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1、专题3 胚胎工程,英国人W希普于1890年在剑桥大学将纯种安哥拉兔的两个4细胞胚胎移植到一只毛色特征完全不同的比利时兔的输卵管内。结果生出两只纯种的安哥拉子免。这是世界上第一例胚胎移植，胚胎移植技术由此创始。,比利时兔,安哥拉兔,胚胎工程,胚胎工程指对动物早期胚胎或配子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，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。,操作对象：早期胚胎和配子技术手段：胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等理论基础：哺乳动物受精和早期胚胎 发育的规律,3.1 体内受精和早期胚胎发育,1、精
2、子的发生(1)场所:精子的发生是在 内的 中完成的。(2)时期:(雄性动物)从 到。,一、精子和卵细胞的发生,哺乳动物睾丸示意图,睾丸,初情期,曲细精管,生殖机能衰退,染色体复制,初级精母细胞,精原细胞,多个精原细胞,精子发生的过程,第一阶段,第二阶段,第三阶段,有丝分裂,M,精子细胞,次级精母细胞,M,变形,精子,精子细胞,精子,线粒体,高尔基体,A、顶体的发生,发育中的顶体,发育中的尾（中心体）,B、尾的的发育,C、精子头的出现,D、细胞质浓缩,E、精子的形成,原生质滴,尾,线粒体鞘,顶体,精子细胞变形成精子,发育为,演变为,形成,浓缩成,变为,精子头的主要部分头部的顶体精子的尾线粒体鞘膜
3、(尾的基部)原生质滴(球状),细 胞 核高尔基体中 心 体线 粒 体细胞内其他物质,精子细胞变形中的主要变化,精子细胞,精子,1.理清精子细胞变形成精子的过程。2.注重精子各组成分别由精子细胞的哪一部分形成?,精子的形态：,（1）外形似蝌蚪，分_、_、_、三大部分。,（2）不同种动物精子的形态_，大小略有_，与动物的体形大小_。,头 颈 尾,相似,不同 无关,1.家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通常只有一个精子能够与卵子结合，这能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？提示：不是。其一，在自然繁殖的条件下，可以说是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制；其二，在自然条件下，精子从射精部位运行
4、到受精部位，将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到达受精部位（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。,讨论:（教材P62）,2.精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？提示：细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体则是有氧呼吸产生运动能量的场所。精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。,讨论:（教材P62）,2、卵子的发生(1)场
5、所:卵子的发生是在 内中完成的。(2)时期:（动物胚胎）在 以后，即。由卵原细胞通过不断 增加其数量，并进一步演变成。,动物细胞卵巢、卵泡和卵子的关系图,卵巢,性别分化,胎儿期,有丝分裂,初级卵母细胞,卵巢中有卵泡，每个卵泡中有一个初级卵母细胞。,卵子结构图,在 完成,一般不进行M,有丝分裂,染色体复制,M,卵原细胞,卵子发生过程,多个卵原细胞,胎儿时期,第一极体,M,卵子,第二极体,退化消失,受精,初级卵母细胞,次级卵母细胞,合子,卵泡细胞,受精过程,排卵前后,卵子受精的标志：当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。,1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？提示：正
6、常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？提示：是指卵子从卵泡中排出。,讨论:（教材P63）,3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？提示：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。,讨论:（教材P63）,1.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；经过减数分裂（M和M）才能形成精子或卵子。,精子和卵子的发生异同,2.不同点：,睾丸曲细精管,卵巢输卵管,初情期以后,性别分化以后,4个精
7、子细胞,1个卵细胞2个极体,是,否,蝌蚪形,圆形,哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前完成的；精子是从初情期开始的,1.以下说法不正确的是A.雄性动物从初情期开始产生精子B.1个精原细胞可以形成4个精子C.对多数家畜来说，精子在睾丸内形成的时间为两个月左右D.动物体型大的产生的精子多且大2.一个卵泡可以形成的卵子数目是A.1个 B.2个 C.3个 D.4个,练习：,3.以下说法正确的是A.哺乳动物卵泡的形成是在初情期B.排卵是指排出成熟的卵泡C.排卵实际上是排出初级卵母细胞D.排卵实际上是排出次级卵母细胞4.下例不属于精子和卵子发生的区别的是A.初级精母、卵母细胞的形成时间B.M和M的
8、时间连续性C.成熟生殖细胞是否发生变形D.成熟生殖细胞中染色体的数量,二、受精,精子,受精卵,卵黄膜,透明带,输卵管,卵子,合子,4、过程,受精前的准备阶段,受精阶段,受精过程,精子获能,卵子的准备,放射冠,雌雄原核形成,透明带,受精卵的形成,卵黄膜,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（M）时，才具备受精能力。,受精前准备阶段：,受精阶段,包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，雌雄原核形成和受精卵形成。,1.什么叫顶体反应？2.什么叫透明带反应？3.什么叫卵黄膜的封闭作用？
