第六胚胎工程演示文稿

第六胚胎工程演示文稿第一頁，共一百零六頁。優(yōu)選第六胚胎工程第二頁，共一百零六頁。一、胚胎發(fā)育的基本過程和機(jī)制（一）精卵發(fā)生（二）受精（三）卵裂（四）囊胚的形成（五）原腸胚及胚層的形成和分化（六）動(dòng)物早期胚胎發(fā)育及其分子機(jī)制第三頁，共一百零六頁。（一）精卵的發(fā)生哺乳動(dòng)物的生殖是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的生命現(xiàn)象，在胚胎早期，生殖細(xì)胞首先與體細(xì)胞分離，形成的細(xì)胞為原生殖細(xì)胞(PGCs),其后，經(jīng)過性別決定和將要進(jìn)行的性別分化，形成兩種生殖細(xì)胞。生殖細(xì)胞經(jīng)過增殖期、生長期和成熟期,最終形成精子和卵子。第四頁，共一百零六頁。1.精子

a.精子的結(jié)構(gòu)頭部：頂體、細(xì)胞核尾部：頸、中段、主段和末端。頂體內(nèi)部含有水解酶，能協(xié)助精子穿入卵周圍的卵膜。精子質(zhì)膜外表面存在有多種凝集素受體。鞭毛為9＋2微管結(jié)構(gòu)第五頁，共一百零六頁。b.精子的發(fā)生第六頁，共一百零六頁。精原細(xì)胞有絲分裂初級(jí)精母細(xì)胞次級(jí)精母細(xì)胞精子細(xì)胞精子MⅠ第一階段第二階段第三階段MⅡ多個(gè)精原細(xì)胞染色體復(fù)制變形精原細(xì)胞經(jīng)過有絲分裂產(chǎn)生多個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞。初級(jí)精母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成含有單倍染色體的精子細(xì)胞。細(xì)胞核變?yōu)榫宇^部的主要部分；高爾基體發(fā)育為頭部的頂體；中心體演變?yōu)榫拥奈玻痪€粒體形成線粒體鞘膜；其它物質(zhì)濃縮成原生質(zhì)滴（球形）第七頁，共一百零六頁。卵細(xì)胞內(nèi)部物種空間結(jié)構(gòu)排列具有極性，卵內(nèi)組分沿著卵的主軸分布不均勻，形成動(dòng)物級(jí)和植物級(jí)。卵黃積聚在植物級(jí)。卵細(xì)胞分布在兩個(gè)固定的區(qū)域，質(zhì)膜下細(xì)胞質(zhì)稱為皮層，皮層是高度粘滯、半硬的凝膠狀，內(nèi)含有皮層顆粒和色素顆粒。大部分卵細(xì)胞質(zhì)——內(nèi)質(zhì)是液體狀態(tài)，內(nèi)含線粒體和生殖質(zhì)。卵細(xì)胞排出卵巢后，有卵膜包被2.卵子

a.卵子的結(jié)構(gòu)第八頁，共一百零六頁。b.卵子的發(fā)生一個(gè)卵巢包含三個(gè)世代的卵母細(xì)胞，每當(dāng)一個(gè)世代的卵母細(xì)胞成熟后，就被新的世代所取代。在哺乳類，所有卵原細(xì)胞成熟后和卵原細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槁涯讣?xì)胞是在胎兒分娩前完成。卵母細(xì)胞形成階段是從胎兒誕生開始一到性成熟排卵為止。直到青春期卵母細(xì)胞才進(jìn)行生長，以后每個(gè)性周期后有一批新的卵母細(xì)胞繼續(xù)發(fā)育，而多數(shù)卵母細(xì)胞在每個(gè)周期發(fā)育中未成熟就退化。卵母細(xì)胞的成熟過程受MPF(成熟促進(jìn)因子）和CSF（細(xì)胞生長抑制因子）的相互調(diào)節(jié)。第九頁，共一百零六頁。卵巢激素控制示意圖第十頁，共一百零六頁。b.卵子的發(fā)生1）、場(chǎng)所：卵子的發(fā)生是在卵巢內(nèi)完成的。2）、時(shí)期：性別分化以后（放射冠）第十一頁，共一百零六頁。c、過程：雌性胎兒卵巢內(nèi)的卵原細(xì)胞，通過有絲分裂增加其數(shù)量，演變?yōu)槌跫?jí)卵母細(xì)胞，被卵泡細(xì)胞包圍形成卵泡。初級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂變?yōu)槌墒斓穆炎?。減數(shù)第一次分裂時(shí)間是在雌性動(dòng)物排卵前后完成的，結(jié)果是產(chǎn)生1個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體。減數(shù)第二次分裂時(shí)間是在精子和卵子結(jié)合的過程中，結(jié)果是產(chǎn)生1個(gè)成熟卵子和第二極體。第十二頁，共一百零六頁。卵原細(xì)胞有絲分裂多個(gè)卵原細(xì)胞染色體復(fù)制初級(jí)卵母細(xì)胞MⅠ第一極體次級(jí)卵母細(xì)胞兩個(gè)第二極體第二極體卵子退化消失MⅡ排卵前后完成在受精過程完成被卵泡細(xì)胞包圍,形成卵泡胎兒時(shí)期完成第十三頁，共一百零六頁。3、精子與卵子的發(fā)生比較場(chǎng)所開始時(shí)間細(xì)胞增殖方式子細(xì)胞數(shù)目是否變形重要區(qū)別精子睪丸初情期以后先有絲分裂后減數(shù)分裂

4個(gè)精子細(xì)胞變形哺乳動(dòng)物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備是在出生前完成的；而精子是從初情期開始的卵子卵巢輸卵管性別分化以后先有絲分裂后減數(shù)分裂

