1、專題3 胚胎工程,胚胎工程指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術，如體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等技術。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需要移植到雌性動物體內生產后代，以滿足人類的各種需求。,操作對象：,早期胚胎和配子,技術手段：,胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等,理論基礎：,哺乳動物的體內受精和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律,胚胎工程,精原細胞,精子,卵原細胞,卵細胞,精原細胞,精細胞,卵原細胞,卵細胞和極體,3.1體內受精和早期胚胎發(fā)育,(一)精子的發(fā)生,2、時間：,3、過程：,從初情期開始直到生殖功能衰退,發(fā)生的過程大體可分為三個階段,一、精子和卵子的發(fā)生,1、部

2、位：,睪丸的曲細精管內,精原細胞,有絲分裂,初級精母細胞,次級精母細胞,精子細胞,精子,M,第一階段,第二階段,第三階段,M,精子發(fā)生的過程,多個精原細胞,DNA復制,變形,2N,2N,2N,N,N,N,變?yōu)榫宇^部的主要部分； 發(fā)育為頭部的頂體； 演變?yōu)榫拥奈玻?聚集在尾的基部形成線粒體鞘； 其它物質濃縮成 (球形)，隨精子的成熟向尾部移動，最后脫落。,細胞核,高爾基體,中心體,線粒體,原生質滴,精細胞變形成精子的過程,精細胞變形成精子的過程,頭,頸,尾,線粒體鞘,精子的形態(tài),（1）外形似 ，分 、 、 、三大部分。,（2）不同種動物精子的形態(tài) ，大小略有 ，與動物的體形大小 。,相似,無

3、關,頭,頸,尾,蝌蚪,不同,不是。其一，在自然繁殖的條件下，可以說是動物為繁殖后代、延續(xù)物種的一種生理保障機制；其二，在自然條件下，精子從射精部位運行到受精部位，將對精子進行篩選，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。最后到達受精部位（輸卵管）的精子只剩百余個，與卵子完成受精的只有一個。,1.家畜每次射精排出的精子數(shù)以億計，但是通常只有一個精子能夠與卵子結合，這能說是一種浪費嗎？怎樣理解這一現(xiàn)象？,問題討論,細胞核是精子遺傳物質儲存和復制的場所，也是參與精、卵結合和后代遺傳特性與細胞代謝活動的控制中心。 線粒體則是有氧呼吸產生運動能量的場所。精子的線粒體集中于尾的基部形成線

4、粒體鞘膜，是精子維持生存和運動能量的“動力工廠”。,2.精子細胞變成精子的過程中，細胞中很多結構會消失，而細胞核和線粒體都保留下來，對這一現(xiàn)象怎樣理解？為什么精子中的線粒體集中在尾的基部？,（二）卵子的發(fā)生,2、時間：,1、部位：,卵巢,減數(shù)第一次分裂是在雌性動物排卵前完成；減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結合的過程完成的。,卵原細胞,多個卵原細胞,初級卵母細胞,第一極體,次級卵母細胞,兩個第二極體,第二極體,卵子,退化消失,3、卵子發(fā)生過程,M,排卵前后完成,在受精過程中完成,被卵泡細胞包圍,形成卵泡,胎兒時期完成,M,2N,2N,4N,N,2N,2N,N,N,雌性胎兒卵巢內的 ，通過 分裂增加

5、其數(shù)量，演變?yōu)?，被卵泡細胞包圍形成 。初級卵母細胞經(jīng)過 分裂變?yōu)槌墒斓?。,減數(shù)第一次分裂時間是在雌性動物 完成的，產生1個 和 。,減數(shù)第二次分裂時間是在 的過程中，結果是產生1個 和3個 。,卵原細胞,有絲,初級卵母細胞,卵泡,減數(shù),卵子,排卵前后,次級卵母細胞,第一極體,受精,成熟卵子,第二極體,3、卵子發(fā)生過程,放射冠,透明帶,卵黃膜,核,細胞質,卵細胞的發(fā)育及結構,卵泡破裂，卵細胞從卵巢排出的過程稱為排卵。,排卵,黃體,排卵后，卵泡迅速轉變成一個富有血管的腺樣結構，即為黃體?？煞置谠屑に睾痛萍に?。,卵細胞,2.一個卵泡中能形成幾個成熟的卵子？,剛排出的卵子尚未完全成熟，僅完成第一次

6、減數(shù)分裂，需要在輸卵管內進一步成熟，直到減數(shù)第二次分裂的中期才能與精子結合完成受精過程。,正常情況下，一個卵泡只能形成一個成熟的卵子。,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？,問題討論,是指卵子從卵泡中排出。,1.排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？,排出的卵子是在輸卵管內與精子受精的。,(三)精子與卵子的發(fā)生比較,睪丸的曲細精管,卵巢,初情期開始,胚胎性別分化后開始,均等,不均等,4個精子細胞,1個卵細胞+3個極體,變形,不變形,二、受精,1、概念:,3、場所:,1、概念:,2、完成標志:,輸卵管內,指精子和卵子結合形成合子(即受精卵)的過程。,當在 和

