1、第三讲第三讲 胚胎工程胚胎工程选修选修3 现代生物科技专题现代生物科技专题制作人：制作人：黄力黄力 2014.12.21主要内容主要内容一、体内受精和早期胚胎发育一、体内受精和早期胚胎发育（二）、精子的（二）、精子的发生发生（三）、卵子的（三）、卵子的发生发生（四）、（四）、受精受精（一）、胚胎工程的概念（一）、胚胎工程的概念（五）、胚胎（五）、胚胎发育发育二、体外受精和早期胚胎培养二、体外受精和早期胚胎培养（一）、（一）、试管试管动物技术：动物技术：（二）、体外（二）、体外受精受精（三）、（三）、胚胎早期胚胎早期培养培养 三、胚胎工程的应用及前景三、胚胎工程的应用及前景（一）、胚胎（一）、胚
2、胎移植移植 （二）、胚胎（二）、胚胎分割分割：（三）、胚胎（三）、胚胎干细胞干细胞 一、体内受精和早期胚胎发育一、体内受精和早期胚胎发育（一）、胚胎工程的概念（一）、胚胎工程的概念 1、胚胎工程、胚胎工程是指对动物是指对动物早期胚胎早期胚胎或或配子配子所进行所进行的多种显微操作和处理技术，如的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植胚胎移植、体外受精体外受精、胚胎分割胚胎分割、胚胎干细胞培养胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得等技术。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，以满足人类的各种足人类的各种 需求。需求。2、胚胎工程胚胎工程操作
3、的对象是什么？操作的对象是什么？早期胚胎早期胚胎或或配子配子3、胚胎工程包括那些技术？、胚胎工程包括那些技术？4、试管婴儿可能用到那些技术？、试管婴儿可能用到那些技术？胚胎移植胚胎移植体外受精体外受精胚胎分割胚胎分割胚胎干细胞培养胚胎干细胞培养返回一、体内受精和早期胚胎发育一、体内受精和早期胚胎发育（二）、精子的发生（二）、精子的发生（1）、场所：）、场所：睾丸睾丸中的中的曲细精管曲细精管（2）、时期：）、时期：初情期初情期生殖机能减退生殖机能减退（3）、过程：）、过程：分三个阶段分三个阶段第一阶段第一阶段精原细胞精原细胞有丝分裂有丝分裂 多个多个精原细胞精原细胞染色体染色体复制复制多个初级多
4、个初级精母细胞精母细胞初级精母细胞的形成初级精母细胞的形成第二阶段第二阶段 精子细胞的生成精子细胞的生成初级精母细胞初级精母细胞次级精母细胞次级精母细胞精子细胞精子细胞MM不等于衰老不等于衰老减数分裂减数分裂第三阶段第三阶段 精子细胞变形成精子精子细胞变形成精子第三阶段第三阶段 精子细胞变形成精子精子细胞变形成精子高尔基体高尔基体细胞核细胞核细胞质细胞质中心体中心体线粒体线粒体顶体的发生顶体的发生发育中的顶体发育中的顶体发育中的尾发育中的尾（中心体）（中心体）尾的发育尾的发育精子头出现精子头出现线粒体线粒体细胞质浓缩细胞质浓缩精子形成精子形成原生质滴原生质滴尾尾线粒体鞘线粒体鞘头头顶体顶体精子
5、的形态精子的形态 1、外形似、外形似蝌蚪蝌蚪，分，分头头、颈颈、尾尾三大部分。三大部分。2、不同种动物精子的形、不同种动物精子的形态态相似相似，大小略有，大小略有不同不同，与动物的体形大小与动物的体形大小无关无关。精子细胞变形总结精子细胞变形总结1、细胞核、细胞核2、高尔基体、高尔基体3、中心体、中心体4、线粒体、线粒体5、细胞内其它物质、细胞内其它物质顶体顶体尾尾头头线粒体鞘线粒体鞘原生质滴原生质滴（球状，最后脱落）（球状，最后脱落）头头颈颈线粒体鞘线粒体鞘牛牛 猪猪绵绵羊羊马马尾尾精原细胞精原细胞有丝分裂有丝分裂多个精原细胞多个精原细胞染色体复制染色体复制初级精母细胞初级精母细胞M次级精母