1個(gè)卵細(xì)胞,3個(gè)極體不變形相似點(diǎn)：最初階段均進(jìn)行有絲分裂，不斷增加生殖原細(xì)胞的數(shù)量；經(jīng)過兩次減數(shù)分裂（MⅠ和MⅡ）才能形成精子和卵子。不同點(diǎn)：一個(gè)精原細(xì)胞——多個(gè)精子；一個(gè)卵原細(xì)胞——一個(gè)卵子；精子形狀為蝌蚪狀；卵子為球形。多數(shù)哺乳動(dòng)物卵子的形成和在卵巢內(nèi)的貯備是胎兒出生前完成的。第十四頁，共一百零六頁。（二）受精作用概念:指精子和卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程。標(biāo)志:在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體時(shí)。場(chǎng)所:受精是在輸卵管內(nèi)完成的。第十五頁，共一百零六頁。1.精子的成熟和獲能精子離開精巢后，無使卵受精的能力，它必須經(jīng)過在附睪中成熟及在雌性生殖道內(nèi)獲能，才具有使卵受精的能力。在附睪液和精液中存在著附睪蛋白和精清蛋白，稱為去獲能因子，精液中的精子表面被覆了這種因子。在雌性生殖道中的分泌物可以去掉這些覆蓋物而使精子質(zhì)膜、頂體發(fā)生一系列變化第十六頁，共一百零六頁。b.受精前的準(zhǔn)備階段準(zhǔn)備階段1：精子獲能準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備即精子必須在雌性動(dòng)物生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)生理變化后，才能獲得受精能力的現(xiàn)象。即卵子在輸卵管內(nèi)達(dá)到減數(shù)第二分裂中期（MⅡ）時(shí)，才具備受精能力。a.精子的行進(jìn)：精子在陰道和子宮內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度很快，十幾分鐘即達(dá)到輸卵管，積聚在輸卵管峽部下2－3cm處，在此停留十幾到幾十個(gè)小時(shí)，然后繼續(xù)上行；只有少數(shù)精子可以達(dá)到卵管壺峽連接部，在此與剛排出的卵相遇，完成受精過程。第十七頁，共一百零六頁。2.頂體反應(yīng)

定義：精子在同卵子表面接觸或與卵膜分泌的物質(zhì)相遇后，精子的頂體就會(huì)發(fā)生一系列的變化。精子頂體帽部分的質(zhì)膜和頂體外膜在卵的透明帶卵丘及輸卵管分泌物的作用下，在多處發(fā)生融合，因此在該部出現(xiàn)很多裂口，使得頂體內(nèi)部的物質(zhì)釋放出來，包括各種水解酶，從而使它們?cè)谑芫衅鹱饔玫谑隧摚惨话倭懔摗?.穿過放射冠：在卵子外圍集聚有幾十個(gè)精子，它們首先穿放射冠。第十九頁，共一百零六頁。

幾個(gè)精子同時(shí)分解透明帶，但只有一個(gè)精子能穿過透明帶進(jìn)入卵子內(nèi)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)精子進(jìn)入后，透明帶的穿透性就立即發(fā)生變化，從而阻止其他精子穿越透明帶。4.穿過透明帶：1)精子穿越放射冠和透明帶頂體反應(yīng)使頂體內(nèi)的酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細(xì)胞透明帶反應(yīng)是防止多精入卵受精的第一道屏障2)精子進(jìn)入卵黃膜卵黃膜封閉作用是防止多精入卵受精的第二道屏障第二十頁，共一百零六頁。5.精卵融合過程

（受精過程）a.頂體反應(yīng)后，精子穿過透明帶進(jìn)入卵周隙b.以赤道段與卵質(zhì)膜相融合c.融合后CGs胞吐，核開始去致密d.精子頭部完全入卵，將一部分卵質(zhì)膜帶入。第二十一頁，共一百零六頁。

