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,操作对象：技术手段：理论基础：,胚胎工程,早期胚胎或配子,体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等,哺乳动物的自然受精和早期胚胎的发育规律,3.1 体内受精和早期胚胎发育,一、教学目标：1.简述哺乳动物的精子和卵子的发生及受精过程。2.简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。3.认同胚胎工程建立及发展意义。二、教学重点：1.哺乳动物精子和卵子的发生及受精过程。2
2、.哺乳动物的胚胎发育。三、教学难点：1.受精过程中精子获能、顶体反应、透明带反应、 卵黄膜封闭作用的概念和生理功能。 2.哺乳动物胚胎发育各阶段的主要特点。,一、精子和卵子的发生,（3）过程：,（一）精子的发生,(1)场所:(2)时期:,睾 丸,初情期,生殖机能衰退,分三个阶段,思考,你能否将三个阶段连起来，列出精子的形成过程示意图,精原细胞,有丝分裂,初级精母细胞,次级精母细胞,精子细胞,精子,M,第一阶段,第二阶段,第三阶段,M,精子发生的过程,多个精原细胞,染色体复制,变形,精子细胞,精子,阅读: 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
3、细胞变形中的主要变化：,1.细胞核2.高尔基体3.中心体4.线粒体5.细胞内其他物质,精子头的主要部分,头部的顶体,精子的尾,线粒体鞘(尾的基部),原生质滴(球状,最后脱落),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,思考与讨论：,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?,2.精子细胞变成精子的过程中,细胞中很多结构会消失,而细胞核却保留了下来,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?,精子出动,精
4、子淘汰赛,以每分钟23毫米的速度往前游，这在人类看来是何等的悠闲啊，但是小精子们已经是竭尽全力“飞”速前进了。这时，落后的精子是数之不尽的：有些体力不济的中途歇气了；有些没有干劲的早就放弃了；还有些在原地打转；有的则走错了方向。坚持到最后、一直游泳着的精子，数目还不到200。,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。,1.家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是
5、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？,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，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。,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？,(二)、卵子的形成过程,讨论,1、卵子的发生部位及成熟的场所2、卵子发生的时间？是连续的吗？,卵巢 输卵管,胎儿时以及初情期生殖机能衰退不是连续的（减数第一次
6、分裂是在卵巢内完成，形成的次级卵母细胞和第一极体进入输卵管，与精子的结合过程中完成减数第二次分裂。）,胎儿期,透明带,卵细胞膜,卵原细胞,初级卵母细胞,染色体复制,初级卵母细胞,次级卵母细胞 第一极体,第二极体,时间：排卵前后地点：卵巢,M ,生长，透明带生成,第一极体,M,发生时间:受精时发生地点:输卵管,合子和两个极体,受精,初情期后,卵原细胞,卵子发生过程归纳,有丝分裂,初级卵母细胞,初级卵母细胞,期时儿胎,生长，形成透明带,次级卵母细胞,第一极体,M,M,卵子,第二极体,两个第二极体,退化消失,受精,马、犬,绵羊 、 猪、牛,排卵,合子,M,卵子受精的标志： 当在卵黄膜和透明带的间隙可
7、以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。,思考,减数第一次分裂在什么时间完成： 在什么场所完成：减数第二次分裂在什么时间完成： 在什么场所完成：受精发生在什么场所：,排卵前后,卵巢,受精过程中,输卵管,输卵管,1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？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？,答：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。,答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。,答：是指卵子从
8、卵泡中排出。,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。,1.相同点：,精子和卵子的发生有何异同?,2.不同点：,2.不同点：,睾丸曲细精管,卵巢输卵管,初情期生殖机能衰退,胎儿时以及初情期生殖机能衰退,4个精子细胞,1个卵细胞3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,巩固:,以下说法对吗？ 1.精原细胞生成精子需经过三次分裂。2.初级精母细胞经过两次减数分裂生成精子 细胞。3.曲细精管中的细胞都在进行减数分裂。4.从初情期到生殖机能衰退，雄性动物一直在产生精子。,二、受精,精子
9、,受精卵,卵细胞膜,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,卵细胞膜,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：,1.什么叫顶体反应？2.什么叫透明带反应？3.什么叫卵细胞膜反应？4.防止多精入卵受精有哪些生理反应？,受精阶段：,卵子结构图,穿过透明带：,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
10、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,精子注入卵后,变化,变化,变化,产生卵细胞膜反应,形成第二道屏障,尾部脱离核膜破裂,形成雄原核,激活卵子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,受精阶段:1)精子穿越放射冠和透明带 顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质 透明
