胚胎工程

1专题三、胚胎工程胚胎工程：是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。（一）体内受精和早期胚胎发育1、精子的发生场所：睾丸（精巢）时间：初情期生殖机能衰退阶段：精原细胞有丝分裂许多精原细胞，部分形成初级精母细胞减数第一次分裂次级精母细胞减数第二次分裂精细胞变形成熟的精子变形：细胞核精子头的主要部分高尔基体顶体中心体尾线粒体鞘其它物质原生质滴脱落精子的外形：似蝌蚪，分头，颈，尾三部分。精子的大小与动物的体型大小无关。2、卵子的发生场所：卵巢时间：性别分化以后（胎儿期）减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，其结果产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，准备与精子受精（不同的动物排卵的时间不同）。意思是排出的卵细胞是次级卵母细胞，不是成熟细胞。减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的，当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，这是判断卵子是否受精的重要标志。3、受精：精子获能（在雌性动物生殖道内）；卵子的准备（排出的卵子要在输卵管中进一步成熟到减二中期才具备受精能力）；2受精阶段[卵子周围的结构由外到内：放射冠、透明带、卵黄膜]a顶体反应：精子释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质，穿越放射冠。b透明带反应：顶体酶可将透明带溶出孔道，精子穿入，在精子触及卵黄膜的瞬间阻止后来精子进入透明带的生理反应[它是防止多精子入卵受精的第一道屏障]；c卵黄膜的封闭作用：精子外膜和卵黄膜融合，精子入卵后，卵黄膜会拒绝其他精子再进入卵内的过程[它是防止多精子入卵受精的第二道屏障]；精子尾部脱落，原有核膜破裂形成雄原核，同时卵子完成减二分裂，排出第二极体，形成雌原核[注意：受精标志是第二极体的形成；受精完成标志是雌雄原核融合成合子]。4、胚胎发育：a卵裂期：细胞进行有丝分裂，数量增加，胚胎总体积不增加；b桑椹胚：32个细胞左右的胚胎[之前所有细胞都能发育成完整胚胎的潜能属全能细胞]；c囊胚：细胞开始分化，其中个体较大的细胞叫内细胞团将来发育成胎儿的各种组织；而滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘；胚胎内部逐渐出现囊胚腔[注：囊胚的扩大会导致透明带的破裂，胚胎伸展出来，这一过程叫孵化]；3d原肠胚：内细胞团表层形成外胚层，下方细胞形成内胚层，由内胚层包围的囊腔叫原肠腔。[细胞分化在胚胎期达到最大限度]习题：1.在精子的变形过程中，演变为尾的结构是（）A、高尔基体B、细胞核C、内质网D、中心体2.精子变形时，线粒体集中在尾的基部的原因解释是（）A、释放顶体酶发生透明带反应B、产生能量促进精子运动C、有利于质基因进入受精卵D、受细胞核的挤压形成3、排卵是指（）A．卵泡从卵巢中排出B．卵子从卵泡中排出C．卵子从卵巢中排出D．卵子从输卵管中排出4、下列不是精子、卵子发生的区别的是()A.初级精母、卵母细胞的形成时间B.MⅠ和MⅡ的时间连续性C.成熟生殖细胞是否经过变形D.成熟生殖细胞中染色体的数量5、受精过程的顺序为①第一次卵裂开始②释放第二极体③顶体反应④穿越透明带⑤雌、雄原核的形成⑥核膜消失，雌、雄原核融合A．①②③④⑤⑥B．③②④⑤⑥①C．④⑤②①③⑥D．③④②⑤⑥①6、受精作用完成的标志是A．释放第二极体B．雌、雄原核形成C．两原核融合形成合子D．第一次卵裂7、下列关于人体的胚胎发育过程的说法中，不正确的是（）A．整个胚胎发育过程可以分为3个阶段B．内胚层和外胚层都是由胚盘发育而来的C．胚胎期发育结束时，各器官原基都已经形成D．受精卵到了子宫以后开始进行分裂，形成细胞团8、每一物种都可保持本物种染色体数目的稳定，在动物受精作用的过程中，有一系列的机制保证一个精子与一个卵细胞结合，而防止多个精子与卵细胞结合，从而保证本物种染色体数目的稳定。下列哪些生理作用可防止多个精子与卵细胞结合()①精子变形，细胞核物质集中在精子头部②精子获能③顶体反应④透明带反应⑤卵黄膜封闭作用A.①②B.①③C.③⑤D.④⑤4（二）体外受精和早期胚胎培养1、体外受精(1)卵母细胞的采集和培养：主要方法：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（体型小的动物）。第二种方法：从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞（体型大的动物）；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。(2)精子的采集和获能：精子的采集方法：假阴道法、手握法、电刺激法在体外受精前，要对精子进行获能处理。体外获能方法：培养法（人工配制的获能液）→啮齿动物、兔、猪等、化学诱导法（肝素、钙离子载体A23187）→牛、羊等精子(3)受精：获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。2、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。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚5阶段才能进行移植，小鼠、家兔等实验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎可在8-16个细胞阶段移植。)习题：1、下列关于体外受精技术的说法中，错误的是（）A．体外受精技术需要的温度大约为37℃B．体外受精是从初级卵母细胞和初级精母细胞开始的C．体外受精技术已成为一项常规的动物繁殖生物技术D．体外受精技术可用于研究动物生殖细胞的发生机制2、试管婴儿所采用的技术是①胚胎移植②基因工程③细胞工程④体外受精⑤克隆技术A．①④B．②④C．①③D．①⑤3、下列有关受精作用的叙述错误的一项是A．受精卵中全部遗传物质来自父母双方的各占一平B．受精时，精子和卵细胞双方的细胞核相互融合C．受精卵中染色体数与本物种体细胞染色体数相同D．受精卵中染色体来自父母双方的各占一半4、下列各组物质组成不全部属于哺乳动物胚胎的培养液成分的是A．氨基酸、核苷酸、无机盐、激素B．