精子進(jìn)入卵子后,其細(xì)胞核變大到和卵子細(xì)胞核相似,精子細(xì)胞核(雄原核)和卵子細(xì)胞核(雌原核)同時(shí)向細(xì)胞中部靠攏,并相互融合成一個(gè)細(xì)胞核,這時(shí)稱受精卵。6.形成受精卵：第二十二頁，共一百零六頁。精、卵相遇頂體反應(yīng)頂體酶釋放頂體酶溶解透明帶接觸透明帶穿越放射冠溶解卵丘細(xì)胞（放射冠）穿越透明帶接觸卵黃膜產(chǎn)生透明帶反應(yīng)形成第一道屏障精子被微絨毛抱合精子外膜與卵黃膜融合精子進(jìn)入卵第二十三頁，共一百零六頁。7.卵子的激活精子一旦與卵子接觸，卵子本身就開始發(fā)生一系列深刻的變化，即卵子的激活。卵子激活時(shí)，皮層顆粒首先于接觸點(diǎn)發(fā)生破裂，然后波及整個(gè)卵子的皮層，發(fā)生皮層反應(yīng)。皮層顆粒內(nèi)含物被排出，一部分與卵外的卵黃膜一起形成受精膜，防止多精受精。另一部分留在卵子和受精膜間的卵周隙中，吸收水分，結(jié)果使受精膜逐漸與卵子分開而舉起。皮層顆粒排放出的粘多糖形成一種粘性的透明膜物質(zhì)，與卵表面緊密相粘，作用是保持隨后的分裂球聚集在一起。第二十四頁，共一百零六頁。8.多精受精的阻止1）透明帶反應(yīng)，在皮層反應(yīng)后，由于皮層顆粒內(nèi)物質(zhì)釋放到透明帶表面，卵質(zhì)膜發(fā)生了重組，破壞了精子受體，其它精子不能再與透明帶結(jié)合。2）皮質(zhì)反應(yīng)后產(chǎn)生受精膜。第二十五頁，共一百零六頁。9.原核變化及融合精子進(jìn)入卵內(nèi)后，精子核膨大，核膜由于泡狀化而破裂，并分散在卵細(xì)胞質(zhì)中，其中的染色質(zhì)也由致密狀態(tài)開始松散而成為顆粒或細(xì)絲狀，逐漸形成雄原核。卵子細(xì)胞核在完成兩次減數(shù)分裂后，染色體首先分散，沿著分散的染色體的邊緣匯集了一些小囊，逐漸融合形成一雙層包膜，從而形成了一些內(nèi)含染色體的小囊，即染色體泡。然后，它們相互接近，包膜彼此合并成為一個(gè)不規(guī)則的雌原核。雌、雄原核移向卵的中央，相遇，核膜消失，染色體彼此混雜在一起，從而使配子的單倍體恢復(fù)成為合子的雙倍體。受精完成。第二十六頁，共一百零六頁。精子進(jìn)入卵后變化①變化②變化③產(chǎn)生卵黃膜封閉作用形成第二道屏障尾部脫離核膜破裂形成雄原核形成雌原核激活卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體發(fā)育移動(dòng)接觸合并形成受精卵第二十七頁，共一百零六頁。受精和胚胎發(fā)育全過程第二十八頁，共一百零六頁。（三）動(dòng)物胚胎發(fā)育及其分子機(jī)制精子和卵子經(jīng)過受精作用形成受精卵，受精卵經(jīng)過卵裂、形成囊胚，囊胚進(jìn)一步發(fā)育進(jìn)入原腸胚階段，形成不同胚層，再產(chǎn)生器官原基，進(jìn)一步產(chǎn)生個(gè)體。第二十九頁，共一百零六頁。哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程受精卵卵裂期桑椹胚囊胚（內(nèi)含囊胚腔）原腸胚（內(nèi)含原腸腔）胚層分化形成胎兒形成：在透明帶內(nèi)進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或略有減少。：由具有全能性細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞數(shù)在32個(gè)左右，排列緊密，形似桑椹內(nèi)細(xì)胞團(tuán)：發(fā)育成胎兒各組織滋養(yǎng)層細(xì)胞：發(fā)育成胎膜和胎盤：最初發(fā)育在輸卵管進(jìn)行有絲分裂滋養(yǎng)層外胚層中胚層內(nèi)胚層原腸腔胚胎發(fā)育：指受精卵發(fā)育成幼體的過程第三十頁，共一百零六頁。胚胎發(fā)育1.卵裂：合子發(fā)生分裂形成無數(shù)小細(xì)胞。卵裂細(xì)胞不生長而連續(xù)分裂。主要是卵裂球的有絲分裂器與表層胞質(zhì)變化的過程。2.桑椹胚：卵裂數(shù)次后，出現(xiàn)實(shí)心細(xì)胞團(tuán)，形似桑椹得名第三十一頁，共一百零六頁。強(qiáng)調(diào)：卵裂期的特點(diǎn)細(xì)胞分裂方式為_______細(xì)胞數(shù)目____胚胎總體積_____或略有___每個(gè)細(xì)胞體積_____DNA數(shù)目_____有機(jī)物總量_____有絲分裂增加不增加縮小減小增加增加第三十二頁，共一百零六頁。胚胎發(fā)育3.胚泡：哺乳動(dòng)物的胚胎處于16細(xì)胞期的桑椹期時(shí)，胚胎是球型細(xì)胞團(tuán)，細(xì)胞之間形成充滿液體的腔隙，然后它們聯(lián)合形成一個(gè)大腔位于胚胎的一端，即為胚泡結(jié)構(gòu)。4.囊胚：桑椹胚隨著卵裂出現(xiàn)充滿液體的囊胚腔，圍繞囊胚腔的細(xì)胞組成囊胚層5.原腸胚：囊胚繼續(xù)發(fā)育、分化，形成雙胚層或三胚層的原腸胚。外層為外胚層、遷到里面的稱為內(nèi)胚層和中胚層。第三十三頁，共一百零六頁。哺乳動(dòng)物胚泡著床6.內(nèi)細(xì)胞團(tuán)：在胚泡胚極一端，能夠發(fā)育成為胚胎主體的一團(tuán)細(xì)胞7.滋養(yǎng)層細(xì)胞：外層發(fā)育成為胎盤的細(xì)胞。8.著床：胚泡和子宮壁相互接觸并侵入子宮組織的過程。第三十四頁，共一百零六頁。第三十五頁，共一百零六頁。二、體外受精（invitrofertilization，IVF）

就是將哺乳動(dòng)物卵母細(xì)胞從母體取出，在體外進(jìn)行精卵結(jié)合的過程。由于體外受精在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，所以得到的動(dòng)物或人稱為“試管動(dòng)物”或“試管嬰兒”。第三十六頁，共一百零六頁。第三十七頁，共一百零六頁。（一）體外受精的研究歷史1951年Chang（張明覺）和Austin發(fā)現(xiàn)了精子的獲能現(xiàn)象，為體外受精的實(shí)現(xiàn)打開了通路。1954年，Thibault等獲得第一只體外受精的兔子。隨著研究深入，試管老鼠、試管豬、試管牛等相繼產(chǎn)生。1978年，Steptoe和Edwards制成了世界上的一例“試管嬰兒”，至此，體外受精技術(shù)逐漸成熟。第三十八頁，共一百零六頁。試管小鼠(Whit-tingham，1968)大鼠(Toyoda和Chang，1974)嬰兒(Steptoe和Edwards，1978)牛(Brackett等，1982)山羊(Hamda，1985)綿羊(Hanada，1985)豬(Chang等，1986)牛（Parrish等，1986）第三十九頁，共一百零六頁。

