动物的胚胎发育和胚胎工程[上学期]

课件91张PPT。 动物的胚胎发育和胚胎工程一、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，以满足人类的各种需求。1、胚胎工程概念操作对象：
技术手段：
理论基础：
操作目的：
早期胚胎和配子哺乳动物的受精卵和早期胚胎的发育规律一、胚胎工程满足人类大各种需求。胚胎移植、体外受精、胚胎分割、性别控制、胚胎冷冻、胚胎干细胞培养等二、胚胎工程的建立1.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。
2.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。
3.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：
（2）时间：1.精子的发生三、哺乳动物生殖细胞的发生睾丸初情期——生殖机能衰老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（3）、精子发生的过程多个精原细胞染色体复制变形第一阶段：初级精母细胞的形成第二阶段：精子细胞的形成（经过MI和MII两个时期）第三阶段：精子细胞变形为精子三、哺乳动物生殖细胞的发生（4）、精子细胞变形中的主要变化：细胞核——
高尔基体——
中心体——
线粒体——
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)三、哺乳动物生殖细胞的发生1.精子的发生 提示：不是。
其一，在自然繁殖的条件下，可以说是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制；
其二，在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部位，将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到达受精部位（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。 1.家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通常只有一个精子能够与卵子结合，这能说是一种浪费吗？怎样理解？一现象？问题讨论1: 提示：细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体则是有氧呼吸产生运动能量的场所。精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。2.精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？问题讨论2:2.卵子的发生(1)发生部位：
(2)时间：三、哺乳动物生殖细胞的发生卵巢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。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MⅠ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MⅡ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三、哺乳动物生殖细胞的发生2.卵子的发生初情期后完成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。问题讨论3: 4、 哺乳动物精子和卵子的发生主要有哪些相似点或不同点？细胞质均等分裂4个；2种类型需要变形连续的；睾丸细胞质分裂不均等1个；1种类型不需要变形不连续；MⅠ在卵巢，MⅡ在输卵管 最初阶段均进行有丝分裂，不断增加精（卵）原细胞的数量；经过减数分裂（MⅠ和MⅡ）才能形成精子和卵子。巩固练习1.下列不属于胚胎工程的是： （ ）A.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（ ）A.1个 B.0或1个 C.2个 D.4个DB四、受精作用1.概念：
2.场所：精子和卵子结合，形成合子输卵管 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。这是防止多精入卵继而造成多精子受精的第一道防线。 当第一精子进入卵黄膜后，会立刻引起卵黄膜的紧缩、增厚、阻止其他精子进入卵内与卵子结合受精，是防止多精子受精的第二道防线。 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。称受精卵3、卵子受精的标志：
当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到第二极体时，说明卵子已经完成了受精。四、受精作用（1）、受精前的准备阶段:
①、精子获能:
