第九章 实验动物的胚胎工程
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高中生物知识点:胚胎工程胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子(针对胚胎发育过程)所进行的多种显微操作和处理技术;研究对象主要限定于高等脊椎动物,尤其是哺乳动物;重点内容包括胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。
(一)动物胚胎发育的基本过程1、受精作用:成熟的精卵融合成为受精卵的过程(获能精子+减II中期的成熟卵细胞)过程:精卵识别、精子附着于卵膜、精卵质膜融合——受精时精卵质膜融合后,次级卵母细胞才最终完成减II,精卵核融合场所:输卵管上段2、胚胎发育:受精卵发育到幼体胚后发育:出生到性成熟个体发育:受精卵发育到性成熟3、动物胚胎发育的基本过程(1)卵裂期(2~8):细胞数量增加,有机物总量/总体积减小,每个细胞都具有全能性,未出现细胞分化,每个细胞都能发育成完整新个体(2)桑椹胚(16~32)(3)囊胚/胚泡:细胞开始分化,形成滋养层(胚胎附属结构/胚外结构)和内细胞团(胚胎干/ES细胞,发育全能性),之间为囊胚腔注意题目要求填写滋养层细胞还是滋养层原肠胚:三胚层分化,其将分化成各种器官原基;——哺乳动物胚胎有机物总量增加(胚泡期已着床),其他动物有机物减少PS 早期胚胎(桑葚胚和早期囊胚)(二)胚胎干细胞1、哺乳动物胚胎干细胞来源于囊胚内细胞团(ES)或胎儿的原始性腺(EK)2、形态特征:具有胚胎细胞的特性,体积小,核大,核仁明显,二倍体核型功能特征:具有发育全能性胚胎干细胞体外培养:分离早期胚胎中的内细胞团;胰酶处理解离培养——饲养层(胚胎成纤维细胞):促进生长,抑制分化4、胚胎干细胞的主要用途是:①基因敲除;②用分化诱导因子诱导胚胎干细胞定向分化,组织器官移植;③治疗人类的某些顽疾,修复坏死或退化的部位;④胚胎干细胞核移植,经胚激活、胚胎培养、胚胎移植;⑤改良和创造动物新品种胚胎工程的应用1.体外受精(1)卵母细胞的采集和培养:①卵巢经促性腺激素处理超数排卵,使用超声监视器确定卵泡位置,插入穿刺针吸取卵泡液,取出卵母细胞(各阶段卵母细胞均有可能)②体外培养至成熟(减II中)(2)精子的采集和获能(获得能与卵细胞结合的能力):获能液由相关物质组成非ATP(3)受精:获能精子和成熟卵细胞在体外合适环境中共同培养——试管动物/珍稀动物保护(体外受精)Cf克隆动物(核移植)胚胎体外培养:(1)由于胚胎不同发育时期生理代谢需求不同,需配制一系列含有不同成分的培养液;由于哺乳动物胚胎发育条件复杂,尚不能实现胚胎全体外培养(2)目的:检测受精状况和受精卵的发育能力(3)培养液成分:水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、动物血清(4)胚胎去向:①胚胎移植②液氮冷冻保存胚胎移植——胚胎可能来自受精卵/核移植/胚胎分割;8细胞期之后(1)供体:经济价值高、遗传性状优良受体:①同种②生理状态相同/同期发情但未配种③常见或存量大④具有健康体质和正常繁殖能力(2) 胚胎移植的意义:大大缩短供体的繁殖周期,充分发挥雌性优良个体的繁殖能力(3) 生理学基础:①动物发情排卵后,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。
《胚胎工程实验技术》讲义一、胚胎工程的概念与发展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。
它是在胚胎学基础上发展起来的一门新兴学科,主要包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎冷冻保存、胚胎性别鉴定等技术。
胚胎工程的发展可以追溯到上世纪初。