（二）體外受精技術(shù)

主要包括以下幾個(gè)主要方面：精子的采集與獲能、卵母細(xì)胞的采集及成熟培養(yǎng)、體外受精、受精卵的體外發(fā)育及試管胚胎的移植等。第四十頁，共一百零六頁。采集良種母牛的卵母細(xì)胞卵母細(xì)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(chǎng)采集卵巢中的卵母細(xì)胞“試管牛”工廠化生產(chǎn)的技術(shù)流程圖第四十一頁，共一百零六頁。1.卵母細(xì)胞的采集和成熟培養(yǎng)

體外受精技術(shù)（1）卵母細(xì)胞的采集

①超數(shù)排卵

②從活體卵巢中采集卵母細(xì)胞

③從屠宰后母畜卵巢上采集卵母細(xì)胞（2）卵母細(xì)胞的選擇（3）卵母細(xì)胞的成熟培養(yǎng)第四十二頁，共一百零六頁。（1）卵母細(xì)胞的采集

①超數(shù)排卵:如果一次要獲得多個(gè)卵，可以利用促性腺激素處理，使得卵巢中有更多的卵泡發(fā)育，更多的卵被排出，這個(gè)過程就稱為超數(shù)排卵（superovulation）.如在小鼠Ⅳ－Ⅴ期涂片相時(shí)注射5－10IUPMSG(血清促性腺激素)，48－50小時(shí)后，再于皮下或腹腔注射5－10IUhCG(人體絨膜促性腺激素)，這種方法可以獲得超數(shù)排卵。第四十三頁，共一百零六頁。②從活體卵巢中采集卵母細(xì)胞以鼠為例：為防止干燥可將屠殺后取出的輸卵管放在平皿內(nèi)，用石蠟油覆蓋，在實(shí)體顯微鏡下找到輸卵管膨部，用磨尖的鐘表鑷子，切開輸卵管膨大部，從內(nèi)容物溢出而找到卵。對(duì)于稍大一些的動(dòng)物可以用活體輸卵管采卵，腹部正中線切開，找出子宮角和輸卵管。利用逆向沖卵法，自子宮輸卵管連接處插入注射針，傘部以平皿接著沖洗；或在子宮輸卵管連接處下1cm處，剪成V形小口，插入塑料細(xì)管，自傘部輸卵管腹腔口插入，將液體推入，得到?jīng)_出的卵。第四十四頁，共一百零六頁。第四十五頁，共一百零六頁。第四十六頁，共一百零六頁。③從屠宰后母畜卵巢上采集卵母細(xì)胞可以用注射器插入卵泡中抽取，或在手術(shù)后暴露卵巢，以注射器自卵泡中取卵。對(duì)人而言通常在超數(shù)排卵步驟處理后，用B超檢測(cè)卵巢表面卵泡發(fā)育情況，然后，在腹腔后部體壁進(jìn)行局部麻醉，將腹腔鏡鏡插管插入，以觀察卵巢表面卵泡成熟情況，然后用套有聚四氟乙烯套管的吸卵針將卵吸出，放平皿中檢查。第四十七頁，共一百零六頁。（2）卵母細(xì)胞的選擇采集的卵母細(xì)胞絕大部分與卵丘細(xì)胞形成卵丘卵母細(xì)胞復(fù)合體（cumulusoocytecomplesxCOC）。無論采用何種方法，采集的COC都要求卵母細(xì)胞形態(tài)規(guī)則，細(xì)胞質(zhì)均勻，外圍有多層卵丘細(xì)胞緊密包圍。常把未成熟卵母細(xì)胞分為A、B、C和D四個(gè)等級(jí)。A級(jí)卵母細(xì)胞：有三層以上卵丘細(xì)胞緊密包圍，細(xì)胞質(zhì)均勻；B級(jí)卵母細(xì)胞：質(zhì)均勻，卵丘細(xì)胞層低于三層或部分包圍卵母細(xì)胞；C級(jí)為沒有卵丘細(xì)胞包圍的裸露卵母細(xì)胞；D級(jí)是死亡或退化的卵母細(xì)胞。在體外受精實(shí)踐中，一般只培養(yǎng)A級(jí)和B級(jí)卵母細(xì)胞。第四十八頁，共一百零六頁。（3）卵母細(xì)胞的成熟培養(yǎng)超數(shù)排卵采集的卵母細(xì)胞已在體內(nèi)發(fā)育成熟，不需培養(yǎng)可直接與精子受精；對(duì)未成熟卵母細(xì)胞需要在體外培養(yǎng)成熟。目前普遍采用TCM199添加孕牛血清、促性腺激素、雌激素和抗生素成份。通常采用微滴培養(yǎng)法，微滴體積為50-200微升，每滴中放入的卵母細(xì)胞數(shù)按每5微升一個(gè)計(jì)算單位。卵母細(xì)胞移入小滴后，放入二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為39℃、100%濕度和5%二氧化碳的空氣。牛的培養(yǎng)時(shí)間為20-24小時(shí)；第四十九頁，共一百零六頁。2.精子的獲能處理

張明覺Austin1951年發(fā)現(xiàn)兔子和大白鼠直接排出的精子不能使卵受精，必須在生殖道中停留一段時(shí)間后才具備受精能力，這一現(xiàn)象稱為精子的獲能（capacitation）。

