胚胎工程学案.doc

专题3  胚胎工程学案
3.1 体内受精和早期胚胎发育
 一、精子的发生 
1、场所： 的曲细精管 
2、时间：从 开始，到生殖机能衰退 
3、过程：
（1）精原细胞→多个初级精母细胞（通过数次有丝分裂） 
（2）1个初级精母细胞→2个次级精母细胞→4个精子细胞（通过减数分裂，即MI和MII） 
（3）精子细胞→精子（通过变形）
补充，精原细胞先进行有丝分裂后进行减数分裂；变形过程中， 为精子头的主要部分， 发育为顶体， 演变为精子的尾， 在尾基部形成线粒体鞘膜，其他物质浓缩为原生质滴直至脱落。[线粒体为精子运动提供能量]。
二、卵细胞（卵子）的发生 
1、场所：
2、 时间：从 时期开始（胎儿时期完成了卵泡的形成和在卵巢内的储备） 
3、过程：        
（1）卵原细胞→初级卵母细胞 
（ 2）1个初级卵母细胞→1个次级卵母细胞＋第一极体（排卵前后完成） 
（3）1个次级卵母细胞→1个卵子＋第二极体（精子和卵子结合过程中完成） 
在胎儿时期，卵原细胞进行有丝分裂演变成初级卵母细胞[被卵泡细胞包围]，减一分裂在 前后完成，形成次级卵母细胞和第一极体进入 准备受精；减二分裂是在 过程中完成的。
三、受精
1、概念：精子和卵子结合成合子（受精卵）的过程。   
2、  场所：雌性的 内
3、过程  
（1）受精前的准备阶段1：   
（2）受惊前的准备阶段2：卵子的准备（到 中期，具备与精子受精的能力） 
 （3）受精阶段  
①精子穿越放射冠和透明带： 反应， 反应
②进入卵黄膜： 作用 
③原核形成和配子结合 
精子获能（在 内）；卵子的准备（排出的卵子要在输卵管中进一步成熟到 才具备受精能力）；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 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 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]；
d精子尾部脱落，原有核膜破裂形成 ，同时卵子完成减二分裂，形成 [注意：受精标志是 的形成；受精完成标志是雌雄原核融合成合子]。
四、早期胚胎发育
1、 期：细胞在透明带中进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积并不增加，或略有减小。 
2、 胚：胚胎细胞达32个左右的胚胎（之前所有细胞都能发育成完整胚胎的潜能属全能细胞）
3、 ：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 ] 
4、 胚：内细胞团细胞形成外胚层和内胚层（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），滋养层发育成胎膜和胎盘。 [细胞分化在胚胎期达到最大限度]
3.2  体外受精和早期胚胎培养 
一、体外受精
1、试管动物技术：通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎（ 或 ）后，再经移植产生后代的技术。
2、卵母细胞的采集： 
 方法一：用 处理，使其 ，从中输卵管冲取精子（针对体型小的实验动物，家畜猪、羊等） ，可直接受精。
方法二：从屠宰母畜卵巢中采集（针对大家畜或大型动物，如牛） 
方法三：借助超声波探测仪、内窥镜、腹腔镜等工具直接从活体母畜卵巢中吸取（针对大家畜或大型动物，如牛）   
3、  卵母细胞的培养：在体外人工培养成熟 
4、 精子的采集：方法有假阴道法、手握法和电刺激法等 
5、精子的 ：
方法有：（1）培养法（通过获能培养液），如啮齿动物、兔、猪等的精子；
（2）化学法（通过一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液） ，用化学药物诱导精子获能，如牛、羊等家畜的精子。
6、受精：获能的精子 ＋培养成熟的卵子                              完成受精 
二、胚胎早期培养  
1、条件：受精卵在发育培养液中培养 
2、培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等 
3、当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向 或 保存。
3.3  胚胎工程的应用及前景
胚胎工程的概念及技术手段：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。
 一、胚胎移植
1、概念：是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。其中提供胚胎的个体叫供体 （ 特性和 性能优秀），接受胚胎的个体叫受体（有 体质和 能力）。
2、 应用：胚胎移植是转基因、核移植、或体外受精等技术的最后一道“工序” 。
3、现状：在牛的胚胎移植中，技术方法更为简便、实用。 
4、意义：可充分发挥 繁殖潜力。供体主要职能只是产生优良特性的胚胎，缩短繁殖周期。
5、生理学基础 
胚胎移植成功与否关系到：供体和受体的生理状况 
（1）供、受体生殖器官的 变化相同，为胚胎提供相同的生理环境 
