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1、專題3 胚胎工程,英國(guó)人W希普于1890年在劍橋大學(xué)將純種安哥拉兔的兩個(gè)4細(xì)胞胚胎移植到一只毛色特征完全不同的比利時(shí)兔的輸卵管內(nèi)。結(jié)果生出兩只純種的安哥拉子免。這是世界上第一例胚胎移植，胚胎移植技術(shù)由此創(chuàng)始。,比利時(shí)兔,安哥拉兔,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。,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)物受精和早期胚胎 發(fā)育的規(guī)律,3.1 體內(nèi)受精和

2、早期胚胎發(fā)育,1、精子的發(fā)生 (1)場(chǎng)所:精子的發(fā)生是在 內(nèi)的 中完 成的。 (2)時(shí)期:(雄性動(dòng)物)從 到 。,一、精子和卵細(xì)胞的發(fā)生,哺乳動(dòng)物睪丸示意圖,睪丸,初情期,曲細(xì)精管,生殖機(jī)能衰退,染色體復(fù)制,初級(jí)精母細(xì)胞,精原細(xì)胞,多個(gè)精原細(xì)胞,精子發(fā)生的過程,第一階段,第二階段,第三階段,,,,,,有絲分裂,,,,M,精子細(xì)胞,次級(jí)精母細(xì)胞,,,,,M,,,,變形,精子,,,精子細(xì)胞,精子,,,,,,,線粒體,高爾基體,A、頂體的發(fā)生,,發(fā)育中的頂體,,發(fā)育中的尾 （中心體）,B、尾的的發(fā)育,C、精子頭的出現(xiàn),D、細(xì)胞質(zhì)濃縮,E、精子的形成,,原生質(zhì)滴,,尾,,線粒體鞘,,頂體,

3、精子細(xì)胞變形成精子,發(fā)育為,演變?yōu)?形成,濃縮成,變?yōu)?精子頭的主要部分 頭部的頂體 精子的尾 線粒體鞘膜(尾的基部) 原生質(zhì)滴(球狀),細(xì) 胞 核 高爾基體 中 心 體 線 粒 體 細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì),精子細(xì)胞變形中的主要變化,,,,,,,,,,,精子細(xì)胞,精子,1.理清精子細(xì)胞變形成精子的過程。 2.注重精子各組成分別由精子細(xì)胞 的哪一部分形成?,精子的形態(tài)：,（1）外形似蝌蚪，分__、__、__、三大部分。,（2）不同種動(dòng)物精子的形態(tài)____，大小略有____，與動(dòng)物的體形大小____ 。,頭 頸 尾,相似,不同 無關(guān),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

4、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？ 提示：不是。其一，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；其二，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)。,討論:（教材P62）,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？ 提示：細(xì)胞核是精子遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存和復(fù)制的場(chǎng)所，也是參與精、卵結(jié)合和后代遺傳特性與細(xì)胞代謝活動(dòng)的控

5、制中心。而線粒體則是有氧呼吸產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)能量的場(chǎng)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)”。,討論:（教材P62）,2、卵子的發(fā)生 (1)場(chǎng)所:卵子的發(fā)生是在 內(nèi)中完成的。 (2)時(shí)期:（動(dòng)物胚胎）在 以后，即 。由卵原細(xì)胞通過不斷 增加其數(shù)量，并進(jìn)一步演變成 。,動(dòng)物細(xì)胞卵巢、卵泡和卵子的關(guān)系圖,卵巢,性別分化,胎兒期,有絲分裂,初級(jí)卵母細(xì)胞,,卵巢中有卵泡，每個(gè)卵泡中有一個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞。,卵子結(jié)構(gòu)圖,在 完成,,一般不進(jìn)行M,有絲分裂,染色體復(fù)制,M,卵原細(xì)胞,卵子發(fā)生過程,多個(gè)卵原細(xì)胞,胎兒時(shí)期,,第一極體,,M,

6、卵子,第二極體,退化消失,受精,,,,初級(jí)卵母細(xì)胞,,次級(jí)卵母細(xì)胞,,,合子,,,,,,,,,,,,,卵泡細(xì)胞,受精過程,排卵前后,,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。,1.一個(gè)卵泡中能形成幾個(gè)成熟的卵子？ 提示：正常情況下，一個(gè)卵泡只能形成一個(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？ 提示：是指卵子從卵泡中排出。,討論:（教材P63）,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？ 提示：剛排出的卵子尚未完全成熟，僅完成第一次減數(shù)分裂，需要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，直到減數(shù)第二次分裂的中期才能與精

7、子結(jié)合完成受精過程。排出的卵子是在輸卵管內(nèi)與精子受精的。,討論:（教材P63）,1.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)過減數(shù)分裂（M和M）才能形成精子或卵子。,精子和卵子的發(fā)生異同,2.不同點(diǎn)：,睪丸曲細(xì)精管,卵巢 輸卵管,初情期 以后,性別分化以后,4個(gè) 精子細(xì)胞,1個(gè)卵細(xì)胞2個(gè)極體,是,否,蝌蚪形,圓形,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；精子是從初情期開始的,1.以下說法不正確的是 A.雄性動(dòng)物從初情期開始產(chǎn)生精子 B.1個(gè)精原細(xì)胞可以形成4個(gè)精子 C.對(duì)多數(shù)家畜來說，精子在睪丸內(nèi)形成的時(shí)間為兩個(gè)月左右 D.動(dòng)物體型大的產(chǎn)生的精子多且大 2.

