體外受精和早期胚胎培養(yǎng)課件

1、,胚胎工程,體外受精 胚胎體外培養(yǎng) 胚胎移植 胚胎分割 胚胎干細胞,研究的技術(shù)手段,研究的對象：,高等脊椎動物，特別是哺乳動物,胚胎工程,操作的對象 早期胚胎或配子,最后結(jié)果 產(chǎn)生動物個體，滿足人類需求,國產(chǎn)奶牛：年均產(chǎn)奶量3000公斤左右 國際良種奶牛：年均產(chǎn)奶量10000公斤左右 引進一頭良種成年奶牛需要3萬5萬元 牛的生育率低，一頭牛一胎只一個，一生只能生育四五次,牛的生育率雖然很低，但是牛的卵母細胞卻相當?shù)亩?，其卵巢中卵母細胞?shù)目要比一生中排卵數(shù)多1000倍左右，公牛產(chǎn)生的精子數(shù)目就更多了 偉大設(shè)想誕生了,1982年世界首例試管牛犢問世,試管動物技術(shù),是指通過人工操作使卵子和精子在體外

2、條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育成早期胚胎后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。,閱讀教材p69/前三段,從試管牛的實例分析，試管動物技術(shù)除能提高動物繁育力外，還有什么經(jīng)濟價值？ 試管動物技術(shù)需要哪些動物細胞工程技術(shù)、需要哪些方面的基礎(chǔ)理論研究成果做支持？,采集良種母牛的卵母細胞,卵母細胞的體外培養(yǎng),采集良種公牛精子,精子體外獲能,體外受精,良種牛體外受精胚胎,胚胎移植,受體牛,良種犢牛,成熟期牛,屠宰加工廠,市場,采集卵巢中的 卵母細胞,“試管?！惫S化生產(chǎn)的技術(shù)流程圖,借腹懷胎,主要包括 、 和 等幾個主要步驟 。,概念：采取雌性動物的 和雄性動物的 ，使其在 中受精。 注：發(fā)育的主要場所是母體,卵

3、細胞,精子,試管,卵細胞的采集,精子的獲取,受精,體外受精,(書p69),對不同動物,采集卵母細胞的方法不同。 實驗動物如小鼠、兔，以及家畜豬、羊等卵細胞的采集： 最常用的方法是卵巢經(jīng)過 處理，具體做法是給供體注射 ，使一頭母畜一次排出比自然情況下多幾倍到十幾倍的卵子，之后從 中沖取卵子，直接與獲能的精子在體外受精。,超數(shù)排卵,促性腺激素,輸卵管,卵母細胞的采集和培養(yǎng),書p6970,大家畜或大型動物，如牛，卵細胞的采集： 從屠宰場已屠宰母畜的 中采集卵母細胞. 也可以借助 、 或 等工具確定卵泡位置，直接從活體動物中吸取泡卵液（連同卵母細胞）取出，在體外進行人工培養(yǎng)，使其成熟。,卵巢,超聲波(

4、b超)探測儀,內(nèi)窺鏡,腹腔鏡,牛卵巢,卵母細胞的采集和培養(yǎng),b超引導(dǎo)法： 借助超聲波探頭和屏幕的引導(dǎo)，從活母畜卵巢采集卵母細胞。操作員先將帶有超聲波探頭和采卵針的采卵器通過陰道插入子宮，同時通過將卵巢貼在探頭上。根據(jù)b超屏幕所顯示的卵泡位置，利用采卵針穿刺卵泡并同時抽吸卵母細胞。,卵母細胞的采集和培養(yǎng),co2培養(yǎng)箱內(nèi)進行培養(yǎng),卵母細胞的成熟培養(yǎng),如何使雌性動物排出更多的卵子 促性腺激素處理 對于大家畜或大型動物如何采集卵子 屠宰場、 超聲波探測儀、內(nèi)窺鏡或腹腔鏡（活體） 采集的卵子是否馬上可以受精 初級卵母細胞，體外培養(yǎng)至mii中期,卵母細胞的采集和培養(yǎng),復(fù)習(xí),假陰道法,手握法,電刺激法,精子

