1、专题三 胚胎工程3.1 体内受精和早期胚胎发育一、精子和卵子的发生1精子的发生（1）场所：精子的发生是在 内完成的。（2）时期：从 开始直到 。（3）过程：发生的过程大体可分 个阶段。第一阶段： 细胞的形成：精原细胞经过_分裂产生多个 _细胞。第二阶段： 细胞的形成：初级精母细胞经 分裂形成含有 染色体的 细胞。第三阶段：变形： 变为精子头部的主要部分， 发育为头部的顶体，_演变为精子的尾， _形成线粒体鞘膜，其他物质浓缩成_。 (4)精子的形态外形似 ，分 、 、 三大部分。2卵子的发生(1)场所：卵子的发生 是在 内完成的。(2)过程：雌性胎儿卵巢内的 ，通过 增加其数量，演变为 ，被 包
2、围形成卵泡。初级卵母细胞经过 分裂变为成熟的卵子。减数第一次分裂时间是在 完成的，结果是产生 。减数第二次分裂时间是在 的过程中，结果是产生 。二、受精1卵子受精的标志：在 的间隙可以观察到 时。2场所：受精是在 内完成的。3过程：包括 阶段和 阶段。准备阶段 1： ，即精子必须在 内发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。准备阶段 2：卵子的准备，即卵子在 内达到减数第二次分裂 时，才具备受精能力。受精阶段一包括精子穿越 和 ，进入 ， 形成和 结合。三、胚胎发育1卵裂期的特点 分裂，细胞数目 ，胚胎总体积 或 。2早期胚胎发育的几个阶段 ：该时期细胞属于 细胞。囊胚：细胞开始出现 ，
3、将来发育成各种组织， 将 来发育成胎膜、胎盘，出现 腔后，进一步扩大会导致 。原肠胚：内细胞团 的细胞形成外胚层， 的细胞形成内胚层，出现 腔。3.2 体外受精和早期胚胎培养试管动物技术：通过人工操作使卵子和精子在 条件下成熟和 ，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。方法一：用 处理，使其超数排卵，从 中冲取精子（针对实验动物如_、_，以及家畜猪、羊等）卵母细胞的_ 方法二：从屠宰母畜卵巢中采集，或借助_、内窥镜或 等工具，直 接 从活体动物的 中吸取_（针对大家畜或大型动物，如牛）体 外受精 卵母细胞的培养：用方法一得到的卵子_与_的精子在体外受精，用方法二采集的卵母细胞在体
4、外人工培养成熟精子的采集：方法有 、手握法和电刺激法等精子的 _ ：方法有培养法（通过获能培养液）、 法（通过肝素或钙离子载体 A23187 溶液,针对_等家畜的精子）获能溶液或专用的受精溶液受精：获能的精子 培养成熟的卵子 完成受精胚胎早期培养 条件：受精卵在_培养液中培养培养液成分：无机盐、有机盐、_、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及_等物质五、重难点归纳1、卵母细胞采集的方法和操作的要领是什么？方法一：对实验动物小鼠、兔和小家畜猪、羊等卵母细胞采集时，可先用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后在适当的时间从输卵管冲取卵子，并使其直接与获能的精子在体外受精。方法二：从刚屠宰的雌性动
5、物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。方法三：直接从活体动物的卵巢中采集卵母细胞，叫活体采卵。需借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜，直接从活的动物卵巢中吸取卵母细胞。后两种方法适用于大家畜和大动物。注意：后两种方法采集的卵母细胞需在体外培养成熟后才能与获能的精子受精。2、以牛为例，从屠宰场收集卵巢中的卵母细胞进行体外受精的应用效果如何？目前，从屠宰场废弃的卵巢中，每个卵巢平均可采集 10 枚左右可用卵母细胞，经体外培养成熟和受精后约可获 4 枚可用的胚胎，经过移植给受体母牛，最终可得到 12 头犊牛。牛的体外受精胚胎的工厂化生产已在一些发达国家开展。3.3 胚胎工程的应用及前景概念：是指将雌性
6、动物的 ，或者通过 及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、 相同的其他 动物的体内，使之继续发育 为新个体的技术。其中提供胚胎的个体叫供体，接受胚胎的个体叫 。应用：胚胎移植是 、 、或体外受精等技术的最后一道“工序”现状：在 的胚胎移植中，技术方法更为简便、实用。意义：可充分发挥 个体繁殖潜力。供体主要职能只是产生优良特性的胚胎，缩短繁殖周期 胚胎移植成功与否关系到：供体和受体的 1）供、受体 的生理变化相同，为胚胎提供相同的生理环境生理学基础 2）早期胚胎没有与母体子宫建立组织联系，为 提供可能3）受体对外来胚胎基本不发生 ，为胚胎的存活提供可能4）胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联系，
7、但其 不受影响1）供、受体的选择和处理（使用激素进行 处理、 处理）2） 或人工受精3）胚胎收集（冲卵） 、检查（胚胎发育到 或囊胚） 、培养或保存（196的液氮）4）胚胎移植：手术法（引出子宫和卵巢将其注入） ；非手术法（用移植管将其送入子宫）5）移植后的检查（是否妊娠）等概念：指采用 方法将早期胚胎切割成 2、4 或 8 等份等，经移植获得 双胎或多胎的技术。仪器设备： 和显微操作仪操作程序 1）选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有 的培养皿2）用分割针或分割刀切开胚胎，吸出半个，注入空 或直接将 移植给受体。分割囊胚时要将 均等分割。此时还可用分割针分割 ，做胚胎 DNA 分析