6、细胞次级精母细胞M精子细胞精子细胞变形变形精子精子第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段精精子子发发生生的的过过程程其二、其二、对精子进行筛选对精子进行筛选，保证最优秀的精子，保证最优秀的精子与卵子结合。与卵子结合。其一、精子数量多，总有精子能与卵子结合，其一、精子数量多，总有精子能与卵子结合，从而从而保证了种族的延续保证了种族的延续问题讨论：问题讨论：1、家畜每次射精排出的精子数以亿计，但、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？说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？不是不是问题讨论
7、问题讨论：2、精子细胞变成精子过程中，细胞核和线粒体、精子细胞变成精子过程中，细胞核和线粒体都保留，如何理解此现象？都保留，如何理解此现象？细胞核细胞核是精子是精子遗传物质遗传物质储存和复制的场所，储存和复制的场所，也是参与精卵结合和后代也是参与精卵结合和后代遗传特性遗传特性与与细胞代谢细胞代谢活动的活动的控制中控制中心心 线粒体线粒体是精子维持是精子维持生存生存和和运动运动能量的能量的“动力动力工厂工厂”或或“发动机发动机”返回2一、体内受精和早期胚胎发育一、体内受精和早期胚胎发育（三）、卵子的发生（三）、卵子的发生（1）发生部位：）发生部位：成熟部位：成熟部位：卵巢卵巢输卵管输卵管（2）
8、时）时 间：间：胎儿时胎儿时以及以及初情期初情期生殖机能衰退生殖机能衰退卵泡细胞卵泡细胞不不同同发发育育阶阶段段的的卵卵泡泡黄体黄体退化退化黄体黄体排卵排卵 第一极体第一极体 卵丘细胞卵丘细胞 核核 透明带透明带卵细胞膜卵细胞膜一、体内受精和早期胚胎发育一、体内受精和早期胚胎发育（三）、卵子的发生（三）、卵子的发生（3）过程）过程2N卵原细胞卵原细胞初级卵母细胞初级卵母细胞染色体复制染色体复制有丝分裂有丝分裂储存于储存于 中中卵泡卵泡胎胎儿儿期期（3）过程）过程初级卵母细胞生长初级卵母细胞生长透明带形成透明带形成透明带透明带卵黄膜卵黄膜初级卵母细胞初级卵母细胞M马、犬马、犬排出的卵是排出的卵是
9、初级卵母细胞初级卵母细胞次级卵母细胞次级卵母细胞第一极体第一极体M中期中期绵羊绵羊牛牛猪猪排出的卵是排出的卵是次级卵母细胞次级卵母细胞排卵排卵指指卵子卵子从从卵卵泡泡中排出进中排出进入入输卵管输卵管合子合子第二极体第二极体透明带与卵黄膜之间透明带与卵黄膜之间有有 2个个 极体极体受精的受精的重要标志重要标志2N初级卵母细胞初级卵母细胞受精受精初初情情期期后后2N卵原细胞卵原细胞初级卵母细胞初级卵母细胞染色体复制染色体复制有丝分裂有丝分裂储存于储存于 中中卵泡卵泡胎胎儿儿期期初级卵母细胞生长初级卵母细胞生长透明带形成透明带形成透明带透明带卵黄膜卵黄膜初级卵母细胞初级卵母细胞M马、犬马、犬排出的卵
10、是排出的卵是初级卵母细胞初级卵母细胞次级卵母细胞次级卵母细胞第一极体第一极体M中期中期绵羊绵羊牛牛猪猪排出的卵是排出的卵是次级卵母细胞次级卵母细胞排卵排卵指卵子从卵泡指卵子从卵泡中排出进入输中排出进入输卵管卵管合子合子第二极体第二极体透明带与卵黄膜之间透明带与卵黄膜之间有有 2个个 极体极体受精完成的受精完成的重要标志重要标志受精受精初初情情期期后后（3）过程）过程（三三）卵卵子子发发生生过过程程胎胎儿儿时时期期完完成成初初情情期期至至生生殖殖减减退退期期卵原细胞卵原细胞初级卵母细胞初级卵母细胞染色体复制染色体复制有丝分裂有丝分裂多个卵原细胞多个卵原细胞M次级卵母细胞次级卵母细胞第一极体第一极
