1、,胚胎工程,胚胎工程指對(duì)動(dòng)物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需要移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。,胚胎工程,操作對(duì)象：早期胚胎和配子 技術(shù)手段：胚胎移植、體外受精、 胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等 理論基礎(chǔ)：哺乳動(dòng)物的受精卵和早期胚胎 的發(fā)育規(guī)律,胚胎工程,胚胎工程的許多技術(shù)，實(shí)際是在體外條件下，對(duì)動(dòng)物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進(jìn)行的模擬操作。因此要了解動(dòng)物受精和早期胚胎發(fā)育。,一.精子和卵子的發(fā)生,（1）發(fā)生場所： （2）時(shí)間： 初情期（青春期）生殖機(jī)能衰退,1.哺乳動(dòng)物精子的發(fā)生,不斷

2、地產(chǎn)生著精子,睪丸,精原細(xì)胞,有絲分裂,初級(jí)精母細(xì)胞,次級(jí)精母細(xì)胞,精子細(xì)胞（含單倍染色體）,精子,M,第一階段,第二階段,第三階段,M,精子發(fā)生的過程,多個(gè)精原細(xì)胞,染色體復(fù)制,變形,精子的發(fā)生,如何變形？,頂體的發(fā)生,尾的發(fā)育,精子頭出現(xiàn),細(xì)胞質(zhì)濃縮,精子形成,高爾基體發(fā)育為頭部的頂體,中心體演變?yōu)榫拥奈?精子細(xì)胞變成精子,線粒體聚集在尾的基部形成線粒體鞘,細(xì)胞內(nèi)的其他物質(zhì)濃縮成球狀，稱為原生質(zhì)滴。隨著精子的成熟過程向后移動(dòng)，直到最后脫落。,精子的發(fā)生,精子細(xì)胞變形中的主要變化：,1.細(xì)胞核 2.高爾基體 3.中心體 4.線粒體 5.細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì),精子頭的主要部分,頭部的頂體,精子的尾

3、,線粒體鞘膜(尾的基部),原生質(zhì)滴(球狀,最后脫落),精子的發(fā)生,精子的發(fā)生,一，在自然繁殖的條件下，可以說是動(dòng)物為繁殖后代、延續(xù)物種的一種生理保障機(jī)制； 二，在自然條件下，精子從射精部位運(yùn)行到受精部位，將對(duì)精子進(jìn)行篩選，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量損耗。最后到達(dá)受精部位（輸卵管）的精子只剩百余個(gè)，與卵子完成受精的只有一個(gè)。,1.家畜每次射精排出的精子數(shù)以億計(jì)， 但是通常只有一個(gè)精子能夠與卵子結(jié)合，這能說是一種浪費(fèi)嗎？怎樣理解這一現(xiàn)象？,思考,不是。,精子的發(fā)生,這枚精子既幸運(yùn)，又強(qiáng)壯！,細(xì)胞核是精子遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存和復(fù)制的場所，也是參與精、卵結(jié)合和后代遺傳特性與細(xì)胞代謝活

4、動(dòng)的控制中心。 而線粒體則是有氧呼吸產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)能量的場所。 精子的線粒體集中于尾的基部形成線粒體鞘膜，是精子維持生存和運(yùn)動(dòng)能量的“動(dòng)力工廠”或“發(fā)動(dòng)機(jī)”。,2.精子細(xì)胞變成精子的過程中，細(xì)胞中很多結(jié)構(gòu)會(huì)消失，而細(xì)胞核和線粒體都保留下來，對(duì)這一現(xiàn)象怎樣理解？為什么精子中的線粒體集中在尾的基部？,思考,精子的發(fā)生,(1)發(fā)生部位： (2)時(shí)間： 減數(shù)第一次分裂是在雌性動(dòng)物排卵前完成；減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結(jié)合的過程完成的。,卵子的發(fā)生,卵巢,注意：初生女嬰的兩個(gè)卵巢中共有初級(jí)卵母細(xì)胞(初級(jí)卵泡)約兩百萬個(gè)，它們都已進(jìn)入了第一次減數(shù)分裂的前期，并停留在前期不再發(fā)育。,直到女孩進(jìn)入性成熟時(shí)期。此時(shí)