7、的間隙可以觀察到 時，說明卵子已經(jīng)完成了受精。,卵黃膜,透明帶,兩個極體,4、過程,精子獲能,卵子的準備,精子在雌性動物生殖道內發(fā)生相應生理變化后，才能獲得受精能力。,卵子在輸卵管內達到減數(shù)第二分裂中期（M）時，才具備受精能力。,準備階段,精子穿越放射冠和透明帶,進入卵黃膜,原核形成,配子結合,精子通過頂體反應釋放的頂體酶溶解卵丘細胞和透明帶，進而穿越。,受精階段,精子核膜破裂，形成新核膜，形成雄原核。,精子被微絨毛抱合，進而精子外膜與卵黃膜相互融合，精子入卵。,卵子完成減數(shù)第二次分裂， 排出第二極體，形成雌原核。,雄、雌原核充分發(fā)育后彼此接觸，合并，形成二倍體受精卵。,精子觸及卵黃膜的瞬間，

8、產生透明帶反應,精子入卵后的卵黃膜封閉作用,放射冠,透明帶,卵黃膜,核,受精過程,透明帶反應,第一極體,卵黃膜封閉作用,受精過程,內細胞團,囊胚腔,三、胚胎發(fā)育,1、卵裂期的特點：,有絲分裂,增加,減小,減少,增加,細胞分裂方式：,細胞數(shù)目：,胚胎總體積：,每個細胞體積：,每個細胞DNA含量：,有機物總量：,有機物種類：,不增加或略有縮小,不變,2、早期胚胎發(fā)育的幾個階段,桑椹胚,胚胎細胞數(shù)目 個左右，該階段由于細胞 ，屬于 細胞，細胞間排列緊密，形似桑椹。,32,未分化,全能性,囊胚,囊胚腔,細胞開始 ，并出現(xiàn) ；,內細胞團將來發(fā)育成 ；,滋養(yǎng)層將來發(fā)育成 ；,體積擴大會導致 ，稱為 。,分

9、化,囊胚腔,各種組織,胎膜、胎盤,透明帶破裂,孵化,滋養(yǎng)層,內細胞團,內細胞團 形成外胚層，,原腸胚,囊胚腔,原腸腔,中胚層,內胚層,外胚層,表皮的細胞,細胞形成內胚層，出現(xiàn) 。,下方的,原腸腔,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚,原腸胚,胎兒形成,由具有全能性細胞構成，細胞數(shù)在32個左右，排列緊密，形似桑椹。,內細胞團：發(fā)育成胎兒各組織,滋養(yǎng)層細胞：發(fā)育成胎膜和胎盤,在輸卵管，透明帶內進行有絲分裂，細胞數(shù)量不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或略有減少。,三.胚胎發(fā)育,囊胚腔,滋養(yǎng)層,外、中、內胚層,原腸腔,受精卵,二細胞,桑椹胚,四細胞,八細胞,十六細胞,卵裂期各個時期,1.表中哪種動物的胚胎在進入

10、子宮時發(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，應選擇什么階段的胚胎？如果換成牛又該怎樣處理？,資料分析,答：馬的胚胎進入子宮時發(fā)育程度最高，其次為小鼠。,答：馬應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細胞階段進入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進行移植。,3.為什么說關于動物的體內受精和胚胎發(fā)育的研究，會為胚胎工程提供理論基礎？請結合本節(jié)內容舉例說明。,提示：胚胎工程的許多技術都是在了解哺乳動物自然條件下受精和早期胚胎發(fā)育的基礎上實現(xiàn)的。本節(jié)涉及的哺乳動物體內受精和胚胎發(fā)育都是在自然條件下的特點和規(guī)律，人們正是在

11、認識了這些自然規(guī)律的基礎上，在體外進行有效的模擬，才使卵母細胞能在體外成熟；精子能在體外完成獲能；獲能精子和成熟卵母細胞能在試管內完成受精；體外受精卵能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等，這些都有賴于體內自然條件下的基礎研究成果。,你知道“同卵雙胞胎”、“異卵雙胞胎”以及“多胞胎”是怎么產生的嗎？,1、精子變形時，線粒體集中在尾基部的原因解釋是( ) A釋放頂體酶發(fā)生透明帶反應 B產生能量促進精子運動 C有利于質基因進入受精卵 D受細胞核的擠壓形成,練習,2、哺乳動物受精過程中，精子釋放的酶是( ) A溶菌酶 B蛋白酶 C頂體酶 D獲能酶,3、精子獲能所利用的化學物質可以是( ) A一定濃度的肝素 B一定濃度的ATP C一定濃度的葡萄糖 D一定濃度的血清,6關于受精過程的敘述錯誤的是 ( ) A獲能后的精子與卵子相遇后，釋放頂