11、体卵子卵子第二极体第二极体M 受精过程中完成受精过程中完成 减数第二次分裂减数第二次分裂1、减数第一次分裂在什么时间完成？、减数第一次分裂在什么时间完成？在什么场所完成？在什么场所完成？排卵前后排卵前后卵巢或输卵管卵巢或输卵管2、减数第二次分裂在什么时间完成？、减数第二次分裂在什么时间完成？在什么场所完成？在什么场所完成？受精过程中受精过程中输卵管输卵管3、排卵发生在什么时间？、排卵发生在什么时间？4、受精发生在什么场所？、受精发生在什么场所？输卵管输卵管M前后前后5、一个卵泡中能形成几个卵子？、一个卵泡中能形成几个卵子？正常情况下，一个卵泡只能形成一个卵子正常情况下，一个卵泡只能形成一个卵子
12、8、排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵、排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？泡从卵巢中排出？是指卵子从卵泡中排出。是指卵子从卵泡中排出。6、刚排出的卵是成熟的卵子吗？、刚排出的卵是成熟的卵子吗？不是不是输卵管输卵管7、它在什么部位成熟？、它在什么部位成熟？讨讨论论：返回2一、体内受精和早期胚胎发育一、体内受精和早期胚胎发育（四）、（四）、受精受精1、概念：、概念：指指精子与卵子精子与卵子结合成结合成合子合子（受精卵受精卵）的过程。）的过程。2、受精标志：、受精标志：在在卵黄膜和透明带卵黄膜和透明带的间隙观察到的间隙观察到到到两个极体两个极体时时。3、场所：、场所：输卵管输卵管4、
13、过程：、过程：受精前的受精前的准备阶段准备阶段受精阶段受精阶段准备阶段准备阶段1：精子获能精子获能准备阶段准备阶段2：卵子的准备卵子的准备精子在精子在雌性动物生殖道内雌性动物生殖道内发发生相应生理变化后，才能获生相应生理变化后，才能获得得受精能力受精能力的现象。的现象。卵子在卵子在输卵管内输卵管内达到达到减数第二减数第二次分裂中期（次分裂中期（M）时才具备时才具备受受精能力精能力一、体内受精和早期胚胎发育一、体内受精和早期胚胎发育（四）、（四）、受精受精受精阶段受精阶段精子精子穿越放射冠穿越放射冠：顶体反应顶体反应顶体内的顶体内的酶酶释放，溶解释放，溶解透明带，精子穿越透明透明带，精子穿越透明
14、带后带后接触接触卵黄膜瞬间发卵黄膜瞬间发生生透明带反应透明带反应。精子精子穿越透明带：穿越透明带：透明带反应透明带反应防止多精子进入受精卵（第二道屏障）防止多精子进入受精卵（第二道屏障）精子精子进入卵细胞膜：进入卵细胞膜：卵细胞膜反应卵细胞膜反应4、过程：、过程：形成精子穿越放射冠的通路。形成精子穿越放射冠的通路。形成了防止多精子进入形成了防止多精子进入的第一道屏障的第一道屏障顶体内的顶体内的酶酶释放，溶解放射冠内的释放，溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质，卵丘细胞之间的物质，雄原核雄原核雌原核雌原核精精子子进进入入卵卵后后变化变化a变化变化b b变化变化c c卵黄膜的卵黄膜的封闭作用？封闭作用
15、形成第二道屏障形成第二道屏障作用？作用？尾部脱离尾部脱离核膜破裂核膜破裂形成雄原核形成雄原核激活卵子完激活卵子完成减数第二成减数第二次分裂，排次分裂，排出第二极体出第二极体形成雌原核形成雌原核发育发育移动移动接触接触合并合并形形成成受受精精卵卵受精完成的标志：受精完成的标志：雌雄原核形成合子雌雄原核形成合子返回2原核形成和融合原核形成和融合:受精卵：受精卵：最初最初在在输卵管输卵管进行有丝分裂进行有丝分裂卵裂期：卵裂期：在在透明带内透明带内进行有丝分裂，细进行有丝分裂，细胞数量不断增加但胞数量不断增加但胚胎总体积胚胎总体积并不增加，或略有减少。并不增加，或略有减少。桑椹胚：桑椹胚：由具有由具
