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1、动物胚胎工程,第一章 繁殖概论,王 锋 王子玉 动物科技学院,动物胚胎工程,繁殖的概念 雄性 精子 受精卵（胚胎） 胎儿 雌性 卵子 仔畜,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物繁殖学概念 是研究动物生殖活动及其调控规律和调控技术的科学，是加强畜禽品种改良保证畜牧业快速发展的重要手段，是现代动物科学或畜牧科学中研究最活跃的学科之一。,动物胚胎工程,一、生殖系统,动物胚胎工程,1.雄性生殖器官,包括睾丸、附睾、阴囊、输精管、副性腺、 尿生殖道和阴茎。,动物胚胎工程,大鼠（公）,动物胚胎工程,组成分类,性腺：睾丸 副性腺：精囊腺、前列腺、尿道球腺 输精管道：附睾、输精管、尿生殖道 外生殖器：阴茎(交配器
2、官) 附属器官：阴囊(呈袋状的腹壁囊，内有睾丸、附睾及部分精索 )、包皮,动物胚胎工程,1.1 睾丸,精子生成 睾丸由许多粗细、形态不一的管子构成,曲精细管中的生殖细胞经过四次有丝分裂和两次减数分裂形成精子细胞(1个精原细胞产生64个精子)。 激素分泌 位于精细管之间的间质细胞分泌雄激素。,动物胚胎工程,动物胚胎工程,1.2 附睾 精子成熟和贮存的场所 1.3 副性腺 包括精囊腺、前列腺、尿道球腺。 射精时其分泌物与输精管壶腹的分泌物混合形成精清，与精子共同组成精液。 副性腺的分泌物有稀释精子、营养精子及改善阴道环境等作用。,动物胚胎工程,2.雌性动物生殖器官,内生殖器官：卵巢、输卵管、子宫、
3、阴道，由阔韧带附着支持，上为直肠，下为膀胱。 外阴部：阴道前庭、阴门。,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,2.1 卵巢,卵巢大多呈卵圆形，都成对存在。 由于各级卵泡及排卵后出现的一系列变化，致使牛、猪卵巢表面凹凸不平。 卵巢位置是半游离的，系于卵巢系膜上。 猪：青年猪为椭圆形，较小；多胎次后呈葡萄串状。,动物胚胎工程,卵巢为实质器官，实质为各级卵泡，包括原始卵泡、初级卵泡、生长卵泡和成熟卵泡。 原始卵泡数量很多，但能成熟的卵泡很少，绝大部分退化成为闭锁卵泡。 成熟卵泡排出卵细胞后，形成红体，随后形成黄体。黄体退化后由结缔组织填充，而成为白体。,动物胚胎工程,动物胚胎工程,2.1.1卵泡
4、发育和排卵,卵巢皮质部表层聚集着许多原始卵泡，由一个卵原细胞和周围的单层扁平卵泡细胞组成。 成熟：随着卵泡的发育，经过初级卵泡、次级卵泡、生长卵泡和成熟卵泡阶段，卵原细胞经过初级卵母细胞、次级卵母细胞，最终发育为卵子，由卵巢排出。,动物胚胎工程,2.1.2 激素分泌,卵泡膜能合成雄激素，后者由卵泡细胞或颗粒细胞转化为雌激素。 排卵后形成的黄体，由颗粒黄体细胞和内膜黄体细胞组成。都能分泌孕激素。,动物胚胎工程,黄体及白体,动物胚胎工程,2.2 输 卵 管,2.2.1位置和形态 输卵管是一对细长而弯曲的管道，位于卵巢和子宫角之间。其前端膨大，呈漏斗状，称输卵管漏斗。输卵管除输送卵细胞外，还是受精和
5、卵裂的场所。 输卵管(oviduct)是卵子进入子宫的通道，通过宫管连接部与子宫角相连接。 漏斗部壶腹部峡部,动物胚胎工程,紧接漏斗的膨大部称输卵管壶腹，约占输卵管长的一半，是精子和卵子受精的部位。 壶腹后段变细，称峡部。 输卵管与子宫连接处称为宫管连接部。,动物胚胎工程,2.2.2输卵管的功能,1.运送卵子和精子 2.精子的获能、卵子受精、受精卵卵裂 精子在受精前必须在输卵管内停留一段时间。以获得受精能力。输卵管壶腹为卵子受精的部位，受精卵边卵裂边向峡部和子宫角运行。 3.分泌机能,动物胚胎工程,2.3 子 宫,2.3.1位置和形态 子宫是胎儿生长发育和娩出的器官。 子宫 (uterus)大