8、一個(gè)卵泡可以形成的卵子數(shù)目是 A.1個(gè) B.2個(gè) C.3個(gè) D.4個(gè),練習(xí)：,3.以下說法正確的是 A.哺乳動(dòng)物卵泡的形成是在初情期 B.排卵是指排出成熟的卵泡 C.排卵實(shí)際上是排出初級(jí)卵母細(xì)胞 D.排卵實(shí)際上是排出次級(jí)卵母細(xì)胞 4.下例不屬于精子和卵子發(fā)生的區(qū)別的是 A.初級(jí)精母、卵母細(xì)胞的形成時(shí)間 B.M和M的時(shí)間連續(xù)性 C.成熟生殖細(xì)胞是否發(fā)生變形 D.成熟生殖細(xì)胞中染色體的數(shù)量,二、受精,精子,受精卵,卵黃膜,透明帶,輸卵管,卵子,合子,4、過程,,受精前的準(zhǔn)備階段,受精階段,,受精過程,精子獲能,卵子的準(zhǔn)備,,放射冠,雌雄原核形成,透明帶,受精卵的形成,卵黃膜,,,準(zhǔn)備階段1：

9、精子獲能 即精子必須在雌性動(dòng)物生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)生理變化后，才能獲得受精能力的現(xiàn)象。 準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備 即卵子在輸卵管內(nèi)達(dá)到減數(shù)第二分裂中期（M）時(shí)，才具備受精能力。,受精前準(zhǔn)備階段：,受精階段,包括精子穿越放射冠和透明帶，進(jìn)入卵黃膜，雌雄原核形成和受精卵形成。,1.什么叫頂體反應(yīng)？ 2.什么叫透明帶反應(yīng)？ 3.什么叫卵黃膜的封閉作用？ 4.防止多精入卵受精有哪些生理反應(yīng)？,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

10、來像一個(gè)懸浮在天體中的漂亮的星球。,精、卵相遇,,頂體反應(yīng),,頂體酶釋放,,溶解卵丘細(xì)胞之間物質(zhì),,穿越放射冠,接觸透明帶,,,頂體酶溶解透明帶,穿越透明帶,,,接觸卵黃膜,,產(chǎn)生透明帶反應(yīng),,形成第一道屏障,,精子被微絨毛抱合,,,精子外膜與卵黃膜融合,,精子注入卵,精 子 注 入 卵 后,變化,,變化,,變化,,產(chǎn)生卵黃膜封閉作用,形成第二道屏障,,尾部脫離核膜破裂,形成雄原核,,激活卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體,形成雌原核,,發(fā)育 移動(dòng) 接觸 合并,形成受精卵,,,細(xì)胞分裂方式為_______ 細(xì)胞數(shù)目____ 胚胎總體積______或略有____ 每個(gè)細(xì)胞體積_____ DNA

11、數(shù)目_____ 有機(jī)物總量_____ 有機(jī)物種類_____,減少,1、卵裂期的特點(diǎn)：,有絲分裂,增加,不增加,縮小,減小,增加,三、胚胎發(fā)育,增加,根據(jù)胚胎形態(tài)的變化，分幾個(gè)階段： 受精卵 卵裂（包括2細(xì)胞期、4細(xì)胞期、8細(xì)胞、16細(xì)胞期、32細(xì)胞期） 桑椹胚 囊胚期 原腸胚期（包括內(nèi)、中、外三胚層和原腸腔） 幼體,,,2、胚胎發(fā)育的過程：,,,,,卵裂,,囊胚期,滋養(yǎng)層：發(fā)育成胎膜和胎盤，胚胎可通過這些組織從母體中獲得正常發(fā)育所需的氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞：即胚胎干細(xì)胞，是一種未分化的細(xì)胞，具有全能性，能發(fā)育成完整的胚胎,滋養(yǎng)層,內(nèi)細(xì)胞團(tuán),囊胚腔,囊胚的形成,歸納：早期胚胎發(fā)

12、育的幾個(gè)階段,桑椹胚：細(xì)胞屬于 。 囊胚：細(xì)胞開始 ； 將來發(fā)育成 ， 將來發(fā)育成胎膜、胎盤，出現(xiàn) 后，進(jìn)一步擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致 。 原腸胚：內(nèi)細(xì)胞團(tuán) 形成 ， 細(xì)胞形成 ，出現(xiàn) 。,全能細(xì)胞,,分化,,內(nèi)細(xì)胞團(tuán),,各種組織,,滋養(yǎng)層,,囊胚腔,,孵化,,表皮的細(xì)胞,,外胚層,,下方的,,內(nèi)胚層,,原腸腔,,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,胚的發(fā)育：,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,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，

13、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,胚胎發(fā)育,,滋養(yǎng)層 外胚層 中胚層 內(nèi)胚層 原腸腔,原腸胚3胚層的發(fā)育,外表神經(jīng)和感官；內(nèi)呼消化胰與肝；其余都為中胚層,外胚層：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),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？ 提示：馬的胚胎進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高，其次為小鼠。

14、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？ 提示：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。,資料分析:（教材P67）,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。 提示：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

15、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。,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。,穿過放射冠：在卵子外圍集聚有幾十個(gè)精子，它們首先穿放射冠。,穿過透明帶： 幾個(gè)精子同時(shí)分解透明帶，但只有一個(gè)精子能穿過透明帶進(jìn)入卵子內(nèi)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)精子進(jìn)入后，透明帶的穿透性就立即發(fā)生變化，從而阻止其他精子穿越透明帶。,形成受精卵： 精子進(jìn)入卵子后，其細(xì)胞核變大到和卵子細(xì)胞核相似，精子細(xì)胞核（雄原核）和卵子細(xì)胞核（雌原核）同時(shí)向細(xì)胞中部靠攏，并相互融合成一個(gè)細(xì)胞核，這時(shí)稱受精卵。,充滿活力的精子,受精后8天。胚芽完成著陸,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。,人類胚胎第8周時(shí)在子宮內(nèi)的照片,此時(shí)胎兒已長(zhǎng)到20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 。,