第五十頁，共一百零六頁。

A.精子的獲能過程，包括兩個(gè)階段，獲能的第一階段是脫出精子表面的抗原物質(zhì)和去能因子，增強(qiáng)了膜通透性。第二階段是精子細(xì)胞膜蛋白變化，即發(fā)生頂體反應(yīng)。第五十一頁，共一百零六頁。B.生育意義①去除精子表面的覆蓋物，暴露出精子膜表面與卵子相識(shí)別的位點(diǎn)。②增加精子活力，改變膜的通透性。③精子頭部出現(xiàn)流動(dòng)性不相等的區(qū)域，為精子膜與頂體膜融合做好準(zhǔn)備。④精子頂體后區(qū)膜的流動(dòng)性加大，以準(zhǔn)備與卵膜結(jié)合。第五十二頁，共一百零六頁。C.處理方法（1）培養(yǎng)法：對(duì)嚙齒動(dòng)物、家兔和豬等動(dòng)物，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(shí)間后，精子就可獲能，這種方法稱為培養(yǎng)法。（2）化學(xué)誘導(dǎo)法：對(duì)于牛、羊等家畜，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)精子獲能，稱之為化學(xué)法。第五十三頁，共一百零六頁。3.體外受精

（1）常規(guī)體外受精技術(shù)將獲能精子與成熟卵子置于受精液中共同培養(yǎng)，使之完成受精過程。通常情況下，受精液與獲能液為同一種液體。（2）與分離精子相結(jié)合的體外受精技術(shù)將精子分離技術(shù)與體外受精技術(shù)結(jié)合起來生產(chǎn)預(yù)選性別的優(yōu)良胚胎,對(duì)加速家畜品種改良和畜牧業(yè)生產(chǎn)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。（3）顯微受精技術(shù)為了提高體外受精的成功率，借助顯微操作儀將精子直接注入卵母細(xì)胞質(zhì)或透明帶下，完成受精過程。顯微受精技術(shù)避免了由透明帶或卵質(zhì)膜所形成的受精障礙，使受精率和準(zhǔn)確率大大提高。第五十四頁，共一百零六頁。4.受精卵的體外培養(yǎng)

受精卵需要在培養(yǎng)液或輸卵管中發(fā)育到桑葚胚或囊胚階段，移植到受體后才能獲得較高的妊娠率。但體外受精的早期胚胎在體外發(fā)育過程中，往往會(huì)停滯在某一階段不再發(fā)育，此現(xiàn)象稱之為“發(fā)育阻滯”。不同動(dòng)物體外發(fā)育阻滯出現(xiàn)的時(shí)期不同，小鼠為2細(xì)胞期，大鼠為8細(xì)胞期，牛和綿羊?yàn)?~16細(xì)胞，豬為4細(xì)胞期。

第五十五頁，共一百零六頁。目前，克服阻滯現(xiàn)象主要采用以下兩個(gè)方法：

一是改進(jìn)培養(yǎng)液成分，改善培養(yǎng)條件，盡量滿足早期胚胎發(fā)育所需物質(zhì)，確定并減除對(duì)其發(fā)育不利的成分；二是利用體細(xì)胞共同培養(yǎng)體系，以提供發(fā)育所需的物質(zhì)條件，目前廣泛采用的有輸卵管上皮細(xì)胞共培養(yǎng)體和顆粒細(xì)胞單層共培養(yǎng)體系。

第五十六頁，共一百零六頁。5.體外受精的意義◆可以用來研究受精機(jī)理；◆治療人類男性和動(dòng)物的生殖不育；◆可以利用體外受精卵的發(fā)育狀況或染色體核型檢測(cè)用來檢測(cè)形態(tài)不正常精子其染色體是否正常；◆可以產(chǎn)生大量的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物；◆可以簡化煩雜的凍精技術(shù)，或許只保存核物質(zhì)，就可以達(dá)到受精的目的，這對(duì)保護(hù)珍貴的動(dòng)物資源，將起到重要的作用。第五十七頁，共一百零六頁。三、胚胎移植技術(shù)

所謂胚胎移植（embryotransfer）也稱受精卵移植，是指將良種母畜配種后，從其生殖道（輸卵管或子宮角）取出受精卵或早期胚胎，移植到同種生理狀態(tài)相同的母畜體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育成為新個(gè)體技術(shù)。第五十八頁，共一百零六頁。（一）胚胎移植的研究歷史1.初級(jí)階段：1900-1950主要由英美科學(xué)家在家兔、綿羊、山羊小家畜方面研究，成功率35%左右。2.發(fā)展階段：1950-1970日本首次在牛胚胎移植上成功，之后日、美采用非手術(shù)法移植成功。胚胎移植成功率達(dá)70-80%。3.實(shí)用化初始階段：1970-1980加美開始成立牛胚胎移植公司，1973年牛凍胚移植成功（英）。1982-大規(guī)模胚胎移植、核移植、嵌合體、胚胎分割、性別鑒定、體外受精在英美日德廣泛開展。克隆羊誕生。第五十九頁，共一百零六頁。1．供體、受體的選擇胚胎移植的供體一般是選擇需要加速繁殖的有較大生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值的健康的優(yōu)良畜種，受體則是繁殖能力較強(qiáng)的健康本地品種。（二）胚胎移植技術(shù)第六十頁，共一百零六頁。2．超數(shù)排卵第六十一頁，共一百零六頁。3．同步發(fā)情

同期發(fā)情又稱同步發(fā)情，就是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(jìn)程，使之在預(yù)定時(shí)間內(nèi)集中發(fā)情。第六十二頁，共一百零六頁。4．人工受精激素注射結(jié)束后，觀察到發(fā)情后１２小時(shí)，開始第一次輸精，時(shí)隔１２小時(shí)進(jìn)行第二次輸精，輸精量是常規(guī)量的兩倍。第六十三頁，共一百零六頁。5．胚胎采集（1）手術(shù)法：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。

