操作对象:生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞
技术种类:体外受精、胚胎移植、胚胎分割、早期胚胎培养等
操作水平主要集中在细胞水平上
理论基础:哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
精原细胞先进行有丝分裂后进行减数分裂
变形过程中,细胞核为精子头的主要部分,高尔基体发育为顶体,中心体演变为精子的尾,线粒体在尾基部形成线粒体鞘膜,其他物质浓缩为原生质滴直至脱落
线粒体为精子运动提供能量
在胎儿时期,卵原细胞进行有丝分裂演变成初级卵母细胞(被卵泡细胞包围),减一分裂在排卵前后完成,形成次级卵母细胞和第一极体进入输卵管准备受精
减二分裂是在受精过程中完成的
精子获能:在雌性动物生殖道内
卵子的准备:排出的卵子要在输卵管中进一步成熟到减二中期才具备受精能力
受精阶段
(卵子周围的结构由外到内:放射冠、透明带、卵黄膜)
精子释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质,穿越放射冠
在精子触及卵黄膜的瞬间发生透明带的生理反应,阻止后来精子进入。
防止多精子入卵受精的第一道屏障
精子入卵(精子外膜和卵黄膜融合)后,卵黄膜会拒绝其他精子再进入卵内的过程
防止多精子入卵受精的第二道屏障
精子入卵后,尾部脱落,原有核膜破裂并形成雄原核,同时卵子被激活完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体后,形成雌原核
受精的标志:观察到两个极体或雌雄原核
雌、雄原核充分发育,相向移动,彼此靠近,核膜消失,形成合子(受精卵):个体发育的起点
受精完成标志:雌雄原核融合成合子
受精场所:母体的输卵管
细胞进行有丝分裂,细胞数量增加
特点:胚胎总体积不增加或略有减小,每个细胞体积变小。
胚胎DNA总数增加,每个细胞的DNA数不变,有机物总量减少,有机物种类增加。
卵裂产生的子细胞(细胞数目达到32个左右)形成致密的细胞团,形似桑葚。
是全能细胞(之前所有细胞都能发育成完整胚胎的潜能属全能细胞)
滋养层:发育成胎膜和胎盘
内细胞团:发育成胎儿的各种组织
胚胎内部逐渐出现囊胚腔(中间的空腔)
囊胚之前细胞未分化,为全能细胞,受精卵全能性最高,囊胚的内细胞团细胞属于全能细胞。
囊胚的扩大会导致透明带的破裂,胚胎伸展出来,这一过程叫孵化
外胚层:原肠胚表面的细胞层
由内胚层包围的囊腔叫原肠腔
中胚层:由一部分细胞在内外两个胚层之间形成
细胞分化在胚胎期达到最大限度
延伸:体外培养的胚胎移植到子宫时,各种生物至少发育到什么阶段的胚胎?
小鼠:桑葚胚;绵羊:16细胞;猪:4~6细胞;马:囊胚;牛:8~16细胞。
采集到的卵母细胞要培养到MⅡ期才能成熟(从卵巢中采集卵母细胞)
从输卵管冲取卵子(可直接受精)
采集到的精子要进行获能处理才能受精。
使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能;将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。
获能液的成分因动物种类不同而有所差异,常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。
获能的精子和培养成熟的卵子在适当的培养液中完成受精作用。
①提高动物繁殖能力的有效措施。
②为胚胎移植提供可用的胚胎。
概念:将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。
对象:转基因、核移植和体外受精获得的胚胎
过程:移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内。
结果:发育为新个体。
供体:提供胚胎的个体
受体:接受胚胎的个体
实质:早期胚胎在空间位置上的移植
可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,缩短供体本身的繁殖周期。
如转基因、核移植,或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎,都必须经过胚胎移植技术才能获得后代,是胚胎工程的最后一道“工序”。
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
胚胎能够移入受体的基础
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
胚胎能被收集的基础
胚胎在受体内存活的基础
供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,且供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响
胚胎正常发育的基础
遗传性状优良、生产能力强的供体;健康的体质和正常繁殖能力的受体。
供体和受体是同一物种。
使对供体、受体生理条件达到同步,使供体的胚胎移入受体后有相似的生理环境。
诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子
发情配种或人工授精
配种或输精后第7天,用特制的冲卵装置,把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)
对胚胎进行质量检查,此时的胚胎应发育到桑椹或胚囊胚阶段
直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存
对胚胎进行移植
对受体进行妊娠检查
用机械方法将早期胚胎切割成2、4、8等分等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术
(可看作是动物无性繁殖或克隆)
仪器设备:体视显微镜和显微操作仪。
选材:发育良好,形态正常的桑椹胚或囊胚
选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿中,用分割针或分割刀片将其切开,分割后的胚胎可直接移植给受体,或体外培养后再移植给受体。
注意:内细胞团要均等分割,否则会影响胚胎的恢复和进一步发育
促进优良动物品种的繁殖,产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料。
胚胎移植前进行性别鉴定、遗传病筛查等,对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。
取滋养层细胞作DNA分析。