8、 。局限：刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹上存在差异， 的可能性有限。概念：由 或 中分离出来的一类细胞。简称 ES 或 EK 细胞。特点 形态上：体积小、 大、核仁明显功能上：具有 ，即可分化为成年动物体任何一种组织细胞；在体外可增殖而不发生 ；可冷冻保存；可进行遗传改造1）移植 ES 细胞修复坏死或退化部位，治愈糖尿病、肝(心)衰竭、 等病症意义 2）ES 细胞体外诱导分化，可培育 胚胎移植基本程序胚胎分割胚胎干细胞3）ES 细胞在牛黄酸、丁酰环腺苷酸等诱导因子作用下可向不同类型组织细胞 【课后练习】1、科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞（iPS） ，继而利用 iPS 细胞
9、培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠，流程如下：（1）从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为 ，培养的细胞在贴壁成长至充链满培养皿底时停止分裂，这种现象称为 （2）图中 2细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，该过程称为 ，也可从灰鼠体内取出卵子，通过 后进行早期胚胎培养获得。（3）图中重组囊胚通过 技术移入白鼠子宫内继续发育，暂不移入的胚胎可使用 方法保存。（4）小鼠胚胎干细胞（ES）可由囊胚的 分离培养获得，iPS 与 ES 细胞同样具有发育全能性，有望在对人类 iPS 细胞进行定向 后用于疾病的细胞治疗。2、毛角蛋白型中间丝（KIF）基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转 KIF基
10、因的高绒质绒山羊的简单流程如图。（1）过程中最常用的运载工具是_，所需要的酶是限制酶和_。（2）在过程中，用_处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞至于 5CO 2的气体环境中，CO 2的作用是_。（3）在过程中，用_处理以获取更多的卵（母）细胞。成熟卵（母）细胞在核移植前需要进行_处理。（4）从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是_。在胚胎移植前，通过_技术可获得较多胚胎。3、克隆猪成功率较低，与早期胚胎细胞的异常凋亡有关。 Bcl-2 基因是细胞凋亡抑制基因，用PCR 技术可以检测该基因转录水平，进而了解该基因与不同胚胎时期细胞凋亡的关系。克隆猪的培育及该
11、基因转录水平检测流程如图。请回答：（1）图中重组细胞的细胞核来自 细胞，早期胚胎移入受体子宫后继续发育，经桑椹胚、囊胚和 胚最终发育为克隆猪。（2）在PCR 过程中可检测出cDNA 中 Bcl-2 cDNA 的分子数，进而计算总mRNA 中 Bcl-2 mRNA 的分子数，从而反映出 Bcl-2 基因的转录水平。图中X 表示 过程。从基因组数据库中查询 Bcl-2 mRNA 的核苷酸序列，以便根据这一序列设计合成 用于PCR 扩增，PCR 扩增过程第一轮循环的模板是 。4、一对表现型正常的夫妇，生了一个镰刀型细胞贫血症（常染色体隐性遗传病）患儿。在他们欲生育第二胎时，发现妻子的双侧输卵管完全堵
12、塞，不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断，过程如右图。请回答：（1）过程是指在体外进行的 处理，从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程称为 。（2）在对胎儿进行镰刀形细胞贫血症的产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取物质 进行 PCR 扩增。然后用 对扩增产物进Mst行切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断， 是一种酶。（3）不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同，形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如，据此判断胎儿为 （正常/患者/携带者） 。5、如图为经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程，请回答下列问题：（1）A 细胞是 ，在
13、进行体外受精前要对精子进行 处理。（2）进行胚胎分割时，应选择发育到 时期的胚胎进行操作。（3）指的是 。（4）通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同遗传性状的根本原因是 。（5）在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意 。（6）受体母牛必须和供体牛属于 。移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是 。答案1、 （1）原代培养 接触抑制 （2）冲卵 体外受精 （3）胚胎移植 冷冻（或低温）（4）内细胞团细胞 诱导分化2、（1）质粒 DNA 连接酶 （2）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶 ） 维持培养基（液）的 pH（3）促性腺激素（或促滤泡素，孕马血清） 去核（4）（早期）胚胎培养 胚胎分割3、 （1）精子获能 胚胎移植（2）DNA 限制性核酸内切（3）正常4、 （1）精子获能 胚胎移植（2）DNA 限制性核酸内切（3）正常5、 （1） （次级）卵母细胞 获能 （2 ）桑椹胚或囊胚 （3 ）囊胚腔 （4 ）具有相同的遗传物质 （5 ）将内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育 （6 ）同一物种 受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应
