专题3胚胎工程2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,专题,3,胚胎工程,胚胎工程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，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类大各种需求。,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：,哺乳动物的受精卵和早期胚胎,的发育规律,胚胎工程的建立,一.胚胎移植技术的研究,胚胎移植技术成为许多胚胎工程不可缺少的基础环节。,二.胚胎移植技术的成功和应用带动和加速了,体外受精技术,的研究。,三.胚胎移植和体外受精使,胚胎分割、性别鉴定、体细胞克隆、转基因胚胎、胚胎干细胞培养,等技术应运而生。,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,3,、,1,体内受精和早期胚胎发育,精原细胞,初级精母细胞,次级精母细胞,精子细胞,精子,M,第一阶段,第二阶段,第三阶段,M,精子发生的过程,多个精原细胞,变形,通过什么方式,经过什么过程才可称为,初级精母细胞,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,),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。,排卵,卵原细胞,有丝分裂,多个卵原细胞,染色体复制,初级卵母细胞,M,第一极体,次级卵母细胞,两个第二极体,第二极体,卵子,退化消失,（3）卵子发生过程,M,排卵前后完成,在受精过程完成,被卵泡细胞包围,形成卵泡,胎儿时期完成,卵子受精的标志：,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。,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（,M,和,M）,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：,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)精子进入卵黄膜,卵黄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),哺乳动物受精过程示意图,穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿放射冠。,几个精子同时分解透明带，但只有一个精子能穿过透明带进入卵子内，当第一个精子进入后，透明带的穿透性就立即发生变化，从而阻止其他精子穿越透明带。,穿过透明带：,精子进入卵子后,其细胞核变大到和卵子细胞核相似,精子细胞核(雄原核)和卵子细胞核(雌原核)同时向细胞中部靠拢,并相互融合成一个细胞核,这时称受精卵。,形成受精卵：,内细胞团,囊胚腔,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。,充满活力的精子,此时经过种种障碍的精子终于与卵子相遇，卵子外膜成为它们第一道需要攻破的关卡。此时，精子们把头钻到卵子的外壁上，尾巴不断拍打着，卵子则随着精子尾部的运动缓慢地逆时针转动。,卵子的外层被一层透明的薄膜保护着，这使它看起来像一个悬浮在天体中的漂亮的星球。,经过种种障碍的精子终于与卵子相遇,精子试图进入卵子,此时,精子的头已经钻进去了,我们还可以看到它的中部和尾部，它就像一个不断旋转的钻头，在尾巴拍打的驱动下，努力进入卵子。,受精后8天。胚牙完成着陆,微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞,。,受精后6星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的心跳每分钟140150下是母亲心跳的两倍。,人类胚胎第8周时在子宫内的照片,此时胎儿已长到20周,，,他移动手臂，把手指放在唇边，这可以促进它对吮吸的反映,。,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,三.胚胎发育,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,答：马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。,答：马应选择囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在,816,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：胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。本节涉及的哺乳动物体内受精和胚胎发育都是在自然条件下的特点和规律，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。,3,、,2,体外受精和早期胚胎培养,如果哺乳动物完成体外的胚胎发育需要经过哪些环节,?,让我们来做一次胚胎工程专家,共同模拟研究“试管牛”工厂化生产的技术流程,“试管牛”工厂化生产的技术流程,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,怎样才能采集到这两种细胞？,体外受精,怎样完成,体外培养,的条件怎样,1.,卵母细胞的收集和培养,对不同动物,采取卵母细胞的方法不同。,例如：用促性腺激素处理动物，促进排卵,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：啮齿动物、,家兔和猪,化学法：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,常用获能,药物是？,4.,胚胎的早期培养,培养液,:,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,.,此培养液似曾相识,?,3.3,胚胎工程的应用及前景,家畜的胚胎移植,胚胎分割,体外生产胚胎技术,1,、胚胎移植,1,、定义：,2,、优势：,3,、实质：,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、生理状况相同的其他雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术,可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性状能保持其原来的优良特性,胚胎移植的生理学基础,第一：,第二：,第三：,第四：,胚胎移植的技术程序,1.,供体和受体的选择,2.,超数排卵处理,3.,供体母畜的配种,4.,胚胎的收集,5.,胚胎的检查,6.,胚胎的保存与培养,7.,胚胎的移植,8.,对受体母牛进行妊娠检查,9.,受体母牛产下胚胎移植的小牛,2,、胚胎分割移植,1,、定义：,2,、实质：,是指采用机械方法将早期胚胎切割成,2,等份、,4,等份或,8,等份等，经移植获得同卵双生或多胚胎的技术。,来自同一胚胎的后代具有相同的,遗传物质，可看做,动物,无性繁殖,或,克隆,的方法之一。,3,、胚胎分割移植的具体操作：,选材：,注意事项,选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。,对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意内细胞团要均等分割。,4,、胚胎分割所需的主要仪器：,实体显微镜和显微操作仪,3.,胚 胎 干 细 胞（简称,ES,或,EK,）,1999,年,12,月,，美国,科学,杂志公布了当年世界科学进展的评定结果，干细胞的研究成果列在举世瞩目耗资巨大的人类基因组工程之前，名列十大科学进展首位。,2002,年,3,月,，美国麻省理工学院的科学家宣布，他们首次利用,人体胚胎干细胞,培育出毛细血管，证明了,胚胎干细胞技术,在治疗心血管疾病等领域的应用潜力。,目前已有报导,ES,细胞,能在适当条件下分化为心肌细胞，胰岛细胞，血管内皮细胞，肝细胞等。,用胚胎移植繁育良种种畜的意义,缩短了供体本身的繁殖周期，可在短期大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良工作。,经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换，代替活畜的引种或进出口。,通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎。,可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物。,1.,右图是同学们到某良种场进行参观后，看到的胚胎移植繁育良种奶牛的技术流程示意图。请看图思考并讨论以下各题。,（,1用文字完成下面的流程图。,（,2,）应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛？在中，为什么要用促性腺激素处理供体母牛，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？,答：对供、受体母畜进行选择，并进行同期,发情处理；配种或人工授精；收集胚胎；,胚胎移植；对受体母畜进行是否妊娠的检查。,答：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；需要用促性,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，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。,（,1,）全能干细胞,:,包括：胚胎干细胞（,embryonic stem cells,ES,细胞）,生殖干细胞（,embryonic germ cells,EG,细胞）,具有全能性，能够分化成所有细胞类型，进一步形成机体的任何组织和器官。,（,2,）多能干细胞：,具有分化成多种细胞和组织的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力。,（,3,）专能干细胞：,只能向一种或密切相关的两种类型的细胞分化。,按分化潜能分类,:,（,1,）形态上：体积小、细胞核大、核仁明显,干细胞的特性,（,2,）在体外培养的条件下干细胞能无限地增殖分裂而不分化。进行冷冻保存，可进行遗传改造。,（,3,）功能上：具有发育的全能性,