5、的收集和獲能,書p7071,獲能處理: 培養(yǎng)法：嚙齒動物、家兔和豬 將取自附睪的精子，放入人工配制的獲能液中培養(yǎng)一段時間。 化學(xué)法：牛、羊,將精子放在一定濃度的肝素或鈣離子載體a23187溶液中，用化學(xué)藥物誘導(dǎo)，使精子獲能。,精子的收集和獲能,在體外受精前，要對精子進行獲能處理。通常采用的體外獲能方法有 和 兩種。 對于 、 和 的精子，一般采用培養(yǎng)法；對于 、 等家畜的精子常用化學(xué)法。 培養(yǎng)法：精子在獲能液中獲能。 化學(xué)誘導(dǎo)法：精子一定濃度的肝素或鈣離子載體a23187溶液中，用化學(xué)藥物誘導(dǎo)獲能。,培養(yǎng)法,化學(xué)誘導(dǎo)法,嚙齒動物,家兔,豬,牛,羊,復(fù)習(xí),1、概念：是指哺乳動物的精子和卵子在體外

6、人工控制的環(huán)境中完成受精過程的技術(shù)。,2、基本原理：人工模擬體內(nèi)環(huán)境（包括營養(yǎng)、溫度、ph等），使初級卵母細胞成熟，同時使精子獲能，最終完成受精作用，并有計劃地保存胚胎。,體外受精,獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子，一般情況下在 或 中完成受精過程。,獲能溶液,專用受精溶液,體外受精,書p7172,體外受精過程,檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力,人工授精就是體外授精嗎？,人工受精就是用人工方法將精液注入雌性動物體內(nèi)，所以受精過程在體內(nèi)完成。 體外受精的受精過程在體外完成。,概念辨析,概念：是應(yīng)用人工創(chuàng)造條件，對獲取的 進行體外培養(yǎng)。 培養(yǎng)液成分：,早期胚胎,胚胎的早期培養(yǎng),水、無機鹽、有機鹽、維生素、

7、氨基酸、激素、核苷酸、血清等,不同動物胚胎移植時間不同 牛、羊：桑椹胚或囊胚階段 小鼠、家兔：卵裂期或囊胚階段 試管嬰兒：8個或16個細胞階段,胚胎培養(yǎng)發(fā)育到適宜階段時，可將其取出向受體移植或冷凍保存。,牛體外受精胚胎工廠化生產(chǎn)流程圖,書p73,試管動物利用精子、卵子體外受精、胚胎培養(yǎng)、胚胎移植獲得的各種動物。 試管嬰兒利用精子、卵子體外受精、胚胎培養(yǎng)、胚胎移植獲得的人體后代。,體外受精技術(shù)的應(yīng)用：動物胚胎工廠化生產(chǎn)，解決人類男性或女性不育問題。,世界上第一個試管嬰兒路易斯-布朗,胚胎移植,概念: 將雌性動物的早期胚胎,或者通過其他方式得到的胚胎,移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi)

8、,使之發(fā)育為新個體的技術(shù)。,將經(jīng)濟價值較高、遺傳性狀優(yōu)秀的母畜，經(jīng)過激素處理。使其超數(shù)排卵后受精，然后將發(fā)育的早期胚胎分別移植到同期發(fā)情的代孕母的子宮內(nèi)，通過代孕母妊娠產(chǎn)仔的技術(shù),胚胎的來源： 雌性動物的早期胚胎，或通過體外受精及其他方式得到的胚胎。 供體：提供胚胎的個體。 受體：接受胚胎的個體。 受體的條件： 同種、生理狀態(tài)相同。,轉(zhuǎn)基因、核移植等,細胞核移植的方法,體細胞核移植,胚胎細胞核移植,回顧,胚胎體外培養(yǎng)技術(shù),動物細胞培養(yǎng)技術(shù),核移植技術(shù),胚胎移植技術(shù),優(yōu)良供體,超數(shù)排卵,發(fā)情配種,收集胚胎,受體母牛,正常繁殖或兩三個月后做另一次移植,同期發(fā)情,發(fā)情,胚胎移植,妊娠,有價值的后裔,

