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(一)动物胚胎发育的基本过程
1、胚胎工程是指对动物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。
﹡技术:技术、技术、技术、技术、技术等
一、体内受精和早期胚胎发育(生理基础)
(一)精子的发生
1、场所:
2、时间:
3、过程:
第一阶段:位于曲细精管管壁的精原细胞进行数次有丝分裂,产生多个初级精母细胞。
第二阶段:初级精母细胞连续进行两次分裂(即减数分裂,包括MⅠ和MⅡ),第一次分裂产生2个次级精母细胞,每个次级精母细胞再分裂一次产生2个精子细胞。
第三阶段:圆形的精子细胞经过变形成为精子。
﹡精子变形过程:
①顶体的形成--→②尾的发育--→③精子头出现--→④细胞质浓缩--→⑤精子形成。
﹡细胞结构的变化:
1.----精子头的主要部分
2.----顶体
3.-----尾
4.----线粒体鞘膜
---原生质滴---脱落
﹡精子的外形:似蝌蚪,分头,颈,尾三部分。精子的大小与动物的体型大小无关。
(二)卵子的发生
1、场所:
2、时间:性别分化以后(胎儿期)---生殖机能衰退(精子与卵子在发生时间上的差别是重要的区别)
3、过程:
(1)胎儿期
动物的胚胎在性别分化后以后,卵原细胞通过有丝分裂不断增加数量,并进一步演变为初级卵母细胞,这时,它被卵泡细胞包围,形成卵泡。
(2)初情期后
减数第一次分裂:是在雌性动物排卵前后完成的,结果产生1个初级卵母细胞和1个第一极体,进入输卵管,准备与精子受精。
(3)减数第二次分裂:是在精子和次级卵母细胞(减Ⅱ中期)结合的过程中形成的,次级卵母细胞经分裂产生1个卵子和1个第二极体。
(当在卵黄膜和透明带的间隙观察到两个极体时,说明卵子已经完成了受精,这是判断卵子是否受精的重要标志)
﹡精子和卵子发生的比较
名称
精子的发生
卵子的发生
场所
时期
是否变形
分裂情况
结果
形成4个精子细胞
形成1个卵子和3个极体
MⅠ和MⅡ是否连续
(三)受精:精子与卵子结合形成合子
1、场所:
2、过程:
﹡准备阶段1:精子获能:
﹡准备阶段2:卵子的准备:卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程。动物排出的卵子成熟程度不同,有的可能是次级卵母细胞,有的可能是初级卵母细胞,它们都要在输卵管内进一步成熟,当达到时,才具备与精子受精的能力。
﹡受精阶段:
场所:
过程主要包括:精子穿越放射冠,透明带,进入卵黄膜,原核形成和配子结合。
过程:通过精子穿越放射冠(卵丘细胞群)-----接触透明带后穿越透明带接触卵黄膜(发生)------精子与卵黄膜融合,精子进入卵()-----尾总脱离,核膜破裂形成雄原核,卵子完成减数第二次分裂,形成雌原核,两核结合,受精结束。
获能后的精子与卵子相遇时,首先发生顶体反应,使顶体内的顶体酶释放出来,以溶解透明带外面的放射冠(由卵泡细胞构成的放射状结构),形成精子穿越的通道。
精子穿越透明带后,在接触卵黄膜的瞬间,会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应,这个反应称作透明带反应。这是防止的第一道屏障。
精子外膜与卵黄膜相互融合,精子入卵。精子入卵后,卵黄膜会立即发生一种生理反应,拒绝其他精子再进入卵内,这种生理反应称作。这是防止多精子入卵受精的第二道屏障。
精子入卵后的另一个变化,是尾部脱离,并且原有的核膜破裂;随后,精子形成一个新的核膜,最后形成一个比原来精子核还大的。与此同时,精子入卵后被激活的卵子完成减数第二次分裂,排出第二极体后,形成。雄、雌原核充分发育后,相向移动,彼此接触,二者体积缩小、合并,形成一个含二倍染色体的合子,即受精卵。受精过程至此结束,受精卵的发育也由此开始。受精作用完成的标志是雌、雄原核结合。
﹡减数分裂和受精作用的意义:对于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,都是十分重要的。
(四)动物胚胎发育的基本过程
1、胚胎发育概念:
是指受精卵发育成幼体的过程,包括卵裂、囊胚、原肠胚、胚层分化等主要阶段。
2、胚胎发育过程:
(1)受精场所是母体的输卵管上段。
(2)卵裂期:特点:细胞分裂,细胞数量不断增加,但胚胎的总体体积并。
(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
(4)囊胚:特点:细胞开始出现(该时期细胞的全能性仍比较高)。其中个体较大的细胞
叫将来发育成胎儿的各种组织;而将来发育成胎膜和胎盘;胚胎内部逐渐出现囊胚腔[注: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];
(4)原肠胚:特点:有了三胚层的分化,具有腔。内细胞团表层形成外胚层,下方细胞形成内胚层,由内胚层包围的囊腔叫原肠腔。滋养层细胞发育成胎膜和胎盘[细胞分化在胚胎期达到最大限度]
(5)器官的系统的构建形成幼体
二、胚胎干细胞
1、哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞,来源于中分离出来。
2、具有的特性,在形态上表现为体积小,细胞核大,核仁明显;在功能上,具有,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,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)卵母细胞的采集和培养:
主要方法:用处理,使其排出更多的卵子,然后,从中冲取卵子,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;或借助超声波探测仪、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,都要在体外经后,才能与获能的精子受精。
(2)精子的采集和获能:在体外受精前,要对精子进行获能处理。方法:
(3)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。
(4)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。培养液成分较复杂,除一些无机盐和有机盐外,还需添加等营养成分,以及等物质。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。(牛、羊一般要培育到阶段才能进行移植,小鼠、家兔等实验动物可在更早的阶段移植,人的体外受精胚胎可在4个细胞阶段移植。)