生理学基础  
（2）早期胚胎没有与母体子宫建立 联系，为胚胎收集提供可能 
（3）受体对外来胚胎基本不发生 反应，为胚胎的存活提供可能 
（4）胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其 在孕育过程中不受影响 
6、基本程序
（1）对供、受体母牛进行选择：用激素进行 处理；对供体母牛用激素做 处理； 
（2）配种或人工受精 ：选择同种优秀公牛配种[有性生殖过程]；
（3）胚胎收集（ （早期胚胎），此时胚胎处于游离状态）、检查（胚胎应发育到 或 ）、培养或保存（－196℃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）移植后的检查（是否妊娠）等 
（6）产下胚胎移植的犊牛。
7、胚胎移植的时间
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。)
二、胚胎分割
1、概念：指采用机械方法将早期胚胎切割成2、4或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术[可看作是动物无性繁殖或 ]。           
2、仪器设备：实体显微镜和显微操作仪        
3、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。 
4、操作程序：  
（1）选择发育良好、形态正常的 或 ，移入盛有操作液的培养皿 
（2）用分割针或分割刀切开胚胎，吸出半个，注入空透明带或直接将裸半胚移植给受体。分割囊胚时要将 均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。此时还可用分割针分割 ，做胚胎DNA分析性别鉴定。 
5、局限：刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹上存在差异，同卵多胎的可能性有限。
三、胚胎干细胞  
1、概念：由 或 中分离出来的一类细胞。简称ES或EK细胞。 
2、特点：形态上： 、 大、 明显 
功能上：具有 ，可分化为成年动物体任何一种组织细胞；在体外可 而不发生分化；可冷冻保存；可进行遗传改造 。
3、意义：
（1）移植ES细胞修复坏死或退化部位，治愈糖尿病、肝(心)衰竭、成骨不良等病症 
（2）ES细胞体外诱导分化，可培育人造 ，解决供体器官不足和器官移植后 的问题 
（3）ES细胞在牛黄酸、丁酰环腺苷酸等分化诱导因子作用下可向不同类型组织细胞分化 
4、胚胎干细胞的主要用途是： 
①可用于研究哺乳动物 和 规律； 
③可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、少年糖尿病等； 
5、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 、 、 、 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。 
专题4  生物技术的安全性和伦理问题
一、转基因生物的安全性争论 ： 
(1)基因生物与食物安全： 
反方观点：反对“实质性等同”、出现滞后效应、出现新的过敏原、营养成分改变 
正方观点：有安全性评价、科学家负责的态度、无实例无证据 
(2)转基因生物与生物安全：对生物多样性的影响 
反方观点：扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵外来物种、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可能造成“基因污染” 
正方观点：生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限 
(3)转基因生物与环境安全：对生态系统稳定性的影响 
反方观点：打破物种界限、二次污染、重组出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体 
正方观点：不改变生物原有的分类地位、减少农药使用、保护农田土壤环境 
二、生物技术的伦理问题 
(1)克隆人：两种不同观点，多数人持否定态度。 
否定的理由：克隆人严重违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用；克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；克隆人是在人为的制造在心理上和社会地位上都不健全的人。 
肯定的理由：技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法解决。不成熟的技术也只有通过实践才能使之成熟。 
中国政府的态度：禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。
四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。 
(2)试管婴儿：两种目的试管婴儿的区别两种。不同观点，多数人持认可态度。 