16、有全能性细胞全能性细胞构成，细胞构成，细胞数在数在32个左右个左右，排列紧密，形，排列紧密，形似桑椹。似桑椹。囊胚囊胚（内含囊胚腔）（内含囊胚腔）内细胞团：内细胞团：滋养层细胞：滋养层细胞：发育发育 成胎膜和胎盘成胎膜和胎盘 原肠胚原肠胚（内含原肠腔）（内含原肠腔）胎儿形成胎儿形成外胚层外胚层中胚层中胚层内胚层内胚层（五）、胚胎（五）、胚胎发育发育内细胞内细胞团团滋养层细滋养层细胞胞囊胚囊胚腔腔发育成胎儿发育成胎儿各组织各组织囊胚腔囊胚腔原肠原肠腔腔返回2二、体外受精和早期胚胎培养二、体外受精和早期胚胎培养（一）、（一）、试管试管动物技术：动物技术：通过人工操作使卵子和精子在通过人工操作使卵子
17、和精子在 条件下条件下成熟和成熟和 ，并通过培养发育为早期胚胎后，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。再经移植产生后代的技术。体外体外受精受精返回2 采取雌性动物的采取雌性动物的 和雄性动物和雄性动物的的 ，使其在，使其在 受精受精（二）体外受精（二）体外受精 概念：概念：等几个主要步骤等几个主要步骤卵母细胞卵母细胞精子精子体外体外卵母细胞的采集卵母细胞的采集精子的获取精子的获取体外受精体外受精主要包括主要包括1、卵母细胞的采集和培养、卵母细胞的采集和培养 如何使雌性动物排出更多的卵子？如何使雌性动物排出更多的卵子？超数排卵处理超数排卵处理 对不同动物，采用不同的方法。对不同动
18、物，采用不同的方法。对实验动物小鼠、兔，以及猪、羊等如何采集卵子？对实验动物小鼠、兔，以及猪、羊等如何采集卵子？a、用用 促性腺激素促性腺激素 处理，使其处理，使其超数排卵超数排卵，之后，之后从从 输卵管输卵管 中冲取卵子中冲取卵子 对于大家畜或大型动物（如牛）如何采集卵子？对于大家畜或大型动物（如牛）如何采集卵子？c、也可以借助也可以借助 超声波超声波 、内窥镜内窥镜或或 腹腔镜腹腔镜 等工等工具，具，直接从活体动物的直接从活体动物的 卵巢卵巢 中吸取中吸取卵母细胞卵母细胞。采集的卵子是否可以马上受精？采集的卵子是否可以马上受精？采集的卵母细胞，一般都要在体外采集的卵母细胞，一般都要在体外人
19、工培养成熟人工培养成熟后，才能与后，才能与 获能获能 的精子在体外受精。的精子在体外受精。b、从屠宰母畜卵巢中采集、从屠宰母畜卵巢中采集卵母卵母细胞；细胞；2、精子细胞的采集和获能精子细胞的采集和获能（1）精子的采集方法：）精子的采集方法：假阴道法假阴道法 大家畜或大型动物大家畜或大型动物手握法手握法 猪、犬等体型较小，易于控制的动物猪、犬等体型较小，易于控制的动物电刺激法电刺激法 野生或经济动物野生或经济动物（2）精子的获能方法：）精子的获能方法：有培养法：有培养法：化学诱导法化学诱导法:放在一定浓度的肝素或钙离子载体放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中。溶液中。如：牛、羊等如：
20、牛、羊等放入人工配制的获能培养液中放入人工配制的获能培养液中 如：啮齿动物、家兔和猪等如：啮齿动物、家兔和猪等 3、受精：受精：获能的精子和培养成熟的卵子一般情况下在获能的精子和培养成熟的卵子一般情况下在获能溶液获能溶液或或专用的受精溶液中专用的受精溶液中完成完成受精过程受精过程返回2（三）胚胎早期培养（三）胚胎早期培养 精子和卵子在体外受精后，将受精卵移入精子和卵子在体外受精后，将受精卵移入发育培养液发育培养液中培养，中培养，有机盐、无机盐、维生素、激素、有机盐、无机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以氨基酸、核苷酸等营养成分，以及及动物血清动物血清等物质等物质培养液成分：培养液成