(1)胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎,或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为“”,接受胚胎的个体称为“”。(供体为,作为受体的雌性动物应为品种。)
地位: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”。
胚胎来源:
(2)胚胎移植的意义:大大缩短了,充分发挥。
(3)生理学基础:①动物发情排卵后,同种动物的供、受体***官的。这就为供体的胚胎移入受体提供了。
②早期胚胎在一定时间内处于状态。这就为提供了可能。
③受体对移入子宫的外来胚胎。这为提供了可能。
④供体胚胎可与受体子宫建立正常的联系,但供体胚胎的在孕育过程中不受影响。
(4)基本程序主要包括:
①对供、受体的选择和处理。选择优秀的供体,有的受体,供体和受体是物种。并用激素进行处理,用对供体母牛做处理。
②配种或人工授精。
③对胚胎的。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。
④对进行移植。
⑤移植后的检查。对受体母牛进行的检查。
(1)概念:是指采用机械方法将早期胚胎切割2等份、4等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
(2)意义:来自同一胚胎的后代具有的遗传物质,属于繁殖。
(3)材料:发育良好,形态正常的。(桑椹胚至囊胚的发育过程中,细胞开始分化,但其全能性仍很高,也可用于胚胎分割。)
(4)操作过程:对囊胚阶段的胚胎分割时,要将,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
专题4生物技术的安全性和伦理问题
(一)转基因生物的安全性争论:
(1)基因生物与食物安全:
反方观点:反对“实质性等同”、出现滞后效应、出现新的过敏原、营养成分改变
正方观点:有安全性评价、科学家负责的态度、无实例无证据
(2)转基因生物与生物安全:对生物多样性的影响
反方观点:扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵外来物种、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可能造成“基因污染”
正方观点:生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限
(3)转基因生物与环境安全:对生态系统稳定性的影响
反方观点:打破物种界限、二次污染、重组出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体
正方观点:不改变生物原有的分类地位、减少农药使用、保护农田土壤环境
(二)生物技术的伦理问题
(1)克隆人:两种不同观点,多数人持否定态度。
否定的理由:克隆人严重违反了人类伦理道德,是克隆技术的滥用;克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和***关系等传统的伦理道德观念;克隆人是在人为的制造在心理上和社会地位上都不健全的人。
肯定的理由:技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法解决。不成熟的技术也只有通过实践才能使之成熟。
中国政府的态度:。四不原则:任何生殖性克隆人的实验。
(2)试管婴儿:两种目的试管婴儿的区别两种。不同观点,多数人持认可态度。
否定的理由:把试管婴儿当作人体零配件工厂,是对生命的不尊重;早期生命也有活下去的权利,抛弃或杀死多余胚胎,无异于“谋杀”。
肯定的理由:解决了不育问题,提供骨髓中造血干细胞救治患者最好、最快捷的方法,提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤。
(3)基因身份证:
否定的理由:个人基因资讯的泄漏造成基因歧视,势必造成遗传学失业大军、造成个人婚姻困难、人际关系疏远等严重后果。
肯定的理由:通过基因检测可以及早采取预防措施,适时进行治疗,达到挽救患者生命的目的。
(三)生物武器
(1)种类:致病菌、病毒、生化毒剂,以及经过基因重组的致病菌。
(2)散布方式:吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等。
(3)特点:致病力强、多数具传染性、传染途径多、污染面广、有潜伏期、不易被发现、危害时间长等。
(4)禁止生物武器公约及中国政府的态度
专题5生态工程
(1)生态工程建设的目的:遵循自然界物质循环的规律,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到和的同步发展。
(2)生态经济:通过实行的原则,使一个系统产出的污染物能够成为本系统或另一个系统的生产原料,从而实现。[实现手段:生态工程]
(3)基本原理:物质循环再生原理[如无废弃物农业]
物种多样性原理[提高生态系统的抵抗力稳定性]
协调与平衡原理[处理生物与环境的协调与平衡,考虑环境容纳量]
整体性原理[考虑自然系统、经济系统和社会系统的统一]
系统性和工程学原理[系统的结构决定功能原理:考虑系统内部不同组分之间的结构,通过改变和优化结构,达到改善系统功能的目的;系统整体性原理:实现总体功能大于各部分之和的效果]
16生态工程的实例(识记)
(1)农村综合发展型生态工程:解决问题:在农村实现经济效益、社会效益和生态效益的全面提高运用原理物质循环再生原理;整体性原理;物种多样性原理
(2)小流域综合治理生态工程:解决问题:水土流失情况
运用原理整体性原理、协调与平衡原理等
(3)大区域生态系统恢复工程:解决问题:西北地区的土地荒漠化
运用原理:协调与平衡原理、生物多样性原理等
(4)湿地生态恢复工程:解决问题:湿地的大面积缩小
湿地的功能:具有蓄洪防旱,调节区域气候,控制土壤侵蚀,自然净化污水等。
处理方法采用工程和生物措施相结合,如废水处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程等使湿地得以恢复。
(5)矿区废弃地的生态恢复工程:解决问题:由于采矿业所造成的重金属污染
措施人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、植被恢复等
(6)城市环境生态工程:解决环境污染问题
措施进行城市规划和合理布局;推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺;对垃圾进行分类处理,并实现垃圾资源化利用等