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1、专题3 胚胎工程,考纲要求,胚胎工程与必修教材相关知识的联系,1、精子和卵子的发生和减数分裂,2、哺乳动物胚胎发育和细胞增殖、细胞分化,3、精子和卵子的发生、超数排卵与同期发情和激素调节,4、胚胎干细胞和细胞全能性、细胞分化,温馨回顾： 1、什么叫受精作用？ 2、精子和卵细胞是经过什么分裂产生的？ 产生的场所在哪里？ 3、原始生殖细胞是经过什么分裂产生的？ 4、画出精原细胞的减数分裂的过程图。,胚胎工程的概念： 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，以满足人类大
2、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：1.生殖细胞的形成：生殖细胞分别由原始性细胞经过减数分裂而成的。 2.胚胎的发育：精子和卵细胞受精合成的受精卵是下一代新生命的开始。,3.1 体内受精和 早期胚胎发育,一.精子和卵子的发生,（一）精子的发生 阅读课本P61-62的内容，思考并回答以下问题： 1、精子发生的场所和时间； 2、精子的发生可分成哪几个阶段？各阶段有什么特征？ 3、精子的形态及结构。,（1）发生场所：睾丸 （2）时间： 初情期生殖机能衰老,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,
3、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,染色体复制,变形,（初级精母细胞的形成）,（精细胞的形成）,（变形）,1个精原细胞（染色体数:2n）,1个初级精母细胞（染色体数:2n）,2个次级精母细胞（染色体数:n）,4个精子细胞（染色体数:n）,体细胞（染色体数:2n）,有丝分裂 细胞分化,间期：细胞体积增大、染色体复制,前期：联会、四分体（非姐妹染色单体交叉互换） 中期：同源染色体排列在赤道板两侧 后期：同源染色体分离（非同源染色体自由组合） 末期：形成2个次级精母细胞,着丝点分裂，染色单体分离,4个2种精子（染色体数:n）,变形,减数第一次分裂,减数第二次分裂
4、,精子细胞变形中的主要变化：,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,精子头部的主要部分,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),（1）外形似蝌蚪：分头、颈、尾三大部分。,（2）不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体形大小无关。,不是。其一，在自然繁殖的条件下，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（雌性的阴道）运行到受精部位，复杂的组织结构和生理环境将对精子进行筛选，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）的精子只剩百余个，与卵子完
5、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？,问题讨论:,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。 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？,（二）卵子的发生,阅读课本内容，思考并回答以下问题： 1、卵细胞发生的场所和时间； 2
6、、卵细胞的发生可分成哪几个阶段？各阶段有什么特征？,2.卵子的发生,发生部位卵巢、输卵管 发生时间： 初级卵母细胞的形成在胎儿期性别分化后（卵巢） 减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成；（卵巢） 减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的（输卵管）,卵细胞（即卵子）是卵巢中的卵泡产生的。当女孩出生以后，卵巢中已经有几十万个卵泡。到了青春期，卵泡开始发育，大约每28 d有一个卵泡经过生长达到成熟，并且排卵。,（放射冠）,动物的胚胎在816周性别分化以后，雌性胎儿卵巢内的卵原细胞，通过有丝分裂增加其数量，演变为初级卵母细胞，被卵泡细胞包围形成卵泡。,透明带：,卵泡：,卵母细胞卵泡细胞,卵母细胞
7、与卵丘细胞间的1层厚膜（糖蛋白）,卵丘：,卵母细胞卵丘细胞 （属于卵泡细胞放射冠）,黄体：,排卵后，由卵泡形成的富有血管的腺体样结构（分泌孕激素等）,卵子的发生,排“次级卵母细胞”或者“初级卵母细胞”,排卵：,卵子从卵泡排出，进入输卵管,图2-5卵巢和卵细胞的发生过程,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,第一极体,次级卵母细胞,注：在卵细胞膜和透明带之间出现两个极体 （受精的标志）,第二极体,合子,（最终退化消失）,卵子发生过程,M,初情期后，在卵巢中，排卵前后完成,进入输卵管，在受精过程完成,被卵泡细胞包围,胎儿期完成,生长，形成透明带和卵细胞膜,1.一个卵泡中能
8、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： 当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经受精。,注意：1.区分受精的标志和受精完成的标志 2.精子和卵子 发生的区别,雌雄原核融合， 形成合子（即核 融合形成受精卵）,卵子和