9、什么方法？,促性腺激素,優(yōu)良公牛,牛胚胎移植技術(shù)路線示意圖,怎樣做到？,注射相關(guān)激素,同步發(fā)情：又稱同期發(fā)情，利用某些激素制劑人為地控制并調(diào)整一群母畜發(fā)情周期的進程，使之在預(yù)定時間內(nèi)集中發(fā)情。,優(yōu)良供體,超數(shù)排卵,發(fā)情配種,收集胚胎,受體母牛,正常繁殖或兩三個月后做另一次移植,同期發(fā)情,發(fā)情,胚胎移植,妊娠,有價值的后裔,優(yōu)良公牛,牛胚胎移植技術(shù)路線示意圖,用具有什么特點的牛作為供體牛？,遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個體,用具有什么特點的牛作為受體牛？,健康并能正常繁殖的個體,如何收集？,在配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來。,沖卵是從輸卵管或子宮角取出早期胚胎,

10、母牛非手術(shù)沖卵示意圖,優(yōu)良供體,超數(shù)排卵,發(fā)情配種,收集胚胎,受體母牛,正常繁殖或兩三個月后做另一次移植,同期發(fā)情,發(fā)情,胚胎移植,妊娠,有價值的后裔,優(yōu)良公牛,牛胚胎移植技術(shù)路線示意圖,如何移植？具體步驟？,沖卵后，對胚胎進行質(zhì)量檢查。這時的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段。,將收集的胚胎直接向受體移植或放入-196的液氮中保存,液氮罐,6天收集的胚胎（未揀）,方法一：手術(shù)法 具體做法：引出受體子宮和卵巢，將胚胎注入子宮角，縫合創(chuàng)口。 方法二：非手術(shù)法 將裝有胚胎的移植管送入受體母牛子宮的相應(yīng)部位，注入胚胎。,對受體母牛進行是否妊娠的檢查,受體母牛產(chǎn)下胚胎移植的犢牛,供體后代還是受體后代？,受體

11、移胚,胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ),1)供體和受體相同的生理環(huán)境；,如何保證？,供、受體生理狀態(tài)要相同，為此必須做到,a、供、受體母畜的發(fā)情時間一致。哺乳動物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時間內(nèi)，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的。,b、移入受體子宮胚胎的位置應(yīng)該與其在供體內(nèi)的位置相同或相似。移入胚胎一側(cè)的受體子宮對應(yīng)的卵巢必須有黃體存在。,在胚胎移植過程中，受體母畜必須處于與供體母畜同步發(fā)情的狀態(tài)。為什么？,因為兩者之間的妊娠期，體內(nèi)的激素水平要相同或者接近。否則胚胎就不能正常的著床。,這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。,胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。你認為這樣的

12、概括正確嗎？ 正確。,胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ),1)供體和受體相同的生理環(huán)境； 2)早期胚胎處于游離狀態(tài),為胚胎的收集提供了可能；,什么部位？,輸卵管和子宮角,胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ),1)供體和受體相同的生理環(huán)境； 2)早期胚胎處于游離狀態(tài),為胚胎的收集提供了可能； 3)受體對移入子宮的胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥； 4)胚胎與受體建立正常的聯(lián)系,但遺傳物質(zhì)沒有改變。,為什么？,指發(fā)生了什么生理過程？,同物種動物之間進行胚胎移植易于成功。,選擇,供體母牛,受體母牛, 處理,超數(shù)排卵,供體公牛,配種,沖卵,質(zhì)量檢查、培養(yǎng),胚胎移植,妊娠檢查,分娩（胚胎移植的犢牛）,胚胎移植的基本程序,復(fù)習(xí),同期發(fā)情,胚胎

13、移植成功的關(guān)鍵,同時發(fā)情 植入相應(yīng)部位 同物種,復(fù)習(xí),試管動物與胚胎移植不同點：,比較,體外受精,體內(nèi)自然受精,從供體獲得卵子和精子,獲得受精卵或胚胎,胚胎移植的現(xiàn)狀和意義,1)加速育種工作和品種改良； 2)大量節(jié)省購買種畜的費用； 3)一胎多產(chǎn)； 4)保存品種資源和瀕危物種； 5)可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力,縮短繁殖周期,增加一生繁殖的后代數(shù)量。,受體母羊與所生羔羊,一次移入三枚胚全部成活,胚胎移植效果,胚胎移植的現(xiàn)狀和意義,胚胎移植實現(xiàn)了優(yōu)良性狀個體的繁育，如果我們能確定某個胚胎將發(fā)育為非常理想的個體，那么有沒有辦法讓這樣的一個胚胎一次性地繁育更多的個體？,思考,胚胎分割 閱讀課本

