细胞工程学讲稿.ppt

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1、关于细胞工程学第一页，讲稿共六十二页哦 20世纪世纪70年代，以年代，以胚胎工程胚胎工程为核心的为核心的生物技术育种体系的应用，正逐步取代以生物技术育种体系的应用，正逐步取代以杂交和选择杂交和选择为主要手段的为主要手段的传统育种传统育种方法，方法，给世界畜牧业及其相关领域的发展注入新给世界畜牧业及其相关领域的发展注入新的活力。的活力。胚胎工程是在胚胎移植技术的基胚胎工程是在胚胎移植技术的基础上发展起来的现代生物技术础上发展起来的现代生物技术。第二页，讲稿共六十二页哦主要应用主要应用:1在家畜改良方面的应用在家畜改良方面的应用 2在特定品种扩繁上的应用在特定品种扩繁上的应用3在动物生物多样性上的

2、应用在动物生物多样性上的应用4其其它方面的应用它方面的应用第三页，讲稿共六十二页哦第一节第一节 胚胎移植技术胚胎移植技术 胚胎移植胚胎移植也称受精卵移植，是将良也称受精卵移植，是将良种母畜配种后，从其生殖道（种母畜配种后，从其生殖道（输卵管或输卵管或子宫角子宫角）取出受精卵或早期胚胎，移植到）取出受精卵或早期胚胎，移植到具同种生理状态的母畜体内，使之继续发具同种生理状态的母畜体内，使之继续发育成新个体，所以也称为育成新个体，所以也称为“借腹怀胎借腹怀胎”。第四页，讲稿共六十二页哦一、胚胎移植的发展历史与意义一、胚胎移植的发展历史与意义 1胚胎移植的发展历史胚胎移植的发展历史1890年，剑桥大学

3、的年，剑桥大学的Walter Heape首次提出首次提出 了受精卵可以在宿主母体内发育的可能。了受精卵可以在宿主母体内发育的可能。20世纪世纪30年代以来，科学家先后在年代以来，科学家先后在绵羊绵羊（1934年）、年）、猪猪（1951年）、年）、山羊山羊（1974年）、年）、牛牛（1978年）和年）和家兔家兔（1979年）等年）等家畜上进行胚胎移植实验，并相继获得成功。家畜上进行胚胎移植实验，并相继获得成功。第五页，讲稿共六十二页哦 20 20世纪世纪6060年代以来，由于实验技术年代以来，由于实验技术如如超数排卵、同期发情、胚胎采集、移植方超数排卵、同期发情、胚胎采集、移植方法法等研究的突破

4、，科学家们可以通过等研究的突破，科学家们可以通过非非手术法手术法成功成功采集牛卵、超低温保存精子和采集牛卵、超低温保存精子和胚胎、远距离运输精子和胚胎、移植分离胚胎、远距离运输精子和胚胎、移植分离的单个卵裂球的单个卵裂球。这些进展使胚胎移植从理论探讨进这些进展使胚胎移植从理论探讨进入实际应用阶段。入实际应用阶段。第六页，讲稿共六十二页哦 2胚胎移植的意义胚胎移植的意义（1）发挥优良母畜的繁殖潜力）发挥优良母畜的繁殖潜力（2）促进家畜改良的速度）促进家畜改良的速度（3）作为胚胎操作的基础）作为胚胎操作的基础（4）保存遗传资源）保存遗传资源第七页，讲稿共六十二页哦二、胚胎移植的操作流程二、胚胎移植

5、的操作流程1同期发情和超数排卵同期发情和超数排卵（1）供体、受体的选择）供体、受体的选择畜牧学选择畜牧学选择：胚胎移植的供体要求是加快繁殖的：胚胎移植的供体要求是加快繁殖的生产能力较高的生产能力较高的优良品种优良品种，受体则是繁殖性能较，受体则是繁殖性能较高的高的本地品种本地品种。兽医学选择兽医学选择：排除：排除病畜病畜，尤其生殖器官病患。，尤其生殖器官病患。生理学选择生理学选择：重点捡出超排和同期发情处理前：重点捡出超排和同期发情处理前的的卵巢活性卵巢活性，即，即卵泡发育和黄体功能卵泡发育和黄体功能。第八页，讲稿共六十二页哦（2）同期发情）同期发情 同期发情又称同步发情同期发情又称同步发情，

6、就是利用某些，就是利用某些激激素制剂素制剂人为地控制并调整一群母畜发情周期的进人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程，使之在程，使之在预定时间内集中发情预定时间内集中发情。哺乳动物的生殖周期是各式各样的，有的哺乳动物的生殖周期是各式各样的，有的一一年只有一次发情期年只有一次发情期，有一定的生殖季节；，有一定的生殖季节；如如狐、狐、熊熊等一年只出现一次发情周期，它的发情期较长，等一年只出现一次发情周期，它的发情期较长，一年只能一年只能生产一次生产一次。第九页，讲稿共六十二页哦 有的动物有的动物一年出现一年出现多次发情周期多次发情周期，则发，则发情期较短，情期较短，一年生产数次一年生产数次，每次产

