(共24张PPT)
3.3
胚胎工程的应用及前景
胚胎工程技术主要包括：
胚胎移植
胚胎分割
体外生产胚胎
一、胚胎移植
1、几个概念：
将雌性动物的早期胚胎，或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。
胚胎移植
胚胎移植：
供体：在胚胎移植中提供 胚胎的个体。
主要职能为：只产生具有优良遗传特性 的胚胎。
受体：在胚胎移植中接受胚胎的个体。
主要职能为：繁重而漫长的妊娠和育仔
2.胚胎移植的现状及意义
1）现状：
我国部分地区已进入生产应用阶段
2）意义：
A充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
B加速育种工作和品种改良
C大量节省购买种畜的费用
D人为生产双胎或多胎
E保存品种资源和濒危物种
3、胚胎移植的生理学基础
（1）同种动物的供体与受体在排卵后具有相同的生理环境。
（2）早期胚胎的游离状态为胚胎收集提供了可能。
（3）受体对外来胚胎不发生免疫排斥反应。
（4）胚胎在受体中孕育遗传特性不变
1。应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。因此，必须做到供、受体母畜的发情时间一致。同时还要做到移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同或相似，移入胚胎一侧的受体子宫角对应的卵巢必须有黄体存在。
P76讨论：
P76讨论：
2.胚胎移植成功率的高低与供、受体生理环境条件一致性密切相关。只有供、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。所以我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。这样的概括是正确的。
4.胚胎移植的基本程序
1）对供、受体的选择和处理
2）配种或人工授精
3）胚胎的收集、检查、培养或保存
4）胚胎移植
5）移植后的检查
供体母牛
受体母牛
……同期发情处理……
超数排卵
优良公牛
配种或人工授精
冲卵
质量检查、培养
胚胎移植
妊娠检查
产下胚胎移植的犊牛
4.胚胎移植的基本程序
二.胚胎分割
1.概念:
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,经移植获得同卵双胎或多胎的技术.
来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质.
胚胎分割可看做动物无性繁殖或克隆的方法之一.
2、胚胎分割的过程
（1）主要仪器设备
实体显微镜、 显微操作仪
（2）选材
选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚
（3）操作过程
用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入空透明带中或直接移植给受体
P79 对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割？
内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。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。
3、胚胎分割的问题：
1）出生时体重偏低
2）毛色和斑纹有差异
3）同卵多胎的可能性小
三.胚胎干细胞
干细胞
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞
1.概念:
简称ES或EK细胞,是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞.
2.特点:
形态上:体积小, 细胞核大,核仁明显.
功能上:具有发育的全能性.
体外培养时：可以增殖而不发生分化。
可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。
三.胚胎干细胞
3.主要用途
(1)治疗人类的某些顽症
如帕金森氏症、少年糖尿病和老年痴呆症等。
(2)培育出人造组织器官，用于器官移植
(3)是研究体外细胞分化的理想材料
不分化：饲养层细胞上或添加抑制因子
分化：分化诱导因子
P81思考与探究
① 对供、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理；
③ 配种或人工授精；
④ 收集胚胎
⑥ 胚胎移植
⑦ 对受体母畜进行是否妊娠的检查。
2
供体公、母牛应有人类所需的优良遗传性状，而受体母牛必须具有正常的孕育、生殖后代的能力；
2 促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排卵，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，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。
3 第④步需要进行冲卵，冲卵是指将供体母畜子宫内的受精卵（早期胚胎）冲出来，而不是把卵子冲出来。
4意义：
1）可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。表现为：缩短供体本身的繁殖周期，同时通过超数排卵处理和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代。
2）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。
3）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。
