生物选修3胚胎工程.docx

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生物选修3胚胎工程

[胚胎工程]

包含次级知识点：

精子和卵子的发生、受精、胚胎发育

知识点总结

　　一、精子和卵子的发生（哺乳动物）

　　1.精子的发生

（1）场所：

睾丸的曲细精管是产生精子的场所。

（2）时期：

从初情期开始，直到生殖机能衰退。

　　（3）过程：

精子发生的过程大体可以分为三阶段

　　第一阶段——初级精母细胞的形成

　　位于曲细精管管壁的精原细胞先分裂成为两个细胞，然后继续进行数次有丝分裂，产生多个初级精母细胞。

　　第二阶段——精子细胞的形成

　　一个初级精母细胞→两个次级精母细胞→两个含单倍染色体的精子细胞。

　　第三阶段——精子细胞变形为精子

　　精子细胞的细胞核变为精子头主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘膜。

同时，细胞内的其他物质浓缩为球状形成原生质体，随精子的成熟过程向后移动，直到最后脱落。

　　（4）精子的形态：

外形似蝌蚪，分为头、颈和尾三大部分。

不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关。

　　2.卵子的发生

（1）场所：

卵巢和输卵管。

（2）时期：

胎儿期性别分化后即开始。

　　（3）过程：

雌性胎儿卵巢内的卵原细胞通过有丝分裂增加其数量，演变为初级卵母细胞，被卵泡细胞包围形成卵泡。

初级卵母细胞经过减数分裂变为成熟的卵子。

减数第一次分裂时间是在排卵前后完成的，结果产生一个次级卵母细胞和第一极体。

减数第二次分裂时间是在精子和卵子结合过程中完成的，结果产生一个成熟的卵子和第二极体如下图所示：

　　精子的发生与卵子的发生的比较

　　二、受精

　　1.成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后方才具备受精能力。

　　2.动物排出的卵子并未成熟且成熟程度因动物种类不同而异，但只有达到MⅡ分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。

　　3.卵子完成受精的标志是卵黄膜的透明带的间隙可以观察到两个极体。

　　4.受精过程的三大反应作用不同：

顶体反应可使顶体内酶释放出来，以溶解放射冠卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路;透明带反应是精子借顶体酶作用穿越透明带后与卵黄膜接触瞬间产生的，阻止后来精子进入透明带的生理反应，是为防止多个精子进入受精卵的第一道屏障;卵黄膜封闭作用则是精子入卵后卵黄膜发生的拒绝其他精子入卵的生理反应，此为防止多精入卵的第二道屏障。

　　5.受精卵中的遗传物质中，核遗传物质一半来自精子（父本），一半来自卵子（母体），质遗传物质几乎全来自卵子。

　　三、胚胎发育

　　1.动物个体发育过程

　　2.胚胎发育

（1）起点是受精卵分裂，在输卵管内完成受精作用时即已开始。

（2）卵裂期的特点：

细胞有丝分裂使细胞数目增加，但胚胎总体积并不增加或略缩小，因此每个细胞的体积会随分裂的进行不断缩小，但核内遗传物质并未减少。

　　（3）桑椹胚以前的细胞均未分化，细胞全能性最高，是胚胎分割的最佳时期。

（4）桑椹胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。

[胚胎工程]

包含次级知识点：

卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精、胚胎的早期培养

知识点总结

　　一、体外受精

　　哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等主要步骤。

　　1.卵母细胞的采集和培养。

　　采集的卵母细胞都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。

　　2.精子的采集

　　收集精子的方法有假阴道法、手握法和电刺激法等。

　　3.精子的获能

　　4.受精

　　获能的精子和培养成熟的卵子，一般可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。

　　二、胚胎的早期培养

　　精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力，哺乳动物胚胎的培养液成分一般都比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸等营养成分，以及血清等物质。

　　当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。

　　不同动物胚胎移植的时间不同。

牛、羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段进行移植。

人的体外受精胚胎，可在4个细胞阶段移植。

　　比较试管动物和克隆动物

[胚胎工程]

包含次级知识点：

胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞

知识点总结

　　一、胚胎移植

　　1.概念：

胚胎移植是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。

（1）胚胎的来源：

①雌性动物体内的早期胚胎;②通过体外受精和早期胚胎的培养得到;③其他方式，如通过哺乳动物体细胞核移植培养获得。

（2）对受体的要求：

①同一物种;②与供体处于相同的生理状态;③雌性动物。

　　（3）胚胎的移植方法：

手术法和非手术法两种。

　　（4）在胚胎工程中所处的位置：

是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。

　　（5）实质：

早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。

　　2.意义：

进行胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。

在这项技术中，供体的主要职能变为只产生具有优良遗传特性的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由受体取代，这就大大缩短了供体本身的繁殖周期。

同时，在对供体施行超数排卵处理后，可获得多枚胚胎，经移植可得到多个后代，使供体一次生产下的后代数是自然繁殖的十几倍到几十倍。

　　3.生理学基础

（1）哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。

（2）哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这就为胚胎的收集提供了可能。

　　（3）受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。

　　（4）供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。

　　4.下图为基本程序图解（以牛胚胎移植为例）

　　二、胚胎分割

　　1.胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆。

　　生物的无性繁殖方式统称为克隆。

就胚胎分割技术本身而言，是将同一胚胎分割成几部分，借助胚胎移植技术产生遗传物质完全相同的后代，是一种无性繁殖的方式，因此，也属于动物克隆的一种方式。

　　2.进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。

在对囊胚进行分割时，务必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。

　　三、胚胎干细胞

　　胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，包括人类早期胚胎的囊胚内细胞群。

胚胎干细胞具有胚胎细胞的特性。

　　胚胎干细胞能长期维持未分化状态，又有全能分化的潜能和无限增殖的能力，在体外培养时仍能维持正常和稳定的染色体组型。

在特定的环境诱导下，胚胎干细胞能分化成各类细胞系。

因此，胚胎干细胞是细胞的源头，是唯一不死的全能或多能细胞，并能够无限分化，它能制造机体需要的全部细胞。

　　关于胚胎干细胞的分离、培养的研究，以及选择、检测和全能性的维持，不仅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。