第十二章实验动物胚胎工程技术
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《高三生物胚胎工程知识点全解析》在高三生物的学习中,胚胎工程是一个重要的知识点板块。
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。
通过这些技术,可以充分发挥优良母畜的繁殖潜力,为畜牧业生产和医学研究提供有力支持。
一、体内受精和早期胚胎发育1. 精子和卵子的发生(1)精子的发生哺乳动物的精子发生在睾丸的曲细精管内。
从初情期开始,直到生殖机能衰退,精子发生过程包括三个阶段:第一阶段是精原细胞经过数次有丝分裂产生大量的精原细胞,其中部分精原细胞继续分裂成为初级精母细胞;第二阶段是初级精母细胞经过减数分裂形成含有单倍染色体的精子细胞;第三阶段是精子细胞经过变形成为成熟的精子。
(2)卵子的发生卵子发生在卵巢内。
在胎儿时期,卵原细胞进行有丝分裂,演变成初级卵母细胞,并被卵泡细胞包围,形成卵泡。
初情期后,初级卵母细胞继续发育,在排卵前后完成减数第一次分裂,形成一个次级卵母细胞和第一极体。
在精子和卵子结合的过程中,次级卵母细胞完成减数第二次分裂,形成一个成熟的卵子和第二极体。
2. 受精(1)受精场所:输卵管。
(2)受精过程:包括精子获能、顶体反应、透明带反应和卵黄膜封闭作用等阶段。
精子在雌性动物生殖道内经过一段时间的成熟和获能后,才能与卵子结合。
当精子接触到卵子周围的放射冠时,释放顶体酶,溶解放射冠和透明带,形成精子穿越放射冠和透明带的通道。
穿过透明带的精子触及卵黄膜的瞬间,会引起透明带反应,阻止其他精子进入透明带。
随后,精子入卵,卵黄膜立即发生生理反应,拒绝其他精子再进入卵内,这一过程称为卵黄膜封闭作用。
精子入卵后,尾部脱离,原有核膜破裂,形成新的核膜,最后形成雄原核。
同时,卵子完成减数第二次分裂,排出第二极体,形成雌原核。
雌雄原核融合,形成合子,标志着受精过程完成。
3. 早期胚胎发育(1)卵裂期:在透明带内进行的有丝分裂,细胞数量不断增加,但胚胎总体积并不增加,或略有缩小。
《动物胚胎工程实验教程》王子玉自编南京农业大学动科院2005年8月实验一小鼠卵母细胞的体外成熟实验一、实验目的熟悉雌鼠的生殖器官的结构特点;掌握小鼠的超数排卵方案;掌握从卵巢上扎取未成熟卵母细胞的方法、卵母细胞的分类方法、体外成熟培养方法及核成熟情况和卵丘扩展程度的观察。
二、实验器材和材料1. 器材及药品体视显微镜,手术器械(眼科剪,眼科镊),1mL注射器,胶头滴管,口吸管,CO2培养箱,水浴锅,移液器,枪头,塑料培养皿,记号笔。
操作液(M2),成熟培养液(M-199),激素(PMSG和HCG),石蜡油.2.实验动物:3-4周龄昆明系雌性小白鼠,自由采食饮水。
三、实验内容1。
小鼠的超数排卵注射剂量皮下或腹腔注射PMSG 10 IU/只小鼠.注射方法皮下注射:用手指捏住小鼠的头及尾部固定(图1—1),以酒精棉球消毒其背部,提起皮肤,将注射针头平插刺入皮下,将针头微向上挑起不露出针尖时,再注入药物。
随着药物的推入,在皮下可看到鼓起一个小泡,即证实药物确已注入皮下部位.皮下注射时防止药液从针孔处逸出。
腹腔注射:针头刚进入腹腔后向上挑,防止损伤小鼠腹腔内器官。
注射针头宜选用小号细针头。
注射药物后的小鼠自由饮水、采饲,自然光照。
2.卵巢的采集方法在注射PMSG 后46h 利用颈椎脱臼法处死小鼠(将供体鼠置于饲养笼上,鼠爪自然抓紧笼上铁支架,此时一只手拉紧鼠尾,另一只手食指与拇指压紧鼠颈部,或用镊子压紧颈部即可致死,此为引颈法。
用75%酒精喷湿鼠全身以消毒并防止毛发飞扬)。
将小鼠头部固定,用力牵拉鼠尾,可感到颈椎部位脱臼的振动;也可用食指和拇指直接掐断颈椎致死。
然后用图钉将小鼠呈仰卧姿势固定于小木板上或鼠解剖台上.图1-1 小鼠的固定将处死并固定好的小鼠,在下腹部中间剪开1个小口,一只手抓住鼠尾,另一只手抓住切开的皮肤向头部牵拉直至充分暴露腹部(图1—2)。
剪开腹膜,向前方揭去肠胃内脏,即暴露出生殖器官,可在肾脏后方看到两侧呈乳白色的卵巢及与输尿管相平行的两子宫角(图1—3)。
