胚胎工程 PPT課件.ppt

1、專題3 胚胎工程,英國(guó)人W希普于1890年在劍橋大學(xué)將純種安哥拉兔的兩個(gè)4細(xì)胞胚胎移植到一只毛色特征完全不同的比利時(shí)兔的輸卵管內(nèi)。結(jié)果生出兩只純種的安哥拉子免。這是世界上第一例胚胎移植，胚胎移植技術(shù)由此創(chuàng)始。,比利時(shí)兔,安哥拉兔,胚胎工程,胚胎工程指對(duì)動(dòng)物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過(guò)處理后獲得的胚胎，還需要移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。,操作對(duì)象：早期胚胎和配子 技術(shù)手段：胚胎移植、體外受精、 胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等 理論基礎(chǔ)：哺乳動(dòng)物受精和早期胚胎 發(fā)育的規(guī)律,3.1 生殖細(xì)胞的發(fā)生,1、精子

2、的發(fā)生 (1)場(chǎng)所:精子的發(fā)生是在 內(nèi)的 中完 成的。 (2)時(shí)期:(雄性動(dòng)物)從 到 。,哺乳動(dòng)物睪丸示意圖,睪丸,初情期,曲細(xì)精管,生殖機(jī)能衰退,染色體復(fù)制,初級(jí)精母細(xì)胞,精原細(xì)胞,多個(gè)精原細(xì)胞,精子發(fā)生的過(guò)程,第一階段,第二階段,第三階段,有絲分裂,M,精子細(xì)胞,次級(jí)精母細(xì)胞,M,變形,精子,線粒體,高爾基體,A、頂體的發(fā)生(高爾基體發(fā)育為頭部的頂體）,發(fā)育中的頂體,發(fā)育中的尾 （中心體）,B、尾的的發(fā)育（中心體演變?yōu)榫拥奈玻?C、精子頭的出現(xiàn),D、細(xì)胞質(zhì)濃縮（細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)濃縮為球狀的原生質(zhì)滴）,E、精子的形成（線粒體聚集在尾的基部形成線粒體鞘）,原生質(zhì)滴,尾,線粒體鞘,頂體,精子細(xì)

3、胞變形成精子,精子細(xì)胞,精子,精子的形態(tài)：,（1）外形似蝌蚪，分_、_、_、三大部分。,（2）不同種動(dòng)物精子的形態(tài)_，大小略有_，與動(dòng)物的體形大小_ 。,頭 頸 尾,相似,不同 無(wú)關(guān),發(fā)育為,演變?yōu)?形成,濃縮成,變?yōu)?精子頭的主要部分 頭部的頂體 精子的尾 線粒體鞘膜(尾的基部) 原生質(zhì)滴(球狀),細(xì) 胞 核 高爾基體 中 心 體 線 粒 體 細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì),精子細(xì)胞變形中的主要變化,2、卵子的發(fā)生 (1)場(chǎng)所:卵子的發(fā)生是在 內(nèi)中完成的。 (2)時(shí)期:（動(dòng)物胚胎）在 以后，即 。由卵原細(xì)胞通過(guò)不斷 增加其數(shù)量，并進(jìn)一步演變成 。,動(dòng)物細(xì)胞卵巢、卵泡和卵子的關(guān)系圖,卵巢,性別分化,胎兒期,有

4、絲分裂,初級(jí)卵母細(xì)胞,卵巢中有卵泡，每個(gè)卵泡中有一個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞。,有絲分裂,染色體復(fù)制等,M,卵原細(xì)胞,多個(gè)卵原細(xì)胞,胎兒時(shí)期,第一極體,M,卵子,第二極體,受精,初級(jí)卵母細(xì)胞,次級(jí)卵母細(xì)胞,合子,（卵泡）,（受精過(guò)程）,初情期后,馬,豬牛羊,排卵,生長(zhǎng)形成透明帶,12/8/9,卵 巢,輸 卵 管,排卵前后,分裂不連續(xù)，分配不均等,1、概念:指 和 結(jié)合形成(即 )的過(guò)程。 2、場(chǎng)所:受精是在 內(nèi)完成的。,二、受精作用,精子,受精卵,輸卵管,卵子,合子,卵子結(jié)構(gòu)圖,（卵丘細(xì)胞）,（卵黃膜）,精子穿越,3、過(guò)程,受精前的準(zhǔn)備階段,受精階段,受精過(guò)程,精子獲能,卵子的準(zhǔn)備,放射冠,雌雄原核形成及