②、卵子的准备:4、过程：四、受精作用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（获能)的生理现象（卵泡液、输卵管分泌物、血清等液体可使精子获能）. 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。（2）、受精阶段:四、受精作用4、过程：①、获能的精子穿过次级卵母细胞的透明带，精子的头部与卵细胞膜接触，2个细胞的细胞膜融合，精子细胞膜内的遗传物质进入卵细胞。③、受精使单倍体的精子和卵细胞结合形成二倍体的受精卵。受精卵继承了父母双方的遗传物质，形成了新的染色体组合。受精卵中的核物质一半来自父方一半来自母方，而细胞质几乎全部来自母方。同时受精时参与受精的精子类型决定了新个体的性别。②、精子进入卵细胞内启动卵内的一系列反应：卵细胞膜发生变化不再接受其他精子进入，阻止多精受精；激活次级卵母细胞继续完成第二次分裂，激活受精卵的分裂等充满活力的精子 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。 五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程第23天第32天32天33天37天五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程41天44天47－48天五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程50天52天54天五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程56－57天五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程第6周第5周1、生命诞生的历程五、哺乳动物胚胎发育的基本过程 1、生命诞生的历程五、哺乳动物胚胎发育的基本过程第9周 第8周第11周五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程第10周第11周第12周五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程第14周第16周五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程第18周第20周五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程第22周第25周五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程第28周五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程第30周第35周第38周五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程早产儿五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程1、生命诞生的历程五、哺乳动物胚胎发育的基本过程足月胎儿五、哺乳动物胚胎发育的基本过程1、生命诞生的历程新生婴儿五、哺乳动物胚胎发育的基本过程2、胚胎发育的几个阶段（1）、胚卵期（2）、胚胎期（3）、胎儿期从受精至第一周末胚胎开始着床受精卵不断进行有丝分裂形成囊胚，植入子宫内膜第二周至第八周囊胚进一步发育，外表面是一层扁平细胞，称滋养层，将来发育成胎盘等。囊胚腔内侧的细胞群，称内细胞团，将来发育成幼体。第九周至婴儿出生三个胚层继续发育成各种组织、器官。受精卵卵裂期桑椹胚）囊胚（内含囊胚腔）原肠胚（内含原肠腔）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，为胎儿发育提供营养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（分化）
原肠腔五、哺乳动物胚胎发育的基本过程3、胚胎发育的基本工程外胚层、中胚层、内胚层的分化外胚层中胚层内胚层表皮及其附属物神经系统、感觉器官消化道、呼吸道上皮肝、胰等腺体真皮脊索、肌肉、骨骼内脏器官外膜循环系统排泄系统生殖系统五、哺乳动物胚胎发育的基本过程3、胚胎发育的基本工程受精卵2细胞4细胞8细胞桑椹胚囊胚原肠胚五、哺乳动物胚胎发育的基本过程五、哺乳动物胚胎发育的基本过程胎儿的血管母亲的血管胎盘脐带胎儿 胚胎通过脐带和胎盘从母亲的血液中取得养分和氧，并把产生的废物和二氧化碳排到母亲的血液中。二氧化碳等废物氧气和养料五、哺乳动物胚胎发育的基本过程4、产前定期检查确保胎儿优生胎心监测巩固练习1、在高等动物的胚胎发育工程中，从哪一阶段发生了细胞的分化？（ ）
A、细胞胚 B、桑椹胚 C、囊胚 D、原肠胚2、下列说法正确的是（ ）
A、卵裂期细胞经过了分裂，不再分化
B、原肠胚细胞属于全能细胞
C、囊胚腔先于原肠腔出现
D、桑椹胚开始进行分化CD3、下列哪项正确地表达了牛胚胎的发育顺序？( )A、配子→受精→合子→胚→卵裂