9、精子发生的比较,睾丸的曲细精管（场所唯一）,卵巢（M）、输卵管（M）（场所不唯一）,初情期,胎儿期性别分化后开始，卵泡的形成和在卵巢内的储备在出生前完成；减分裂在精子和卵子结合过程中完成, M和M是连续的，需变形成蝌蚪状精子 细胞质均等分配, M和 M是不连续的，不需变形，卵子是球状的 细胞质不均等分配,形成4个精子细胞,形成1个卵细胞和3个极体, 原始生殖细胞的增殖为有丝分裂生殖细胞的成熟为减数分裂成熟过程均经染色体复制一次和细胞分裂两次子细胞中的染色体数目减半,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
10、.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,3、在狗的精巢中，由A、T两种碱基参与构成的核苷酸共有X种；其DNA分子结构稳定性最低的时期在细胞周期的Y期；DNA复制出的2个DNA分子彼此分离发生在Z期。下列有关X、Y、Z的叙述正确的是（ ) A、2、分裂间期、有丝分裂后期和减数第二次分裂后期 B、5、分裂间期、有丝分裂后期和减数第一次分裂后期 C、4、分裂前期、有丝分裂第一次和第二次分裂后期 D、3、分裂间期、有丝分裂后期和减数第二次分裂后期,D,4、卵子的成熟部位和受精部位分别是（ ） A.卵巢、卵
11、巢 B.卵巢、输卵管 C.输卵管、输卵管 D.输卵管、子宫,C,1.概念: 指精子和卵子结合形成合子 (即受精卵)的过程。,二、受精,2.场所: 受精是在输卵管内完成的。,二、受精,（一）受精的概念： 是精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。 （二）场所：输卵管。 是不是所有动物的受精过程都发生在输卵管中？,否。鱼类、蛙两栖类等在体外,、过程,精卵识别,精子附着于卵膜,精卵质膜、核融合,注意,同种动物精子、卵细胞表面有特异性相互识别的糖蛋白，这是同种动物精卵才能结合的原因之一。,4、结果：受精卵形成,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
12、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（M中期）,才具有与精子受精的能力,思考：精子在雌性生殖道内是如何获能的？,答：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。,穿过透明带：,形成受精卵：,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,接触卵细胞膜,产
13、生透明带反应,形成第一道屏障（作用 ）,精子被微绒毛抱合,精外膜与卵细胞膜融合,精子进入卵,防止多个精子进入透明带,精子进入卵后,变化,变化,变化,产生卵细胞膜反应,形成第二道屏障 （作用？）,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,防止多精入卵,二)受精阶段: 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 2)精子进入卵细胞膜 卵细胞膜反应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)配子结合： 雌雄原核融
14、合形成合子(受精卵),“三大反应”及“两道屏障”,3、意义,对于进行有性生殖的生物来说，通过减数分裂和受精作用可以维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定 ；这对于生物的遗传和变异十分重要。 思考： 你认为受精卵中的遗传物质来自什么？,细胞核中的染色体是精卵各提供一半；细胞质中的几乎全部来自于卵细胞。,1、下列说法正确的是（ ） A.成熟精子遇到卵子便可发生受精作用 B.排出成熟卵子细胞的过程即为排卵 C.卵子形成时的分裂过程均在卵巢内完成 D.卵子发生中的减数第二次分裂是在精子和卵子的结合过程中完成的,2、下列有关排卵的叙述，正确的是（ ） A.排卵是指卵泡从卵巢中排出 B.精子和卵子受精
15、后发生排卵 C.排卵时已完成减数分裂，因此，排出的卵子仅含体细胞一半的遗传物质 D.排卵后卵子进入输卵管，准备与精子受精,D,D,1、个体发育的起点受精卵 受精卵一形成就在输卵管内进行有丝分裂。 2、卵裂期输卵管 分裂方式：有丝分裂； 细胞数目： 细胞体积： 胚胎总体积：,增加,变小,基本不变,受精卵在卵膜内完成发育，所需营养来自受精卵本身，故发育过程早期胚胎体积基本无变化,3、桑葚胚 细胞数目：32个左右； 细胞特点： 每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能性细胞。 你有方法证明吗？,囊胚期,滋养层：发育成胚胎的附属结构或胚外结构，胚胎可通过这些组织从母体中获得正常发育所需的氧气和营养
16、物质,内细胞团细胞：即胚胎干细胞，是一种未分化的细胞，具有全能性，能发育成完整的胚胎,滋养层,内细胞团,囊胚腔,囊胚的形成细胞开始分化,在囊胚壁的一侧,有一些大的细胞团,称内细胞团5，其余囊胚壁的细胞成为滋养层6。,受精卵,第一次卵裂,第二次卵裂,第三次卵裂,桑椹胚,囊胚,原肠胚,外胚层内胚层中胚层原肠胚,胚的发育：,按照一定的 次序向内运动,受精卵卵裂桑椹胚囊胚,原肠胚的形成,动物极“外包”,植物极“内陷”,二、早期胚胎发育,受精卵：最初发育在输卵管进行有丝分裂。,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚（内含囊胚腔）,原肠胚（内含原肠腔）,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,外胚层 中胚层 内胚层
