体内受精和早期胚胎发育

第3.1节,体内受精和早期胚胎发育,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，以满足人类的各种需求。,胚胎工程,操作对象：技术手段：理论基础：,早期胚胎和配子,胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等,哺乳动物的受精卵和早期胚胎的发育规律,一、精子的发生,1、场所:,睾丸的曲细精管,初情期（青春期） 生殖机能衰退,2、时期:,一、精子的发生,3、过程:,一、精子的发生,3、过程:,精原细胞,有丝分裂,初级精母细胞,次级精母细胞,精子细胞（含单倍染色体）,精子,M,第一阶段,第二阶段,第三阶段,M,多个精原细胞,染色体复制,变形,如何变形？,一、精子的发生,顶体的发生,尾的发育,精子头出现,细胞质浓缩,精子形成,高尔基体发育为头部的顶体,中心体演变为精子的尾,线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘,细胞内的其他物质浓缩成球状，称为原生质滴。随着精子的成熟过程向后移动，直到最后脱落。,精子细胞变成精子,一、精子的发生,3、过程:,精子结构图,细胞核高尔基体中心体线粒体细胞内其他物质,精子头的主要部分,头部的顶体,精子的尾,线粒体鞘 (尾的基部),原生质滴(球状,最后脱落),精子细胞变成精子,一、精子的发生,4、精子的形态:,外形似蝌蚪，分_、_、_、三大部分。,头 颈 尾,不同种动物精子的形态_，大小略有_，与动物的体型大小_ 。,相似,不同,无关,一、精子的发生,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。,讨论:,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？,一、精子的发生,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。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”。,讨论:,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,1、场所:,卵巢(M)和输卵管(M),（动物胚胎）在性别分化以后，即胎儿期。,2、时期:,减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成；减数第二次分裂是在精卵结合的过程中完成。,二、卵子的发生,卵巢中有卵泡，每个卵泡中有一个初级卵母细胞。,排卵是指卵子从卵泡中排出,卵泡卵泡细胞初级卵母细胞,二、卵子的发生,3、过程:,二、卵子的发生,3、过程:,排卵,胎儿期,初情期后,卵原细胞,初级卵母细胞,次级卵母细胞+ 第一极体,初级卵母细胞,有丝分裂 数目增多,M分裂,初级卵母细胞生长透明带形成,生长、演变,M分裂,合子+ 第二极体,被卵泡细胞包围，形成卵泡,二、卵子的发生,说明：马排出的是初级卵母细胞；绵羊、牛、猪排出的是次级卵母细胞和第一极体。,3、过程:,减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成;减数第二次分裂是在精卵结合的过程中完成。,二、卵子的发生,3、过程:,答：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成减数第一次分裂，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。,二、卵子的发生,1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？,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。,讨 论：,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？,2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？,二、卵子的发生,精子与卵子的发生比较,三、受精作用,三、受精作用,指精子和卵子结合形成合子 (即受精卵)的过程。,受精是在输卵管内完成的。,1.概念,2.场所,3.过程,三、受精作用,3.过程,准备阶段1精子获能,资料：,发现问题：用各种方法处理兔附睾中的精子，无法实现体外受精。什么原因？ 观察现象：精子在雌性动物生殖道内运行的时间不长，但必须经过这一时段才能受精。 得到启示：精子在雌性生殖道发生相应的生理变化后，才获得受精能力。1951年，张明觉和奥斯汀发现了“精子获能”现象 研究价值：找到精子在体外获能的物质，实现了各种哺乳动物精子在体外条件下的获能。,三、受精作用,3.过程,准备阶段1精子获能,指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。,精子在穿越女性生殖管道的过程中，在管道上皮某些分泌物的作用下，精子获得了释放顶体酶、穿通放射冠和透明带的能力，因而能使卵子受精，该现象称获能。,三、受精作用,3.过程,准备阶段2卵子的准备,在输卵管中发育到减数第二次分裂中期,才具备与精子受精的能力。,排卵是指卵子从卵泡中排出,排出的卵子是什么时期的细胞？,MI的初级卵母细胞 或MII的次级卵母细胞和第一极体,例如：马排出的是初级卵母细胞；绵羊、牛、猪排出的是次级卵母细胞和第一极体。,三、受精作用,3.过程,受精阶段,1)精子穿越放射冠和透明带2)精子进入卵黄膜3)原核形成4)配子结合,三、受精作用,3.过程,受精阶段,1)精子穿越放射冠和透明带,顶体反应：,精子获能后与卵子相遇时，精子顶体释放顶体酶，溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路。,三、受精作用,3.过程,受精阶段,1)精子穿越放射冠和透明带,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，当第一个精子进入后，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：,透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障。,三、受精作用,3.过程,受精阶段,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,精子接触卵黄膜后，卵黄膜产生生理反应（卵黄膜立刻紧缩、增厚）阻止其他精子进入卵内与卵子结合受精。,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。,三、受精作用,3.过程,受精阶段,b.尾部脱离核膜破裂,c.精子头部膨胀，激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体,精子注入卵后的变化：,2)精子进入卵黄膜,a.产生卵黄膜封闭作用,卵子是否受精的重要标志,三、受精作用,3.过程,受精阶段,3)原核形成,精子入卵后，尾部脱离，核膜破裂；随后重新形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子核还大的核，叫雄原核。