第六十四頁，共一百零六頁。手術(shù)法采胚第六十五頁，共一百零六頁。（2）非手術(shù)法

第六十六頁，共一百零六頁。第六十七頁，共一百零六頁。6．胚胎的檢查與鑒定1）檢卵：37度沖卵液靜止觀察胚胎質(zhì)量。

2）吸卵：注射器或吸卵管。3）胚胎質(zhì)量鑒定：卵裂球外形整齊，大小一致，分布均勻，外膜完整，無卵裂及異常卵不用于移植。7．胚胎移植1）手術(shù)移植：非排卵側(cè)子宮角，通過注射器或移卵管刺入子宮角前端，注入胚胎。

2）非手術(shù)移植：采用空氣隔絕的裝有胚胎的吸管，裝入移植槍，通過子宮頸插入子宮角深部，注入胚胎。第六十八頁，共一百零六頁。顯微鏡下的胚胎第六十九頁，共一百零六頁。

所謂胚胎分割（embryosplitting）即是將一枚胚胎用顯微手術(shù)的方法分割成二分、四分甚至八分胚，經(jīng)體內(nèi)或體外培養(yǎng)，然后移植入受體中，以得到同卵雙生或同卵多生后代的技術(shù)，來自同一胚胎的后代有相同的遺傳物質(zhì)，因此胚胎分割可看成動(dòng)物無性繁殖或克隆的方法之一。四、胚胎分割技術(shù)第七十頁，共一百零六頁。第七十一頁，共一百零六頁。主要儀器設(shè)備顯微操作儀實(shí)體顯微儀第七十二頁，共一百零六頁。（一）選擇的胚胎:發(fā)育良好的,形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚.胚胎分割的理論基礎(chǔ)：細(xì)胞具有全能性第七十三頁，共一百零六頁。操作液的培養(yǎng)皿第七十四頁，共一百零六頁。第七十五頁，共一百零六頁。

分割時(shí)要注意：要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，若不均等分割會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。第七十六頁，共一百零六頁。第七十七頁，共一百零六頁。（二）胚胎分割的方法（1）顯微針分割法在顯微操作儀下將胚胎固定--玻璃針切開透明帶--移出卵裂球--吹吸卵裂球使之離散--裝入預(yù)先備好的空透明帶。（2）顯微刀分割法顯微刀均分?？芭呋蛟缙谀遗?-分別裝入透明帶（3）酶軟化透明帶后顯微分割法用0.5%鏈霉蛋白酶軟化透明帶--玻璃針分割（4）酶消化去透明帶后分割法鏈霉蛋白酶去掉透明帶--分割裸胚（5）徒手分割法分割體積較大胚胎

第七十八頁，共一百零六頁。（三）胚胎分割目前存在的問題和發(fā)展前景1）胚胎分割產(chǎn)生的后代初生體重低；摘除透明帶處理會(huì)降低半胚的發(fā)育能力且耗時(shí)過多；切割后裝帶過程很可能使半胚的斷面細(xì)胞再次受到損傷，移植后可能導(dǎo)致犢?；?。2）遺傳一致性問題；不同質(zhì)量的胚胎對(duì)分割成功率有較大的影響，而且不同質(zhì)量胚胎分割后增加的可用胚的比率差異極顯著。3）同卵多胎的局限性。4）顯微操作器價(jià)格昂貴、操作煩瑣。5）由于分割操作者的熟練程度不同，導(dǎo)致胚胎分割的成功率差異顯著。因此應(yīng)不斷提高操作者的技術(shù)水平，確保胚胎分割成功率。6）牛分割胚的冷凍同整胚相比，成功是比較困難的。有很多問題有待于解決。如半胚的包被、半胚裝入空透明帶；半胚的脫水、半胚的冷凍、解凍方法等。第七十九頁，共一百零六頁。五、胚胎冷凍保存技術(shù)將胚胎貯存在－196℃超低溫下長期保存的方法。這是20世記70年代試驗(yàn)成功的一項(xiàng)新技術(shù)，是胚胎移植技術(shù)的重大突破。第八十頁，共一百零六頁。（一）胚胎冷凍保存的意義胚胎移植不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制，提高了胚胎移植技術(shù)的效率；長期保存優(yōu)良母?；蜃羁煽康募夹g(shù)措施；便于國際間交流；替代種畜引種。第八十一頁，共一百零六頁。1.滲透性：甘油、乙二醇（EG）、丙二醇（PG）和DMSO等，防止溶質(zhì)效應(yīng)。2.非滲透性：蔗糖、海藻糖、聚乙二醇、PVP和聚蔗糖等，降低胚胎外液的冰點(diǎn)，減少胚胎外冰晶形成，并能促使胚胎內(nèi)部的水分外流，從而最終減少胚胎內(nèi)部冰晶的形成?；A(chǔ)液：mPBS（改良）、TCM-199、PBS、HEPES等，最常用mPBS。

（二）抗凍劑的種類及作用特點(diǎn)：分子量小于100，易于滲透特點(diǎn)：分子量大，不進(jìn)入細(xì)胞第八十二頁，共一百零六頁。1.結(jié)晶變化：溫度降至冰點(diǎn)時(shí)，冰晶首先在胚胎外液形成。溫度、冰晶和外液的溶質(zhì)濃度，迫使胚胎內(nèi)部的水不斷外流，胚胎內(nèi)部溶質(zhì)濃度增加。2.溶質(zhì)效應(yīng)：降溫速度太慢，胚胎內(nèi)水充分外流，溶質(zhì)濃度極度增加，細(xì)胞膜的脂蛋白復(fù)合物和胞質(zhì)內(nèi)的一些其他功能蛋白變性，造成對(duì)胚胎的不可逆損害。3.機(jī)械效應(yīng)：降溫速度過快，胚胎內(nèi)部的水來不及溢出到胚胎外面而直接在胚胎內(nèi)部形成冰晶，從而對(duì)胚胎造成致命的機(jī)械損傷。