4）通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎。
5）可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物。(共17张PPT)
3.2
体外受精
和
早期胚胎培养
一、从试管牛说起
你听说过试管牛、试管羊吗？
什么是试管动物技术？
是指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后，再经移植产生后代的技术。
发展试管动物技术有什么意义？
家畜可快速繁殖
二、体外受精
1、卵母细胞的采集和培养
2、精子的采集和获能
3、受精
1.卵母细胞的采集和培养
用促性腺激素处理后，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。
如：小鼠、兔、猪、羊等
方法一：
1.卵母细胞的采集和培养
方法三：
从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。
适用于大家畜和大动物，如牛
借助超声波探测仪、内窥镜、腹腔镜等工具
此两种方法采集的卵母细胞需经体外人工培养成熟
方法二：
从刚宰杀的雌性动物的卵巢中采集。
适用于大家畜和大动物，如牛
2、精子的采集和获能
假阴道法
手握法
电刺激法
获能方法：
培养法(获能液)
化学诱导法(一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液)
采集方法：
3、受精
MII 期卵母细胞
获能精子
体外受精
（获能溶液或专用的受精溶液）
三、胚胎的早期培养
1.受精卵的发育培养
检查受精状况和受精卵的发育能力。
2.培养液的成分
无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等
3.适时移植
向受体移植或冷冻保存。
以牛为例，从屠宰场收集卵巢中的卵母细胞进行体外受精的应用效果如何？
一个卵巢
10枚卵母细胞
4枚可用胚胎
产下1-2头犊牛
成功率：10%－20%
牛的体外受精胚胎的工厂化生产已在一些发达国家开展。
根据以上知识，你能设计出工厂化生产“试管牛”的流程图吗？
采集良种母牛的卵母细胞
体外培养
采集良种公牛精子
精子体外获能
体外受精
胚胎早期培养
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
试管婴儿技术为优生开辟了新途径。一对正常夫妇，妻子的父亲患血友病，丈夫的父亲正常，他们欲通过“试管婴儿”技术生一个健康的子女，则他们最好选择的精子类型和所生子女的性别是（ ）
A X精子、女性 B Y精子、女性C X精子、男性 D Y精子、男性
A
上世纪70年代以来，生命科学的新进展、新成就如雨后春笋、层出不穷。为了帮助治疗不孕夫妇，1978年诞生了世界上第一例“试管婴儿”，为了证明高度分化的动物体细胞的细胞核仍然保持有全能性，1977年第一只克隆动物，“多利”问世。“试管婴儿”和克隆动物的生殖方式是 （ ）
A．都属于有性生殖 B．前者属于有性生殖，后者属于无性生殖
C．都属于无性生殖 D．前者属于无性生殖，后者属于有性生殖
答案：B
克隆羊
下图是克隆羊的培育过程模式图，则获得克隆羊的生殖方式和图中的克隆羊发育成熟时所分泌的性激素依次是 （ ）
A．无性生殖、雄性激素 B．无性生殖、雌性激素
C．有性生殖、雄性激素 D．有性生殖、雌性激素
答案：A
卵母细胞
（1）细胞核移植；组织培养；动物胚胎移植
（2）无性繁殖；全能性 （3）雄性、雌性
（4）个体大易操作；为早期胚胎发育提供营养物质；为胚胎发育提供场所 （5） C
（6）不一定，因为环境因素如饲养条件跟不上也会影响产奶量。
（7）受体卵母细胞的细胞质遗传物质；细胞核和细胞质
（8）为我国高产奶牛的迅速繁育开辟了新途径
（9）动物自然繁殖通过精子和卵细胞结合，克隆动物是用体细胞代替精子，并没有改变动物基因
（10）牛吃草为人类提供肉和奶，可使能量尽可能流向人类。(共54张PPT)
分裂复习
染色体
DNA
4
4
4
4
8
8
8
8
4
8
8
4
4
间期
末期
末期
中期
前期
后期
8
数量变化
1
2
3
4
5
6
4
0－8
8
4
4
4
8
0
8
0
4－8
8
8
8
4
间期
前期
中期
后期
末期
间期
0
4N
2N
前期
中期
后期
末期
染色体
间期
0
4N
2N
前期
中期
后期
末期
DNA
（一）减数第一次分裂
精原细胞
四分体
复制
联会
同源染色体分离
初级精母细胞
次级精母细胞
2n
2n
n
次级精母细胞
着丝点分裂
精细胞
精子
（二）减数第二次分裂
变形
2n
n
n
n
n
2N
4N
染 色 体 变 化 曲 线
次级精母细胞
精原细胞
初级精母细胞
精细胞
次级精母细胞
2N
4N
精原细胞
DNA 变 化 曲 线
初级精母细胞
精细胞
三、卵细胞的形成过程
卵细胞
第一极体
第二极体
次级卵母细胞
卵原细胞
四分体
复制
联会
同源染色体分离
着丝点分裂
着丝点分裂
前期图像判断
减数第二次分裂前期
有丝分裂前期
减数第一次分裂前期
中期图像判断
减数第二次分裂
有丝分裂
减数第一次分裂
后期图像判断
原则：一般只看一极图像
专题3 胚胎工程
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。
一、精子的发生
(1)场所:
(2)时期:
睾 丸
初情期
生殖机能衰退
精原细胞形成成熟精子的过程
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
减数分裂
第三阶段
细胞变形
MⅡ
大量精原细胞
染色体复制
变形
（3）精子发生的过程
含单倍染色体
线粒体鞘
阅读精子细胞变形成精子的具体过程，讨论：精子各组成分别由精子细胞的哪一部分形成
