高中生物选修三专题三--体外受精和早期胚胎培养课件.pdf

加泽中学TUfr拿胚胎工程研究的对象：高等脊椎动物，特别是哺乳动物 操作的对象早期胚胎或配子,体外受精胚胎体外培养研究的技,术手段 j胚胎移植胚胎分割胚胎干细胞培养最后结果产生动物个体，满足人类需求1978年7月25日世界首例试管婴儿试管婴儿转基因试管牛1978年7月26日，世 界首例试管婴儿“路 易斯.布朗”在英国 诞生，现已成为母亲。我国首例转基因试管 牛“滔滔”于1999年 2月19日在上海诞生1988年3月10日我国首例试管婴儿1992年我国首例三胞胎试管婴儿试管动物技术1982年世界首例试管牛犊问世试管动物技术：通过人工操作使作子和精子在 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。目的：快速繁殖动物优良品种技术手段:体外受精和早期胚胎培养一、从试管牛说起 国产奶牛：年均产奶量3000公斤左右 国际良种奶牛：年均产奶量10000公斤左右 引进一头良种成年奶牛需要3万-5万元；牛的生育率低，一头牛一胎只生一只，一 生只能生育四五次。牛的生育率虽然很低，但是牛的卵母细胞 却相当的多，其卵巢中卵母细胞数目要比 一生中排卵数多1000倍左右；公牛产生的精子数目就更多了。采集 良种母牛的 卵 母细胞 采集 良种公牛精子试管牛”工厂化生产的技术流程图卵母细胞的体外培养 精子体外获能_体外受精-I 良种牛体外受精胚胎胚胎移植借腹“不胎受1牛I良种犊牛I成熟期牛I采集卵巢中的 屠宰加工厂-市场卵母细胞试管动物技术过程：第一步：体外受精第二步：胚胎的早期培养第三步：胚胎移植体外受精概念：采取曜性动 物的卵细胞和雄 性动物的精子,使箕在试管中受精。注：发育的主要场所 是母体主要包括卵细胞的采集、精子的获取 和受精等几个主要步骤。（书P69）卵母细胞的采集和培养书P6970对不同动物，采集卵母细胞的方法不同。实验动物如小鼠、兔，以及家畜猪、羊等 卵细胞的采集：最常用的方法是卵巢经过 超数排卵处理.具体做法是给供体注射促性腺激素.使一头母 奋一次排出比自 然情况下多几倍到十几倍的卵 子，之后从 谕卵管中冲取卵子.直接与获能的 精子在体外受精。内窥镜大家畲或大型动物，如从屠宰场已屠宰母畲的J也3腹月 .，直接从活体动物中2 胞）隼出，在体外 进彳牛卵巢卯母细胞的采集和培养B超引导法：借助超声波探头和屏幕 的引导，从活母畲卵巢采集 卵母细胞。操作员先将带有 超声波探头和采卵针的采卵 器通过阴道插入子宫，同时 通过将卵巢贴在探头上。根 据B超屏幕所显示的卵泡位 置，利用采卵针穿刺卵泡并 同时抽吸卵母细胞。卵母细胞的成熟培养卵母细胞的采集和培养如何使雌性动物排出更多的卵子促性腺激素处理对于大家言或大型动物如何采集卵子 匿宰场、超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜（活体）采集的卵子是否马上可以受精 初级卵母细胞，体外培养至MH中期I 挈密奎I 挈巢时却I:单挈I卒姆*5tZ*OZd端州,二；获能处理:培养法：啮齿动物、家兔和猪将取自附睾的精子，放入人工配制的获能 液中培养一段时间。化学法：牛、羊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，使精子 获能。2、.旅外受精前，要对精子进行获能处理。通常采用的 体外获能方法有培养法 和化学诿导法 两种。对于啮浪动物、家兔和猪 的精子,一般采用 培养法；对于 牛、羊 等家畲的精子常用化学法C培养法：精子在获能液中 获能。化学诱导法：精子一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导获能。体外受精1、概念：是指哺乳动物的精子和卵 子在体外人工控制 的环境中完成受精 过程的技术。2,基本原理：人工模拟体内环境（包 括管养、温度、pH等）,使初级卵母细 胞成熬，同时使精子获能，最终完成受 精作用，并有计划地保存胚胎。