专题三 胚胎工程
胚胎工程：是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术,如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎,还需移植到雌性动物体内生产后代,以满足人类的各种需求。
一、哺乳动物生殖细胞的发生和受精作用
1、精子的发生
场所：睾丸的曲细精管
时间：从性成熟开始，直到生殖机能衰退
过程：体细胞精原细胞→1个初级精母细胞→2个次级精母细胞→4个精细胞→4个精子
注：精子的变形：细胞核变成精子头的主要部分；高尔基体发育成头部的顶体；中心体演变成精子的尾；线粒体集中在尾的基部形成线粒体鞘；细胞内的其他物质浓缩为球状，叫做原生质滴，最后脱落。
2、卵子的发生
场所：卵巢、输卵管
时间：胎儿时期（性别分化以后完成了卵泡的形成和在卵巢内的储备）和初情期以后
过程：
（1）卵原细胞→初级卵母细胞（胎儿期就已形成）
（2）1个初级卵母细胞→1个次级卵母细胞＋第一极体（排卵前后完成）
（3）1个次级卵母细胞→1个卵子＋第二极体（精子和卵子结合过程中完成）
排卵：卵子从卵泡中排出（未成熟）
3、受精
概念：精子和卵子结合成合子（受精卵）的过程
场所：雌性的输卵管内
过程：（1）受精前的准备阶段1：精子获能：场所:雌性动物的生殖道（子宫和输卵管）
（2）受精前的准备阶段2：卵子的准备：发育到减数第二次分裂中期
（3）受精阶段：
a.精子穿越放射冠：顶体反应（顶体酶）
b.精子穿越透明带：透明带反应（阻止多精入卵的第一道屏障）
c.进入卵细胞膜：卵细胞膜反应（阻止多精入卵的第二道屏障）
d.原核形成（雄原核的体积略大于雌原核）
e. 雌雄原核融合
注意：受精的标志与受精完成的标志
a 受精的标志：在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时
b受精完成的标志：雌雄原核融合
c卵细胞受精完成的标志（教材原话）：在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时
二、哺乳动物胚胎发育过程（从受精卵到幼体）
场所：输卵管、子宫
过程：整个胚胎发育可分为胚卵期、胚胎期和胎儿期
受精卵 卵裂 桑葚胚 囊胚 原肠胚 胎儿形成
场所： 输卵管 子宫
卵裂期：细胞在透明带中进行有丝分裂，数量增加，胚胎总体积不增加，每个细胞体积减小，有机物总量减少。
桑椹胚：胚胎细胞达32个左右，每一个细胞都具有全能性
囊胚：外表是一层扁平细胞，称为滋养层，滋养层发育成胎膜和胎盘。囊胚中心的腔称为囊胚腔，腔内一侧的细胞群称为内细胞团，内细胞团将来发育成胎儿。（细胞开始分化的时期）
原肠胚：分化成三个胚层，具有原肠腔（“一腔三层”）
三、胚胎工程的主要技术与应用
1、体外受精和早期胚胎培养
（1）卵母细胞的采集和培养
要培养到键鼠第二次分裂中期才具备受精能力
（2）精子的采集和获能
获能的方法（了解）：
培养法（通过获能培养液）：对于啮齿目动物、家兔和猪等动物
化学诱导法（通过肝素或钙离子载体A23187）：对于牛、羊等家畜
（3）体外受精
受精：获能的精子 ＋培养成熟的卵子 完成受精 （4）胚胎早期培养
条件：受精卵在发育培养液中培养
培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等
不同动物胚胎移植的时间不同：牛、羊一般要培养到桑椹胚或囊胚阶段，人的胚胎到8~16个细胞阶段移植
（5）试管动物技术：通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。（有性生殖过程）
2、胚胎移植技术
（1）概念：是指将良种母畜配种后，从其生殖道取出受精卵或早期胚胎，移植到生理状态相同的同种母畜体内，使之继续发育成为新个体的技术。
（2）实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移，其遗传性状与受体无关。
（3）胚胎移植技术的生理学基础：
①供体和受体具有相同的生理环境为胚胎移入提供条件
②早期胚胎处于游离状态，为胚胎的收集提供了可能
③受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥
④供体胚胎与受体子宫建立正常的生理和组织联系，且移入受体的胚胎的遗传物质不会改变
3、胚胎分割
(1)概念：指采用机械方法将早期胚胎切割2等份、4等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
(2)意义：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖或克隆。
(3)材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。（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。）
(4)操作过程：对囊胚阶段的胚胎分割时，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。
（5）存在问题：
①刚出生的动物体重偏低，毛色斑纹有差异。
②产生同卵多胎可能性有限，分割份数越多成功率越低
4、胚胎干细胞
（1）概念：哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来。
（2）特点：
①在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；
②在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。
③另外在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。
（3）胚胎干细胞的主要用途是：
①可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律；
②是在体外条件下研究细胞分化的理想材料，在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了
有效的手段；
③可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、少年糖尿病等；
④利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能；
⑤随着组织工程技术的发展，通过ES细胞体外诱导分化，定向培育出人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