21、分：培养过程培养过程二氧化碳二氧化碳培养箱培养箱活体或屠宰场活体或屠宰场收集卵母细胞收集卵母细胞保温瓶中存放保温瓶中存放（生理盐水）（生理盐水）抽取卵母细胞抽取卵母细胞 检查检查卵母细胞卵母细胞卵母细胞卵母细胞成熟培养成熟培养冷冻冷冻精子精子解冻解冻离心前离心前 离心后离心后将解冻精子将解冻精子 离心分离离心分离获能液获能液精子获能精子获能成熟卵子成熟卵子受精受精胚胎培养胚胎培养受精卵检查受精卵检查胚胎早期培养胚胎早期培养 培养发育到适宜阶段时，可将其取出培养发育到适宜阶段时，可将其取出向受体移植向受体移植或或冷冻保存冷冻保存不同动物胚胎移植时间不同不同动物胚胎移植时间不同牛、羊：牛、羊：桑椹
22、胚或囊胚阶段桑椹胚或囊胚阶段小鼠、家兔：小鼠、家兔：可在更早的阶段移植可在更早的阶段移植试管婴儿：试管婴儿：86个细胞阶段个细胞阶段注意：注意：胚胎发育的主要场所是母体子宫胚胎发育的主要场所是母体子宫 目前，从屠宰场废弃的卵巢中，每个卵巢平均可采集目前，从屠宰场废弃的卵巢中，每个卵巢平均可采集10枚枚左右可用卵母细胞，经体外培养成熟和受精后约可获左右可用卵母细胞，经体外培养成熟和受精后约可获4枚可用的枚可用的胚胎，经过移植给受体母牛，最终可得到胚胎，经过移植给受体母牛，最终可得到12头犊牛。牛的体头犊牛。牛的体外受精胚胎的工厂化生产已经成为可能。外受精胚胎的工厂化生产已经成为可能。返回2卵巢卵
23、巢卵母细胞卵母细胞卵母细胞卵母细胞培养培养M期期卵母细胞卵母细胞 M中期中期卵母细胞卵母细胞体外受精体外受精受精卵培养受精卵培养获能精子获能精子精子获能精子获能处理处理精子离心精子离心处理处理新鲜或解冻新鲜或解冻的精液的精液返回32三、胚胎工程的应用及前景三、胚胎工程的应用及前景（一）、胚胎（一）、胚胎移植移植 1、受体的条件：受体的条件：同种、生理状态相同同种、生理状态相同2、胚胎移植的基本程序、胚胎移植的基本程序3、供体：供体：只担任产生优良遗传特只担任产生优良遗传特性的胚胎性的胚胎受体：受体：担任了繁重而漫长的妊担任了繁重而漫长的妊娠和育仔娠和育仔大大缩短了供体的繁殖周期大大缩短了供体的
24、繁殖周期4、返回2三、胚胎工程的应用及前景三、胚胎工程的应用及前景（一）、胚胎（一）、胚胎移植移植 （二）、胚胎（二）、胚胎分割分割：三、胚胎工程的应用及前景三、胚胎工程的应用及前景（一）、胚胎（一）、胚胎移植移植 （二）、胚胎（二）、胚胎分割分割：返回2三、胚胎工程的应用及前景三、胚胎工程的应用及前景 （三）、胚胎（三）、胚胎干细胞干细胞 三、胚胎工程的应用及前景三、胚胎工程的应用及前景 （三）、胚胎（三）、胚胎干细胞干细胞 主要内容主要内容一、体内受精和早期胚胎发育一、体内受精和早期胚胎发育（二）、精子的（二）、精子的发生发生（三）、卵子的（三）、卵子的发生发生（四）、（四）、受精受精（一）、胚胎工程的概念（一）、胚胎工程的概念（五）、胚胎（五）、胚胎发育发育二、体外受精和早期胚胎培养二、体外受精和早期胚胎培养（一）、（一）、试管试管动物技术：动物技术：（二）、体外（二）、体外受精受精（三）、（三）、胚胎早期胚胎早期培养培养 三、胚胎工程的应用及前景三、胚胎工程的应用及前景（一）、胚胎（一）、胚胎移植移植 （二）、胚胎（二）、胚胎分割分割：（三）、胚胎（三）、胚胎干细胞干细胞 制作人：制作人：黄力黄力 2014.12.13一、体内受精和早期胚胎发育一、体内受精和早期胚胎发育
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