6、部分位于腹腔，少部分位于骨盆腔。背侧为直肠。腹侧为膀胱，前接输卵管，后接阴道，借助于子宫阔韧带悬于腰下腹腔。 子宫角子宫体子宫颈,动物胚胎工程,2.3.2 子宫的功能,贮存、筛选和运送精液，有助于精子获能 孕体的附植、妊娠和分娩 调节卵巢黄体功能，导致发情,动物胚胎工程,2.4 阴道,阴道位于骨盆腔内，其背侧为直肠，腹侧为膀胱及雌性尿道。 阴道是母畜的交配器官及产道。,动物胚胎工程,牛的子宫,动物胚胎工程,猪的子宫,动物胚胎工程,二、生殖激素,激素是由有机体产生、经体液循环或空气传播等途径作用于靶器官或靶细胞、具有调节机体生理机能的微量信息传递物质或微量生物活性物质。,1.激素,动物胚胎工程,
7、2.生殖激素的来源与作用,生殖激素概念：与生殖活动有直接关系的激素 作用：生殖激素的作用贯穿于生殖过程的始终。如配子的发生、成熟与排出、性行为、受精、妊娠、分娩和泌乳等生理无一不受生殖激素的调节。生殖激素作用的协调平衡是维持生殖活动得以顺利进行的内在生理基础。 利用外源生殖激素来控制家畜繁殖过程。,动物胚胎工程,下丘脑垂体-性腺轴,下丘脑垂体睾丸轴,下丘脑垂体卵巢轴,动物胚胎工程,根据来源 (1)脑部生殖激素 (2)性腺激素 (3)孕体激素 (4)外激素 (5)组织激素,3.生殖激素的分类,根据化学本质 (1)含氮激素 (2)类固醇类 (3)脂肪酸类,动物胚胎工程,三、配子的生成和性成熟,精子
8、（sperm）是睾丸分化出来的特殊细胞，雄性动物到一定年龄，睾丸在垂体分泌的促性腺激素的作用下分泌雄激素，使精子在睾丸中发生。 刚从睾丸释放出的精子没有运动和受精能力，需在附睾中，受附睾微环境的pH值、渗透压、离子、大分子物质的作用才逐步获得运动和受精能力。,1.精子的发生和成熟,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,雄性动物在初情期至性机能减退的整个生殖年龄中，可以全年或季节性地产生大量精子。 精子的发生过程中，精原细胞最终成为精子，完成染色体数目减半和细胞质及细胞核的变化，形成精子特有的形态与结构。,动物胚胎工程,精子发生 (spermatogenesis) 指精子在睾丸
9、内产生的全过程，包括精细管上皮的生精细胞(spermatogenic cells)由精原细胞经过精母细胞(spermatocytes)到精子细胞 (spennatids)的增殖发育过程和精子形成过程。,1.1精子发生概念,动物胚胎工程,动物胚胎工程,1.2精子发生的过程,曲精细管内的生精细胞经过分化、分裂，经过精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞和精子细胞阶段，最终成熟为精子。理论上1个精原细胞生成64个精子。生成的精子进入附睾内贮存和成熟，在动物射精时，精子随精液射出。 精子发生过程可分为三个阶段：精原细胞增殖、精母细胞发育与成熟分裂、精子的形成。,动物胚胎工程,动物胚胎工程,精子的形成是指
10、精子细胞发生复杂的形态结构变化而演变为精子的过程。 圆形精子细胞变形之后精子细胞成为蝌蚪样的精子。这一形态变化过程主要涉及顶体的发生、核的浓缩拉长、尾的形成和多余细胞质的脱落等过程(图3-3)。,动物胚胎工程,动物胚胎工程,高尔基复合体形成顶体， 细胞核变成精子头部的主要部分， 中心小体逐渐形成精子尾部， 线粒体成为精子尾部中段的线粒体鞘膜， 细胞质则大部分脱落。,动物胚胎工程,2.卵子发生,卵子是受精的基础，作为配子的一方，在卵泡中逐渐发育成熟。 精子：提供遗传物质 卵子：提供遗传物质，提供支持早期胚胎发育的营养,动物胚胎工程,11,卵泡的发育过程,原始卵泡 初级卵泡 次级卵泡 三级卵泡 成
11、熟卵泡,动物胚胎工程,2.1卵子形态结构,哺乳动物的卵子为圆球形，其直径大小因所含的卵黄量不同，变异范围较大，透明带内卵黄的直径为80200um，为精子体积的1万倍。 家畜卵的直径一般小于185um，牛为120140um，绵羊140185um，猪120170um。,动物胚胎工程,未成熟卵母细胞,动物胚胎工程,脱去卵丘的未成熟卵母细胞,动物胚胎工程,雌性生殖细胞的分化、增殖、成熟全过程称为卵子发生 (oogenesis)。 卵子发生起始于胚胎早期，由原始卵原细胞经过有丝分裂、减数分裂最后成为单倍体的卵细胞，持续时间很长，一般在初情期以后开始，至受精过程中才能完成。,动物胚胎工程,2.2卵子发生特
