胚胎工程.docx

1、胚胎工程胚胎工程胚胎工程是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。包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割移植、胚胎干细胞培养等技术。这些技术进一步挖掘动物的繁殖潜力，为优良牲畜的大量繁殖，稀有动物的种族延续提供有效的解决办法。在畜牧业和制药业等领域发挥重要的作用，具有光明的应用前景。体内受精和早期胚胎发育一、哺乳动物有性生殖和发育的概述实例：人的生殖发育过程有性生殖和发育的四个阶段：1、有性生殖配子形成受精作用2、个体发育胚胎发育胚后发育二、配子形成精子和卵细胞的发生精子的发生1、时机：从雄性动物的初情期（相当于人的青春期）开始，到生殖机能衰退2、场所：睾丸的曲细精管内3、过程：4、产

2、物：精子形态：形似蝌蚪，分头、颈和尾三部分长度在几十微米到几百微米之间（不同种生物精子长度不同）结构：头部顶端有顶体（由高尔基体发育而来）头的主要部分是细胞核尾的基部有线粒体聚集形成的线粒体鞘特性：尾部能够剧烈摆动，使精子获得运动能力卵子的发生1、时机：卵泡在胎儿时期形成，从初情期开始有卵子成熟2、场所：主要在雌性的卵巢中完成3、过程：4、产物：卵子结构：卵子中有营养物质丰富的卵黄（细胞质）卵子外有由卵丘细胞构成的放射冠三、受精准备阶段1、精子的准备精子获能成熟的精子在雌性动物生殖道内发生相应生理变化，使得精子获得与卵细胞结合的受精能力的过程2、卵子的准备卵子从卵巢排出进入输卵管，经过23小时

3、后才具备与精子受精的能力受精阶段1、实例：人的受精过程精子穿越放射冠和透明带（顶体反应）进入卵黄膜（精卵识别、形成受精膜）原核形成（精子尾部脱落形成雄原核、卵子完成减数第二次分裂形成雌原核）配子结合（雌雄原核融合，形成一个含二倍染色体的合子）2、特征受精部位：输卵管的膨大部位适宜时间：排卵后624h受精条件：精子密度足够大是精卵相遇及融合的前提条件融合特点：一个卵细胞只与一个精子融合形成受精卵四、胚胎发育胚胎发育过程（蛙受精卵的发育）特征1、卵裂期细胞数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或有所缩小2、桑椹胚时期及其以前的细胞，每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞3、囊胚中有一个

4、含有液体的囊腔囊胚腔4、原肠胚由三个胚层构成，三个胚层在后期的发育过程中，分化成不同的组织器官，在原肠胚期出现一个新的空腔原肠腔5、着床后，胚胎通过胎盘与母体相连，从母体获得生长发育所需的营养五、胚后发育实例：人出生后的发育分期分 期年 龄主 要 发 育 特 征婴儿期新生儿初期幼儿期出生后1个月呼吸等功能开始循环的调节中期幼儿期1月1岁生长发育迅速、器官功能成熟后期幼儿期13岁生长减速、步行和随意运动发展学 前 期36岁生长慢、神经调节发展、学习发展童 年 期女性610岁男性612岁以一定速度生长；动作技能熟练；智能发展青春前期女性1012岁男性1214岁生长速度加快；体重增加快；内分泌初期分

5、化青春中期女性1214岁男性1416岁出生后最大生长期；第二性征出现青春后期女性1418岁男性1620岁生长降速或停止，肌肉增长；生殖器迅速发育，性成熟体外受精和早期胚胎培养一、体外受精卵母细胞的采集和培养1、促排卵法：用促性腺激素处理，促雌性动物排卵，从输卵管中冲取卵子2、直接获取法：从已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞，在体外经人工培养为成熟的卵子从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞，在体外经人工培养为成熟的卵子精子的采集和获能1、精子的采集假阴道法手握法电刺激法2、精子的获能培养法化学诱导法受精1、获能的精子和培养成熟的卵子，在受精溶液中完成受精过程2、在人工条件下，将精子注入到成熟的卵子中，完成

6、人工授精 二、胚胎的早期培养原理：受精卵具有很高的全能性，能分裂、分化，发育成完整的个体方法：动物细胞培养在液体培养基中，对受精卵进行培养，获得有一定数目细胞的初期胚胎胚胎工程的应用及前景一、胚胎移植定义：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，使之发育成新个体的技术。意义：1、充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力2、缩短雌性优良个体本身的繁殖周期3、提高繁殖效率，后代数是自然繁殖的十几倍到几十倍基本程序（见教材77页图）二、胚胎分割定义：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。原理：初

7、期胚胎的细胞具有很高的全能性，能够发育成完整个体。来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，拥有相同的优良性状。基本程序：三、胚胎干细胞定义：由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，具有发育的全能性，可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。应用前景1、培育人造器官，解决临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题2、为研究细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段【知识拓展】一、辅助生育技术的发展史哺乳动物体外受精技术的研究由来已久，早在1890年，英国胚胎学家Walter Heape和外科医生Samual Ruckley，将安哥拉白色长毛兔两个4-细胞胚胎植入有色短毛雌兔子宫内，生下的6只