《胚胎工程实验技术》讲义一、胚胎工程的概述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。
其目的是通过这些技术,对动物的生殖过程进行干预和调控,以获得人类所需的优良品种、生物制品或医疗手段。
胚胎工程是现代生物技术的重要组成部分,它在畜牧业、医学、生物学等领域都有着广泛的应用和重要的意义。
例如,在畜牧业中,通过胚胎移植技术,可以快速扩大优良种畜的种群;在医学领域,胚胎干细胞的研究为治疗多种疾病带来了希望。
二、胚胎工程的实验技术(一)体外受精技术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。
其主要步骤包括:1、卵母细胞的采集:可以通过从卵巢中直接采集、从已屠宰动物的卵巢中采集或借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。
2、精子的采集和获能:采集的方法包括假阴道法、手握法和电刺激法等。
采集后的精子需要在体外经过获能处理,才能使精子具有受精能力。
3、受精:将成熟的卵子和获能的精子在适宜的培养液中共同培养一段时间,完成受精过程。
(二)胚胎移植技术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。
胚胎移植是胚胎工程中的最后一道“工序”,其基本程序包括:1、对供、受体的选择和处理:选择遗传特性和生产性能优秀的供体,有健康的体质和正常繁殖能力的受体。
对供、受体进行同期发情处理,使它们的生理条件达到同步或一致,以提高胚胎移植的成功率。
2、配种或进行人工授精:使供体发情排卵,进行自然交配或人工授精。
3、胚胎的收集、检查、培养或保存:配种或输精后第 7 天,用特制的冲卵装置,把供体子宫内的胚胎冲洗出来。
对胚胎进行质量检查,此时的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。
直接向受体移植或放入液氮中保存。
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。
简述胚胎工程技术的发展历程及应用摘要胚胎工程是我们高中生物的重要知识点,基于对课本知识的进一步理解和相关文献资料的收集整理,文章简述了胚胎工程技术的发展历程,对其在畜牧业上的应用进行了分析,从而让我们对胚胎工程有了更全面的认识和了解。
关键词胚胎工程;移植;分割;转基因1 胚胎工程的定义胚胎工程主要是对哺乳动物的胚胎进行某种工程技术操作,然后让其继续发育获得人们所需要的成体动物的一种技术。
对动物早期胚胎所进行的多种显微操作和处理技术。
包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割移植、胚胎干细胞培养等技术[1]。
2 胚胎工程技术的发展历程2.1 胚胎移植哺乳动物的胚胎移植始于1890年,当时英国剑桥大学Heape首次获得兔受精卵移植的成功。
Heape的成功,第一次证实了受精卵在寄主体内发育的可能性,从而奠定胚胎移植的生理学基础和原则。
19世纪30年代以后,胚胎移植成为生物科学研究的主要方向之一,几种家畜如绵羊(1934)、山羊(1949)、猪(1951)、牛(1951)和马(1973)都相继获得移植成功。
但这一时期,胚胎移植主要停留在实验室水平和鲜胚的移植上。
其原因是移植过程中,手术操作常常会对受体和供体造成不良影响,甚至影响供体以后的生殖能力,同时胚胎来源途径少,使移植失去了生产意义。
60年代以后,随着畜牧业的发展和繁殖基础理论研究的深入,人们开始采用激素对供体进行超数排卵处理,对受体进行同期发情处理。
尤其是Sugie(1972 年)设计成功非手术采卵方法,推动了胚胎移植技术的成熟和胚胎移植的商品化。
1971年,世界上出现了第一个胚胎移植的商业运作公司。
2.2 胚胎分割胚胎分割是继冻胚移植之后对胚胎处理的又一新技术。
胚胎分割始于六十年代,它是通过对胚胎进行显微手术,人工制造同卵双胎或同卵多胎是胚胎移植中增加胚胎来源的一个重要途径。
同时,还有利于良种扩群;可培养同卵孪生动物,为药学、医学、生物学试验提供试验动物,获得更准确研究结果,对科学实验和生产应用都有重要意义。