（三）胚胎冷凍保存過程中的變化和損傷第八十三頁，共一百零六頁。1.常規(guī)冷凍法：“植冰”后控制降溫速度，避免過快以免胚胎內(nèi)部形成大塊冰晶；避免過慢，以免胚胎過分脫水而產(chǎn)生溶質(zhì)效應(yīng)。2.超速冷凍法：非滲透性防凍劑對(duì)胚胎進(jìn)行凍前脫水處理，將胚胎平衡一段時(shí)間，而后投入液氮保存。3.玻璃化冷凍法：應(yīng)用高濃度防凍劑，使胚胎內(nèi)外液的同源晶核形成溫度與玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度基本接近，控制防凍劑與胚胎的平衡時(shí)間和溫度，使防凍劑對(duì)胚胎毒性降低到最低程度。胚胎內(nèi)外液能迅速轉(zhuǎn)化形成玻璃體，直接投入液氮保存。

（四）胚胎冷凍保存方法第八十四頁，共一百零六頁。歷史：1972年首先獲小鼠胚胎冷凍成功；

1973年牛的胚胎冷凍后獲得成功，并產(chǎn)下后代。操作流程：（1）抗凍液中平衡：室溫下（20～25℃），在含有1～2摩爾∕升抗凍劑的磷酸緩沖液（PBS）中，胚胎經(jīng)10分鐘平衡，使細(xì)胞內(nèi)部抗凍劑濃度基本達(dá)到飽和。1.常規(guī)冷凍法第八十五頁，共一百零六頁。（2）植冰（誘發(fā)結(jié)冰）：植冰的概念：在液氮中冷卻后的鑷子或棉簽夾住塑料細(xì)管上端（棉栓端），使抗凍液迅速通過－6℃左右冰點(diǎn)，強(qiáng)制性地使細(xì)胞外液形成冰晶，稱之為植冰。目的：當(dāng)溫度降到抗凍液冰點(diǎn)附近時(shí)，經(jīng)植冰迅速凍結(jié)，以防胚胎細(xì)胞內(nèi)部產(chǎn)生冰晶，給胚胎造成物理性的損傷，致使胚胎死亡。將胚胎移入事先配置好抗凍液的0.25毫升塑料細(xì)管內(nèi)封口后進(jìn)行冷卻。當(dāng)溫度降至－6℃左右時(shí)，用上述方法誘發(fā)結(jié)冰。1.常規(guī)冷凍法第八十六頁，共一百零六頁。（3）自動(dòng)降溫儀中緩慢降溫：植冰后的細(xì)管按一定速度緩慢降溫。以0.33℃／分鐘降至－30～－35℃時(shí)投入液氮；以1.0℃／分鐘的速度降至－80℃時(shí)投入液氮；以0.5℃／分鐘降至－30～－35℃時(shí)投入液氮。原理：植冰后使細(xì)胞外液濃度相對(duì)增高，促使細(xì)胞內(nèi)部水分充分脫出，因此緩慢降溫是非常必要的。由于脫水使細(xì)胞內(nèi)部充分收縮，同時(shí)抗凍劑滲透到細(xì)胞內(nèi)部使內(nèi)部溶液黏性增大，這時(shí)投入液氮中，由于過冷抑制冰晶形成。1.常規(guī)冷凍法第八十七頁，共一百零六頁。（4）解凍：貯存在液氮中的塑料細(xì)管取出后，迅速浸入室溫或37℃水浴中解凍。（5）除去抗凍劑：原因：解凍后的胚胎，細(xì)胞內(nèi)部抗凍劑濃度較高，對(duì)胚胎有毒害作用；此外，若直接移入等滲生理溶液中，水分會(huì)伸入細(xì)胞內(nèi)引起膨脹，使細(xì)胞受損傷?？箖鲆海赫崽侨芤?；操作：解凍后胚胎由濃度高的抗凍液中移向濃度低的抗凍液，進(jìn)行梯度稀釋；即將胚胎先移入高滲蔗糖溶液中，再移入低滲蔗糖溶液中，在脫水的同時(shí)脫出抗凍劑，而后移入等滲生理溶液中洗凈，待胚胎基本復(fù)原后進(jìn)行移植或繼續(xù)培養(yǎng)。1.常規(guī)冷凍法第八十八頁，共一百零六頁。

從培養(yǎng)液中吸取胚胎，并放置在冷凍液中:1.5M乙二醇+蔗糖+PBS+AA+FCS

裝入細(xì)管(編號(hào)預(yù)先準(zhǔn)備好)

放入冷凍容器-6.0℃Seedingice

每分鐘降低0.5℃，一直到-30℃為止放入液氮容器1.常規(guī)冷凍程序第八十九頁，共一百零六頁。玻璃化的概念：是一種物理現(xiàn)象，指通過快速降溫越過冰晶形成的階段，不發(fā)生結(jié)晶即可固化，使溶液形成一種無規(guī)則結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定玻璃樣固體，且保持液態(tài)時(shí)正常的分子和離子分布，則胚胎細(xì)胞免受損傷。

即高濃度的抗凍劑，急速冷卻后，液體的黏性增加，冰晶不能形成，由液態(tài)變?yōu)橥该靼牍虘B(tài)的現(xiàn)象。玻璃化溶液（VS）：細(xì)胞內(nèi)液抗凍劑：這種抗凍劑分子量小，容易透過細(xì)胞膜，使其內(nèi)部迅速達(dá)到玻璃化所需要的濃度，所以稱為細(xì)胞內(nèi)液抗凍劑。如二甲基亞砜、甘油、丙二醇，乙酰胺及乙二醇等。細(xì)胞外液抗凍劑：這種抗凍劑分子量較大，一般很難透過細(xì)胞膜，所以稱為細(xì)胞外液抗凍劑。如聚乙二醇、聚蔗糖、蔗糖、聚乙烯吡咯烷酮、海藻糖及牛血清白蛋白（BSA）等。