随着显微镜技术的不断进步,人们对生殖细胞和胚胎的结构与功能有了更深入的了解。
20 世纪 50 年代,科学家成功实现了家兔的胚胎移植,标志着胚胎工程技术开始走向实用化。
此后,各种胚胎工程技术不断涌现和完善,为畜牧业、医学等领域带来了巨大的变革。
二、体外受精技术(一)基本原理体外受精是指将哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。
其基本原理是模拟体内受精的环境,使精子和卵子在适宜的条件下结合形成受精卵。
(二)操作步骤1、卵母细胞的采集卵母细胞的采集方法主要有两种:一种是从卵巢中直接采集未成熟的卵母细胞,然后在体外培养成熟;另一种是通过超数排卵技术,使雌性动物排出更多的卵子,再从输卵管中采集成熟的卵母细胞。
2、精子的采集与获能精子的采集通常通过人工采精的方法获得。
采集后的精子需要在体外进行获能处理,使其具备受精能力。
获能的方法有化学诱导法和培养法等。
3、受精将成熟的卵母细胞和获能的精子在体外共同培养,使精子穿过卵母细胞的透明带和卵膜,完成受精过程。
(三)应用体外受精技术在畜牧业和人类辅助生殖领域都有广泛的应用。
在畜牧业中,可以快速扩繁优良家畜品种;在人类辅助生殖领域,为不孕不育夫妇带来了生育的希望。
三、胚胎移植技术(一)基本原理胚胎移植是指将雌性动物体内的早期胚胎,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体内,使之继续发育为新个体的技术。
(二)操作步骤1、供体和受体的选择供体应选择具有优良遗传性状和生产性能的个体,受体则要求具有良好的繁殖性能和健康状况。
2、同期发情处理对供体和受体进行同期发情处理,使它们的生殖生理状态同步化,为胚胎移植创造适宜的条件。
1.绪论动物胚胎工程就是以胚胎为研究对象,为了加速繁育经济动物,培育动物的优良品种,或挽救濒危动物使用的一系列工程技术方法,一般来说包括胚胎移植、试管动物(体外受精)、胚胎冷冻、胚胎分割、胚胎干细胞、核移植(克隆)技术等。
动物胚胎工程又称胚胎生物工程或胚胎生物技术,主要是对动物的卵子、精子和胚胎在体外条件下进行各种操作,以加速繁育经济动物,培育优良品种,或挽救濒危动物而使用的一系列工程技术方法。
生物工程包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程。
胚胎工程是细胞工程中的分支。
繁殖技术:同期发情、超数排卵、人工授精胚胎移植、体外受精、胚胎冷冻、胚胎分割、性别控制、动物克隆、发情鉴定、妊娠诊断、生殖免疫、助产技术、生殖疾病控制技术繁殖管理:从群体角度研究提高动物繁殖效率的理论与技术措施繁殖障碍及其防治:从畜牧学的角度分析动物繁殖障碍的发病率和病因,探讨防治繁殖障碍的方法与技术措施。
动物胚胎工程的研究内容:胚胎移植,胚胎分割,胚胎冷冻,体外受精,胚胎干细胞技术,转基因技术,动物克隆,性别控制,嵌合体技术胚胎移植:是指将一头良种母畜配种后的早期胚胎取出,移植到另外一头或数头同种的、生理状况相同或相似的母畜生殖道的适当部位,使之继续发育成新个体的过程。
胚胎分割技术:通过对胚胎进行显微操作,将一枚胚胎用显微手术等方法分割成二分、四分甚至八分胚,经体内或体外培养,然后移植入受体中,以得到同卵双生或同卵多生后代的技术。
其理论依据是早期胚胎的每一个卵裂球都具有独立发育成个体的全能性胚胎冷冻:胚胎的冷冻保存,是将胚胎贮存在-196℃,超低温下长期保存的方法。
胚胎的冷冻方法大体分为常规冷冻方法(慢速冷冻法)和玻璃化冷冻法两种。
胚胎干细胞技术:胚胎干细胞(embryonic stem cells,ES细胞)主要来自囊胚的内细胞团、早期胚胎的种细胞或胎儿的原始生殖细胞。
转基因技术:转基因动物就是用实验室方法将人们需要的目的基因导入动物的受精卵,使外源基因与动物本身的基因整合在一起,并随细胞的分裂而增殖,在动物体内得到表达,并能稳定地遗传给后代。