7、仔，每次产仔5 56 6个，如个，如鼠类鼠类。有的只有有的只有一个繁殖季节一个繁殖季节，但在繁殖季，但在繁殖季节内可以节内可以多次发情多次发情；如如水貂、漳水貂、漳等严格受等严格受季节性限制，每年只能产季节性限制，每年只能产一胎一胎。有的有的一年任何时期都可以发情一年任何时期都可以发情，没有，没有明显的生殖季节。明显的生殖季节。第十页，讲稿共六十二页哦 出现发情行为和生殖生理变化持续的时出现发情行为和生殖生理变化持续的时间为间为发情期发情期。各种动物发情期的长短各有不同，如各种动物发情期的长短各有不同，如小小鼠鼠3 3小时，小时，牛牛12122222小时，小时，羊羊24243636小时，小时，

8、猪猪2 23 3天，天，马马4 46 6天，天，狗狗9 9天。天。动物的两次发情期之间，所处的时期为动物的两次发情期之间，所处的时期为休止期休止期。发情期和休止期有规律的交替出现，这发情期和休止期有规律的交替出现，这种周期性的变化称为种周期性的变化称为发情周期发情周期。第十一页，讲稿共六十二页哦 同期发情的意义：同期发情的意义：1 1有利于推广人工授精有利于推广人工授精。如果能在短时间。如果能在短时间内使畜群集中发情，就可以根据预定的日程内使畜群集中发情，就可以根据预定的日程巡回进行定期配种。巡回进行定期配种。2 2便于组织生产便于组织生产。可使母牛配种妊娠、分。可使母牛配种妊娠、分娩及犊牛的

9、培育在时间上相对集中，便于肉娩及犊牛的培育在时间上相对集中，便于肉牛的成批生产，从而有效地进行饲养管理，牛的成批生产，从而有效地进行饲养管理，节约劳动力和费用，适合工厂化养牛。节约劳动力和费用，适合工厂化养牛。3 3提高繁殖率提高繁殖率。能使乏情状态的母牛出能使乏情状态的母牛出现性周期活动。现性周期活动。4 4在在胚胎移植胚胎移植中，是必不可少的方法。中，是必不可少的方法。第十二页，讲稿共六十二页哦（3）超数排卵）超数排卵 对供体母畜，都要求实现超数排卵，才能对供体母畜，都要求实现超数排卵，才能最大限度地提高其利用率。最大限度地提高其利用率。诱导家畜超数排卵，都需注射诱导家畜超数排卵，都需注射

10、外源激素外源激素，其其目的就是人工的使动物的激素水平达到阈值，目的就是人工的使动物的激素水平达到阈值，从而诱发卵的成熟与排放从而诱发卵的成熟与排放。对卵巢产生作用并。对卵巢产生作用并能引起卵的成熟和排卵的激素主要有：能引起卵的成熟和排卵的激素主要有：孕酮、孕酮、雌二醇雌二醇（E2）、）、促卵泡激素促卵泡激素（FSH）、）、促黄体促黄体激素激素（LH）、）、促性腺激素释放激素促性腺激素释放激素（GnRH）等。等。第十三页，讲稿共六十二页哦2胚胎的采集胚胎的采集 以发情日为第以发情日为第0天，在天，在67.5天或第天或第23天分别从子宫角或输卵管回收胚胎。天分别从子宫角或输卵管回收胚胎。采胚就是借

11、助工具利用冲胚液将胚采胚就是借助工具利用冲胚液将胚胎从生殖道中冲出并收集在器皿中胎从生殖道中冲出并收集在器皿中。第十四页，讲稿共六十二页哦胚胎的采集方法有如下几种：胚胎的采集方法有如下几种：（1）外科手术回收法）外科手术回收法 剖腹，根据间隔时间确定部位，注入剖腹，根据间隔时间确定部位，注入冲卵液回收受精卵。冲卵液回收受精卵。优点：优点：此法操作简便，冲卵液用量少，此法操作简便，冲卵液用量少，容易检卵，回收率高。容易检卵，回收率高。缺点：缺点：是需全身麻醉，剖腹后会形成组是需全身麻醉，剖腹后会形成组织粘连和瘢痕，术前需空腹。织粘连和瘢痕，术前需空腹。第十五页，讲稿共六十二页哦（2）非手术回收法

12、）非手术回收法 由于手术法采胚在生产实践中受到限制，由于手术法采胚在生产实践中受到限制，目前在牛等大家畜中都用目前在牛等大家畜中都用采胚管采胚管进行非手术进行非手术法采胚。一般在配种后法采胚。一般在配种后7天进行。天进行。此法采卵率可达此法采卵率可达50%左右（根据卵巢中左右（根据卵巢中黄体数计算），操作技术好可达黄体数计算），操作技术好可达60%70%，基本达到手术法的回收率，而且母畜受，基本达到手术法的回收率，而且母畜受伤害较小，可重复多次采卵，方便简单。伤害较小，可重复多次采卵，方便简单。第十六页，讲稿共六十二页哦3胚胎的检查及鉴定胚胎的检查及鉴定（1）检卵）检卵 显微镜下观察到采集的显

