用特制的冲卵管进行冲卵。先将冲卵管导入子宫角的适当位置，借助冲卵管外层的气球，固定冲卵管的位置并封闭冲卵部位，防止冲卵液流入生殖道。冲洗时，先将冲卵液注入子宫角封闭部位，经冲洗后再导出，反复进行。胚胎移植技术现状根据1991－2000年国际胚胎移植状况统计与分析，结果表明胚胎移植已成为畜牧产业中最活跃的领域之一，胚移比例最大的依然是牛，其它各类的动物胚胎移植，如：绵羊、山羊、猪、马、鹿、美洲驼、羚羊等，也十分活跃。牛的胚胎移植，有几个重要指标分析结果如下：（1）供体牛的品种分布基本相同，肉牛与奶牛所占比例接近，但不同国家之间差别很大；（2）每头供体所得可用胚数在5－6枚之间；（3）鲜胚移植与冻胚移植的比例基本持平，但近年来冻胚移植的比例稍大于鲜胚移植；（4）通过IVF体外方式生产胚胎数目有所增长，目前每年大约在3－4万枚；（5）妊娠率、鲜胚移植妊娠率在60％以上，冻胚移植妊娠率在50％以上，IVF体外方式生产胚胎妊娠率在40％左右；（6）胚胎移植技术的发展状况在全世界分布不均衡，北美和欧洲胚移技术最成熟；（7）胚胎贸易有所增长。规律方法指导工厂化生产“试管牛”技术流程人类胚胎干细胞的研究胚胎干细胞是指早期胚胎细胞，即受精卵分裂至16—32个细胞时期的胚胎细胞。此时若将细胞分开，每个细胞都可发育成一个完整的胚胎，所以，细胞生物学家称这种细胞是全能细胞。胚胎干细胞可以发育成机体的各种类型的组织或细胞。当前，科学家们正试图利甩胚胎干细胞的“可塑性”来治疗各种细胞退化性疾病。如有人患有糖尿病、进行性老年性疾呆、严重的心力衰竭或其他疾病，只要从他身上任何部位取下一些体细胞，将体细胞的细胞核显微注射到去核的人卵细胞中，这种包含与病人完全相同的遗传物质的杂合卵细胞在体外培养发育成囊胚，从中分离出“人类胚胎干细胞”，体外诱导它们分化成胰岛细胞、神经元、心肌细胞等，将这些细胞移植到发病部位，就能修复病人的组织或器官，使病人免受病魔煎熬。这项研究被誉为引发医学革命的关键技术，为发育生物学、遗传学等基础研究提供了极好的实验模型，由于胚胎干细胞可经体外定向诱导分化成特定功能的细胞，提供给临床进行细胞替代治疗，很多疾病不再是难治之症，同时也可结合组织工程提供替代组织器官。这可解决可供移植的器官和组织奇缺的问题；由于移植细胞与病人的基因完全相同，不会产生排斥反应。1999年美国等几个国家的科学家宣布，他们用不同的方法获得了具有无限增殖和全能分化潜力的人类胚胎干细胞，被国际自然科学学术权威机构评为“1999年世界十大科学突破”之一。试管婴儿技术“试管婴儿”是指分别将卵子与精子取出后，在体外(培养皿中)使其受精，并发育成胚胎后，再植回母体子宫内。因此，胚胎在体外培养的时间只有几天，最重要的目的是确定精卵能结合成功，并筛选好的胚胎植回母体，以增加怀孕成功的机会。“试管婴儿”技术主要包括：1．超排卵；2．卵泡监测；3．取卵手术；4．精卵体外处理；5．体外受精；6．胚胎的体外培养；7．胚胎移植。“试管婴儿”技术是一项高、精、尖技术，需要具备一组有经验及专门技术的人员，一定的仪器，必需的药品。“试管婴儿”费用包括药物费用及手术费用，由于促排卵的药品费用较高，卵子受精、胚胎发育所需外界条件高，所以做一例“试管婴儿”的费用也较高。因为每一名患者所用的药物剂量不同，所以每个做IVF的患者所需的费用也有所不同，一般来讲，年龄轻、卵巢反应性好的患者需要的费用较低，具体费用应向生殖医学中心的医生咨询。“试管婴儿”的成功率是大家非常关心的一个问题，一般情况下，一对正常育龄夫妻每月的自然妊娠机率不超过27%，通俗一点，就是说每对夫妇不是每个月想要小宝宝都能得到的。同样“试管婴儿”也不是每个治疗周期都会成功，我所目前“试管婴儿”的成功率为37%，这一比例在国内居领先水平。国外好的辅助生殖中心“试管婴儿”的成功率一般为30～40%。目前“试管婴儿”技术可帮助几乎所有类型的不孕症患者，但由于其费用较高，尚难以在国内普及，但我们认为如果存在需要进行“试管婴儿”技术助孕的特征，应及早来辅助生殖中心诊治，以提高其成功率。经典例题透析1.“试管婴儿”技术属于()A．胚胎移植B．组织培养C．克隆技术D．基因工程解析胚胎移植指有性生殖细胞在体外结合后，形成的胚胎植入母体的过程；组织培养是指离体的细胞、组织或器官在体外培养的过程；克隆技术是通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体；基因工程指在生物体外，通过对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。答案A2.胚胎移植技术目前主要应用于()A.解决某些不孕症者的生育问题B.治疗某些遗传病C.提高良种家畜的繁殖力D.提高动物的抗病力解析胚胎移植技术(用于人类即平常我们所说的试管婴儿)，主要是从母体取出卵细胞，在体外进行人工受精、分割、培养，当胚胎发育到一定时期，再将胚胎移植到母体子宫内继续发育成胎儿的技术。胚胎移植技术应用于人类，解决了某些不孕症者的生育问题；应用于家畜，则是为了提高家畜的繁殖能力(一头奶牛正常情况下，一生最多只能繁殖10头小牛，而用胚胎移植技术，一生则能生40头小牛)。该技术不能提高动物的抗病能力，也不能治疗某些遗传病。考查生物新技术及应用，是当今高考的热点问题。答案A、C3.表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。产生这一结果最可能的原因是()A.试管动物培养B.胚胎移植C.胚胎分割移植D.受精卵移植解析表现型不同的母牛，其基因型一定不同，生育出基因型完全相同的子牛，根据题目给出的选项，很可能是将胚胎分割移植，该技术可提高牛的产仔率。答案C4.利用下列细胞工程技术培养出的新个体中，只具有一个亲本遗传性状的是()①细胞和组织培养②细胞融合③动物胚胎移植④克隆羊技术（多利）A．①②B．②③C．①D．①④解析细胞和组织培养是由同一种生物的细胞分裂分化形成新个体，属无性生殖，因而新个体只有一种亲本的遗传性状。细胞融合是由两个细胞融合到一起，融合后的细胞同时具有原来两个细胞的遗传物质。动物胚胎移植本质仍是有性生殖，只不过当受精卵卵裂到一定阶段后找一个代孕场所，同样具有两个亲本遗传性状。克隆羊技术中多利的产生是指把一乳腺细胞的细胞核分离出来移植到另一个去核的卵细胞中，发育形成的新个体的基因主要来自乳腺细胞的细胞核，也有少数基因来自卵细胞线粒体中的DNA。答案C