动物胚胎工程介绍动物胚胎工程是一门综合性的学科,涉及到胚胎学、细胞生物学、遗传学、生物工程等多个学科的知识和技术。
它的目的是通过利用胚胎发育的特点和机制,对动物进行改良和调控,以达到人类所需的目的。
胚胎发育的基本过程胚胎发育是一个复杂而精细的过程,涉及到细胞分裂、细胞迁移、细胞分化等多个阶段和环节。
在动物的胚胎发育过程中,可以观察到从无形到有形、从单一到多样化的变化。
胚胎发育的基本过程可以总结为以下几个阶段:1.受精与分裂:雌性动物的卵子被雄性动物的精子受精,形成受精卵。
受精卵经过一系列的细胞分裂,逐渐分裂成多个细胞。
2.胚胎的团块形态:受精卵的细胞逐渐分裂成一个个细胞团块,形成囊胚。
3.胚胎的腔室形态:囊胚内部出现腔室,形成囊胚腔。
4.胚胎的胚层形态:囊胚的细胞分化成不同的胚层,包括外胚层、内胚层和中胚层。
5.胚胎的器官形态:胚层的细胞进一步分化成不同的组织和器官,形成完整的胚胎。
动物胚胎工程的研究方向动物胚胎工程有多个研究方向,主要包括以下几个方面:基因编辑基因编辑是指通过操作某个基因的结构或功能,改变生物体的性状或特性。
在胚胎工程中,基因编辑可以用于研究基因功能、修复遗传缺陷,或者改良动物的性状。
胚胎植入和移植胚胎移植是将一个胚胎移植到另一个动物体内,使其在新宿主体内发育成熟。
这种技术可以用于动物的繁殖和保护。
胚胎干细胞研究胚胎干细胞是胚胎发育早期的一类细胞,具有多能性和自我复制能力。
通过胚胎干细胞的培养和分化,可以研究细胞分化的机制,以及治疗细胞相关的疾病。
胚胎发育机制研究胚胎发育过程中涉及到多个分子和信号通路的调控,研究这些调控机制对于了解胚胎发育的原理和规律具有重要意义。
动物胚胎工程的应用动物胚胎工程的研究成果可以应用于以下几个方面:动物繁殖和保护通过胚胎移植和胚胎植入技术,可以实现不同物种之间的交叉繁殖和保护濒危物种。
动物品质改良通过基因编辑和选择性繁殖等技术,可以改良动物的性状和品质,提高其经济和科研价值。
胚胎工程课件contents •胚胎工程概述•胚胎培养技术•胚胎干细胞研究与应用•辅助生殖技术及其伦理道德问题•动物克隆技术及其应用前景•基因编辑技术在胚胎工程中应用•总结与展望目录01胚胎工程概述定义与发展历程定义胚胎工程是指通过对胚胎进行显微操作和分子水平的修饰,以获得人们所需要的具有优良性状的新个体或新物种的技术。
发展历程胚胎工程起源于20世纪初,随着生殖生物学、发育生物学和细胞生物学等学科的发展,以及显微操作技术和分子生物学技术的不断进步,胚胎工程得以迅速发展,并在畜牧业、医学、农业等领域得到广泛应用。
研究领域及意义研究领域胚胎工程的研究领域包括胚胎移植、胚胎分割、性别控制、胚胎干细胞研究、克隆动物生产等。
意义胚胎工程在畜牧业中可以提高优良种畜的繁殖效率,加快家畜品种改良;在医学领域,胚胎工程可以用于研究人类生殖和发育过程,以及治疗不孕不育等疾病;在农业领域,胚胎工程可以用于培育转基因动物生产药用蛋白等。
与遗传学关系遗传学研究生物遗传信息传递的规律及其与生物性状表现之间的关系,为胚胎工程提供基因编辑、基因诊断等方面的理论指导。
与生殖生物学关系生殖生物学是胚胎工程的理论基础,为胚胎工程提供生殖细胞培养、受精、胚胎发育等方面的理论指导。
与发育生物学关系发育生物学研究生物体从受精卵形成到发育成为成熟个体的过程及其机理,为胚胎工程提供胚胎发育调控机制等方面的理论指导。
与细胞生物学关系细胞生物学研究细胞的结构、功能及其生命活动规律,为胚胎工程提供细胞培养、细胞凋亡等方面的理论指导。
胚胎工程与其他学科关系02胚胎培养技术通过特定的培养液和处理方法,使精子获得穿透卵子透明带的能力。
精子获能处理卵子成熟培养精子与卵子结合将未成熟的卵子在体外进行成熟培养,以达到受精的条件。
在体外环境下,将处理后的精子与成熟的卵子结合,形成受精卵。
030201体外受精技术胚胎移植技术受体准备选择适合的受体,进行同期发情处理,以保证胚胎移植后与受体的生理状态相协调。