13、微镜下观察到采集的优质胚胎优质胚胎应应该是：该是：外观饱满、透明带完整、卵间隙外观饱满、透明带完整、卵间隙小，卵裂球大小均匀、界限清晰透亮、小，卵裂球大小均匀、界限清晰透亮、充实、胞质均匀充实、胞质均匀。第十七页，讲稿共六十二页哦（2）吸卵）吸卵 吸卵是为了移取、清洗、处理胚吸卵是为了移取、清洗、处理胚胎，要求目标准确、速度快、带液量胎，要求目标准确、速度快、带液量少、无丢失。吸卵可用少、无丢失。吸卵可用1毫升的注射毫升的注射器装上特别的吸头进行，也可使用器装上特别的吸头进行，也可使用自制的吸卵管。自制的吸卵管。第十八页，讲稿共六十二页哦（3 3）胚胎质量鉴定）胚胎质量鉴定 正常发育的胚胎，其

14、中细胞（卵正常发育的胚胎，其中细胞（卵裂球）外形整齐、大小一致、分布均裂球）外形整齐、大小一致、分布均匀、外膜完整。无卵裂现象（未受精）匀、外膜完整。无卵裂现象（未受精）和异常卵（外膜破裂、卵裂球破裂等）和异常卵（外膜破裂、卵裂球破裂等）都不能用于移植。都不能用于移植。第十九页，讲稿共六十二页哦4胚胎移植胚胎移植 经检查后完整的胚胎即可移植到受体子宫经检查后完整的胚胎即可移植到受体子宫内。移植必须在同一部位或相似部位，整个内。移植必须在同一部位或相似部位，整个过程必须迅速准确，保持无菌操作。过程必须迅速准确，保持无菌操作。（1 1）手术移植）手术移植 腹部手术法：剖腹，拉出子宫角，将胚胎腹部手

15、术法：剖腹，拉出子宫角，将胚胎移植相应发育部位。手术移植法移卵容易，损移植相应发育部位。手术移植法移卵容易，损伤小。伤小。第二十页，讲稿共六十二页哦（2 2）非手术移植）非手术移植 子宫颈移入法：子宫颈移入法：以导管通过子宫颈移入以导管通过子宫颈移入子宫角顶端。子宫角顶端。子宫颈迂回法：子宫颈迂回法：通过阴道穿刺，借助插入通过阴道穿刺，借助插入直肠的手，用月针形导管将胚胎移入子宫角。直肠的手，用月针形导管将胚胎移入子宫角。非手术移植要严格遵守无菌操作规程，以非手术移植要严格遵守无菌操作规程，以防生殖道感染。防生殖道感染。第二十一页，讲稿共六十二页哦5胚胎移植的应用与发展胚胎移植的应用与发展（1

16、）发挥优良母畜的）发挥优良母畜的繁殖力繁殖力，迅速扩大优良，迅速扩大优良畜种数量畜种数量，加速优良畜种的推广应用；，加速优良畜种的推广应用；（2）缩短世代间隔缩短世代间隔、增加选择强度，促进家畜、增加选择强度，促进家畜改良速度改良速度；（3）长期保存冷冻胚胎，便于优良品种的种质）长期保存冷冻胚胎，便于优良品种的种质运输和保存运输和保存；（4）是胚胎分割、胚胎嵌合、性别鉴定和核移）是胚胎分割、胚胎嵌合、性别鉴定和核移植等其它植等其它胚胎生物技术的基础胚胎生物技术的基础，也是基础生命，也是基础生命科学科学研究的重要手段研究的重要手段。第二十二页，讲稿共六十二页哦第二节第二节 胚胎保存技术胚胎保存技

17、术胚胎保存的方法可以分为胚胎保存的方法可以分为非冷冻保存和冷冻保非冷冻保存和冷冻保存存。非冷冻保存主要有非冷冻保存主要有三种方法三种方法，即，即异种动物体异种动物体内保存法、卵和胚胎的内保存法、卵和胚胎的37保存法和冷藏保存保存法和冷藏保存法法。胚胎冷冻保存就是将动物的早期胚胎通过使用胚胎冷冻保存就是将动物的早期胚胎通过使用特殊的保护剂和降温措施，使其特殊的保护剂和降温措施，使其长期保存在超长期保存在超低温环境低温环境下。下。第二十三页，讲稿共六十二页哦 20世纪世纪50年代年代Smith用用甘油甘油成果保存成果保存兔胚胎；兔胚胎；1971年年Whittingham用用慢速冷冻慢速冷冻保存鼠胚

18、胎；保存鼠胚胎；1978年年Willadsen建立建立快速快速冷冻冷冻方法；方法；1984年年Takeda一步法冷冻一步法冷冻小小鼠胚胎；鼠胚胎；1985年年Rall和和Fahy用用DMSO、乙、乙酰胺、丙二醇、聚乙二醇组成玻璃化溶液酰胺、丙二醇、聚乙二醇组成玻璃化溶液，进行一步冻存，获得进行一步冻存，获得87.5的冻后发育率的冻后发育率。第二十四页，讲稿共六十二页哦胚胎移植流程图胚胎移植流程图第二十五页，讲稿共六十二页哦第三节第三节 胚胎分割技术胚胎分割技术 胚胎分割就是把胚胎用胚胎分割就是把胚胎用显微手术显微手术分割为分割为二，甚至分割为四或八，以获得同卵双生或二，甚至分割为四或八，以获得