8、幼兔中有2只白色长毛兔。宣布胚胎移植的首次成功。1947年，美籍华人张明觉将兔受精卵保存在5-7，移植后能发育成正常的幼兔。这些研究均是将体内受精卵进行移植，而体外受精却相当困难。1951年，张明觉和Austin观察到哺乳动物的精子获能现象，即精子有能力穿入卵之前，必须经历一系列的生理，生化改变。这样张明觉在其研究的基础上，并结合Heape的胚胎移植技术诞生第一只体外受精胚胎移植的幼兔。这些开创性的研究为人类体外受精胚胎移植奠定了基础。20世纪60年代，人类对卵及卵子成熟的研究积累了丰富的知识。随着腹腔镜发明并将其应用于取卵手术中。1977年Steptoe和Edwards利用腹腔镜取卵，在体外

9、受精，并当受精卵发育到8-Cell胚胎移植入母体子宫内获得妊娠。并于1978年7月，在英国剑桥大学诞生了世界首例试管婴儿路易丝.布朗(Louice Brown)即普通地称为第一代试管婴儿。1985年4月台湾首例试管婴儿诞生。1986年12月，香港首例试管婴儿诞生。我国首例试管婴儿于1988年3月北京医科大学三医院诞生。二、利用胚胎移植繁育马廘马鹿是国家二级保护动物，随着种群、数量的减少，马鹿出现种群退化、近亲繁殖等现象，胚胎移植是解决这一问题的有效方法之一。新疆奇台林场马鹿养殖基地是中国唯一的天山马鹿种源保护与繁育基地。2004年6月19日，新疆奇台林场的马鹿养殖基地共降生头胚胎移植的小马鹿，

10、其中头存活。据奇台林场场长马明奎介绍，与其它小马鹿相比，胚胎移植的小马鹿个头明显较大、身体更为强壮、跑跳等能力更强。三、世界首例分离XY精子性别控制试管水牛在广西诞生“水牛生公生母，今后完全可以人为控制！”广西大学动物繁殖研究所所长、博士生导师卢克焕教授，在2006年2月14日向媒体宣布了由他主持取得的分离XY精子性别控制试管水牛成果：2月13日上午11点20分，在广西水牛研究所的一头杂交母水牛，通过分离XY精子性别控制产下了雌性水牛双犊。据悉，这在世界尚属首例。 据介绍，这两头性控试管水牛犊体重均为29公斤。“姊妹花”出生经历了复杂、严密的科学设计：首先，用流式细胞仪分离出良种摩拉水牛精液的

11、X精子和Y精子；然后，将X精子与本地母牛的卵母细胞进行体外受精生产性别控制的胚胎；最后将三枚雌性胚胎移植给一头受体母牛，经十月怀胎后生产出来。 该项由国家自然科学基金、广西壮族自治区人民政府主席基金、自治区科技厅科技攻关项目资金联合资助的水牛性别控制研究项目，由卢克焕教授主持，广西水牛研究所和广西畜禽品种改良站共同参与完成。 卢克焕说，该项成果的关键技术是分离XY精子技术。目前，广西大学动物繁殖研究所已掌握这一技术，分离水牛XY精子的准确率可达90%以上，这意味着水牛生公生母完全可以人为控制。四、人工授精技术（体内）（一）输精前的准备1、输精器的消毒：输精器预先用清水或2%的碳酸钠溶液洗净，再

12、以蒸汽消毒或用烘干箱干燥灭菌。2、精液的准备：根据选配计划，选择受配母牛应采用的公牛精液。临输精前，将确认的细管或颗粒精液进行快速解冻（40摄氏度，必要时做活力检查），将输精器用蒸馏水冲洗2-3次，再装入精液。3、母牛的准备：准确鉴定发情母牛，并将受配母牛保定在输精室配种架内（也可在牛舍内就地配种）。（二）输精方法：人工授精常用直肠把握子宫颈法和开膣器法。现在大多使用前一种方法，它比开膣器法可提高受胎率10%以上，后一种方法，现已不用。直肠把握法：操作要领：输精前，输精者须带上塑料或橡胶长臂手套，并在手套外面涂上润滑剂（肥皂液等），右手持输精器。然后左手指合拢呈圆锥状，以螺旋钻似的动作，从肛门

13、缓慢地插入直肠内，先将直肠的宿粪掏出，用清水洗净肛门、会阴及阴门周围，然后再次插入直肠内，隔直肠把子宫颈握住（有软骨样感觉），然后左手臂往下压一下，使阴门张开，或者助手用手指拨开阴门。右手持输精器由阴门插入，先向上倾斜插入一段（约5厘米左右），以避开尿道口，而后平插，当输精器尖端抵达子宫颈外口时，在左右手的协调作用下，让输精器轻轻越过子宫颈，即插到子宫颈内口与子宫体连接部，然后注入精液。注入时将输精器稍微往回拉一点，以避免肌肉堵塞尖端出口。注入后将输精器拉出子宫管再松开授精器胶球，以免吸回精液。实践证明，这种深部授精，精液不易倒流，可以提高受胎率。这是当今国内外普遍采用的一种授精方法。【例题解