〖3.1 体内受精和早期胚胎发育〗胚胎工程的建立场所:睾丸的曲细精管时间:从初情期开始,到生殖机能衰退精子的发生 1)精原细胞→多个初级精母细胞(通过数次有丝分裂)过程 2)1个初级精母细胞→2个次级精母细胞→4个精子细胞(通过减数分裂,即MI和MII)3)精子细胞→精子(通过变形)场所:卵巢时间:从胎儿时期开始(胎儿时期完成了卵泡的形成和在卵巢内的储备)卵子的发生 1)卵原细胞→初级卵母细胞过程 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)概念:精子和卵子结合成合子(受精卵)的过程。
受精场所:雌性的输卵管内1)受精前的准备阶段1:精子获能过程 2)受惊前的准备阶段2:卵子的准备a.精子穿越放射冠和透明带:顶体反应,透明带反应3)受精阶段 b.进入卵黄膜:卵黄膜封闭作用c.原核形成和配子结合卵裂期:细胞在透明带中进行有丝分裂早期胚胎发育桑椹胚:胚胎细胞达32个左右,每一个细胞都是细胞囊胚:有囊胚腔,出现了囊胚从透明带中伸展出来的孵化过程原肠胚:内细胞团细胞形成外胚层和内胚层,滋养层发育成胎膜和胎盘,内胚层包围着原肠腔〖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。
方法一:用促性腺激素处理,使其超数排卵,从中输卵管冲取精子(针对卵母细胞的采集实验动物,家畜猪、羊等)方法二:从屠宰母畜卵巢中采集方法三:借助超声波探测仪、内窥镜、腹腔镜等工具直接从活体母畜卵巢中吸取(针对大家畜或大型动物,如牛)体外受精卵母细胞的培养:在体外人工培养成熟精子的采集:方法有假阴道法、手握法和电刺激法等精子的获能:方法有培养法(通过获能培养液)、化学诱导法(通过肝素或钙离子载体A23187)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〖3.3 胚胎工程的应用及前景〗概念: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。
高中生物一对一辅导讲义课题:胚胎工程(一)动物胚胎发育的基本过程1、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,如胚胎移植、体外受精、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。
2、动物胚胎发育的基本过程(1)受精场所是母体的输卵管上段。
(2)卵裂期:特点:细胞有丝分裂,细胞数量不断增加,但胚胎的总体体积并不增加,或略有减小。
(3)桑椹胚:特点:胚胎细胞数目达到32个左右时,胚胎形成致密的细胞团,形似桑椹。
是全能细胞。
(4)囊胚:特点:细胞开始出现分化(该时期细胞的全能性仍比较高)。
聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞团,将来发育成胎儿的各种组织。
中间的空腔称为囊胚腔。
(5)原肠胚:特点:有了三胚层的分化,具有囊胚腔和原肠腔。
(二)胚胎干细胞1、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、具有胚胎细胞的特性,在形态上表现为体积小,细胞核大,核仁明显;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。
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。
(三)胚胎工程的应用1.体外受精和胚胎的早期培养(1)卵母细胞的采集和培养:主要方法:第一种方法:用促性腺激素处理,使其排出更多的卵子,然后,从输卵管中冲取卵子,直接与获能的精子在体外受精。
动物胚胎工程动物胚胎工程是一门研究如何利用细胞和胚胎的特性来改变或改良动物基因组的科学技术。
