第3節胚胎工程一胚胎工程的理論基礎河北峰峰第二中學從社會中來

我國對奶類的總需求量很大，但與奶業發達的國家相比，我國奶牛的單產水平還存在一定差距。奶牛品種是影響產奶量的主要因素之一，而引進一頭成年奶牛往往需要數萬元，高昂的價格使得靠大量引進優良品種來提高產量不太可行。能不能讓引進的優良奶牛快速、大量繁殖呢？遺憾的是，牛的生育率很低，一頭母牛一胎一般只產一頭犢牛，一生約生育四五次。如何解決這個難題呢？

可以通過體外受精、胚胎分割等技術獲得多個良種奶牛的胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代。良種荷斯坦奶牛

胚胎工程是指對生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞進行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動物體內生產后代，以滿足人類的各種需求。胚胎工程技術包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。胚胎工程1.操作對象：2.技術種類：3.工程實質：4.理論基礎：動物生殖細胞、受精卵、早期胚胎細胞體外受精、胚胎移植、胚胎分割哺乳動物受精和早期胚胎發育的規律在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發育條件進行的模擬操作。一、受精（一）概念：受精是_____和_____結合形成_____的過程精子卵子合子（二）場所：輸卵管內（三）過程：包括________________和________。受精前的準備階段受精階段1.準備階段1—精子獲能（1）概念：

剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在_________________發生_______________后，才能獲得受精能力，這一生理現象稱為“精子獲能”雌性動物的生殖道相應的生理變化（2）研究精子獲能機制的意義：

實現了各種哺乳動物在體外條件下的獲能，為_____________的建立奠定了基礎體外受精技術頭頸線粒體鞘尾成熟精子結構和幾種主要家畜的精子示意圖透明帶卵細胞膜核第一極體具備受精能力的卵子結構2.準備階段2—卵子的準備（1）卵子一般在排出______后才能被精子穿入（2）動物排出的卵子成熟程度不同：有的可能是____________，如馬、犬等；有的可能是____________，如豬、羊等；（3）卵子成熟的場所：排出的卵子都要在________進一步成熟（4）卵子具備與精子受精能力的時期：2-3h初級卵母細胞次級卵母細胞輸卵管內MⅡ3.受精階段：精子穿越卵細胞膜外的結構，如透明帶釋放出多種酶，以溶解這些結構精子接觸卵細胞膜透明帶反應精子形成雄原核、卵子完成減數分裂Ⅱ，釋放第二極體，形成雌原核精子入卵卵細胞膜反應精子觸及卵細胞膜的瞬間，透明帶會迅速發生生理反應，阻止后來的精子進入透明帶精子入卵后，卵細胞膜會立即發生生理反應，拒絕其他精子再進入卵內防止多精入卵的兩個屏障精子入卵后，尾部脫離，原有的核膜破裂并形成一個新的核膜，最后形成一個比原來精子的核還大的核，叫做雄原核。雄原核雌原核放出第二極體第一極體雌、雄原核靠近核膜消失，形成受精卵。第一次卵裂即將開始受精的標志：觀察到兩個極體或雌、雄原核。受精完成的標志：雌雄原核形成合子雌雄原核充分發育后，相向移動，彼此靠近，核膜消失。這個含有兩個染色體組的合子就是受精卵。受精過程結束后，受精卵的發育也就開始了。

多數哺乳動物的第一極體不進行減數分裂Ⅱ，因而不會形成兩個第二極體，觀察到的兩個極體為一個第一極體一個第二極體；二、胚胎早期發育（一）場所：輸卵管和子宮原腸胚受精卵2025/4/9卵裂桑椹胚囊胚原腸胚（二）過程：1.卵裂（1）概念：

胚胎發育早期，有一段時間是在透明帶內進行分裂，細胞數量不斷增加，胚胎總體積并不增加，這種受精卵的早期分裂稱為卵裂（2）場所：透明帶內（3）分裂方式：有絲分裂（4）特點：細胞數量-------------，胚胎總體積________每個細胞體積________DNA總數目_______每個細胞的核DNA數目_____有機物總量_____，有機物種類_____不斷增加并不增加不斷減小不斷增加不變減少增加2.桑葚胚（1）概念：

當卵裂產生的子細胞逐漸形成致密的細胞團，形似桑葚時，這時的胚胎稱為桑葚胚。（2）特點：

這一階段及之前的每一個細胞都具有發育成完整胚胎的潛能，屬于全能細胞。3.囊胚（1）概念：

胚胎進一步發育，細胞開始出現____，形成________、______；隨著胚胎進一步發育，胚胎內部出現了含有____的囊腔—______，這個時期的胚胎叫做囊胚；分化內細胞團滋養層液體囊胚腔（2）特點：細胞開始出現分化（3）結構內細胞團囊胚腔滋養層內細胞團：滋養層：囊胚腔：將來發育成胎兒的各種組織沿透明帶內壁擴展和排列，將來發育成胎膜和胎盤（4）孵化：

囊胚進一步擴大，會導致_______破裂，胚胎從_______中________，這一過程叫做孵化透明帶伸展出來透明帶①概念：②意義：孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就無法繼續發育4.原腸胚結構外胚層：內胚層：中胚層：表面的細胞層向內遷移的細胞內外兩個胚層之間逐漸分化形成各種組織、器官等不同動物受精卵發育的比較

不同動物受精卵發育及其進入子宮的時間有明顯的差異。請分析下表，討論相關問題幾種動物受精卵發育及其進入子宮的時間動物種類受精卵發育的時間/h進入子宮時受精卵的發育天數和發育階段2細胞4細胞8細胞16細胞桑葚胚天發育階段小鼠24~3838~5050~6060~7068~803桑葚胚綿羊36~38424867~72963~416細胞豬21~5151~6666~7290~110110~1142~2.54~6細胞馬2430~3650~607298~1066囊胚牛27~4244~6546~9096~120120~1444~58~16細胞注：馬牛為排卵后時間，其他動物為交配后時間討論：1.表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發育程度最高？馬的胚胎進入子宮時，發育程度最高，它處于囊胚階段2.將體外培養的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時，應選擇至少發育到什么階段的？如果換成牛又該怎樣處理？

小鼠應選擇至少發育到桑葚胚階段的胚胎進行移植；

牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在8-16細胞階段進入子宮，但為了提高移植后胚胎的發育率和妊娠率，在實踐中通常發育到囊胚階段的胚胎進行移植；3.