5、約有400 000個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞保留下來。初級(jí)卵母細(xì)胞受性激素的刺激才蘇醒過來，重新繼續(xù)發(fā)育。,只有 420個(gè)能發(fā)育成卵。在這420個(gè)有幸發(fā)育成卵的初級(jí)卵母細(xì)胞中，最早的一個(gè)是等待15年，而最后的一個(gè)是等待了50年才重新發(fā)育的。,胎兒期,卵泡卵泡細(xì)胞初級(jí)卵母細(xì)胞,排出的卵,卵丘細(xì)胞,卵泡液,卵子的發(fā)生,胎兒期,初情期后,卵原細(xì)胞,初級(jí)卵母細(xì)胞,次級(jí)卵母細(xì)胞 + 第一極體,初級(jí)卵母細(xì)胞,有絲分裂 數(shù)目增多,M分裂,初級(jí)卵母細(xì)胞生長透明帶形成,減數(shù)第一次分裂是在雌性動(dòng)物排卵 前、后完成的,生長、演變,排卵,說明：馬排出的是初級(jí)卵母細(xì)胞；綿羊、牛、豬排出的是次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體。,卵子的發(fā)生,胎兒

6、期,初情期后,卵原細(xì)胞,初級(jí)卵母細(xì)胞,次級(jí)卵母細(xì)胞 + 第一極體,合子 + 兩個(gè)極體,初級(jí)卵母細(xì)胞,有絲分裂 數(shù)目增多,M分裂,M分裂,初級(jí)卵母細(xì)胞生長透明帶形成,減數(shù)第一次分裂是在雌性動(dòng)物排卵 前、后完成的,減數(shù)第二次分裂是在精子和卵細(xì)胞結(jié)合的過程中完成,當(dāng)在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體時(shí)，說明卵子已經(jīng)完成了受精,卵子是否受精的重要標(biāo)志,生長、演變,胚胎時(shí)期，卵原細(xì)胞經(jīng)有絲分裂，增加數(shù)量，并演變成初級(jí)卵母細(xì)胞。 青春期后，初級(jí)卵母細(xì)胞分批發(fā)育，在排卵前完成第一次成熟分裂，生成一個(gè)體積較大的次級(jí)卵母細(xì)胞。 在受精時(shí)精子穿入的激發(fā)下，次級(jí)卵母細(xì)胞完成第二次成熟分裂，形成一個(gè)成熟的卵子。

7、,卵子的發(fā)生,胎兒期,初情期后,卵原細(xì)胞,初級(jí)卵母細(xì)胞,次級(jí)卵母細(xì)胞第一極體,合子 二個(gè)極體,初級(jí)卵母細(xì)胞,判斷卵子受精以觀察到兩個(gè)極體為標(biāo)志，卵母細(xì)胞減數(shù)分裂不是形成三個(gè)極體嗎？,人類和大部分哺乳動(dòng)物：第一極體很少再進(jìn)行第二次分裂，只有少部分哺乳動(dòng)物的第一極體才會(huì)分裂形成兩個(gè)第二極體 ； 即使分裂，在實(shí)際操作中也不容易三個(gè)都同時(shí)觀察到，但只要能看到兩個(gè)極體，就足以說明問題。,疑問,卵原細(xì)胞,有絲分裂,多個(gè)卵原細(xì)胞,染色體復(fù)制,初級(jí)卵母細(xì)胞,M,第一極體,次級(jí)卵母細(xì)胞,兩個(gè)第 二極體,第二極體,卵子,退化消失,M,排卵前后完成,在受精過程完成,被卵泡細(xì)胞包圍,形成卵泡,卵子發(fā)生過程,胎兒時(shí)期完