这一领域的研究对于探究生命的本质、发展新的治疗方法以及保护濒危物种都具有重要意义。
本文将从动物胚胎工程的基本原理、应用领域以及伦理问题等方面进行探讨。
动物胚胎工程的基本原理是利用细胞的分裂和分化特性,通过操纵胚胎发育过程中的细胞命运来实现对动物基因组的改变。
这一过程通常包括以下几个步骤:获取动物胚胎、细胞培养与扩增、基因编辑和胚胎移植。
在获取动物胚胎时,可以通过人工控制动物的交配来获得受精卵或早期胚胎。
细胞培养与扩增是将胚胎中的细胞进行分离培养,并通过特定的培养条件使其增殖。
基因编辑是通过基因工程技术来改变细胞或胚胎中的基因组,如基因敲除、基因修饰等。
胚胎移植是将编辑好的细胞或胚胎重新植入母体,使其继续发育成为具有特定基因组的个体。
动物胚胎工程在许多领域都有广泛的应用。
一方面,它为基因研究提供了有力工具。
通过编辑动物胚胎中的基因,科学家们可以研究特定基因的功能以及与其相关的生理和病理过程。
另一方面,动物胚胎工程也被应用于疾病治疗和生物医学研究。
通过编辑动物胚胎中的基因,科学家们可以模拟人类疾病,并研究和开发新的治疗方法。
此外,动物胚胎工程还可以用于保护濒危物种。
通过编辑动物胚胎中的基因,科学家们可以提高濒危物种的繁殖率和存活能力,从而有效地保护这些濒危物种。
然而,动物胚胎工程也引发了一系列的伦理问题。
首先,动物胚胎工程涉及到对动物生命的操纵和改变,是否符合伦理道德仍然是一个争议点。
其次,动物胚胎工程可能会导致一些意想不到的结果,如基因编辑不准确引起的不良后果等。
此外,动物胚胎工程还涉及到动物实验的伦理问题,如是否必要、如何保证动物福利等。
动物胚胎工程作为一门研究动物基因组的重要科学技术,具有广泛的应用前景。
通过对动物胚胎的操控和改变,可以研究基因功能、开发新的治疗方法以及保护濒危物种。
然而,动物胚胎工程也引发了一系列的伦理问题,需要与科学和社会伦理相结合,加强规范和管理。
动物胚胎工程技术动物胚胎工程技术这事儿啊,可有点意思。
一、适用范围这技术适用的范围可广了去了。
像那些畜牧业的养殖场,想要培育优良品种的家畜,就可以用到动物胚胎工程技术。
比如说牛啊、羊啊这些常见的家畜。
还有在科研领域呢,研究动物的发育、遗传啥的,这技术也是个得力助手。
就好比你想知道一个种子是怎么长成大树的,这胚胎工程技术就是研究动物从胚胎到出生这个过程的“放大镜”,让咱们能看得更清楚。
二、引用标准在制定动物胚胎工程技术相关的规程时,那可是有根有据的。
比如说国家标准里关于动物实验的一些基本要求啊,像动物的福利标准,不能让动物在实验过程中受到不必要的痛苦,这就像我们做人得有道德底线一样。
还有行业内的一些标准,例如在胚胎移植操作中的无菌标准,这就如同我们吃饭得讲卫生,不干净的东西吃进肚子里准得生病,不按这个无菌标准操作,胚胎也容易出问题。
三、术语和定义咱先说这个“胚胎移植”吧,简单理解呢,就像是搬家。
把胚胎从一个“房子”(供体母畜)搬到另一个“房子”(受体母畜),不过这个搬家可讲究了,得小心翼翼的,就像搬易碎的瓷器一样。
再说说“胚胎分割”,这就好比把一个大蛋糕切成几块,不过这可不是随便切的,每一块都得保证能正常发育成长,就像每一块蛋糕都得是完整美味的才行。
四、职责分工这里面涉及到不少“角色”呢。
科研人员那肯定是主力军啦,他们得掌握专业的知识和技术,就像厨师得精通厨艺一样,负责整个胚胎工程技术的操作流程,从胚胎的采集、处理到最后的移植,每一步都得精心操作。
还有养殖场的工作人员啊,他们得照顾好供体和受体的母畜,这就像照顾自己的孩子一样细心,得保证母畜吃得好、住得舒服,这样胚胎才能健康发育。
另外,质量监管人员也不能少,他们得像裁判一样,严格监督整个过程,看看是不是符合标准。
五、具体流程步骤先从胚胎的采集说起吧。
这就像采果子一样,得找准时机。
对于家畜来说,要在母畜发情后的特定时间段采集胚胎,这个时候的胚胎就像成熟刚好的果子,质量最好。