体械晴获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下在获能溶液或专用受精溶液中完成受精过程。卵母细胞卵巢培养新鲜或解冻的精液M期卵母细胞精子离心处理Mil期卵母细胞受精卵培养精子获能处理获熊精子育能力检查受精状况和受精卵的发体外受精过程4天q授精就是体外授精吗?人工受精就是用人工方法将精液注 入雌性动物体内，所以受精过程在 体内完成。体外受精的受精过程在体外完成。胚胎的早期培养楼念：是应用人工创造条件，对获取的 早期胚胎进行体外培养。培养液成分:水、无机盐、有机盐、维生素、氨基酸、激素、核甘酸、血清等胚胎培养发育到适宜阶段时，可 将其隼出向 受体移植或冷冻保存。不同动物胚胎移植时间不同牛、羊：桑框胚或囊 膝阶段小鼠、家兔：卵裂期 或囊胚阶段试管婴儿：8个或16个细胞阶段牛体外受精胚胎工厂化生产流程图书P73试管动物-利用精子、卵子体外受精、胚胎培养、胚胎移植 获得的各种动物。试管婴儿-利用精子、卵子体外受精、胚胎培养、胚胎移植 获得的人体后代。体外受精技术的应用：动物胚胎工厂化生产，解决人类男性或女性不才 问题。世界上第一个试管 婴儿路易 斯-布 朗胚胎移植概念：将雌性动物的早期胚胎，或者通过箕 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，便 之发犷为 新个体的 技术。将经济价值较高、遗传性状优秀的母畲，经过 激素处理。使其超数排卵后受精，然后将发育 的早期胚胎分别移植到同期发情的代孕母的子 宫内，通过代孕母妊娠产仔的技术.转基因、核移植等胚胎的来-雌性动物心4胚胎，或通过体夕卜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。胚什么技术胎细胚胎体外培_养技术胞核移J_动物细胞培 养技术二两例,r 庭聆维植的法体细胞核移植闺1月台刍II月包比丘工应 3m n匚分44二仔却I月包衣阂Al Q!一田胚胎移植技术牛胚胎移植技术路线示意图优良供体什么方 法？同期发情超数排卵T优良公牛收;受体母牛怎样做 到?同步发情：又称同期发情，利 用 某些激素制 剂 人为 地控制 并 调整一群母畲发情周期的进程，使之在预定时间内集中发情。正常繁殖或两 三个月后做另 一次移植有价值的后裔牛胚胎移植技术路线示意图受体母牛优良供体遗传性能和生产性.、能优秀的个体:电发情酉己种i/优良公牛收集胚胎巴里芝康并能正常繁殖L 的个体发情胚胎移植如何收集?三TJ=I后做为一次移植夕辰有价值的后裔在配种或输精后第7天,用特制的冲卵装堂，把邛次力t供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来。冲卵管进液管母牛非手术冲卵示意图冲卵是从输 卵管或子宫 角取出早期 月丕胎回收管Y型连接子宫颈牛胚胎移植技术路线示京图_.正常繁殖或两 三个月后做另 一次移植有价值的后裔术H冲卵后，对胚胎进 行质量检查。这时 的胚胎应发育到桑 植胚或囊胚阶段。液具体做法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注6 缝合创口。方法二：非手术/受体后代？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。受体母牛产下胚胎移植的犊牛不同发育阶段的阳泡生理如何保证？9生理环境;女功与否的关键。的发情时间一致。管是否妊娠，在一段时间内,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。在胚胎移植过程中，受体母畲必须处于与供 体母畲同步发情的状态。为什么？因为两者之间的妊娠期，体内的激素水平要相 同或者接近。否则胚胎就不能正常的着床。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。胚胎移植的生理学基础1）供体和受体相同的生理环境；2）早期胚胎处于游离均身为膝胎的 收集提供了 可照；了彳么部住？输卵管和子宫角胚胎移植的生理学基础同物种动物之间进行胚胎移植易于成功。