19、同卵双生或多生的后代，也是胚胎克隆的一种方法。多生的后代，也是胚胎克隆的一种方法。胚胚胎分割以增加优秀遗传性状的动物数量为主要胎分割以增加优秀遗传性状的动物数量为主要目的目的。一卵双生或多生动物为动物遗传学、发育生一卵双生或多生动物为动物遗传学、发育生物学、动物育种学等提供宝贵的实验材料。物学、动物育种学等提供宝贵的实验材料。第二十六页，讲稿共六十二页哦19421942年，年，NicholasNicholas证明证明2 2细胞兔胚细胞兔胚单个卵球可单个卵球可发育成胚胎的能力。发育成胚胎的能力。19701970年年MullenMullen将将2 2细胞胚分割细胞胚分割，首次获得小鼠同，首次获得小

20、鼠同卵双生后代。卵双生后代。19741974年年TrounsonTrounson获得获得羊的同卵双生后代羊的同卵双生后代。19861986年我国张涌利用胚胎分割获得小鼠后代，年我国张涌利用胚胎分割获得小鼠后代，19871987年获得年获得山羊山羊。19871987年谭丽玲获得同卵双生年谭丽玲获得同卵双生牛犊牛犊。19901990年获得年获得奶牛四分胎后代奶牛四分胎后代。第二十七页，讲稿共六十二页哦一、胚胎分割的理论依据一、胚胎分割的理论依据 大多数哺乳动物早期胚胎去掉一半，剩余的大多数哺乳动物早期胚胎去掉一半，剩余的部分仍发育成完整的胚胎。部分仍发育成完整的胚胎。至少在至少在8细胞前，细胞前，

21、每个分裂球都有相同的发育能力。每个分裂球都有相同的发育能力。到晚桑椹到晚桑椹胚时，胚胎发生初步分化，这时进行胚胎分胚时，胚胎发生初步分化，这时进行胚胎分割，可以重新发育到囊胚。割，可以重新发育到囊胚。根据卵裂球具有发育成为一个个体的全能性根据卵裂球具有发育成为一个个体的全能性的特点，生产同卵双胎或多胎，以加速优良种群的特点，生产同卵双胎或多胎，以加速优良种群的繁殖。的繁殖。第二十八页，讲稿共六十二页哦二、胚胎分割方法二、胚胎分割方法 分割方法有显微操作仪分割法和徒手分分割方法有显微操作仪分割法和徒手分割法。割法。1 1显微操作仪分割法显微操作仪分割法 将显微操作器械固定在显微操作仪的器械将显微

22、操作器械固定在显微操作仪的器械夹上，通过操作显微操作仪完成分割操作。夹上，通过操作显微操作仪完成分割操作。第二十九页，讲稿共六十二页哦（1）显微针分割法）显微针分割法第三十页，讲稿共六十二页哦（2）显微刀分割法）显微刀分割法 在显微操作仪下固定胚胎，用特制显微刀片在显微操作仪下固定胚胎，用特制显微刀片在显微操作仪下固定胚胎，用特制显微刀片在显微操作仪下固定胚胎，用特制显微刀片将胚胎均匀一分为二，分别装入空透明带中，进将胚胎均匀一分为二，分别装入空透明带中，进将胚胎均匀一分为二，分别装入空透明带中，进将胚胎均匀一分为二，分别装入空透明带中，进行移植。行移植。行移植。行移植。（3）酶软化透明带后显

23、微分割法）酶软化透明带后显微分割法 用用用用0.5%0.5%的链霉蛋白酶的链霉蛋白酶的链霉蛋白酶的链霉蛋白酶软化胚胎透明带，将胚胎软化胚胎透明带，将胚胎软化胚胎透明带，将胚胎软化胚胎透明带，将胚胎固定，对准胚胎的正中平分线徐徐下压，即可将一固定，对准胚胎的正中平分线徐徐下压，即可将一固定，对准胚胎的正中平分线徐徐下压，即可将一固定，对准胚胎的正中平分线徐徐下压，即可将一个胚胎分割成两半。个胚胎分割成两半。个胚胎分割成两半。个胚胎分割成两半。（4）酶消化去透明带后分割法）酶消化去透明带后分割法 用用用用0.25%0.5%0.5%的链霉蛋白酶去掉胚胎透明带，的链霉蛋白酶去掉胚胎透明带，的链霉蛋白酶