12、点,卵子发生和精子发生的过程很相似，都要经过增殖期、生长期和成熟期三个阶段，但与精子发生相比也有许多不同之处。 首先，卵原细胞经过有丝分裂的增殖形成初级卵母细胞 ，初级卵母细胞经过两次减数分裂，每次分裂均生成大小不等的两个细胞，小的称为极体。多余的染色体被排出，最后形成一个成熟的卵子。,动物胚胎工程,其次，哺乳动物的卵原细胞分裂形成初级卵母细胞都是在胎儿出生以前或出生后不久完成的。 在动物性成熟以前，卵母细胞不再增长，停留在第一次减数分裂前期。 到性成熟以后，每个性周期都会有部分卵母细胞发育，但多数卵母细胞在发育过程中退化，只有少数卵母细胞发育到成熟并排卵。,动物胚胎工程,卵母细胞在生长发育过
13、程中要积累大量的营养物质和遗传信息，为胚胎发育提供营养和信息。 尽管哺乳动物的胚胎是在母体子宫内发育，可以直接吸收母体的营养物质，不像鸟类、两栖类、爬行类动物的卵需要存贮大量的卵黄物质，但一些母源性mRNA.tRNA.rRNA的合成还是必需的。,动物胚胎工程,2.3 卵子发生过程,卵子发生的过程可划分为卵原细胞的增殖、卵母细胞的生长和成熟三个阶段。,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,2.4 排 卵,卵子从卵巢的成熟卵泡中排出的过程，称为排卵。 排卵类型根据卵巢排卵特点和黄体的功能分为自发排卵和诱发排卵。,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程
14、,3.性成熟,哺乳动物生长发育到一定时期，生殖器官基本发育完全，并具备繁殖能力，称为性成熟。,动物胚胎工程,四、妊娠与分娩,动物胚胎工程,1.受精,受精是两性配子 (精子和卵子)相互作用，结合产生新的个体即合子( zygote)的过程。 母畜配种后，精子沿着子宫进入输卵管壶腹部与卵子相遇，精子与卵子结合，产生新一代细胞合子的过程称为体内受精。 通过受精，单倍体的雌、雄生殖细胞共同构成双倍体的合子(又称受精卵)，合子是新生命发育的起点。,动物胚胎工程,胚胎发生过程： 受精 卵裂 受精后72h 受精后5-7天 精子+卵子 合子 卵裂球 桑椹胚 囊胚 人：受精后72小时进入宫腔，达16个细胞 滋养层
15、胎盘及胎儿附属结构 囊胚 内胚层消化道、呼吸道上皮和腺体；肝；胆；胰。 内细胞群 中胚层结缔组织；血液；肌肉；骨骼；泌尿生殖系统 外胚层体表结构；神经系统 人植入 时间：受精后6-8d开始，11-12d完成；部位：子宫后壁中线,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,动物胚胎工程,2.附植,合子2细胞4细胞、桑葚胚囊胚扩展囊胚孵化囊胚 卵裂的同时合子向子宫移动，并在其特定阶段进入子宫，然后定位和附植。 胚胎一旦在子宫中定位，便结束游离状态，开始同母体建立紧密的联系。
16、受精卵囊胚的外层(滋养层)逐渐与子宫内膜发生组织上及生理上的联系称为附植。,动物胚胎工程,附植（着床）,动物胚胎工程,3.妊娠,妊娠 (怀孕): 哺乳动物所特有的一种生理现象，是自卵子受精开始一直到胎儿发育成熟后与其附属物共同排出前，母体所发生的复杂生理过程。,动物胚胎工程,4.胎盘,母畜妊娠后，母体与胎儿之间进行物质交换的器官是胎盘，胎儿从母体获取营养和氧气;胎儿向母体排出代谢产物，如二氧化碳、尿素等都是通过胎盘来完成的。 胎盘由胎膜(绒毛膜)和子宫内膜共同构成。 脐带是连接胎儿和胎膜的纽带。,动物胚胎工程,动物胚胎工程,羊的胎盘,动物胚胎工程,胎膜 分为羊膜、尿膜、绒毛膜和卵黄囊。 胎水 指羊膜囊和尿囊内的羊水和尿水。,牛、羊的胎膜和胎
