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【知识梳理】
一、精子和卵子的发生
㈠精子的发生
⒈场所:睾丸。
⒉时期:从初情期开始,直到生殖机能衰退。
⒊过程:⑴精原细胞→多个精原细胞→初级精母细胞
⑵初级精母细胞→次级精母细胞→精子细胞
⑶精子细胞→精子(其中细胞核变为精子头部的主要部分;高尔基体发育为头部的顶体;中心体演变为精子的尾;线粒体形成线粒体鞘;其它物质浓缩为原生质滴)
㈡卵子的发生
⒈场所:卵巢。
⒉时期:胚胎在性别分化以后。(包括胎儿期和初情期后)
⒊过程:卵原细胞→多个卵原细胞→初级卵母细胞胞→次级卵母细胞→卵细胞
⒋卵泡主要由卵母细胞和卵泡细胞组成的,生长中的卵泡的卵母细胞与周围卵泡细胞突入卵泡腔形成卵丘。排卵:卵母细胞与周围透明带(由糖蛋白组成)、放射冠(透明带外的一层卵泡细胞)从卵泡中排出的过程。排卵后卵泡位置形成黄体。
㈢精子与卵细胞比较
⒈相似点:最初阶段均进行有丝分裂,不断增加生殖原细胞的数量;经过两次减数分裂才能形成精子和卵子。
⒉不同点:一个精原细胞→四个精子;一个卵原细胞→一个卵子;精子形状为蝌蚪状;卵子为球形;精子的形成从初情期开始,而多数哺乳动物卵子的形成和在卵巢内的贮备是胎儿出生前完成的。
二、受精
⒈概念:指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
⒉标志:在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。
⒊场所:输卵管。
⒋过程⑴受精前的准备阶段:
准备阶段1——精子获能:即精子必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后,才能获得受精能力的现象。
准备阶段2——卵子的准备:即卵子在输卵管内达到减数第二分裂中期时,才具备受精能力。
⑵受精阶段:精、卵相遇→顶体反应(→顶体酶释放→溶解卵丘细胞(放射冠)→穿越放射冠→接触透明带→顶体酶溶解透明带→穿越透明带)→接触卵黄膜→产生透明带反应→形成第一道屏障→精子被微绒毛抱合→精子外膜与卵黄膜融合→精子进入卵→产生卵黄膜封闭作用→形成第二道屏障→形成雄原核→形成雌原核→雌雄原核发育、移动、接触、合并→形成受精卵。
㈣意义:维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定;对于生物的遗传和变异十分重要。
三、胚胎发育:指受精卵发育成幼体的过程。受精卵最初发育在输卵管进行有丝分裂。
㈠卵裂期。特点:在透明带内进行有丝分裂,细胞数量不断增加,但胚胎总体积并不增加,或略有减少。
㈡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。
㈢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)。外为滋养层细胞,将发育成胎膜和胎盘;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。囊胚进一步扩大,会导致透明带的破裂,胚胎从其中伸展出来,称为孵化。
㈣原肠胚。特点:有了内胚层和外胚层的分化,由内胚层包围的囊腔叫原肠腔。滋养层发育为胎儿的胎膜和胎盘。
一、体外受精
㈠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。第二种方法:从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞;第三种方法是借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。采集的卵母细胞,都要在体外经人工培养成熟后,才能与获能的精子受精。
㈡精子的采集和获能
⒈收集的方法:假***法,手握法和电刺激等。
⒉获能处理:在体外受精前,要对精子进行获能处理⑴培养法:将取自附睾的精子,放入人工配制的获能液中,培养一段时间精子就可获能。如啮齿动物、家兔和猪。⑵化学法:将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中,用化学药物诱导精子获能。如牛、羊。
㈢受精:获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。
二、胚胎的早期培养
胚胎的早期培养:精子与卵子在体外受精后,应将受精卵移入发育培养液中继续培养,以检查受精状况和受精卵的发育能力。培养液成分较复杂,除一些无机盐和有机盐外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分,以及动物血清等物质。当胚胎发育到适宜的阶段时,可将其取出向受体移植或冷冻保存。不同动物胚胎移植的时间不同。
一、胚胎移植。
㈠概念:指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。
胚胎工程技术包含的内容主要有:体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。
㈡地位:胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。
㈢胚胎移植的现状和意义:
⒈加速育种工作和品种改良;⒉大量节省购买种畜的费用;⒊一胎多产;⒋保存品种资源和濒危物种;
⒌可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,缩短繁殖周期,增加一生繁殖的后代数量。
㈣生理学基础:
⒈动物发情排卵后,同种动物的供、受体***官的生理变化是相同的。这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。
⒉早期胚胎形成后在一定时间内处于游离状态。这就为胚胎的收集提供了可能。
⒊受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应。这为胚胎在受体的存活提供了可能。
⒋供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。
㈤基本程序主要包括
、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,供体和受体是同一物种。并用激素进行同期发情处理,用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。
⑴对供体、受体进行选择①供体:遗传性能和生产性能优秀的个体;②受体:健康和正常繁殖能力的个体。⑵同期发情处理。具体做法:注射相关激素。
(3)采集卵母细胞。方法:注射促性腺激素使供体超数排卵。
。
超数排卵的母牛发情后,选择同种优秀的公牛进行配种或人工受精。精子来源:同种优良的雄性动物。
、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。将收集的胚胎直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存。
。⑴手术法:引出受体子宫和卵巢,将胚胎注入子宫角,缝合创口。
⑵非手术法:将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位,注入胚胎。
。对受体母牛进行是否妊娠的检查。
二、胚胎分割
㈠概念:是指采用机械方法将早期胚胎切割2等份、4等份或8等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
㈡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。
㈢理论基础:动物胚胎细胞的全能性。所以胚胎分割的时期为发育良好,形态正常的桑椹胚或囊胚。
㈣操作过程:用分割针或分割刀片将胚胎切开,吸出其中的半个胚胎,注入预先准备好的空透明带中,或直接将裸半胚移植给受体。使用的主要仪器是实体显微镜和显微操作仪。
操作注意事项:⒈对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要将内细胞团均等分割。原因是内细胞团一般到囊胚阶段才出现,它是发育为胚胎本身的基础细胞,其他细胞为滋养细胞,只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割,会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强,少的部分发育受阻或发育不良,甚至不能发育等问题。⒉胚胎分割的份数越多,操作的难度会越大,移植的成功率也越低。
㈤胚胎分割技术的缺陷:⒈刚出生动物的体重偏低,毛色和斑纹还存在差异;⒉采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的。
三、胚胎干细胞
㈠哺乳动物的胚胎干细胞:简称ES或EK细胞,是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。
㈡特点⒈形态:体积小,细胞核大,核仁明显;
⒉功能: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;
⒊在体外培养的条件下,ES细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存,也可以进行遗传改造。
㈢主要用途
⒈可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律;
⒉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;
⒊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;
⒋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;
⒌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。