1、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。,专题3 胚胎工程,1.操作对象：早期胚胎和配子。2.技术手段：胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。3.理论基础：哺乳动物的受精卵和早期胚胎的发育规律。,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。,3.1 体内受精和早期胚胎培养,一、精子和卵子的发生,1.精子的发生,（1）发生场所：睾丸（2）时间
2、： 初情期生殖机能衰老,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,M,精子发生的过程,多个精原细胞,染色体复制,变形,精子细胞变成精子示意图,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,线粒体鞘膜(尾的基部),原生质滴(球状,最后脱落),精子细胞变形中的主要变化：,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
3、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？,讨论1,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”。,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？,讨论1,(1)发生部位：卵巢(2)时间：减数第一次分裂是在雌性动物排卵
4、前完成；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的。,2.卵子的发生,卵原细胞,有丝分裂,多个卵原细胞,染色体复制,初级卵母细胞,M分裂,第一极体,次级卵母细胞,两个第 二极体,第二极体,卵子,退化消失,（3）卵子发生过程,M分裂,排卵前后完成,在精子与卵子结合的过程中完成的,被卵泡细胞包围,形成卵泡。,胎儿时 期完成,进入输卵管，准备与精子受精。,哺乳动物卵巢、卵泡和卵子关系,细胞膜,在卵细胞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。,哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前（即胎儿时期）完成的。这是精子和卵子在发生上的重要区别。,注意
5、：,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？,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。,正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。,是指卵子从卵泡中排出。,讨论2,1.概念：是精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。 2.场所：输卵管。,二、受精,1.受精前的准备阶段1精子获能：精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后,才获得受精能力的生理现象。2.受精前
6、的准备阶段2卵子的准备：在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期,才具有与精子受精的能力。,哺乳动物精子的顶体反应示意图,哺乳动物受精 过程示意图,细胞膜,哺乳动物受精过程示意图,哺乳动物受精 过程示意图,精子获能 卵子准备 顶体反应 透明带反应 抱合 卵细胞膜反应 雄原核形成 雌原核形成 雌雄原核融合,进行体外受精时，将卵母细胞取出后，是否应当将它置于与输卵管中相似的环境，让它进一步成熟？是的。从卵巢上取出的卵母细胞还没有成熟，尚未完成第一次减数分裂。应在体外人工模拟输卵管环境进行培养，才能使其成熟，即达到受精前的成熟阶段。,思考,受精卵：,卵裂期：,桑椹胚：,囊胚（内含囊胚腔）,原肠胚（内含原
7、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。,三、胚胎发育,含液体 的囊腔,内胚层包 围的囊腔,孵化：透明带破裂，胚胎从其中伸展出来。,内细胞团表层细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层。,哺乳动物受精卵的发育,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？,马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。,
8、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。,讨论3,3.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。,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
9、发育等，这些都有赖于体内自然条件下的基础研究成果。,讨论3,1.以精子的运行途径为线索，设计一幅简图，来说明哺乳动物的受精过程。哺乳动物的受精过程主要包括精子穿越放射冠、透明带、进入卵细胞膜、原核形成和配子融合等步骤（详见教材中的受精过程）。,思考与探究,2.哺乳动物精子和卵子的发生主要有哪些相似点或不同点？相似之处：细胞分裂的最初阶段为有丝分裂，不断增加生殖原细胞的数量；经过两次减数分裂（M I和M II）才能形成精子或卵子。不同之处：由一个精原细胞分裂最后可产生多个精子；一个卵原细胞最后只能生成一个卵子。精子的形状为蝌蚪状；卵子为球形。多数哺乳动物卵子的形成和在卵巢内的贮备是在胎儿出生前完
10、成。,思考与探究,3.当你了解到精子需要获能，受精过程中有防止多精入卵的现象时，你是否提出过这样的问题：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细胞膜时，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，卵细胞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。其生理、生化机制，请参阅有关专著。,思考与探究,
