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专题3胚胎工程考纲要求知识内容要求动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础Ⅰ胚胎干细胞的移植Ⅰ胚胎工程的应用Ⅱ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：哺乳动物的体内受精和早期胚胎的发育规律胚胎工程一.精子和卵子的发生（1）发生场所：睾丸（2）时间：初情期——生殖机能衰老1.精子的发生精原细胞有丝分裂初级精母细胞次级精母细胞精子细胞精子MⅠ第一阶段第二阶段第三阶段MⅡ精子发生的过程多个精原细胞染色体复制变形精子细胞变形中的主要变化：1.细胞核——2.高尔基体——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膜(尾的基部)原生质滴(球状,最后脱落)精子的形态：（1）外形似蝌蚪，分头、颈、尾三大部分。（2）不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体形大小无关。2.卵子的发生（1）发生部位：卵巢（2）时间：减数第一次分裂是在雌性动物排卵前完成；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的。（3）过程：家畜卵子发生和成熟示意图哺乳动物卵泡的形成和卵巢内的储备，是在出生前（即胎儿时期）完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别。1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？答：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。答：是指卵子从卵泡中排出。哺乳动物精子和卵子的发生主要有哪些相似点或不同点？相似点：最初阶段均进行有丝分裂，不断增加生殖原细胞的数量；经过两次减数分裂（MⅠ和MⅡ）才能形成精子和卵子。不同点：一个精原细胞——多个精子；一个卵原细胞——一个卵子；精子形状为蝌蚪状；卵子为球形。多数哺乳动物卵子的形成和在卵巢内的贮备是胎儿出生前完成的。二、受精1.概念：是精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。2.场所：输卵管一)受精前的准备阶段:1)精子获能:精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后,才获得受精能力的生理现象.2)卵子的准备:在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期,才具有与精子受精的能力3.过程：哺乳动物受精过程示意图哺乳动物受精过程示意图卵细胞膜二)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)精子进入卵细胞膜卵细胞膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障3)原核形成：雄原核形成和雌原核形成4)配子结合：雌雄原核融合形成合子(受精卵)卵子受精完成的标志：当在卵黄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。4.意义维持每种生物前后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。三.胚胎发育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：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：最初发育在输卵管进行有丝分裂滋养层外胚层中胚层内胚层原肠腔1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？2.将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应选择什么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？资料分析讨论答：马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。答：囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8~16细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础？请结合本节内容举例说明。提示：人们正是在认识了这些自然规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟；精子能在体外完成获能；获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精；体外受精卵能在人工培养条件下继续发育等，这些都有赖于体内自然条件下的基础研究成果。第二节体外受精和早期胚胎培养试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育成早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。快速繁殖动物优良品种目的：技术手段：体外受精和早期胚胎培养试管动物技术的三个基本操作环节：第一步：体外受精第二步：胚胎的早期培养第三步：胚胎移植精子卵子受精卵早期胚胎幼体①②③新个体哺乳动物个体发育过程试管动物思考：子代数目的多少取决于精子数还是卵子数？方法1：给供体注射促性腺激素，使一头母畜的卵巢一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的卵子（超数排卵），之后从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。方法2-1：从屠宰场得到的废弃牛卵巢中采集卵母细胞借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等的引导，从活母畜卵巢采集卵母细胞。方法2-2：从活体卵巢中采集卵母细胞2.精子的收集和获能1)收集的方法:假阴道法,手握法和电刺激等2)获能处理:培养法：把精子放入获能液中。（啮齿动物、家兔和猪）化学法：把精子放入一定浓度肝素或概离子载体A23187溶液中。（牛、羊）3.受精在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程离心的目的是什么？卵母细胞的培养的目的是什么？CO2培养箱二、胚胎的早期培养复习：动物细胞培养的条件是什么？二、胚胎的早期培养发育培养液成分:水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等.