8、成,解析必修2,初情期后青春期后,在輸卵管中完成受精過程,P63/小資料：,牛剛出生時(shí)，每側(cè)卵巢大約含有15萬個(gè)卵泡，每個(gè)卵泡內(nèi)都有一個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞。出生后能夠發(fā)育成成熟排卵的卵泡只有200個(gè)左右，一生產(chǎn)下牛犢45頭。其他哺乳動(dòng)物的情況類似。 可見：哺乳動(dòng)物一生中卵母細(xì)胞的有效利用率 ，胚胎工程要研究解決這樣的問題。,很低,2、排出的卵子是什么時(shí)期的細(xì)胞？,1、成熟卵子的形成與哪些部位有關(guān)？,卵巢和輸卵管,MI的初級(jí)卵母細(xì)胞 或MII的次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體,回顧,（三）精子與卵子的發(fā)生比較(P68/2.),睪丸,卵巢 輸卵管,初情期 以后,胚胎期 性別分 化以后,先有絲分裂 后減數(shù)分裂,4個(gè)

9、 精子 細(xì)胞,1個(gè) 卵細(xì)胞 3個(gè) 極體,變形為蝌蚪形,球形 不變形,精子是從初情期開始的； 而哺乳動(dòng)物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備是在出生前完成的,1.一個(gè)卵泡中能形成幾個(gè)成熟的卵子？ 2.排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？,正常情況下，一個(gè)卵泡只能形成一個(gè)成熟的卵子。,是指卵子從卵泡中排出。,思考,3.剛排出的卵是成熟的卵子嗎？它在母體的什么部位與精子受精？,剛排出的卵子尚未完全成熟。僅完成第 次減數(shù)分裂，需要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，直到 才能與精子結(jié)合完成受精過程。 排出的卵子是在 內(nèi)與精子受精的。,思考,一,減數(shù)第二次分裂的中期,輸卵管,哺乳動(dòng)物精子和卵子的發(fā)生主要有哪些相似

10、點(diǎn)或不同點(diǎn)？,相似點(diǎn)： 最初階段均進(jìn)行有絲分裂，不斷增加生殖原細(xì)胞的數(shù)量；經(jīng)過兩次減數(shù)分裂（M和M）才能形成精子和卵子。,思考,哺乳動(dòng)物精子和卵子的發(fā)生主要有哪些相似點(diǎn)或不同點(diǎn)？,不同點(diǎn)： 一個(gè)精原細(xì)胞四個(gè)精子； 一個(gè)卵原細(xì)胞一個(gè)卵子； 精子形狀為蝌蚪狀；卵子為球形。 多數(shù)哺乳動(dòng)物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備是胎兒出生前完成的。,思考,1.概念：是精子和卵子結(jié)合形成合子（即受精卵）的過程。 2.場所：輸卵管,受精,受精部位,資料：,張明覺(臺(tái)，美籍華人) 發(fā)現(xiàn)問題：用各種方法處理兔附睪中的精子，無法實(shí)現(xiàn)體外受精。什么原因？ 觀察現(xiàn)象：精子在雌性動(dòng)物生殖道內(nèi)運(yùn)行的時(shí)間不長，但必須經(jīng)過這一時(shí)段才能受

11、精。 得到啟示：精子在雌性生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才獲得受精能力。1951年，張明覺和奧斯汀發(fā)現(xiàn)了“精子獲能”現(xiàn)象 研究價(jià)值：找到精子在體外獲能的物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了各種哺乳動(dòng)物精子在體外條件下的獲能。,精子在穿越女性生殖管道的過程中，在管道上皮某些分泌物的作用下，精子獲得了釋放頂體酶、穿通放射冠和透明帶的能力，因而能使卵子受精，該現(xiàn)象稱獲能。,精子獲能,受精前的準(zhǔn)備階段: 1)精子獲能:精子必須在雌性動(dòng)物的生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后,才獲得受精能力的生理現(xiàn)象. 2)卵子的準(zhǔn)備:在輸卵管中發(fā)育到減數(shù)第二次分裂的中期,才具有與精子受精的能力,受精過程,卵子在受精前也有類似于精子獲能的過程，其中卵泡液

