专题3　胚胎工程　知识系统表解

专题3　胚胎工程　知识系统表解

【专题总系统】

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

【专题分系统】

3.1 体内受精和早期胚胎发育

 

生殖细胞的发生	精子的发生		场所	睾丸的曲细精管
			时期	初情期→生殖机能衰退
			过程	见图解3-1-1
			形态结构	外形似蝌蚪，分头、颈和尾三大部分。不同动物的精子大小略有不同，但与动物的体型大小无关。
	卵子的发生		场所	卵巢
			时期	动物胚胎性别分化后→生殖机能衰退
			过程	见图解3-1-2
受精	标志			在卵黄膜和透明带的间隙观察到两个极体时
	概念			精子与卵子结合成合子（即受精卵）的过程
	场所			输卵管
	阶段	受精前的准备阶段		精子获能	发现	略
					含义	在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后获得受精能力的现象。
					发现意义	加速了对精子获能机理的研究，并找到了使精子在体外获能的物质，实现了哺乳动物精子在体外条件下的获能。
				卵子的准备	获能	经历类似精子获能的过程
					成熟	排出的初级卵母细胞（马、犬）或次级卵母细胞（猪、羊）在输卵管内达到MⅡ中期的过程，这样才具备受精能力。
		受精 阶段		穿越放射冠		发生顶体反应，使顶体酶释放，溶解卵丘细胞间物质，精子穿越放射冠。
				穿越透明带		顶体酶将透明带溶出一个孔道，精子穿越并接触卵黄膜。同时发生透明带反应（防止多精入卵的第一道屏障）。
				进入卵黄膜		微绒毛将精子抱合，精子外膜与卵黄膜融合，入卵； 发生卵黄膜封闭作用（防止多精入卵的第二道屏障）。
				原核形成		精子尾部脱离，原有核膜破裂，形成新核膜，最后形成雄原核（比原来精子核大）； 激活的卵子完成MⅡ分裂，排出第二极体，形成雌原核。
				配子结合		雄、雌原核接触、融合，形成2N合子。
胚胎发育	卵裂			场所	在透明带内完成
				方式	有丝分裂
				特点	细胞数量增加，胚胎总体积不增加或略有缩小。
	桑椹胚			含义	细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。
				特点	这一阶段前的每一个细胞都是全能细胞。
	囊胚			特点	细胞开始出现分化
				结构			特点	发育趋势
					内细 胞团		聚集在胚胎一端，个体较大的细胞。	将来发育成胎儿的各种组织。
					滋养层		沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞。	将来发育成胎膜和胎盘。
					囊胚腔		胚胎内部含有液体的空腔
				孵化	囊胚进一步扩大，导致透明带破裂，胚胎从中伸展出来。
	原肠胚			结构	外胚层		内细胞团表层细胞形成
					内胚层		内细胞团下面的细胞形成
					原肠腔		内胚层包围的囊腔
				滋养层发育为胎儿的胎膜和胎盘。

 

　　图解3-1-1 精子形成的过程：

 

 

 　　图解3-1-2 卵子形成的过程：

 

 3.2 体外受精和早期胚胎发育

 

 

 

 　　表3-2-1 试管动物技术的工作：

体外受精	卵母细胞的采集	主要方法	实验动物，如小鼠、兔、家畜猪、羊等			促性腺激素处理，排出更多卵子，从输卵管中冲取卵子，体外受精。
			大家畜或大型动物，如牛			从已屠宰的母畜中采集或从活体动物卵巢中吸取卵母细胞，体外培养成熟后与精子受精。
		成果	活体采卵在一些畜牧业发达国家已开始商品化生产
		意义	对充分发挥优良母畜的繁殖潜力具有重要意义。
	精子的 获取	采集	假阴道法		模仿发情雌性动物阴道环境设计的装置，它能满足雄性动物交配时对压力、温度和润滑度的要求，同时配有与采精动物相适应的活台畜或假台畜。
			其它方法		方　　法		适用范围
				手握法	直接把握雄性动物的阴茎，给予适当的压力和刺激引起射精。		猪和犬等体型较小，易于控制的家畜。
				电刺激法	将动物麻醉后，用特制的电极伸入动物直肠直接刺激位于腰荐部的射精中枢神经，引起射精。		野生或经济动物。
		获能			方　　法		适用范围
			培养法		将取自附睾的精子，放入人工配制的获能液中，培养。		啮齿动物、家兔和猪等动物
			化学诱导法		将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，诱导精子获能。		牛、羊等家畜
	受精	含义	获能的精子和培养成熟的卵子在获能液或专用的受精液中完成受精的过程。
		过程	参见教材图3-14
胚胎的早期培养	精子与卵子体外受精后移入发育培养液中继续培养检查受精情况和发育能力。
	培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、动物血清等物质。
	胚胎发育到适宜阶段（牛、羊一般要培养到桑椹胚或囊胚阶段；小鼠和家兔等实验动物可在更早阶段；人有体外受精胚胎――试管胚胎可在4细胞阶段）可取出向受体移植或冷冻保存。

 

3.3 胚胎工程的应用及前景

 

胚胎移植	概念	指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，使之继续发育为新个体的技术。
	实质	实际上是生产胚胎的供体（提供胚胎的个体）和孕育胚胎的受体（接受胚胎的个体）共同繁殖后代的过程。
	胚胎获取的方式	转基因、核移植、体外受精等技术。
	重要性	是胚胎工程其他技术的最后一道工序。
	现状	详见教材相应内容。
	意义	充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，如教材图3-17。
	成功关键	与供体和受体的生理状况有关。
	生理学 基础	生理环境：同种动物供、受体的生理变化相同； 胚胎收集：哺乳动物早期胚胎形成后，一定时间内不会与母体子宫建立组织联系，为胚胎收集提供可能； 胚胎存活：受体对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应； 遗传特性：供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎遗传特性在孕育过程中不受任何影响。
	基本程序	详见图3-3-1
	我国概况及发展前景
胚胎分割	概念	是指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。
	所属范畴	无性繁殖或克隆的方法之一
	发展简史	详见教材相应内容。
	我国成就	详见教材相应内容。
	方法	仪器	主要为实体显微镜和显微操作仪
		流程	选材	发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚
			分割	在盛有操作液的培养皿中，用分割针或分割刀将胚胎切开，吸出半个胚胎，注入空透明带中，或直接将裸半胚移植给受体。（注意：切割囊胚阶段的胚胎要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。）
		应用	性别鉴定或胚胎移植（同卵双生或多生），教材图3-23
	存在问题	刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹上还存在差异。 最常见产生的是同卵双胎，而产生同卵多胎的可能性有限的。
胚胎干细胞	概念	简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞
	特性	形态上	体积小、核大、核仁明显。
		功能上	具全能性，即可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。
		其他	体外培养条件下，可增殖而不分化。可冷冻保存，可也遗传改造。
	应用价值	医学	治疗人类的某些顽症（难题、理论基础、取得成果，展望）
			培育人造组织器官，解决临床供体器官不足和器官移植免疫排斥问题。
		基础 生物学	是研究体外细胞分化的理想材料，为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。（方法）
		畜牧学	用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究（内容）。
	发展前景	ES细胞的分离、培养体系的研究，ES细胞的选择、检测和全能性的维持，是胚胎工程的前沿课题之一，也是当前生命科学研究的热门课题之一。

 

　　图解3-3-1 牛胚胎移植流程图：