B、合子→胚→胎儿→幼体→成体
C、合子→卵裂→囊胚→原肠胚→胎儿
D、精卵细胞形成→受精→合子→胎儿→出生C六、胚胎工程的主要技术与应用 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。1、胚胎工程概念六、胚胎工程的主要技术与应用2、胚胎工程的主要技术体外受精技术
胚胎移植技术
胚胎分割技术
胚胎冷冻保存技术
性别控制技术操作对象：
技术手段：
理论基础：
操作目的：
早期胚胎和配子胚胎移植、体外受精、胚胎分割、性别控制、胚胎冷冻、胚胎干细胞培养等哺乳动物的受精卵和早期胚胎的发育规律满足人类大各种需求。六、胚胎工程的主要技术与应用3、胚胎工程的操作六、胚胎工程的主要技术与应用4、胚胎工程的技术手段（1）、体外受精是指动物的哺乳动物的精子和卵细胞在体外人工控制的环境中完成受精过程。①概念：②原理：人工模拟体内环境，包括营养、温度、PH等，使初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用，并有计划的保存胚胎等。③主要步骤：卵母细胞的采集（用促性腺激素处理）、精子获能（培养法、化学诱导法）、受精（获能的精子和成熟的卵细胞在体外合适的环境下共同培养一段时间，便可受精）等六、胚胎工程的主要技术与应用4、胚胎工程的技术手段（1）、体外受精④应用： 体外受精技术可用于研究哺乳动物生殖细胞的发生、受精和胚胎早期发育机制等。在家畜品种改良中体外受精技术为胚胎生产提供了廉价而高效的手段，为充分利用优良品种资源、缩短家畜繁育周期、加快品种改良速度等有重要价值。体外受精技术还是哺乳动物胚胎移植技术、克隆技术、转基因技术和性别控制技术不可缺少的组成部分。 体外受精技术日趋成熟而 成为一项重要且常规的动物繁殖生物技术。 六、胚胎工程的主要技术与应用4、胚胎工程的技术手段（2）、胚胎移植技术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。其中提供胚胎地个体称为“供体”，接受胚胎地个体称为“受体”。这一技术又被形象地成为“借腹怀胎”。②意义：提高优良品种家畜的繁殖能力、加速品种改良③胚胎移植的生理学基础：A、哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物地供、受体生殖器关的生理变化是相同的，这为供体的胚胎移植提供了相同的生理环境。六、胚胎工程的主要技术与应用4、胚胎工程的技术手段（2）、胚胎移植技术③胚胎移植的生理学基础：B、哺乳动物的早期胚胎形成后，在一段时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，从而处于游离状态，这为胚胎的收集提供了可能。C、受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。D、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的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。六、胚胎工程的主要技术与应用4、胚胎工程的技术手段（2）、胚胎移植技术④胚胎移植的基本程序：A、给良种母畜注射适宜剂量的促性腺激素，促其排除众多的卵细胞，称为“超数排卵”。B、采用人工受精或自然交配的方式，使良种公牛的精子和良种母畜体内众多的卵细胞受精，并发育成早期胚胎。C、采用人工方法取出这些早期胚胎（冲胚），移植到多个“代孕妈妈”的子宫内，使胚胎继续发育，最后分娩出良种个体。D、良种母畜经过一段时间恢复后，可继续进行超数排卵，提供尽可能多的优质胚胎供移植使用。六、胚胎工程的主要技术与应用4、胚胎工程的技术手段（2）、胚胎移植技术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）六、胚胎工程的主要技术与应用4、胚胎工程的技术手段（2）、胚胎移植技术六、胚胎工程的主要技术与应用4、胚胎工程的技术手段（3）、胚胎分割技术①概念：是指采用显微手术的方法将一枚胚胎分割称二分胚、四分胚甚至八分胚，经体内或体外培养后植入受体，以得到同卵双生或同卵多生后代的技术。
由于来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。②过程：③意义：将发育好的胚胎移入含有培养液的培养皿中，在显微镜下用切割针活切割刀把胚胎分开，或者采用酶处理等方式将卵裂球中的细胞分散开；分割的胚胎或细胞直接移植给受体，或在体外培养到囊胚阶段，再移植到受体内，着床发育产仔。胚胎分割技术既可微转基因技术、性别控制技术提供活胚材料，还可为获得遗传上同质的后代以及家畜育种提供有价值的材料。六、胚胎工程的主要技术与应用4、胚胎工程的技术手段（3）、胚胎分割技术六、胚胎工程的主要技术与应用4、胚胎工程的技术手段（4）、胚胎冷冻保存技术 将动物的早期胚胎，通过特殊的保护剂和降温措施，使其长期保存在超低温环境下。