收集提供了可能;3）受体对移入于宫普胚胎基本上方 发生免疫排斥rV 为什么？传物质没有改变。的联系，但遗指发生了什么生理 过程？4、庭埼移植的基本程序阅揍课本，思考期始移植的基本 程序包括哪几个步骤？(1)供体、受体的选择和处理(2)配种或进行人工受特(3)胚胎的收集、检查、熔恭裁保存(4)庭始移植(5)移植后的检查(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；,臾体：健康和正常繁盛 能力的个体 处理：同期发情 具体做法：注射相关激素O(2)采集卵母细胞方法：.娃救挑卵”具体做法：注射促性腺激素C3J配种或人工受精精子来源：)同种优葭 的单性动物。(4)联始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 子台内的朋烂冲洗出 家。(5)对盛始进行质量检查(6)然账的保存或移植(7)庭始的移植方法一：手术法I体做法：引出受体子啻和卵票，将庭皤注入 子啻船缝合创口 O方法二：非手术法将装有庭始的移植管送 人臾体母牛子含的相应 部住，注入庭皤。(8)对受体母牛进行是否妊娠的 检杳(9)受体母牛产下胚始移植的 嘘牛选择供体母牛受体母牛胚胎移植的基本程序同期发情处理超数排卵供体公牛配种二中5P胚胎移植质量检查、培养木佥分娩（胚胎移植的 犊牛）二胎移植成功的关键同时发情应部位同物种决斛试管动物与胚胎移植不同点:试管动物胚胎移植动物受精体外受精体内自然受精获取生殖 细胞从供体获得 卵子和精子获得受精卵 或胚胎胚胎移植的 现状和 意义1）加速H种工作和品种改良;2）大量节省购买种畲的费用；3）一胎多产；4）保存品种资源和濒危物种；5）可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短繁殖周期，增加一生 繁殖的后代数量。一次移入三枚胚全部成活受体母羊与所生羔羊胚胎移植的现状和意义三丁式寿磅胚胎移植效果胚胎移植实现了优良性状个体 的繁如果我们能确定某个胚胎 将发万为非曲理想的个体，那么有 没有办法让这样的一个胚胎一次性 地繁H更多的个体？膝胎分割阅读课本，思考以下问题:(1)胚胎分割的概念(2)胚胎分割特点(3)胚胎分割的理论基础(4)胚胎分割操作过程1.概念:采用机械方法（显微手术）将 早期胚胎分割成2分胚，4分胚或8 分胚，经体内或体外培养后植入 受体，以得到同卵 台或同卵多胎的技术。为何要做这步、J才能移植？,2.特点:后代有相同的遗传物质,因此胚胎分割可以做动物无性繁殖或克隆的方法之一。3、理论基础动物月丕胎细胞的全务2性。所以胚胎分割的时期为：囊胚或桑根胚为什么选择这样的胚 鹿发育时期？用 分割 针或分割 刀 片将胚胎切开,吸出其中的半个胚胎，注入预先准备 好的空透明带中,或直接将裸半胚移植给受体。胚胎分割操作过程子前雇hJ口养：切割针/刀或酶处理食断腔透期带、滋养层内细胞团分剂付/_做I:性嗜田胞分散开胚给移植分割针内细胞团a 3-23牛胚船性别收定和分割示意图体外培养至 囊胚移植多个受体7、操作注意事项：对囊膝阶段的胚胎进行分割时，要 将内细胞团均等分割。原内 细胞团一般到 囊胚阶段才 出现，它是发才为胚胎本存的基础细胞，箕 他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发才 提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能 力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚 至不能发育等问题。7、操作注意事项：膝胎分割的份数越多，操作的难度 会越大，移植的成功率也越低。早期胚胎的体积很小，只有在显微镜下才能看到；再者，细胞数目是有限 的。分割的份数越多，不但难以做到均 等分割，每一份的细胞数会越少，而且 作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的 影响会更大。因此，分割的份数越多，技术的难度 会越大，移植后的恢复和发育的难度会越 大，移植成功率自然会降低。