5、融合,透明帶,進(jìn)入,卵細(xì)胞膜,精子穿越,準(zhǔn)備階段1：精子獲能 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。 準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備 即卵子在輸卵管內(nèi)達(dá)到減數(shù)第二分裂中期（M）時(shí)，才具備受精能力。,受精前準(zhǔn)備階段：,1）、穿越放射冠,頂體反應(yīng)：頂體釋放頂體酶，溶解卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì)，形成精子穿越放射冠的通道。,2）、穿越透明帶,頂體酶溶解透明帶形成孔道，精子借助自身運(yùn)動(dòng)穿越透明帶。,當(dāng)精子接觸卵黃膜的瞬間，會(huì)產(chǎn)生阻止后來(lái)精子透明帶的生理反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)稱為透明帶反應(yīng)。,透明帶反應(yīng)是防止多個(gè)精子進(jìn)透明帶，引起多精子入卵受精的第一道屏障,3）、進(jìn)入卵細(xì)胞膜,精子被微絨毛抱合

6、，隨后精子外膜與卵黃膜融合，精子進(jìn)入卵 卵細(xì)胞膜反應(yīng)：精子入卵后，卵黃膜會(huì)立即發(fā)生一種生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi) 防止多精子入卵受精的第二道屏障,4）、雌雄原核形成及融合,精子進(jìn)入卵子后，尾部脫離，原有核膜破裂；隨后，精子形成一個(gè)新的核膜，形成一個(gè)比原來(lái)精子核還大的核，雄原核,精子進(jìn)入卵后被激活的卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體后，形成雌原核 雌原核一般小于雄原核,雌雄原核相向移動(dòng)，彼此接觸，完成融合，形成受精卵,形成受精卵：,4、卵子受精的標(biāo)志： 當(dāng)在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體時(shí)，說(shuō)明卵子已經(jīng)完成了受精。,5、受精作用的意義,1、卵裂期的概念：,起點(diǎn)： 終點(diǎn)： 過(guò)程階段

7、：,三、胚胎發(fā)育,受精卵,幼體,桑椹胚的形成卵裂,桑椹胚,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_ 有機(jī)物種類_,減少,卵裂期的特點(diǎn)：,有絲分裂,增加,不增加,縮小,減小,增加,增加,囊胚,滋養(yǎng)層：發(fā)育成胎膜和胎盤，胚胎可通過(guò)這些組織從母體中獲得正常發(fā)育所需的氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞：發(fā)育成胎兒的各種組織,滋養(yǎng)層,內(nèi)細(xì)胞團(tuán),囊胚腔,桑椹胚,分化 發(fā)育,桑椹胚這一階段前的每一個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，稱為全能細(xì)胞（或全能干細(xì)胞）。,囊胚的形成,囊胚,原腸胚,內(nèi)胚層中胚層原腸胚,按照一定的 次序向內(nèi)運(yùn)動(dòng),囊胚,原腸胚的形成,原腸腔,

8、囊胚,原腸胚,內(nèi)胚層中胚層原腸胚,胚的發(fā)育：,按照一定的 次序向內(nèi)運(yùn)動(dòng),囊胚,原腸胚的形成,歸納：早期胚胎發(fā)育的幾個(gè)階段,桑椹胚：細(xì)胞屬于 。 囊胚：細(xì)胞開始 ； 將來(lái)發(fā)育成 ， 將來(lái)發(fā)育成胎膜、胎盤，出現(xiàn) 后，進(jìn)一步擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致 。 原腸胚：內(nèi)細(xì)胞團(tuán) 形成 ， 細(xì)胞形成 ，出現(xiàn) 。,全能細(xì)胞,分化,內(nèi)細(xì)胞團(tuán),各種組織,滋養(yǎng)層,囊胚腔,孵化,表皮的細(xì)胞,外胚層,下方的,內(nèi)胚層,原腸腔,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）,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

9、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,胚胎發(fā)育,外胚層 中胚層 內(nèi)胚層 原腸腔,原腸胚3胚層的發(fā)育,外胚層：表皮及其附屬結(jié)構(gòu)、神經(jīng)系統(tǒng)、感覺器官 內(nèi)胚層：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺體 中胚層：皮膚真皮、脊索、肌肉、骨骼、內(nèi)臟器官外膜、循環(huán)系統(tǒng)、排泄系統(tǒng)、生殖系統(tǒng),外表神經(jīng)和感官； 內(nèi)呼消化胰與肝； 其余都為中胚層,充滿活力的精子,受精后8天。胚芽完成著陸,微微嵌入子宮內(nèi)膜。此時(shí)它分裂發(fā)育為幾百個(gè)細(xì)胞。,受精后6星期，人形已隱約可見。這時(shí)，胚胎的心跳每分鐘140150下是母親心跳的兩倍。,人類胚胎第8周時(shí)在子宮內(nèi)的照片,此時(shí)胎兒已長(zhǎng)到2

10、0周，他移動(dòng)手臂，把手指放在唇邊，這可以促進(jìn)它對(duì)吮吸的反映 。,胚胎工程的主要技術(shù)應(yīng)用,3.2體外受精和早期胚胎培養(yǎng),試管動(dòng)物技術(shù),是指通過(guò)人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過(guò)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)。,一、體外受精： 哺乳動(dòng)物的精子和卵子在體外人工控制 下模擬體內(nèi)環(huán)境完成受精過(guò)程的技術(shù)。,精子的采集,卵母細(xì)胞的采集,營(yíng)養(yǎng)、溫度、pH等,準(zhǔn)備：精子獲能； 卵母細(xì)胞的培養(yǎng) 受精,1.卵母細(xì)胞的收集和培養(yǎng),1）對(duì)于大家畜或大型動(dòng)物如牛,活體取卵,人工培養(yǎng),2）對(duì)于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物如小鼠、兔，以及家畜豬、羊等,用促性腺激素處理 超數(shù)排卵處理,可以直接與獲能的精子在體外受精,