上述兩種抗凍劑組合后，用基礎(chǔ)液mPBS調(diào)制成各種玻璃化溶液。3.胚胎玻璃化冷凍第九十頁，共一百零六頁。幾種常見的玻璃化冷凍方法：（1）Rall等（1985）玻璃化冷凍保存法：是最初發(fā)明的玻璃化冷凍保存方法，他們采用的VS1玻璃化溶液，是以透過性抗凍劑二甲基亞砜（DMSO）為主體溶液，為緩和其化學(xué)毒性，添加了乙酰胺(AA)、丙二醇(PG)和非透過性抗凍劑聚乙二醇(PEG)。PEG具有促進(jìn)玻璃化形成的作用。胚胎在玻璃化溶液中平衡時(shí)，濃度由低到高（25％～50％～100％VS1）；平衡溫度由高到低（22～4～－4℃）三步完成，計(jì)35分鐘平衡后投入液氮中冷凍保存。3.胚胎玻璃化冷凍第九十一頁，共一百零六頁。（2）Scheffen等玻璃化冷凍保存法：主體抗凍劑：丙三醇（G）和丙二醇(P)；玻璃化溶液：上述兩種抗凍劑各含25％混合而成(PG25)，兩者混合后可降低溶液的化學(xué)毒性，無需添加細(xì)胞非透過性抗凍劑。方法：室溫下（20～25℃），胚胎于10％丙三醇溶液中平衡10分鐘，然后在PG25中平衡30秒鐘，然后投入液氮中冷凍保存。第九十二頁，共一百零六頁。（3）Kasai等玻璃化冷凍保存法：抗凍劑：乙二醇（EG）為細(xì)胞內(nèi)液抗凍劑（透過性保護(hù)劑），其具備分子量小、溶液滲透壓高、細(xì)胞膜透過性強(qiáng)的特點(diǎn)；聚蔗糖（Ficoll）為細(xì)胞外液抗凍劑，有利于促進(jìn)玻璃化形成；蔗糖(Sucrose)是為了冷凍前胚胎細(xì)胞的脫水，細(xì)胞內(nèi)部EG的調(diào)整及解凍后的EG的脫出。玻璃化溶液：上述三種抗凍劑經(jīng)mPBS調(diào)整成EFS玻璃化溶液；方法：室溫胚胎在EFS玻璃化溶液中2～5分鐘平衡后，即投入液氮。第九十三頁，共一百零六頁。（4）Zhu等玻璃化冷凍保存法：主體抗凍劑：乙二醇、甘油和二甲基亞砜；玻璃化溶液：EFS、GFS和EDFS；方法：室溫下，將胚胎在10％乙二醇或10％甘油或10％乙二醇＋10％二甲基亞砜中平衡5分鐘，再移入EFS或GFS或EDFS玻璃化溶液中平衡30秒鐘，即兩步法冷凍保存。此方法重復(fù)性較高，對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及各種家畜的胚胎皆可進(jìn)行冷凍保存。第九十四頁，共一百零六頁。E546-SM4567891%2223333M198Mar,27胚胎公司冷凍編號(hào)配種編號(hào)供體母牛登記公牛登記冷凍日期直接移植胚胎號(hào)胚胎發(fā)育階段胚胎質(zhì)量BetsyDT1（五）胚胎細(xì)管編號(hào)第九十五頁，共一百零六頁。第九十六頁，共一百零六頁。保護(hù)細(xì)胞膜免受損害；保護(hù)胚胎細(xì)胞，免受晶體損害；具有“滲透活性”；解凍后保護(hù)劑必須從細(xì)胞內(nèi)去掉；甘油（丙三醇）：普通的冷凍和解凍劑，通過細(xì)胞膜慢慢擴(kuò)散，為避免滲透休克，必須緩慢去掉；乙二醇：直接胚胎移植方法,通過細(xì)胞膜快速擴(kuò)散，因而不需要慢慢去掉。（六）冷凍保存的要點(diǎn)第九十七頁，共一百零六頁。（七）胚胎解凍解凍方法：慢速解凍：以4-25℃/min的速率使胚胎由冷凍保存溫度逐漸升至室溫，適用于慢速冷凍的胚胎。當(dāng)溫度由-196℃升到-50～-15℃埋，細(xì)胞內(nèi)仍可能形成大冰晶而致死胚胎?？焖俳鈨觯簻厮》?，以30-36℃/min的速率使胚胎在30-40s內(nèi)從-196℃至室溫。第九十八頁，共一百零六頁。（七）胚胎解凍脫除保護(hù)劑：目的：防止保護(hù)劑對(duì)胚胎的毒性；防止因細(xì)胞內(nèi)保護(hù)劑濃度過高，導(dǎo)致胞內(nèi)外滲透壓差過大，而使胞外水分內(nèi)流，最終使胚胎過度膨脹受損。經(jīng)典方法：濃度遞減的保護(hù)液逐步稀釋脫除，繁瑣費(fèi)時(shí)，但有效；蔗糖等非滲透性保護(hù)液逐步脫除，使用較多；第九十九頁，共一百零六頁。六、動(dòng)物的性別控制動(dòng)物的性別控制技術(shù)是通過對(duì)動(dòng)物的正常生殖過程進(jìn)行人為干預(yù),使成年雌性動(dòng)物產(chǎn)出人們期望性別后代的一門生物技術(shù)；