24、去掉胚胎透明带，的链霉蛋白酶去掉胚胎透明带，然后用显微玻璃针或微手术刀将裸胚一分为二。然后用显微玻璃针或微手术刀将裸胚一分为二。然后用显微玻璃针或微手术刀将裸胚一分为二。然后用显微玻璃针或微手术刀将裸胚一分为二。第三十一页，讲稿共六十二页哦 2徒手分割法徒手分割法 主要适用于分割体积较大的胚胎，其优主要适用于分割体积较大的胚胎，其优势在于可以不用显微操作仪。在立体显微镜势在于可以不用显微操作仪。在立体显微镜下，用直径略小于胚胎的毛细管吹吸胚胎从下，用直径略小于胚胎的毛细管吹吸胚胎从透明带中脱出。手持玻璃针自上而下对称切透明带中脱出。手持玻璃针自上而下对称切割裸胚。该割裸胚。该方法操作简便、快速

25、，便于生产应方法操作简便、快速，便于生产应用用，但要求要有较为灵巧的操作技能。，但要求要有较为灵巧的操作技能。第三十二页，讲稿共六十二页哦 三、胚胎分割存在的问题三、胚胎分割存在的问题 胚胎分割产生的后代初生胚胎分割产生的后代初生胚胎分割产生的后代初生胚胎分割产生的后代初生体重低体重低，分割胚即使培，分割胚即使培，分割胚即使培，分割胚即使培养到囊胚阶段与正常胚胎相比，养到囊胚阶段与正常胚胎相比，养到囊胚阶段与正常胚胎相比，养到囊胚阶段与正常胚胎相比，细胞数明显减少细胞数明显减少细胞数明显减少细胞数明显减少。同一胚胎切割后获得的后代，在理论上遗传性同一胚胎切割后获得的后代，在理论上遗传性同一胚胎

26、切割后获得的后代，在理论上遗传性同一胚胎切割后获得的后代，在理论上遗传性状应该完全一致，但事实并不这样。人们发现胚胎状应该完全一致，但事实并不这样。人们发现胚胎状应该完全一致，但事实并不这样。人们发现胚胎状应该完全一致，但事实并不这样。人们发现胚胎分割后，分割后，分割后，分割后，同卵双生犊牛的毛色和斑纹并不完全相同卵双生犊牛的毛色和斑纹并不完全相同同，而在，而在2细胞阶段分割，却表现出遗传一致性。细胞阶段分割，却表现出遗传一致性。细胞阶段分割，却表现出遗传一致性。细胞阶段分割，却表现出遗传一致性。最后还存在同卵多胎的局限性。由一枚胚胎通过最后还存在同卵多胎的局限性。由一枚胚胎通过最后还存在同卵

27、多胎的局限性。由一枚胚胎通过最后还存在同卵多胎的局限性。由一枚胚胎通过胚胎分割方式获得的胚胎分割方式获得的胚胎分割方式获得的胚胎分割方式获得的后代数量有限后代数量有限后代数量有限后代数量有限。迄今，最好的结。迄今，最好的结。迄今，最好的结。迄今，最好的结果是由一枚牛胚胎获得果是由一枚牛胚胎获得果是由一枚牛胚胎获得果是由一枚牛胚胎获得3个牛犊，这说明个牛犊，这说明个牛犊，这说明个牛犊，这说明孪生胚胎孪生胚胎的发育潜力很有限的发育潜力很有限。第三十三页，讲稿共六十二页哦第四节第四节 体外受精技术体外受精技术 体外受精体外受精是指通过人为操作成熟的卵子与是指通过人为操作成熟的卵子与精子在合适的体外环

28、境中完成受精过程。它的精子在合适的体外环境中完成受精过程。它的基本原理基本原理是在人工模拟体内环境，包括营养、是在人工模拟体内环境，包括营养、温度、湿度、气体、渗透压、温度、湿度、气体、渗透压、pH等，使卵丘等，使卵丘卵母细胞复合体中的卵母细胞复合体中的初级卵母细胞成熟初级卵母细胞成熟，同时，同时使使精子获能精子获能并完成并完成受精受精。第三十四页，讲稿共六十二页哦人工受精与体外受精的主要区别？人工受精与体外受精的主要区别？第三十五页，讲稿共六十二页哦人工受精与体外受精的区别与联系人工受精与体外受精的区别与联系第三十六页，讲稿共六十二页哦 体体外外受受精精技技术术对对动动物物生生殖殖机机理理研

29、研究究、畜畜牧牧生生产产、医医学学和和濒濒危危动动物物保保护护等等具具有有重要意义。重要意义。还还是是哺哺乳乳动动物物胚胚胎胎移移植植、克克隆隆、转转基基因因和和性性别别控控制制等等现现代代生生物物技技术术不不可缺少的组成部分。可缺少的组成部分。第三十七页，讲稿共六十二页哦一、体外受精技术的发展简史一、体外受精技术的发展简史 18781878年年：德德国国人人ScnenkScnenk以以家家兔兔和和豚豚鼠鼠为为材材料料，开开始始探探索索哺哺乳乳动动物物的的体体外外受受精精技技术术，但一直没有获得成功。但一直没有获得成功。19511951年年：美美籍籍华华人人张张明明觉觉和和澳澳大大利利亚亚人人