11、2.精子的收集和獲能,1)收集的方法: 假陰道法, 手握法 電刺激等,2)獲能處理: 培養(yǎng)法：嚙齒動(dòng)物、兔、豬 化學(xué)法：牛、羊,獲能液,化學(xué)藥物,3、受精,在獲能液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐泄餐囵B(yǎng),二、胚胎的早期培養(yǎng),培養(yǎng)液: 水、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及動(dòng)物血清等.,當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜階段時(shí)，可將其取出 移植到受體子宮或冷凍保存,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,早期胚胎,胚胎移植,普通受體牛子宮,良種犢牛（試管牛）,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?！?良種牛受精卵,胚胎的早期培養(yǎng),妊娠,三、胚胎

12、移植,胚胎移植： 將雌性動(dòng)物的早期胚胎，或者通過(guò)體外受精及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(dòng)物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。,提供胚胎,供體,受體,對(duì)象 早期胚胎的來(lái)源 供體 受體,早期胚胎,雌性 動(dòng)物體內(nèi)的早期胚胎 體外受精 或其他方法得到的胚胎,提供胚胎的雌性 接受胚胎的雌雄,借孕育胚胎的受體之腹懷供體生產(chǎn)的胎來(lái)共同繁殖后代的過(guò)程,1、概念,3、胚胎移植的主要生理學(xué)基礎(chǔ),是否成功,（1）哺乳動(dòng)物發(fā)情排卵后，生殖器官變化相同。,（2）胚胎形成后呈游離狀態(tài)，有利于胚胎收集。,（3）無(wú)免疫排斥反應(yīng)。,（4）供體胚胎與受體子宮可建立正常生理和組織聯(lián)系，遺傳特性不受影響。

13、,4、早期胚胎來(lái)源,胚胎移植的早期胚胎來(lái)源還有哪些？ 提示：轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、克隆動(dòng)物、試管動(dòng)物,1）體內(nèi)受精 （配種或人工授精）,受精卵,體內(nèi)發(fā)育,3）基因工程 （轉(zhuǎn)基因）,重組受精卵,早期胚胎培養(yǎng),4）動(dòng)物細(xì)胞核移植,重組細(xì)胞,2）體外受精,受精卵,有性繁殖,無(wú)性繁殖,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,克隆動(dòng)物,試管動(dòng)物,胚胎移植是胚胎工程其他技術(shù)的最后一道工序,5、優(yōu)勢(shì),意義：充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力。,1）優(yōu)秀雌雄的職能只是生產(chǎn)優(yōu)良胚胎， 縮短了繁殖周期； 2）超數(shù)排卵，一次得到多個(gè)后代,選擇,供體母牛,受體母牛,同期發(fā)情處理*,超數(shù)排卵*,供體公牛,配種,取出早期胚胎,質(zhì)量檢查、培養(yǎng),胚胎移植,妊娠檢查,

14、分娩（胚胎移植的犢牛）,胚胎移植的過(guò)程：（以牛為例）,未配種,6、意義,加速育種工作和品種改良； 大量節(jié)省了購(gòu)買種畜的費(fèi)用； 一胎多產(chǎn)； 保存品種資源和瀕危物種。,四、胚胎分割,1、概念： 采用機(jī)械方法將早期胚胎切割成2、4或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。,后代具有相同的遺傳物質(zhì)，可看成無(wú)性繁殖或克隆方法之一。,2、儀器,顯微操作儀,實(shí)體顯微鏡,胚胎移植,3、胚胎選擇 發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚,4、過(guò)程：均等分割,5、注意：囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割,6、結(jié)果： 同卵雙生或多生,來(lái)自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，因此，可以看做動(dòng)物的無(wú)性繁殖，又稱為胚胎克隆方法。,7、意義： 提高胚胎的利用率,概念：動(dòng)物胚胎及某些器官中具有自我復(fù)制和多向分化潛能的原始細(xì)胞，是重建、修復(fù)損傷或衰老細(xì)胞、器官功能的種子細(xì)胞。 類型： 專能干細(xì)胞上皮基底層的干細(xì)胞、成肌細(xì)胞 多能干細(xì)胞造血干細(xì)胞 全能干細(xì)胞胚胎干細(xì)胞,干細(xì)胞,成體干細(xì)胞,1、概念：簡(jiǎn)稱ES或EK細(xì)胞，是由早期胚胎或原始性腺中分離出來(lái)的一類細(xì)胞。,五、胚胎干細(xì)胞,2