,精子入卵后激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体，形成雌原核。,雌原核一般略小于雄原核！,三、受精作用,3.过程,受精阶段,4)配子结合,精子细胞核(雄原核)和卵子细胞核(雌原核)充分发育后，同时相向移动(向细胞中部靠拢)，彼此接触，二者体积缩小、合并，两组核染色体合为一组,形成一个含两倍染色体的合子,也就是受精卵。,雌雄原核形成合子，是受精完成的标志!,受精完成的标志:,三、受精作用,4.结果,受精卵中染色体数目与体细胞相同，其中一半来自父方，另一半来自母方。,注意：,三、受精作用,5.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。,0,三、受精作用,顶体反应,透明带反应,卵黄膜封闭作用,雄原核形成和雌原核形成,雌雄原核融合形成合子(受精卵),小结:,精子穿越放射冠,精子穿越透明带,精子穿越卵黄膜,原核形成,三、受精作用,【特别提醒】,1.防止多精入卵的屏障：,第一道屏障：透明带反应,第二道屏障：卵黄膜封闭作用,2.卵子是否受精的标志：,3.完成受精的标志：,当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。,雌雄原核形成合子。,四、胚胎发育,早期胚胎发育的过程,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚,胎儿形成,原肠胚,四、胚胎发育,早期胚胎发育的过程,受精卵,受精卵的形成场所：,输卵管,受精卵在在输卵管进行有丝分裂，即开始发育。,个体发育的起点：,个体发育的终点：,受精卵,性成熟的个体,四、胚胎发育,早期胚胎发育的过程,受精卵,卵裂期,在透明带内进行有丝分裂；,增加,减小,减少,增加,不增加或略有缩小,不变,卵裂期的特点：,四、胚胎发育,早期胚胎发育的过程,受精卵,卵裂期,桑椹胚,当胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹，叫做桑椹胚。,桑椹胚中的每个细胞都属于全能细胞。,四、胚胎发育,早期胚胎发育的过程,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚,囊胚,滋养层,内细胞团,(内含囊胚腔),细胞开始分化！,囊胚,四、胚胎发育,早期胚胎发育的过程,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚,囊胚,滋养层：发育成胎膜和胎盘，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，能发育成完整的胎儿的各种组织。,囊胚,细胞开始分化！,滋养层,内细胞团,(内含囊胚腔),具有全能性，能发育成完整的胎儿的各种组织。,发育成胎膜和胎盘,四、胚胎发育,早期胚胎发育的过程,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚,原肠胚,(三个胚层两个腔),外胚层中胚层内胚层囊胚腔原肠腔,四、胚胎发育,早期胚胎发育的过程,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚,原肠胚,囊胚腔,原肠腔,中胚层,内胚层,外胚层,(三个胚层两个腔),外胚层中胚层内胚层囊胚腔原肠腔,四、胚胎发育,早期胚胎发育的过程,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚,原肠胚,外胚层中胚层内胚层囊胚腔原肠腔,(三个胚层两个腔),内细胞团表层的细胞,内细胞团下方的细胞,内胚层包围的囊腔,由内细胞团最迟形成,扩大的原肠腔和缩小的囊胚腔,受精卵,第一次卵裂,第二次卵裂,第三次卵裂,囊胚,囊胚,原肠胚,原肠胚的形成,四、胚胎发育,早期胚胎发育的过程,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚,原肠胚,四、胚胎发育,早期胚胎发育的过程,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚,胎儿形成,原肠胚,外表神经和感官；内呼消化胰与肝；其余都为中胚层。,外胚层：分化成表皮及其附属结构神经系统、感觉器官。内胚层：分化成呼吸道上皮、消化道、 肝胰等腺体。中胚层：分化成皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统。,记忆口诀,四、胚胎发育,：,）,【关键一点】,(3)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。 (4)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。 (5)判断卵子是否受精的重要标志：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。 (6)胚胎发育过程中，细胞开始出现分化的阶段是囊胚。,1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？,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？,马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。,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。,马应选择囊胚阶段的胚胎。,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。,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。,1、下列关于精子的说法，不正确的是( ) A.精子的发生从初情期开始。 B.它与卵细胞的受精发生在子宫内。 C.精细胞变形为精子时保留的细胞器主要是线粒体。 D.精细胞变形为精子时细胞内的一些物质最后脱落。2、下列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子入卵的第一道屏障 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,课堂练习,4、高等哺乳动物受精后不久，受精卵开始进行细胞分裂。经桑椹胚、囊胚、原肠胚和组织器官的分化，最后发育成一个完整的幼体，完成胚胎发育的全过程。如图为该过程中的某一时期示意图，下列有关叙述错误的是（ ）,课堂练习,A图中依次为透明带、滋养层、内细胞团 B高等哺乳动物的细胞分化开始于图示时期，终止于生命结束,3、下列叙述不是有关精子和卵子的区别（ ） A.初级性卵母细胞的形成时间 B.MI和MII的时间连续性 C.成熟生殖细胞是否经过变形 D.成熟生殖细胞的染色体数量,C胚胎从中伸展出来的过程叫做孵化 D进行胚胎分割时，应选择图示时期之后的胚胎进行,5、在受精过程中（）精子必须发生顶体反应，释放顶体酶 顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带、卵细胞膜 卵细胞恢复并很快完成了第一次成熟分裂 精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核 透明带反应防止了多精入卵和多精受精的发生 A BC D6、关于桑椹胚