14、析】1、表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛，产生这一结果的最可能的技术是（）A、试管动物培养 B、胚胎移植C、胚胎分割移植 D、受精卵移植解析：基因型完全形同的个体，只能是通过无性生殖的方式才能产生。胚胎分割移植，是将一个胚胎人工的切割成多个胚胎，这多个胚胎的基因型全相同。胚胎分割移植获得的多个子代个体，相当于一个克隆系。参考答案：C2、下图表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中，DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化趋势（横坐标为发育时间）。其中正确的是（）A、 B、 C、 D、解析：胚胎发育初期，所需营养全部来自于受精卵自身的营养，所以，随着细胞分裂，细胞的数目不断增

15、加，而营养物质的总量不但没有增加还有所减少，故此胚胎总的体积不变或是变小。参考答案：A3、下图为某女性在一次生殖过程中。生出男孩甲和乙的示意图：图中过程X、Y的名称分别是_和_，过程Y产生的两个子细胞能各自独立发育成甲、乙两个小孩说明了早期胚胎细胞具有很强的_。过程Y的过程分裂方式是_。已知个体甲控制某性状的基因型为Aa，乙为AA，其最可能的原因是_。已知甲为六指(常染色体显性遗传病)的纯合体患者，结婚之前已通过外科手术将多余的手指切除，且他的婚配对象是正常指，则其子女是否患六指症?_；说明原因_。若甲乙分别和一对有着与图中相同来源的两个女性（孪生姐妹）结婚，这两对夫妇所生的子女相比较，性状差

16、异很多，指出引起这些差异的3种可能的原因：_；_；_。参考答案：受精作用；卵裂；全能性有丝分裂基因突变是患者；甲的基因型并没有改变，甲产生的配子中一定含有A基因，导致后代患病形成配子时，减数分裂过程中发生基因重组，产生多种配子形成配子时，基因突变产生新的等位基因，产生多种配子配子融合时，不同配子随机结合，产生多种合子4、下列是有关细胞分裂的问题。图1表示细胞分裂的不同时期与每条染色体DNA含量变化的关系；图2表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像，请据图回答问题：图1中AB段形成的原因是_，该过程发生于细胞分裂间期的_期。图1中CD段形成的原因是_。图2中_细胞处于图1中的BC段，图2中_细胞处于

17、图1中的DE段。就图2乙分析可知，该细胞含有_条染色体，染色体数和DNA分子数之比为_，该细胞处于_分裂的_期，其产生的子细胞名称为_。参考答案：DNA复制（或染色体复制S 着丝点分裂乙、丙 甲4 1：2 减数第一次 后 次级卵母细胞和第一极体5、广东省东莞市发现一例罕见的遗传病病例，经中国医学遗传学国家重点实验室鉴定为世界首报病例。该患病男婴，长相异于常人，并同时患有先天性肛门闭锁、直肠会阴瘘等多种病症。经检查患儿母亲的染色体发现，其染色体为4号和9号平衡易位，在形成胚胎时将异常的9号染色体遗传给了患儿，致使患儿多发畸形。（以上信息来自京华时报2006212）该患儿的遗传病，属于人类遗传病中

18、的_类型，是由于_的_变异所导致的，与其致病原因类似的遗传病还有_（至少写出一种）。患儿母亲的4号染色体和9号染色体上基因只是发生了交换，其遗传物质既没有增多也没有减少，因此身体及智力没有明显异常，但可将异常染色体遗传给下一代，出现死胎、流产、畸形等不良妊娠反应。请根据遗传学知识推测，该女性生出正常男孩的几率是_（不考虑交叉互换）；该女性的异常染色体最可能是_（其双亲、其自身）的_分裂过程出现差错导致的。为什么？_若该女性执意要生一个正常的孩子，下列生物技术中，能有效帮助她完成心愿的是_。A、动物体细胞克隆技术B、试管婴儿技术C、基因工程技术D、胚胎分割移植技术参考答案：（常）染色体病；（常、6号和9号）染色体；结构；猫叫综合征（一定要是染色体结构变异的病症才给分）18；其双亲；减数；正常情况下，染色体之间的交叉互换发生于减数分裂时配对的同源染色体之间，但在此时也有可能出现错误，导致染色体结构变异，而有丝分裂时，很少出现染色体之间的交换；该女性体细胞中已经具有了变异的染色体，而不是仅在该女性产生的卵细胞中有变异的染色体，说明染色体变异是发生于该女性的双亲产生配子时，从而使受精卵中有变异的染色体，该女性具有变异的染色体（对时期和分裂类型的论证要合理，且相互适合，两方面错一个均不给分）B