否定的理由：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；早期生命也有活下去的权利，抛弃或杀死多余胚胎，无异于“谋杀”。 
肯定的理由：解决了不育问题，提供骨髓中造血干细胞救治患者最好、最快捷的方法，提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤。 
(3)基因身份证： 
否定的理由：个人基因资讯的泄漏造成基因歧视，势必造成遗传学失业大军、造成个人婚姻困难、人际关系疏远等严重后果。 
肯定的理由：通过基因检测可以及早采取预防措施，适时进行治疗，达到挽救患者生命的目的。 
三、生物武器 
 (1)种类：致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌。 
(2)散布方式：吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等。 
(3)特点：致病力强、多数具传染性、传染途径多、污染面广、有潜伏期、不易被发现、危害时间长等。 
(4)禁止生物武器公约及中国政府的态度
专题5  生态工程
一、生态工程的基本原理 1、生态工程的概念 
（1）原理技术
应用：   生态学  和  系统学 等学科的基本理论和方法 
通过  系统设计、 调控  和 技术组装  
（2）操作 
对 已破坏的生态环境 进行 修复、重建   
对 已造成环境污染和破坏的传统生产方式进行 改善       
（3）结果 
提高 生态系统的生产力 促进  人类社会和自然环境的和谐发展。 
2、生态工程所遵循的基本原理 
（1）.生态工程建设的目的：遵循 自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力， 防止 环境污染，达到  经济效益 和  生态效益的同步发展。 
（2）.生态工程的特点： 少消耗，多效益，可持续的生态工程。 
项目
理论基础
意义
实例
物质循环再生原理
物质循环
可避免环境污染及影响系统的稳定和发展
无废弃物农业
物种多样性原理
生态系统的稳定性
生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性
“三北”防护林建设中的单纯林问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性问题
协调与平衡原理
生物与环境的协调与平衡
可避免系统的失衡和破坏
太湖富营养化问题
整体性原理
社会、经济、自然复合系统
统一协调各种关系，保障系统的平衡和稳定
林业建设中自然系统、社会、经济系统的关系问题
系统学和工程学原理
系统的结构决定功能
原理：分布式优于集中式和环式
改变和优化系统的结构以改善功能
桑基鱼塘
系统整体性
原理：整体大于部分

保持很高的系统生产力
珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系

二、生态工程的实例和发展前景 
1、生态工程的实例分析
类型
主要原理
注意问题
农村综合发展型生态工程
物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理
①核心：沼气工程 ②优点：农林牧副渔全面发展；开发可更新资
源，减少环境污染
小流域综合治理生态工程
整体性原理、协调与平衡原理、工程学原理
①“综合”表现在同时考虑到生态效益和经济效益 
②不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，生态工程模式应各具特色
大区域生态系统恢复工程
物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理
工程建设中应注意的问题 ①考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种 ②考虑树种多样性，保证防护林体系稳定 
③不同地区应根据当地情况采取不同策略
湿地生态恢复工程
协调与平衡原理、整体性原理 
主要措施：退耕还林 
主要困难：解决迁出湖区居民的生计问题
矿区废弃地的生态恢复工程
系统学和工程学原理
①种植耐旱的灌木、草和树 ②确定合理载牧量 
③改良表土
城市环境生态工程
协调与平衡原理、整体性原理 
①解决大气污染措施：禁止使用有铅汽油 ②水污染：减少或禁止污水排放，进行污水净

2、生态工程的发展前景 
（1）“生物圈2号”生态工程实验启示： 使人类认识到与自然和谐共处的重要性，深化了我们对自然规律的认识，即自然界给人类提供的生命支持服务是无价之宝。 
3、我国生态工程发展前景的分析与展望 
前景：解决我国目前面临的生态危机，生态工程是途径之一，需要走有中国特色的道路，不但要重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合。 
存在问题：缺乏定量化模型的指导，难以设计出标准化、易操作的生态工程样板设计缺乏高科技含量，生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术支持，缺乏理论性指导等。
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