9、4.防止多精入卵受精有哪些生理反应？,此时经过种种障碍的精子终于与卵子相遇，卵子外膜成为它们第一道需要攻破的关卡。此时，精子们把头钻到卵子的外壁上，尾巴不断拍打着，卵子则随着精子尾部的运动缓慢地逆时针转动。,卵子的外层被一层透明的薄膜保护着，这使它看起来像一个悬浮在天体中的漂亮的星球。,精、卵相遇,顶体反应,顶体酶释放,溶解卵丘细胞之间物质,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,精子注入卵,精子注入卵后,变化,变化,变化,产生卵黄膜封闭作用,形成第二道屏障,尾部脱离核膜破裂,形成雄原核,激活卵子
10、完成减数第二次分裂，排出第二极体,形成雌原核,发育 移动 接触 合并,形成受精卵,细胞分裂方式为_细胞数目_胚胎总体积_或略有_每个细胞体积_DNA数目_有机物总量_有机物种类_,减少,1、卵裂期的特点：,有丝分裂,增加,不增加,缩小,减小,增加,三、胚胎发育,增加,根据胚胎形态的变化，分几个阶段：受精卵 卵裂（包括2细胞期、4细胞期、8细胞、16细胞期、32细胞期）桑椹胚 囊胚期 原肠胚期（包括内、中、外三胚层和原肠腔）幼体,2、胚胎发育的过程：,卵裂,囊胚期,滋养层：发育成胎膜和胎盘，胚胎可通过这些组织从母体中获得正常发育所需的氧气和营养物质,内细胞团细胞：即胚胎干细胞，是一种未分化的细胞
11、，具有全能性，能发育成完整的胚胎,滋养层,内细胞团,囊胚腔,囊胚的形成,归纳：早期胚胎发育的几个阶段,桑椹胚：细胞属于。囊胚：细胞开始；将来发育成，将来发育成胎膜、胎盘，出现 后，进一步扩大会导致。原肠胚：内细胞团 形成，细胞形成，出现。,全能细胞,分化,内细胞团,各种组织,滋养层,囊胚腔,孵化,表皮的细胞,外胚层,下方的,内胚层,原肠腔,受精卵,第一次卵裂,第二次卵裂,第三次卵裂,囊胚,囊胚,原肠胚,内胚层中胚层原肠胚,胚的发育：,按照一定的次序向内运动,受精卵卵裂囊胚,原肠胚的形成,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚（内含囊胚腔）,原肠胚（内含原肠腔）,胎儿形成,：在透明带内进行有丝分裂，细胞数
12、量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。,：由具有全能性细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑椹,内细胞团：发育成胎儿各组织,滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘,：最初发育在输卵管进行有丝分裂,胚胎发育,滋养层外胚层中胚层内胚层原肠腔,原肠胚3胚层的发育,外表神经和感官；内呼消化胰与肝；其余都为中胚层,外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体中胚层：皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统,1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？提示：马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。2.将体外培养的马胚胎移植到
13、母马子宫时，应选择什么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？提示：马应选择囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在816细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。,资料分析:（教材P67）,3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础？请结合本节内容举例说明。提示：胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。本节涉及的哺乳动物体内受精和胚胎发育都是在自然条件下的特点和规律，人们正是在认识了这些自然规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟；精子能在体
14、外完成获能；获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精；体外受精卵能在人工培养条件下继续发育等，这些都有赖于体内自然条件下的基础研究成果。,经过种种障碍的精子终于与卵子相遇,精子试图进入卵子,此时,精子的头已经钻进去了,我们还可以看到它的中部和尾部，它就像一个不断旋转的钻头，在尾巴拍打的驱动下，努力进入卵子。,穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿放射冠。,穿过透明带：几个精子同时分解透明带，但只有一个精子能穿过透明带进入卵子内，当第一个精子进入后，透明带的穿透性就立即发生变化，从而阻止其他精子穿越透明带。,形成受精卵：精子进入卵子后，其细胞核变大到和卵子细胞核相似，精子细胞核（雄原核）和卵子细胞核（雌原核）同时向细胞中部靠拢，并相互融合成一个细胞核，这时称受精卵。,充满活力的精子,受精后8天。胚芽完成着陆,微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。,受精后6星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的心跳每分钟140150下是母亲心跳的两倍。,人类胚胎第8周时在子宫内的照片,此时胎儿已长到20周，他移动手臂，把手指放在唇边，这可以促进它对吮吸的反映。,