牛胚胎分割的主要用途8、胚胎分割技术的缺陷(1)刚出生动物的体重偏低，毛色和斑纹还存在差异；(2)采用胚胎分割技术产生同 卵多胎的可能性是有限的。胚胎不能无限分割,那么有 没有别的办法实现优 良个体的 多胎繁殖呢？膝胎干细胞阅读课本，思考以下问题:(1)什么是胚胎干细胞？简称是什么？(2)胚胎干细胞的来源。(3)胚胎干细胞的特性。(4)胚胎干细胞的应用。简称ES或EK细胞，是由早期膝胎或原 始性腺中分离出来的一类细胞。饲养层的细胞一般是胚胎成纤维细胞，因为胚胎成纤维细胞可以分泌一些能抑制细胞分化的物质，满足促进干细胞生长的同 时抑制干细胞分化的条件。胚胎干细胞分离培养2.特点:(1)形态：体积小，细胞核大，核仁明显；(2)功能：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。3主要用途(1)治疗人类的某些项症。利用ES细胞可以诱导分化形成新的 组织细胞的特性，移植ES细胞可使坏死 或退化的 部位僵以修复并恢复正 常功能。前，在动物实验方面，用ES细胞诱导分化 出 的 某些组织细胞 已成功 地治愈糖 尿病、肝衰竭、心衰竭和成舟不良等疑 难病症。3.主要用途(2)培万出人造组织器官,用于器官移植。随著组织工程技术的发展，通过 ES细胞体夕卜诱导分化，还可以培H出人造组织器官,解决目前临年上存在的供体器 免疫排斥的问弄而器官移植后、还有什么技术可以完 成此工作？y3.主要用途(3)ES细胞也是研究体夕卜细胞分化 的理想材料。ES细胞在饲养屋细胞上，或在添加抑制子的培养液中，能婚维持不分化的状态。在培养液中加入分化诱导子，就可以诱导ES细胞向 不同 类型的组织 细胞分化。1基因工程1细胞工程胚胎工程操作对象基因细胞细胞器早期胚胎 酉己子技术 手段（操 作步 骤）获取目的基因 构建表达载体 目的基因导入 受体细胞目的基因的检 测与鉴定植物组织培养 植物体细胞杂交 动物细胞培养 核移植和克隆 动物细胞融合 单克隆抗体胚胎移植 体外受精 胚胎分割 胚胎干细胞 培养等理论 基础中心法则细胞全能性 细胞膜流动性 免疫原理哺乳动物的 受精卵和早 期胚胎的发 育规律W物细胞培养:糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素和血清等胚胎培养液:无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸核甘酸、血清等1.下列不属于胚胎工程的是:DA.体外受精 B.胚胎分割、胚胎移植C.胚胎干细胞培养 D.转基因鲤鱼的培育2.有一个卵原细胞中含有A与A、B与B 两对同 源染色体，它形成的含有AB的配子 有BA.1个C.2个B.0或1个D.4个尸口有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是 AA.受孕母畲体内的受精卵或胚胎均能移植B.受体母雷必须外于与供体母雷同步发情 的状态C.超数排卵技术要使用一定的漱素D.试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试 管中进行下列 对于优 典种 畲的 胚胎移植的 说法不正BA.供体母牛强须是同一物种的良种B.受体母牛必须是同一物种的良种C.供体公牛兴须是同一物种的 良种D.受体母牛可以是同一物种的一般健康牛供体的胚胎移植到受体后，游离的胚胎在 发才过程中形成胎盘与受体相连，并通 过胎盘与受体的血液进行物质交换。以 下说法正确的是 AA.受体是为供体胚胎提供发才的条件B.受体与胚胎血型应相同，否则会发生免 疫排斥反应C.受体与胚胎血液混融在一起D.胚胎心肺功能都能正*运行利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过程的重要原CA.细胞分裂B.细胞特化C.细胞分化D.细胞增殖 1()If/1 l /I I r I胚胎工程技术：胚胎移植 体外受精 胚胎分割 胚胎干细胞培养目前应用较多的是:胚胎移植、胚胎分割、体外生产胚胎技术。