30、AustinAustin同同时时发发现现了了哺哺乳乳动动物物的的精精子子获获能能现现象象，这一领域的研究才获得突破性进展。，这一领域的研究才获得突破性进展。第三十八页，讲稿共六十二页哦 19591959年年：张张明明觉觉以以家家兔兔为为实实验验材材料料，从从一一只只交交配配后后1212h h的的母母兔兔子子宫宫中中冲冲取取精精子子（即即体体内内获获能能的的精精子子），从从另另外外两两只只超超数数排排卵卵处处理理母母兔兔的的输输卵卵管管中中收收集集卵卵子子，精精子子和和卵卵子子在在体体外外人人工工配配制制的的溶溶液液中中完完成成受受精精过过程程，然然后后，正正常常卵卵裂裂的的3636枚枚胚胚胎胎

31、被被移移植植到到6 6只只受受体体的的输输卵卵管管中中，其其中中4 4只只妊妊娠娠，并并产产下下1515只只健健康康仔仔兔兔，这这是是世世界界上上首首批批试试管管动动物物，它它们们的正常发育的正常发育标志着体外受精技术的建立标志着体外受精技术的建立。第三十九页，讲稿共六十二页哦 2020世纪世纪6060年代初至年代初至2020世纪世纪8080年代中期，人年代中期，人们以家兔、小鼠和大鼠等为实验材料，进行了们以家兔、小鼠和大鼠等为实验材料，进行了大量基础研究，在精子获能机理和获能方法方大量基础研究，在精子获能机理和获能方法方面取得很大进展。面取得很大进展。试管试管小鼠小鼠（19681968）、）

32、、大鼠大鼠（19741974）、）、婴儿婴儿（19781978）、）、牛牛（19821982）、）、山羊山羊（19851985）、）、绵羊绵羊（19851985）和）和猪猪（19861986）等相继出生。）等相继出生。第四十页，讲稿共六十二页哦二、体外受精技术的基本操作程序二、体外受精技术的基本操作程序 哺乳动物体外受精的基本操作程序，主要哺乳动物体外受精的基本操作程序，主要环节包括以下几个方面：环节包括以下几个方面：1、卵母细胞的采集和成熟培养、卵母细胞的采集和成熟培养（1）卵母细胞的采集）卵母细胞的采集 活体卵巢上采集活体卵巢上采集：这种方法是借助超声：这种方法是借助超声波探测仪、内窥镜或

33、腹腔镜直接从活体动物波探测仪、内窥镜或腹腔镜直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。的卵巢中吸取卵母细胞。一头健康母牛每周可获得一头健康母牛每周可获得510枚卵子枚卵子。第四十一页，讲稿共六十二页哦 屠宰后卵巢上采集屠宰后卵巢上采集:这种方法是从刚屠这种方法是从刚屠宰母畜体内摘出卵巢，经洗涤、保温宰母畜体内摘出卵巢，经洗涤、保温（30-37)30-37)后，快速运到实验室，在无菌后，快速运到实验室，在无菌条件下用注射器或真空泵抽吸卵巢表面一定条件下用注射器或真空泵抽吸卵巢表面一定直径卵泡中的卵母细胞（牛卵泡直径要求直径卵泡中的卵母细胞（牛卵泡直径要求3-3-10mm10mm）也可对卵巢进行切片，收

34、集卵母细）也可对卵巢进行切片，收集卵母细胞。胞。第四十二页，讲稿共六十二页哦（2 2）母细胞的选择）母细胞的选择 采集的卵母细胞绝大部分与卵丘细胞形成卵丘卵母采集的卵母细胞绝大部分与卵丘细胞形成卵丘卵母采集的卵母细胞绝大部分与卵丘细胞形成卵丘卵母采集的卵母细胞绝大部分与卵丘细胞形成卵丘卵母细胞复合体细胞复合体细胞复合体细胞复合体,要求卵母细胞形态规则，细胞质均匀，外要求卵母细胞形态规则，细胞质均匀，外要求卵母细胞形态规则，细胞质均匀，外要求卵母细胞形态规则，细胞质均匀，外围有多层卵丘细胞紧密包围围有多层卵丘细胞紧密包围围有多层卵丘细胞紧密包围围有多层卵丘细胞紧密包围。常把未成熟卵母细胞分为常把

35、未成熟卵母细胞分为常把未成熟卵母细胞分为常把未成熟卵母细胞分为A A A A、B B B B、C C C C和和和和D D D D四个等级。四个等级。四个等级。四个等级。A A A A级级级级卵母细胞要求有三层以上卵丘细胞紧密包围，细胞质均卵母细胞要求有三层以上卵丘细胞紧密包围，细胞质均卵母细胞要求有三层以上卵丘细胞紧密包围，细胞质均卵母细胞要求有三层以上卵丘细胞紧密包围，细胞质均匀；匀；匀；匀；B B级要求卵母细胞质均匀，卵丘细胞层低于三层或级要求卵母细胞质均匀，卵丘细胞层低于三层或级要求卵母细胞质均匀，卵丘细胞层低于三层或级要求卵母细胞质均匀，卵丘细胞层低于三层或部分包围卵母细胞；部分包围