精子结构图
精子细胞变形小结
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)
（1）外形似蝌蚪，分头、颈、尾三大部分。
（2）不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体形大小无关。
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（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？怎样理解这一现象？
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”
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？
二、卵子的发生
(1)发生部位：卵巢
(2)发生时间：
减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成；
减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的。
卵原细胞形成成熟卵细胞的过程称为卵子发生
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
胎
儿
期
卵原细胞
初级卵母细胞
有丝分裂
染色体复制
地点：卵 巢
储存于____中
卵泡
初
情
期
后
初级卵母细胞生长
透明带形成
初级卵母细胞
卵黄膜
透明带
次级卵母细胞
+
第一极体
合 子
+
第二极体
MⅡ
M Ⅰ
马、犬
排卵
受精
绵羊
牛
猪
指卵子从卵泡中排出进入输卵管
排出的卵是___________
初级卵母细胞
排出的卵是___________
次级卵母细胞
中期
透明带与卵黄膜之间有___极体
受精完成的标志
2个
场
所 开始时间 增殖
方式 子细胞
数目 变形 重要
区别
精
子
卵
子
睾丸
卵巢
输卵管
初情期以后
性别分化以后
先有丝分裂后减数分裂
同上
4个精子细胞
1个卵细胞3个极体
变形
不变形
哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前完成的；而精子是从初情期开始的
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。
三、受精
1、概念:
2、标志:
3、场所:
1、概念: 指精子和卵子结合形成合
子 (即受精卵)的过程。
2、标志: 在卵黄膜和透明带的间隙
观察到两个极体时
3、场所: 输卵管
4、过程
受精前的准备阶段
受精阶段
准备阶段1：精子获能
准备阶段2：卵子的准备
精子在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。
卵子在输卵管内达到减数第二分裂中期（MⅡ）时，才具备受精能力。
精子经过哪些困难才能与卵子结合呢？
1)精子穿越放射冠和透明带
2）进入卵黄膜
3）原核形成和配子结合
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。
顶体反应
---当第一个精子穿越透明带接触卵黄膜时，透明带的穿透性就立即发生变化，从而阻止其他精子进入透明带。
透明带反应（防止多精子入卵受精的第一道屏障）
当第一精子进入卵黄膜后，卵黄膜立刻紧缩、增厚、阻止其他精子进入卵内与卵子结合受精
卵黄膜封闭作用（第二道屏障）
精子进入卵子后,原核膜破裂，形成新核膜，形成雄原核。
卵子被激活完成减二分裂，排出第二极体后，形成雌原核。
两者向细胞中部靠拢,并相互融合成一个细胞核,这时称受精卵。
受精完成标志
小结受精阶段:
精子穿越放射冠
精子穿越透明带
精子穿越卵黄膜
原核形成
配子结合
顶体反应
透明带反应（第一道）
卵黄膜封闭作用（第二道）
雄原核形成和雌原核形成
雌雄原核融合形成合子(受精卵)
经过种种障碍的精子终于与卵子相遇
精子试图进入卵子 瞬间
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。
精子试图进入卵子 瞬间
根据胚胎形态的变化，可将早期发育的胚胎分为以下几个阶段：
受精卵
囊胚期
原肠胚期（包括内、中、外三
幼体
卵裂（包括2细胞期、4细胞期、
8细胞、16细胞期、32细胞期）
胚层和原肠腔）
四、胚胎发育
受精卵
卵裂期
桑椹胚
在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积并不增加，或略有减少，DNA增多，有机物减少。
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
最初发育在输卵管进行有丝分裂
囊胚（内含囊胚腔）
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
原肠胚（内含原肠腔）
滋养层
外胚层
中胚层
内胚层
胎儿形成
桑 椹
桑椹胚
囊胚期
滋养层
内细胞团
囊胚腔
囊胚的形成
孵化：囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎 从其中扩展出来。
囊胚植入子宫内膜，胚卵期结束
受精卵
第一次卵裂
第二次卵裂
第三次卵裂
囊胚
囊胚
囊胚腔
原肠腔
原肠胚
外胚层
中胚层
内胚层
胚的发育：
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。
孕四周
受精后6星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的心跳每分钟140—150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 。
