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1、专题3 胚胎工程,胚胎工程,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，如体外受精、胚胎移植、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。,操作对象：早期胚胎和配子 技术手段：胚胎移植、体外受精、 胚胎分割、胚胎干细胞培养等 理论基础：哺乳动物的受精卵和早期胚胎 的发育规律,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、转基因胚胎、胚胎干细胞培养等技术
2、应运而生。,3.1 体内受精和早期胚胎发育,一.精子和卵子的发生,（1）发生场所：睾丸曲细精管 （2）时间： 初情期（开始）生殖机能衰退（终止）,1.精子的发生,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,部分精原细胞经过 染色体复制和其他物质合成,变形,（3）过程,M,M,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：,变形,提示：细胞核是精子遗传物质储存和复制的场
3、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”。,1.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？,问题讨论:,提示：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
4、百余个，与卵子完成受精的只有一个。,2.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？,问题讨论:,对于多数家畜来说，精子在睾丸内形成的时间为两个月左右。 不同动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关。,2.卵子的发生,(1)发生部位：卵巢 (2)时间：胚胎时期(性别 分化后),卵原细胞,有丝分裂,多个卵原细胞,染色体复制,1个初级卵母细胞,M,第一极体,1个次级卵母细胞,两个第二极体,第二极体,卵子,退化消失,M,排卵前后完成,在受精过程中完成,被卵泡细胞包围,形成卵泡,胎儿时期完成,发情期完成,M,（3）过程：,卵泡
5、=卵泡细胞+初级卵母细胞,卵子=次（初）级卵母细胞+透明带+放射冠,排卵：卵子从卵泡中排出,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：是指卵子从卵泡中排出。,卵子受精的标志： 当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。,哺乳动物精子和卵
6、子的发生主要有哪些相似点或不同点？,相似点： 最初阶段均进行有丝分裂，不断增加生殖原细胞的数量；经过两次减数分裂（M和M）才能形成精子和卵子。,不同点： 一个精原细胞多个精子； 一个卵原细胞一个卵子； 精子形状为蝌蚪状；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胎儿出生前完成的。,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（ ）,A.1个 B.0或1个 C.2个 D.4个,D,B,二、受精,1.概念：是精子和卵子结合形成
7、合子（即受精卵）的过程。 2.场所：输卵管,一)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)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,3.过程：,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 透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障,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),2)精子进入卵黄膜 卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障,二)受精阶段:,穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿放射冠。,顶
8、体反应：释放顶体酶，溶解放射冠的卵丘细胞间物质和透明带。,几个精子同时分解透明带，但只有一个精子能穿过透明带进入卵子内， 当第一个精子穿过透明带，接触卵黄膜的同时，透明带的穿透性就立即发生变化，从而阻止其他精子穿越透明带。,穿过透明带：,透明带反应：第一道屏障,精子进入卵黄膜 卵黄膜表面有大量的微绒毛，当精子与卵黄膜接触时，立即被微绒毛抱合，随后，精子的外膜和卵黄膜相互融合，精子入卵。,卵黄膜封闭作用：防止多精入卵受精的第二道屏障,卵黄膜封闭作用：精子入卵后，卵黄膜会立即发生一种生理反应，变厚变硬，阻止其他 精子再进入卵内。,精子进入卵子后,尾部脱离，原有的核膜破裂，形成一个新的核膜雄原核，与
9、此同时，精子进入卵后被激活的卵子完成减，形成雌原核，雄原核和雌原核同时向细胞中部靠拢,并相互融合成一个细胞核,这时称受精卵。,形成受精卵：,标志：在卵黄膜和透明带的间隙可以 观察到两个极体时,精、卵相遇,顶体反应,顶体酶释放,顶体酶溶解透明带,接触透明带,穿越放射冠,溶解卵丘细胞 （放射冠）,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,精子进入卵,精子进入卵后,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,形成雌原核,激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体,发育 移动 接触 合并,形成受精卵,哺乳动物受
10、精过程示意图,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。,充满活力的精子,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，卵子则随着精子尾部的运动缓慢地逆时针转动。,精子试图进入卵子,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。,受精过程,受精前的准备阶段,受精阶段,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。,卵子准备,即卵子在输卵管内达到减数第二次分裂中期（MII
11、）时，才具备受精能力。,包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，原核形成和配子结合。,标志：在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时,总结：,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。,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚（内含囊胚腔）,原肠胚（内含原肠腔）,胚层分化形成胎儿形成,：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,二、
12、哺乳动物胚胎发育的基本过程,胚胎发育：指受精卵发育成幼体的过程,强调：卵裂期的特点,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_,有丝分裂,增加,不增加,缩小,减小,增加,减少,孵化：囊胚从透明带伸展出,补充：人体胚胎发育的基本过程,人体胚胎发育在子宫内经过约38周，整个过程可分为胚卵期、胚胎期和胎儿期三个阶段,胚卵期：从受精至第一周末胚胎开始着床,细胞期,新生命的第四天胚泡,新生命的第三天桑葚胚,受精后8天。胚芽完成“着陆“,微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。,桑椹胚：细胞数在32个左右，细胞排列致密，形似桑椹，细胞属于全能细胞
13、,囊胚：细胞开始分化; 内细胞团将来发育成各种组织, 滋养层将来发育成胎膜、胎盘; 出现囊胚腔后，进一步扩大会导致孵化。,新生命的第四周,新生命的第五周看啊，眼的雏形出来了,胚胎期：从第二周至第八周,第三周末形成原肠胚：内细胞团表皮的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，出现原肠腔。,新生命的第六周四肢和脑都开始初步分化了，真让人激动,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。,新生命的第七周进一步发育了，看个整体的吧,人类胚胎第八周时在子宫内的照片 ，胚初具人形,新生命的第九周胎儿已基本成形，看看手的进一步分化,新生命的第十二周理论上这时的胎儿已可以独立生活，但其实出世的日子还早,胎儿期：从第九周开始至分娩,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 。,新生命的第二十六周中间的很多周变化不大，是体内器官的逐步分化和成熟，就略过吧。二十六周的胎儿如果出世，存活率已经很高了！看看就知道差不多了啊！,新生命的第二十八周请注意体位，现在已经为分娩做好准备了,再见！,