36、卵母细胞；部分包围卵母细胞；部分包围卵母细胞；C C C C级为没有卵丘细胞包围的裸露级为没有卵丘细胞包围的裸露卵母细胞；卵母细胞；D D D D级是死亡或退化的卵母细胞。级是死亡或退化的卵母细胞。一般只培养一般只培养一般只培养一般只培养A A A A级和级和级和级和B B B B级卵母细胞。级卵母细胞。级卵母细胞。级卵母细胞。第四十三页，讲稿共六十二页哦（3 3）卵母细胞的成熟培养）卵母细胞的成熟培养 由超数排卵采集的卵母细胞已在体内发由超数排卵采集的卵母细胞已在体内发育成熟，不需培养可直接与精子受精，对育成熟，不需培养可直接与精子受精，对未成熟卵母细胞需要在体外培养成熟。未成熟卵母细胞需要

37、在体外培养成熟。第四十四页，讲稿共六十二页哦2 2、精子的采集与体外获能、精子的采集与体外获能 哺哺乳乳动动物物精精子子的的获获能能方方法法有有培培养养和和化化学学诱诱导导两两种种方方法法。牛牛、羊羊的的精精子子常常用用化化学学药药物物诱诱导导获获能能，诱诱导导获获能能的的药药物物常常用用肝肝素素和钙离子载体和钙离子载体。第四十五页，讲稿共六十二页哦 3 3、体外受精、体外受精 将获能的精子和成熟的卵子置于受精液将获能的精子和成熟的卵子置于受精液中共同培养，中共同培养，除钙离子载体诱导获能外，精除钙离子载体诱导获能外，精子和卵子一般在获能液中完成受精过程。受子和卵子一般在获能液中完成受精过程。

38、受精培养时间与获能方法有关。精培养时间与获能方法有关。第四十六页，讲稿共六十二页哦 4 4、受精卵的体外培养、受精卵的体外培养 体外受精的早期胚胎在体外发育过程体外受精的早期胚胎在体外发育过程中，往往会停滞在某一阶段不再发育，此中，往往会停滞在某一阶段不再发育，此种现象称之种现象称之发育阻断发育阻断。用体细胞与胚胎在微滴同培养，利用体细胞与胚胎在微滴同培养，利用体细胞生长过程中分泌的有益因子，用体细胞生长过程中分泌的有益因子，促进胚胎发育，促进胚胎发育，克服发育阻断克服发育阻断。第四十七页，讲稿共六十二页哦第四十八页，讲稿共六十二页哦第四十九页，讲稿共六十二页哦第五十页，讲稿共六十二页哦第五十

39、一页，讲稿共六十二页哦受精卵的发育过程第五十二页，讲稿共六十二页哦第五十三页，讲稿共六十二页哦动物体外受精程序动物体外受精程序 精子采集精子采集 超数排卵超数排卵 假孕动物准备假孕动物准备精子获能精子获能 卵子采集卵子采集 胚胎移植胚胎移植 体外受精体外受精 胚胎培养胚胎培养 产仔产仔第五十四页，讲稿共六十二页哦三、体外受精存在的问题和发展方向三、体外受精存在的问题和发展方向1 1、存在的问题、存在的问题(1(1(1(1）囊胚发育率低，细胞数少。）囊胚发育率低，细胞数少。）囊胚发育率低，细胞数少。）囊胚发育率低，细胞数少。牛胚胎阻断发生在牛胚胎阻断发生在牛胚胎阻断发生在牛胚胎阻断发生在8-8-

40、8-8-16161616细胞阶段，这就导致细胞阶段，这就导致细胞阶段，这就导致细胞阶段，这就导致体外受精卵的囊胚发育率远低体外受精卵的囊胚发育率远低体外受精卵的囊胚发育率远低体外受精卵的囊胚发育率远低于体内受精于体内受精于体内受精于体内受精。与体内受精囊胚相比，体外受精囊胚。与体内受精囊胚相比，体外受精囊胚。与体内受精囊胚相比，体外受精囊胚。与体内受精囊胚相比，体外受精囊胚的的的的细胞总数和内细胞团细胞数明显减少细胞总数和内细胞团细胞数明显减少细胞总数和内细胞团细胞数明显减少细胞总数和内细胞团细胞数明显减少。（2 2 2 2）产犊率低，胎儿初生重高。）产犊率低，胎儿初生重高。家畜体外受精胚胎，

41、家畜体外受精胚胎，家畜体外受精胚胎，家畜体外受精胚胎，产犊率比体内受精低产犊率比体内受精低产犊率比体内受精低产犊率比体内受精低15%-20%15%-20%15%-20%15%-20%，但，但，但，但胎儿初生重比人工授胎儿初生重比人工授胎儿初生重比人工授胎儿初生重比人工授精后代高精后代高精后代高精后代高3-4kg3-4kg3-4kg3-4kg，导致受体母畜难产率高。，导致受体母畜难产率高。，导致受体母畜难产率高。，导致受体母畜难产率高。第五十五页，讲稿共六十二页哦 2 2、发展方向、发展方向(1)(1)(1)(1)深入研究卵母细胞成熟和胚胎发育的分子机深入研究卵母细胞成熟和胚胎发育的分子机理理