11、带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障2)精子进入卵细胞膜 卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障3)原核形成： 雄原核形成和雌原核形成4)配子结合： 雌雄原核融合形成合子(受精卵),受精完成的标志： 雌、雄原核的融合。,区分：卵子受精的标志：,在卵黄膜和透明带间隙观察到两个极体是卵子是否受精的重要标志,4.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。,巩固练习,1.下列不属于胚胎工程的是： （ ）,A.体外受精 B.胚胎分割、胚胎移植C.胚胎干细胞培养 D.转基因鲤鱼的培育,2.有一个卵原细胞中含有A与A、B与B两对同源染色体，它形成的含有AB的配子
12、有 （ ）,A.1个 B.0或1个 C.2个 D.4个,D,B,3.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4.一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：,5.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,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,胚的发育：,三 、胚胎发育：,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚（内含囊胚
13、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,滋养层外胚层中胚层内胚层原肠腔,三 、胚胎发育：,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,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
14、、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？2.将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应选择什么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？,资料分析,答：马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。,答：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。,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。
15、,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。,精子在雌性生殖道内是如何获能的？防止多精入卵的两道防线的形成机制究竟是什么？,精液由精子和精清（精浆）两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动
16、物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管。 防止多精入卵主要通过透明带反应和卵细胞膜反应两道屏障。在受精过程中，当精子穿越透明带触及卵黄膜时，透明带会立即封闭，阻止后来的精子进入透明带，可看作是防止多精受精的第一道屏障。而精子入卵后，卵黄膜会立即拒绝其他精子再进入卵内，可看作是防止多精受精的第二道屏障。,精子出动,经过种种障碍的精子终于与卵子相遇,独胜将军,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
17、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。,精卵相见,精子试图进入卵子,结合瞬间,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。,转移阵地,受精后8天。胚牙完成着陆,微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。,安营扎寨,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。,胎儿形成,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 。,精子的形成过程,精原
18、细胞（2n),有丝分裂,精原细胞(2n),增殖,初级精母细胞(2n),染色体复制，细胞滋长,次级精母细胞(n),联会 四分体 同源染色体分离非姐妹染色单体交叉互换非同源染色体自由组合,精子细胞(n),染色单体分离,精子(n),变形,（一）,（二）,卵细胞的形成过程,卵原细胞(2n),初级卵母细胞(2n),次级卵母细胞(n),第一极体(n),第二极体(n),卵细胞(n),第一次分裂,第二次分裂,胚胎工程的建立,一.胚胎移植技术的研究 胚胎移植技术成为许多胚胎工程不可 缺少的基础环节。二.胚胎移植技术的成功和应用带动和加速了体外受精技术的研究。三.胚胎移植和体外受精使胚胎分割、性别鉴定、体细胞克隆
19、、转基因胚胎、胚胎干细胞 培养等技术应运而生。,在卵黄膜和透明带间隙观察到两个极体是卵子是否受精的重要标志,思考：1.卵子是否受精的重要标志是什么？,减数第二次分裂过程是在输卵管中,3.排出的卵子是什么时期的细胞？,排出卵子是不成熟的，且成熟程度不同，有的可能是次极卵母细胞，例如猪、羊，有的可能是初级卵母细胞，例如马、犬。,2.产生卵子的过程是否都发生在卵巢中？,哺乳动物受精过程示意图,巩固练习,1.下列不属于胚胎工程的是： （ ）,A.体外受精 B.胚胎分割、胚胎移植C.胚胎干细胞培养 D.转基因鲤鱼的培育,2.有一个卵原细胞中含有A与A、B与B两对同源染色体，它形成的含有AB的配子有 （
20、）,A.1个 B.0或1个 C.2个 D.4个,D,B,3.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4.一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：,5.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6.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,卵子结构图,形成受精卵：,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,胚胎发育：,