12、的作用不可忽視。 動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同，都在輸卵管中進(jìn)一步成熟。,受精階段：,排卵12-24小時(shí)，在輸卵管壺腹部,精子和卵子相向運(yùn)動(dòng),受精過程,哺乳動(dòng)物受精過程,精卵相遇，發(fā)生頂體反應(yīng)，精子穿入放射冠,精子接觸并穿過透明帶，并接觸卵黃膜,精子頭部膨脹，同時(shí)卵子完成第二次成熟分裂，釋放第二極體,雌雄原核形成,核膜消失，兩個(gè)原核融合,第一次卵裂即將開始,透明帶反應(yīng),卵黃膜封閉作用,釋放頂體酶，溶解卵丘細(xì)胞之間物質(zhì),卵子是否受精的重要標(biāo)志,1)精子穿越放射冠和透明帶 頂體反應(yīng)使頂體內(nèi)的酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì) 透明帶反應(yīng)是防止多精入卵受精的第一道屏障 2)精子進(jìn)入卵黃膜 卵

13、黃膜封閉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)配子結(jié)合： 雌雄原核融合形成合子(受精卵),哺乳動(dòng)物受精過程,卵子在輸卵管內(nèi)達(dá)到 時(shí)才具備受精能力,減數(shù)第二次分裂中期,精子和卵子發(fā)生上的重要區(qū)別,哺乳動(dòng)物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備是胎兒出生前完成的。,對(duì)比歸納,卵子受精的標(biāo)志： 當(dāng)在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體時(shí)，說明卵子已經(jīng)完成了受精。,受精完成的標(biāo)志: 雌雄原核形成合子，是受精完成的標(biāo)志,對(duì)比歸納,防止多精入卵受精的第一道屏障是？,防止多精入卵受精的屏障,防止多精入卵受精的第二道屏障是？,總結(jié),透明帶反應(yīng)：精子接觸卵黃膜的瞬間，產(chǎn)生阻止其他

14、精子進(jìn)入透明帶的反應(yīng)。,卵黃膜封閉作用：精子入卵后，卵黃膜會(huì)立即發(fā)生一種生理反應(yīng)，阻止其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)。,（1）恢復(fù)染色體數(shù)目（二倍體）,（2）決定遺傳性別: Y+X ,X+X,（3）激活卵細(xì)胞，啟動(dòng)卵裂。,受精作用的意義,原核的形成及融合,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚 （內(nèi)含囊胚腔）,原腸胚 （內(nèi)含原腸腔）,胎兒形成,：在透明帶內(nèi)進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或略有減少。,：由具有全能性細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞數(shù)在32個(gè)左右，排列緊密，形似桑椹,內(nèi)細(xì)胞團(tuán)：發(fā)育成胎兒各組織,滋養(yǎng)層細(xì)胞：發(fā)育成胎膜和胎盤,：在輸卵管進(jìn)行有絲分裂，開始發(fā)育,滋養(yǎng)層 外胚層 中胚層 內(nèi)胚層 原腸腔,

15、胚胎發(fā)育,哪個(gè)階段以前的細(xì)胞為全能細(xì)胞？ 哪個(gè)階段的細(xì)胞開始分化？ 何種結(jié)構(gòu)將來發(fā)育成胎兒的各種組織？ 胎膜和胎盤由什么結(jié)構(gòu)發(fā)育而來的？ 什么叫孵化？,桑椹胚以前,囊胚,內(nèi)細(xì)胞團(tuán),滋養(yǎng)層,囊胚擴(kuò)大，導(dǎo)致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程交孵化,思考,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚 （內(nèi)含囊胚腔）,原腸胚 （內(nèi)含原腸腔）,胎兒形成,滋養(yǎng)層 外胚層 中胚層 內(nèi)胚層 原腸腔,胚胎發(fā)育,原腸胚的主要特點(diǎn)？,具有原腸腔 三胚層和胚孔,受精卵,第一次卵裂,第二次卵裂,第三次卵裂,囊胚,囊胚,原腸胚,內(nèi)胚層中胚層原腸胚,按照一定的 次序向內(nèi)運(yùn)動(dòng),受精卵卵裂囊胚,原腸胚的形成,原腸胚3胚層的發(fā)育,外胚層