14、，思考以下問題： （1）胚胎分割的概念 （2）胚胎分割特點 （3）胚胎分割的理論基礎(chǔ) （4）胚胎分割操作過程,1.概念: 采用機械方法（顯微手術(shù)）將早期胚胎分割成2分胚,4分胚或8分胚,經(jīng)體內(nèi)或體外培養(yǎng)后植入受體，以得到同卵雙胎或同卵多胎的技術(shù)。,為何要做這步才能移植？,2.特點： 后代具有相同的遺傳物質(zhì)， 因此胚胎分割可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一。 3、理論基礎(chǔ) 動物胚胎細胞的全能性。 所以胚胎分割的時期為： 囊胚或桑椹胚。,為什么選擇這樣的胚胎發(fā)育時期？,成倍增加胚胎數(shù)量,4、選擇的胚胎： 發(fā)育良好的,形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。 5、使用的主要儀器： 實體顯微鏡和顯微操作儀。 6、具

15、體操作 用分割針或分割刀片將胚胎切開，吸出其中的半個胚胎，注入預(yù)先準備好的空透明帶中，或直接將裸半胚移植給受體。,發(fā)育良好的胚胎,切割針/刀或酶處理,細胞分散開,受體,多個受體,移植,體外培養(yǎng)至囊胚 移植,培養(yǎng)液,胚胎分割操作過程,7、操作注意事項： 對囊胚階段的胚胎進行分割時，要將內(nèi)細胞團均等分割。 原因：內(nèi)細胞團一般到囊胚階段才出現(xiàn)，它是發(fā)育為胚胎本身的基礎(chǔ)細胞，其他細胞為滋養(yǎng)細胞，只為胚胎和胎兒發(fā)育提供營養(yǎng)。 若分割時不能將內(nèi)細胞團均等分割，會出現(xiàn)含內(nèi)細胞團多的部分正常發(fā)育的能力強，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問題。,7、操作注意事項： 胚胎分割的份數(shù)越多，操作的難度會越大

16、，移植的成功率也越低。 早期胚胎的體積很小，只有在顯微鏡下才能看到；再者，細胞數(shù)目是有限的。分割的份數(shù)越多，不但難以做到均等分割，每一份的細胞數(shù)會越少，而且作為囊胚期的胚胎內(nèi)細胞團細胞所受的影響會更大。 因此，分割的份數(shù)越多，技術(shù)的難度會越大，移植后的恢復(fù)和發(fā)育的難度會越大，移植成功率自然會降低。,胚胎分割基本過程,代孕母牛,牛胚胎分割的主要用途,8、胚胎分割技術(shù)的缺陷 （1）剛出生動物的體重偏低，毛色和斑紋還存在差異； （2）采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胎的可能性是有限的。,胚胎不能無限分割，那么有沒有別的辦法實現(xiàn)優(yōu)良個體的多胎繁殖呢？,思考,胚胎干細胞,閱讀課本，思考以下問題： （1）什么是

17、胚胎干細胞？ 簡稱是什么？ （2）胚胎干細胞的來源。 （3）胚胎干細胞的特性。 （4）胚胎干細胞的應(yīng)用。,1.概念： 簡稱es或ek細胞,是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞。,全能細胞,囊胚,胎兒,內(nèi)細胞團細胞,生殖腺細胞,受精,胚胎干細胞分離培養(yǎng),分離內(nèi)細胞團,胰蛋白酶處理,轉(zhuǎn)入培養(yǎng)皿中培養(yǎng),不加飼養(yǎng)層細胞培養(yǎng),細胞分化,飼養(yǎng)層的細胞一般是胚胎成纖維細胞，因為胚胎成纖維細胞可以分泌一些能抑制細胞分化的物質(zhì)，滿足促進干細胞生長的同時抑制干細胞分化的條件。,ek細胞,es細胞,2.特點: （1）形態(tài)： 體積小,細胞核大,核仁明顯； （2）功能： 具有發(fā)育的全能性,可分化為成年動物體內(nèi)任何

18、一種組織細胞; （3）在體外培養(yǎng)的條件下，es細胞可以增殖而不發(fā)生分化。對它可以進行冷凍保存，也可以進行遺傳改造。,（1）治療人類的某些頑癥。 利用es細胞可以誘導(dǎo)分化形成新的組織細胞的特性，移植es細胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。目前，在動物實驗方面，用es細胞誘導(dǎo)分化出的某些組織細胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑難病癥。,3.主要用途,（2）培育出人造組織器官，用于器官移植。 隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，通過es細胞體外誘導(dǎo)分化，還可以培育出人造組織器官，解決目前臨床上存在的供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。,還有什么技術(shù)可以完成此工作？,3.主要用途,