胚胎冷冻保存可以使胚胎移植不受时间和地域的限制，简化引种过程。（5）、性别控制技术 通过认为干预，使动物按照人们的愿望繁衍所需性别的后代的技术。①概念：②如何分离X、Y精子：根据X、Y精子体积和质量沉淀分离根据X、Y精子嗜酸碱性不同选择性利用精子根据X、Y精子所带电荷不同，电泳法分离六、胚胎工程的主要技术与应用5、动物胚胎工程的应用(1)、发挥优良母畜的繁殖能力（2）、提高育种的计划（3）、加快家畜改良的速度（4）、保存遗传资源 牛，羊、兔、猪、马、猫等动物的胚胎移植都取得了成功。七、试管婴儿“试管婴儿”是指分别将卵细胞与精子取出后，在体外 (培养皿中) 使其受精，并发育成胚胎后，再植回母体子宫内。因此，胚胎在体外培养的时间只有几天，最重要的目的是确定精卵能结合成功，并筛选好的胚胎植回母体，以增加怀孕成功的机会。
正常的受孕需要精子和卵子在输卵管相遇，二者结合，形成受精卵，然后受精卵再回到子宫腔，继续妊娠。所以“试管婴儿”可以简单地理解成由于实验室的试管代替了输卵管的功能而称为“试管婴儿” 七、试管婴儿卵细胞取出后，与精子在试管内共同孵育，每个卵细胞约需10万条精子。受精后，受精卵分裂形成早早期胚胎，即2－8个分裂球时即可进行胚胎移植（ET），此时约在采卵后48小时，此时间也可根据具体情况稍加以变动，如推后一天，这时也可能更利于优选胚胎。 “试管婴儿”在试管里“住”多久？ 试管婴儿的研究历史 试管婴儿的研究有着漫长的历史，早在40年代，科学家就开始在动物身上进行实验，1947年英国Nature杂志就报告了将兔卵回收转移到别的兔体内，借腹生下的幼兔的实验 第一个试管婴儿于1978年7月25日23时47分在英国的奥尔德姆市医院诞生，她的名字叫路易丝.布朗。全世界的新闻媒体都把聚焦的镜头瞄准了她，因为她有一个特殊的称谓："试管婴儿"。 我国在这方面的工作相对起步较晚，1985年我国台湾省出生第1例试管婴儿，1986年香港也出生1例。大陆首例试管婴儿于1988年3月10日在北大三院诞生试管婴儿的技术进步：
最初把精子和卵细胞放在同一个试管中等待结合，发展到现在可以在显微镜下通过显微注射技术将精子注入卵细胞胞浆内完成受精，这看似微小的过程是一个巨大的进步。 操作步骤1.控制性超排卵 2.监测卵泡 3.取卵 4.取精 5.体外受精 6.胚胎体外培养 7.胚胎移植体外受精体外授精胚胎移植（俗称第一代）：因人而异，经过用不同方案的促排卵药，待卵细胞成熟时在B超引导下将卵细胞取出与经过处理的精子放在培养皿里授精发育成胚胎，然后置入女方的子宫里。胚胎移植受精卵在体外培养48～72小时可发育到8～16细胞期胚胎。多在受精后2～3天移植胚胎 。胚胎筛选 胚胎筛选预防遗传病(俗称第三代)将有遗传病的夫妇通过体外授精发育成的胚胎进行筛选，将没有遗传病基因的胚胎移植到女方的子宫里。 冷冻储存胚胎：如果一个刺激周期得到多个卵，并在体外授精、分裂，形成多个胚胎，移植后剩余质量好的胚胎，可以冷冻贮存。如果这个周期未获妊娠，可以在以后的自然周期解冻移植试管婴儿”的成功率 “试管婴儿”成功率在世界范围内逐渐提高，平均30～40％左右，有的中心报告成功率50%。这是符合自然规律的，但是继续提高成功率比较困难。试管婴儿危险高 1，人工受精技术往往会造成双胞胎甚至多胞胎，而这种多胞现象存在很大的风险。
2，即使排除掉人工受精导致多胎现象的可能性，单胞胎试管婴儿出生时体重过轻或者带有缺陷的风险很高。因为在人工受精时需要将卵细胞从女性体内暂时取出，然后将其放在试管里与精子混合以使其结合，或者直接将精子注射进卵子里面，外界的因素会对精子和卵子的结合产生影响。 父母将拥有选择权利 我有这样一个设想,现在人类基因图谱也公诸于世,我们人类对自己的孩子也可以拥有选择权了.可以利用卵子和精子在体外融合后,检测胚胎的基因,对照基因图谱,看是否含有缺陷或者遗传病基因,并且还可以对照基因图谱对自己的孩子在相貌,性格,身体素质,智商方面进行最优组合,将自己满意的胚胎植入子宫保证优生优育.当然这在技术上是有些困难的,而且人类对大部分的基因功能并没有了解,但是我认为这是人类的一个努力方向.精子库：
同好莱坞科幻片中渲染的那样：在一个装满了各种神秘仪器与器具的巨大冷藏仓库中，被程序严谨的电脑控制着。现实中的精子库不过是几只密封严实的液氮罐，单从外表看，像个大号的煤气坛，形状扁圆扁圆的，又像个大鼓。
　　供精者的精液就保存在这些罐中，罐内的温度恒定在零下196℃。不合格的精子会在低温状况下全部被淘汰，能复苏的精子才是具有最强活力的“精”兵强将。精液必须先在精子库中存放6个月，经过再次检验、确认健康合格后，才能提供给需做人工受精的妇女。这样的规定是为了杜绝性病，尤其是防患艾滋病，因为艾滋病和其它性病都是有潜伏期的，供精者如果刚被感染就前来供精，第一轮的检测很可能查不出来，所以必须半年后再做检验，以确保精子库提供的精液都是健康的。在80年代以前，有些人错误以为人工受精用新鲜的精液会比较好，所以常常采用新鲜精液。其实这是非常危险的，现在回想当初，令人不禁后怕。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