血清、激素、维生素、有机盐C．核苷酸、维生素、血清、无机盐D．有机盐、维生素、氨基酸、生长素5、“多利”羊的培育过程简单地说是：从母羊乳腺细胞中提取细胞核，放人去核的卵细胞中，在试管中发育成胚胎后，再移植到另一只母羊的子宫内，这种繁殖方式应属于A．无性繁殖B．有性繁殖C．先无性繁殖，再有性繁殖D．先有性繁殖，再无性繁殖6、下列生物的繁殖方式属于分裂生殖的是A．草履虫能缢裂为二，每半发育成一个新个体B．酵母菌长出芽体后断裂成两个个体C．将胡萝卜一分为二，每半能发育成一新植株D．将牛的受精卵进行体外培养，能分裂出若干卵裂块，每个卵裂块均可借腹发育成牛犊7、采取精子的方法是（）A．假阴道法B.手握法C.筒握法D.电刺激法8、精子和卵子在体外受精后，应将受精卵移入（）A.受体动物体内B.培养箱C.发育培养液D.冷库冷藏（三）胚胎移植1、胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”。（供体为优良品种，作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种。）地位：如转基因、核移植，或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过胚胎移植技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。62、胚胎移植的意义：大大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖能力。3、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。4、基本程序主要包括：①对供、受体的选择和处理。选择遗传特性和生产性能优秀的供体，有健康的体质和正常繁殖能力的受体，供体和受体是同一物种。并用激素进行同期发情处理，用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。②配种或人工授精。③对胚胎的收集、检查、培养或保存。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(也叫冲卵)。对胚胎进行质量检查，此时的胚胎应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。⑤移植后的检查。对受体母牛进行是否妊娠的检查。习题：1、胚胎工程的最终技术环节是A．细胞融合B体外受精C．胚胎移植D．胚胎分割2、为胚胎在受体内的存活提供了可能的原因有（）A.同种动物的供体、受体生殖器官的生理变化是相同的B.早期胚胎在母体子宫内处于游离状态C.供体胚胎可与受体子宫建立正常生理和组织联系D.受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应3、在动物胚胎发育过程中，早期原肠胚的细胞从一个部位移植到另一部位时，被移植的细胞能适应新的部位并参与那里的器官形成，但如果在原肠胚的末期，把未来发育为蝾螈后肢的部分移植到另一蝾螈胚胎不长后肢的部分，将发育为一条额外的腿，这说明（）A.原肠胚末期已出现了组织分化和器官的形成B.细胞是全能的C.原肠胚末期出现了细胞分化D.原肠胚已出现了三个胚层74、下列各种技术中，不都属于胚胎工程技术的是()A．体外受精技术、治疗性克隆技术B．胚胎冷冻技术、胚胎移植技术C．胚胎分割技术、性别控制技术D．性别控制技术、动物细胞培养技术（四）胚胎分割1、概念：是指采用机械方法将早期胚胎切割2等份、4等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。2、意义：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖。3、材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。（桑椹胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。）4、操作过程：选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿中，用分割针或分割刀片将其切开，吸出其中的半个胚胎注入透明带中或直接移植给受体。[注意：内细胞团要均等分割，否则会影响胚胎的恢复和进一步发育]例题：1、下图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是()A．胚胎移植可以定向改造动物遗传性状，③需移植到发情的母牛子宫内发育B．A细胞不一定是受精卵细胞C．①②两个胚胎具有不同遗传物质D．图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段2、英国科学家维尔穆特首次用羊的体细胞（乳腺细胞）成功地培育出一只小母羊，取名“多利”，这一方法被称之为“克隆”，以下四项中与此方法在本质上最相近的是A．将兔的早期胚胎分割后，分别植入两只母兔的子宫内，并最终发育成两只一样的兔子B．将人的抗病毒基因嫁接到烟草DNA分子上，培育出具有抗病毒能力的烟草新品种C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞8D．将人的精子与卵细胞在体外受精，待受精卵在试管内发育到囊胚期时，再植入女性子宫内发育成“试管婴儿”3、下图为胚胎移植的基本程序、早期胚胎发育过程（图甲），及经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程（图乙）．请回答下列问题：（图甲）（图乙）（1）超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射。冲卵实质上是用特定装置，将供体母牛子宫内的冲洗出来。（2）图乙中②指的是。进行胚胎分割时，应选择发育到时期的胚进行操作（3）图甲中标号3为，它将来可发育为。（4）若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代基因型相同吗?，为什么?。通过胚胎分割产生的两个或多个个体共有的根本特点是（5）图乙中A细胞是，在进行体外受精前要对精子进行处理。哺乳动物受精过程有哪些机制阻止多精子入卵受精？（）A．顶体反应B．精子穿越卵子透明带触及卵黄膜，导致透明带反应C．精子触发卵黄膜表面微绒