19、（3）es細胞也是研究體外細胞分化的理想材料。 es細胞在飼養(yǎng)層細胞上，或在添加抑制因子的培養(yǎng)液中，能夠維持不分化的狀態(tài)。 在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子,就可以誘導(dǎo)es細胞向不同類型的組織細胞分化。,3.主要用途,早期胚胎配子,胚胎移植 體外受精 胚胎分割 胚胎干細胞培養(yǎng)等,哺乳動物的受精卵和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律,基因,細胞 細胞器,獲取目的基因 構(gòu)建表達載體 目的基因?qū)胧荏w細胞 目的基因的檢測與鑒定,植物組織培養(yǎng) 植物體細胞雜交 動物細胞培養(yǎng) 核移植和克隆 動物細胞融合 單克隆抗體,中心法則,細胞全能性 細胞膜流動性 免疫原理,動物細胞培養(yǎng)： 糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素和血清等胚

20、胎培養(yǎng)液： 無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等,比較,1.下列不屬于胚胎工程的是：,a.體外受精 b.胚胎分割、胚胎移植 c.胚胎干細胞培養(yǎng) d.轉(zhuǎn)基因鯉魚的培育,2.有一個卵原細胞中含有a與a、b與b兩對同源染色體，它形成的含有ab的配子有,a.1個 b.0或1個 c.2個 d.4個,d,b,練習(xí),下列有關(guān)動物胚胎移植的敘述中，錯誤的是 a.受孕母畜體內(nèi)的受精卵或胚胎均能移植 b.受體母畜必須處于與供體母畜同步發(fā)情的狀態(tài) c.超數(shù)排卵技術(shù)要使用一定的激素 d.試管嬰兒只是受精及早期卵裂過程在試管中進行,a,練習(xí),下列對于優(yōu)良種畜的胚胎移植的說法不正確的是 a.供體母牛必須是

21、同一物種的良種 b.受體母牛必須是同一物種的良種 c.供體公牛必須是同一物種的良種 d.受體母牛可以是同一物種的一般健康牛,b,練習(xí),供體的胚胎移植到受體后，游離的胚胎在發(fā)育過程中形成胎盤與受體相連，并通過胎盤與受體的血液進行物質(zhì)交換。以下說法正確的是 a.受體是為供體胚胎提供發(fā)育的條件 b.受體與胚胎血型應(yīng)相同，否則會發(fā)生免疫排斥反應(yīng) c.受體與胚胎血液混融在一起 d.胚胎心肺功能都能正常運行,a,練習(xí),利用胚胎干細胞治療肝衰竭，實現(xiàn)此過程的重要原因是 a.細胞分裂 b.細胞特化 c.細胞分化 d.細胞增殖,c,練習(xí),我國首例“虎獅獸”2002年在南京紅山動物園誕生，利用了雄虎的精子和雌獅的

22、卵子“體外受精”完成這一過程需要解決的問題 精子在體外用獲能物質(zhì)處理 用化學(xué)物質(zhì)處理掉卵黃膜便于精子進入 抽取精子、卵子的核進行融合 精子入卵后進行人工處理防止多精入卵,練習(xí),下列正確的 卵裂期細胞經(jīng)過了細胞分裂，不再分化 原腸胚細胞屬于全能細胞 囊胚腔先于原腸腔出現(xiàn) 桑椹胚開始進行孵化,練習(xí),p81/思考與探究：,1、（4）用胚胎移植繁育良種種畜具有哪些實用意義？ a、可充分發(fā)揮雌性優(yōu)秀個體的繁殖潛力。具體表現(xiàn)為：縮短了供體本身的繁殖周期，同時通過超數(shù)排卵處理和胚胎移植可獲得比自然繁殖多十幾倍到幾十倍的后代。 b、可在短期大幅度增加優(yōu)良個體母畜和公畜的后代數(shù)量，迅速擴大良種畜群，加速育種和品種改良工作。 c、經(jīng)冷凍保存的胚胎可進行國內(nèi)和國際交換，代替活畜的引種或進出口。 d、可以人