为充分利用屠宰母畜卵巢上的卵母细胞，不妨将屠宰场和“胚胎工厂”合建。这样屠宰场的产品就不仅是鲜肉，还会生产出大量的胚胎和胚胎工程所需的原材料，你看这个想法可行吗？奇思妙想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保存剩余的卵子和精子的方法是什么？试管动物与克隆动物相比生殖方式：技术手段：遗传规律：有性生殖无性生殖核移植技术、胚胎移植遵循无体外受精胚胎移植胚胎移植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第三节胚胎工程的应用及前景一、胚胎移植1.概念:将雌性动物的，或者通过其他方式得到的胚胎，移植到的、的其他雌性动物的体内，使之发育为新个体的技术。同种生理状态相同早期胚胎胚胎的来源：雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎。供体：提供胚胎的个体。受体：接受胚胎的个体。受体的条件：同种、生理状态相同。胚胎移植的意义⑴加速育种工作和品种改良；⑵大量节省购买种畜的费用；⑶一胎多产；⑷保存品种资源和濒危物种；⑸可充分发挥优秀个体的繁殖潜能缩短繁殖周期，增加一生繁殖的后代数量。供体和受体共同繁殖后代有什么好处？可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力供体的主要职能：只产生具有优良遗传特性的胚胎，大大缩短了供体本身的繁殖周期，增加了供体一生繁殖的后代数量。受体的职能：担任繁重而漫长的妊娠和育仔的任务1、供、受体的选择和处理（使用激素进行同期发情处理、超数排卵处理）2、配种或人工授精；3、胚胎收集（冲卵）、检查（胚胎发育到桑椹胚或囊胚）、培养或保存（-196OC的液氮）4、胚胎移植：手术法（引出子宫和卵巢将其注入）、非手术法（用移植管将其送入子宫）5、对受体母畜进行是否妊娠的检查。胚胎移植的基本程序（1）对供体、受体进行选择供体：遗传性能和生产性能优秀的个体；受体：健康和正常繁殖能力的个体处理：同期发情具体做法：注射相关激素。同期发情技术：主要是借助外源激素剌激卵巢，使其按照预定的要求发生变化，使处理母畜的卵巢生理机能都处于相同阶段，从而达到同期发情。（2）采集卵母细胞方法：超数排卵具体做法：注射促性腺激素（3）配种或人工受精精子来源：同种优良的雄性动物。（4）胚胎的收集在配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来（冲卵）。（5）对胚胎进行质量检查胚胎发育到桑椹胚或囊胚（6）胚胎的保存或移植-196OC的液氮保存（7）胚胎的移植方法一：手术法方法二：非手术法（8）对受体母牛进行是否妊娠的检查（9）受体母牛产下胚胎移植的犊牛选择供体母牛受体母牛……同期发情处理……超数排卵供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）胚胎移植的基本程序同期发情技术：主要是借助外源激素剌激卵巢，使其按照预定的要求发生变化，使处理母畜的卵巢生理机能都处于相同阶段，从而达到同期发情。准备移植的胚胎，移植到任何一头动物子宫内都能发育吗?胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行，因为同种动物之间的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功。..供体和受体之间进行胚胎移植时会不会发生免疫排斥反应?同种动物之间基本上不排斥能否直接从母体子宫内进行胚胎收集?为什么？能。因为哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态。..移植的胚胎能否保留供体双亲的特性?胚胎虽然与受体有生理和组织上的联系,但遗传特性不受受体的影响胚胎移植的生理学基础1.哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内同种动物的供体和受体生殖器官的生理变化是相同的。为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境2.哺乳动物的早期胚胎形成后处于游离状态，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系。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上不发生免疫排斥反应。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，但移入受体的供体胚胎，其遗传特性在孕育过程中不受任何影响。2.胚胎移植成功与否的条件有哪些?（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。1.胚胎移植成功的标志是什么?移植的胚胎在受体内能正常发育并分娩思考与讨论:1、在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？例如，供、受体的发情时间要一致吗？供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似吗？答案：应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步后一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。因此，必须做到供、受体母畜的发情时间一致。同时还要做到移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同或相似，移入胚胎一侧的受体子宫对应的卵巢必须有黄体存在。2、胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗？正确。课本P81思考与探究（1）用文字完成流程图①对供、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理；③配种或人工授精；④收集胚胎；⑥胚胎移植；⑦对受体母畜进行是否妊娠的检查（2）应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛？供体公、母牛应该是具有人类所需的优良遗传性状的个体，而受体母牛必须具有正常的孕育、生殖后代的能力在②中，为什么要用促性腺激素处理供体母牛？用促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排卵，这样就可以获得较多的胚胎在促性腺激素处理供体母牛前，为什么需要对供体和受体母牛进行同期发情处理？对供体和受体母牛进行同期发情处理，才能使它们的生理条件达到同步或一致，使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件（3）哪一步需要进行冲卵？冲卵是把母畜的卵子冲出来吗？第④步需要进行冲卵，冲卵是指将供体母畜体内的受精卵（早期胚胎）冲出来，而不是把卵子冲出来。