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1、专题3 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：,哺乳动物的体内受精和早期胚胎的发育规律,胚胎工程,精原细胞,精子,卵原细胞,卵细胞,精原细胞,精细胞,卵原细胞,卵细胞和极体,3.1体内受精和早期胚胎发育,(一)精子的发生,2、时间：,3、过程：,从初情期开始直到生殖功能衰退,发生的过程大体可分为三个阶段,一、精子和卵子的发生,1、部
2、位：,睾丸的曲细精管内,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,DNA复制,变形,2N,2N,2N,N,N,N,变为精子头部的主要部分；发育为头部的顶体；演变为精子的尾；聚集在尾的基部形成线粒体鞘； 其它物质浓缩成 (球形)，随精子的成熟向尾部移动，最后脱落。,细胞核,高尔基体,中心体,线粒体,原生质滴,精细胞变形成精子的过程,精细胞变形成精子的过程,头,颈,尾,线粒体鞘,精子的形态,（1）外形似 ，分 、 、 、三大部分。,（2）不同种动物精子的形态 ，大小略有 ，与动物的体形大小 。,相似,无关,头
3、,颈,尾,蝌蚪,不同,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）的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。,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
4、，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”。,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,2、时间：,1、部位：,卵巢,减数第一次分裂是在雌性动物排卵前完成；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的。,卵原细胞,多个卵原细胞,初级卵母细胞,第一极体,次级卵母细胞,两个第二极体,第二极体,卵子,退化消失,3、卵子发生过程,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,M,2N,2N,4N,N,2N,2N,N,N,雌性胎儿卵巢内的 ，通过 分裂增加其数量，
5、演变为 ，被卵泡细胞包围形成 。初级卵母细胞经过 分裂变为成熟的 。,减数第一次分裂时间是在雌性动物 完成的，产生1个 和 。,减数第二次分裂时间是在 的过程中，结果是产生1个 和3个 。,卵原细胞,有丝,初级卵母细胞,卵泡,减数,卵子,排卵前后,次级卵母细胞,第一极体,受精,成熟卵子,第二极体,3、卵子发生过程,放射冠,透明带,卵黄膜,核,细胞质,卵细胞的发育及结构,卵泡破裂，卵细胞从卵巢排出的过程称为排卵。,排卵,黄体,排卵后，卵泡迅速转变成一个富有血管的腺样结构，即为黄体。可分泌孕激素和雌激素。,卵细胞,2.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？,刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂
6、，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。,正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。,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？,问题讨论,是指卵子从卵泡中排出。,1.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？,排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。,(三)精子与卵子的发生比较,睾丸的曲细精管,卵巢,初情期开始,胚胎性别分化后开始,均等,不均等,4个精子细胞,1个卵细胞+3个极体,变形,不变形,二、受精,1、概念:,3、场所:,1、概念:,2、完成标志:,输卵管内,指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。,当在 和 的间隙可
7、以观察到 时，说明卵子已经完成了受精。,卵黄膜,透明带,两个极体,4、过程,精子获能,卵子的准备,精子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。,卵子在输卵管内达到减数第二分裂中期（M）时，才具备受精能力。,准备阶段,精子穿越放射冠和透明带,进入卵黄膜,原核形成,配子结合,精子通过顶体反应释放的顶体酶溶解卵丘细胞和透明带，进而穿越。,受精阶段,精子核膜破裂，形成新核膜，形成雄原核。,精子被微绒毛抱合，进而精子外膜与卵黄膜相互融合，精子入卵。,卵子完成减数第二次分裂， 排出第二极体，形成雌原核。,雄、雌原核充分发育后彼此接触，合并，形成二倍体受精卵。,精子触及卵黄膜的瞬间，产生透明
8、带反应,精子入卵后的卵黄膜封闭作用,放射冠,透明带,卵黄膜,核,受精过程,透明带反应,第一极体,卵黄膜封闭作用,受精过程,内细胞团,囊胚腔,三、胚胎发育,1、卵裂期的特点：,有丝分裂,增加,减小,减少,增加,细胞分裂方式：,细胞数目：,胚胎总体积：,每个细胞体积：,每个细胞DNA含量：,有机物总量：,有机物种类：,不增加或略有缩小,不变,2、早期胚胎发育的几个阶段,桑椹胚,胚胎细胞数目 个左右，该阶段由于细胞 ，属于 细胞，细胞间排列紧密，形似桑椹。,32,未分化,全能性,囊胚,囊胚腔,细胞开始 ，并出现 ；,内细胞团将来发育成 ；,滋养层将来发育成 ；,体积扩大会导致 ，称为 。,分化,囊胚
9、腔,各种组织,胎膜、胎盘,透明带破裂,孵化,滋养层,内细胞团,内细胞团 形成外胚层，,原肠胚,囊胚腔,原肠腔,中胚层,内胚层,外胚层,表皮的细胞,细胞形成内胚层，出现 。,下方的,原肠腔,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚,原肠胚,胎儿形成,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,在输卵管，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。,三.胚胎发育,囊胚腔,滋养层,外、中、内胚层,原肠腔,受精卵,二细胞,桑椹胚,四细胞,八细胞,十六细胞,卵裂期各个时期,1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发
10、育程度最高？2.将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应选择什么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？,资料分析,答：马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。,答：马应选择囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在816细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。,3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础？请结合本节内容举例说明。,提示：胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。本节涉及的哺乳动物体内受精和胚胎发育都是在自然条件下的特点和规律，人们正是在认识了这些
11、自然规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟；精子能在体外完成获能；获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精；体外受精卵能在人工培养条件下继续发育等，这些都有赖于体内自然条件下的基础研究成果。,你知道“同卵双胞胎”、“异卵双胞胎”以及“多胞胎”是怎么产生的吗？,1、精子变形时，线粒体集中在尾基部的原因解释是( ) A释放顶体酶发生透明带反应 B产生能量促进精子运动 C有利于质基因进入受精卵 D受细胞核的挤压形成,练习,2、哺乳动物受精过程中，精子释放的酶是( ) A溶菌酶 B蛋白酶 C顶体酶 D获能酶,3、精子获能所利用的化学物质可以是( ) A一定浓度的肝素 B一定浓度的ATP C一定浓度的葡萄糖 D一定浓度的血清,6关于受精过程的叙述错误的是 ( ) A获能后的精子与卵子相遇后，释放顶体酶穿过透明带进入放射冠 B透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障 C精子与卵黄膜相互融合，精子入卵 D雄原核形成的同时，卵子完成第二次减数分裂,7下列叙述正确的是 ( ) A胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的 B内细胞团将来发育成胎盘和胎膜 C哺乳动物早期胚胎在一定时间内不与母体子宫建立组织上的联系 D早期胚胎发育到一定阶段才可取出向受体移植,