16、表皮及其附屬結(jié)構(gòu) 神經(jīng)系統(tǒng)、感覺器官 內(nèi)胚層 消化道、呼吸道上皮 肝胰等腺體 中胚層 皮膚真皮、脊索、肌肉、骨骼 內(nèi)臟器官外膜、循環(huán)系統(tǒng)、 排泄系統(tǒng)、生殖系統(tǒng),外表神經(jīng)和感官；內(nèi)呼消化胰與肝； 其余都為中胚層,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚 （內(nèi)含囊胚腔）,原腸胚 （內(nèi)含原腸腔）,胎兒形成,：在透明帶內(nèi)進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或略有減少。,：由具有全能性細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞數(shù)在32個(gè)左右，排列緊密，形似桑椹,內(nèi)細(xì)胞團(tuán)：發(fā)育成胎兒各組織,滋養(yǎng)層細(xì)胞：發(fā)育成胎膜和胎盤,：最初發(fā)育在輸卵管進(jìn)行有絲分裂,滋養(yǎng)層 外胚層 中胚層 內(nèi)胚層 原腸腔,胚胎發(fā)育,胚胎發(fā)育過程,原腸胚,充滿

17、活力的精子,此時(shí)經(jīng)過種種障礙的精子終于與卵子相遇，卵子外膜成為它們第一道需要攻破的關(guān)卡。此時(shí)，精子們把頭鉆到卵子的外壁上，尾巴不斷拍打著，卵子則隨著精子尾部的運(yùn)動(dòng)緩慢地逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。,卵子的外層被一層透明的薄膜保護(hù)著，這使它看起來像一個(gè)懸浮在天體中的漂亮的星球。,經(jīng)過種種障礙的精子終于與卵子相遇,精子試圖進(jìn)入卵子,此時(shí), 精子的頭已經(jīng)鉆進(jìn)去了, 我們還可以看到它的中部和尾部，它就像一個(gè)不斷旋轉(zhuǎn)的鉆頭，在尾巴拍打的驅(qū)動(dòng)下，努力進(jìn)入卵子。,受精后8天。胚牙完成著陸,微微嵌入子宮內(nèi)膜。此時(shí)它分裂發(fā)育為幾百個(gè)細(xì)胞。,受精后6星期，人形已隱約可見。這時(shí)，胚胎的心跳每分鐘140150下是母親心跳的兩倍。,人

18、類胚胎第8周時(shí)在子宮內(nèi)的照片,此時(shí)胎兒已長到1820周，他移動(dòng)手臂，把手指放在唇邊，這可以促進(jìn)它對(duì)吮吸的反映 。,高等動(dòng)物胚胎和個(gè)體發(fā)育的過程,1.表中哪種動(dòng)物的胚胎在進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高？ 2.將體外培養(yǎng)的馬胚胎移植到母馬子宮時(shí)，應(yīng)選擇什么階段的胚胎？如果換成牛又該怎樣處理？,P67/資料分析,馬的胚胎進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高，其次為小鼠。,馬應(yīng)選擇囊胚階段的胚胎。 牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在816細(xì)胞階段進(jìn)入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實(shí)踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。,3.為什么說關(guān)于動(dòng)物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會(huì)為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)？請(qǐng)結(jié)合本節(jié)內(nèi)容舉例說明。,胚胎工程的許多技術(shù)都是在了解哺乳動(dòng)物自然條件下受精和早期胚胎發(fā)育的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。本節(jié)涉及的哺乳動(dòng)物體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育都是在自然條件下的特點(diǎn)和規(guī)律，人們正是在認(rèn)識(shí)了這些自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，在體外進(jìn)行有效的模擬，才使卵母細(xì)胞能在體外成熟；精子能在體外完成獲能；獲能精子和成熟卵母細(xì)胞能在試管內(nèi)完成受精；體外受精卵能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等，這些都有賴于體內(nèi)自然條件下的基礎(chǔ)研究成果。,P67/資料分析,下列敘述是有關(guān)精子和卵子的區(qū)別： 初級(jí)性卵母細(xì)胞的形成時(shí)間 MI和MII的時(shí)間連續(xù)性 成熟生殖細(xì)胞是否經(jīng)過變形 成熟生殖細(xì)胞的染色體數(shù)量,練習(xí),我國首例“虎獅獸”2