42、体外受精效率低的主要原因是人们对卵子发生和体外受精效率低的主要原因是人们对卵子发生和体外受精效率低的主要原因是人们对卵子发生和体外受精效率低的主要原因是人们对卵子发生和胚胎发育的分子机理了解不够。因此探明卵母细胞胚胎发育的分子机理了解不够。因此探明卵母细胞胚胎发育的分子机理了解不够。因此探明卵母细胞胚胎发育的分子机理了解不够。因此探明卵母细胞和早期胚胎发育的和早期胚胎发育的和早期胚胎发育的和早期胚胎发育的分子调控机理分子调控机理，以此理论为指，以此理论为指导，研究导，研究理想的培养体系理想的培养体系理想的培养体系理想的培养体系，促使，促使，促使，促使胚胎基因组得到稳胚胎基因组得到稳胚胎基因组得

43、到稳胚胎基因组得到稳定、有序表达定、有序表达定、有序表达定、有序表达。第五十六页，讲稿共六十二页哦 (2)(2)加强腔前卵泡培养的研究，利用优良母加强腔前卵泡培养的研究，利用优良母畜的遗传资源畜的遗传资源 目前胚胎移植技术利用的卵母细胞不足目前胚胎移植技术利用的卵母细胞不足家畜卵巢上卵母细胞总数的家畜卵巢上卵母细胞总数的千分之一千分之一。为。为此，此，一方面提高活体取卵技术，另一方面一方面提高活体取卵技术，另一方面需研究腔前卵泡和小卵泡的体外成熟技术需研究腔前卵泡和小卵泡的体外成熟技术。为保证卵母细胞的稳定为保证卵母细胞的稳定来源来源及良种母畜或及良种母畜或濒危动物的濒危动物的保种保种，卵泡和

44、卵母细胞的超低，卵泡和卵母细胞的超低温冷冻温冷冻保存保存技术的研究也必须加强。技术的研究也必须加强。第五十七页，讲稿共六十二页哦 (3)(3)加强体外受精与其他生物技术的结合加强体外受精与其他生物技术的结合 体外受精与转基因、克隆、性别控制及胚胎干细胞的体外受精与转基因、克隆、性别控制及胚胎干细胞的培养密不可分。培养密不可分。通过体外受精可为外源基因的导入提通过体外受精可为外源基因的导入提供充足的供充足的胚胎来源胚胎来源；为克隆技术提供成熟卵母细胞；为克隆技术提供成熟卵母细胞和克隆胚胎的和克隆胚胎的培养体系培养体系；用分离的；用分离的X X和和Y Y精子与卵子体精子与卵子体外受精，可对哺乳动物

45、进行外受精，可对哺乳动物进行性别控制性别控制。胚胎干细胞的。胚胎干细胞的分离也需要胚胎移植技术提供胚胎和培养体系。这些生物分离也需要胚胎移植技术提供胚胎和培养体系。这些生物技术的综合发展将对人类生活产生重大影响技术的综合发展将对人类生活产生重大影响.第五十八页，讲稿共六十二页哦 2010年年10月月4日公布的日公布的诺贝尔生诺贝尔生理学或医学奖理学或医学奖，获奖者为素有，获奖者为素有“试管试管婴儿之父婴儿之父”之称的之称的英国生理学家罗伯英国生理学家罗伯特特爱德华兹爱德华兹。由他开创的体外受精技。由他开创的体外受精技术使术使400多万多万人得以降生。人得以降生。第五十九页，讲稿共六十二页哦英国

46、科学家英国科学家罗伯特罗伯特爱德华兹爱德华兹 试管婴儿之父试管婴儿之父2010年诺贝尔生理学、医年诺贝尔生理学、医学奖学奖 第六十页，讲稿共六十二页哦 1978年年7月月25日日11时时47分，世界第一位分，世界第一位“试管婴试管婴儿儿”诞生了，名为诞生了，名为路易丝路易丝布朗布朗。路易斯的出生再次引起了社会对路易斯的出生再次引起了社会对“试管婴儿试管婴儿”的的关注，关注，很多人对很多人对“试管婴儿试管婴儿”的健康提出质疑的健康提出质疑，“他们的发育正常么？他们的发育正常么？”“智力会不会有问题？智力会不会有问题？”“这这项技术是否值得推广？项技术是否值得推广？”而更多的压力来自伦理和而更多的压力来自伦理和社会方面，为了提高成功率，会培育多个胚胎，社会方面，为了提高成功率，会培育多个胚胎，那那么其他未被采用的胚胎又该如何对待？这种工厂化的生产么其他未被采用的胚胎又该如何对待？这种工厂化的生产方式是否会加速人口过剩？人类的后代是否可以改造？人方式是否会加速人口过剩？人类的后代是否可以改造？人类基因组是否也能被设计？类基因组是否也能被设计？第六十一页，讲稿共六十二页哦感谢大家观看第六十二页，讲稿共六十二页哦