体内受精和早期胚胎发育》参考.ppt

专题3 胚胎工程,资料,1、通常情况下，一只母羊一胎只生12只羔羊。畜牧业生产上需要快速增加高产肉羊或奶羊的数量。怎样才能提高羊的繁殖速率呢？,2、一位妇女不能怀孕，但是这对夫妇想要一个自己的小孩，有什么办法吗？,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，以满足人类大各种需求。,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.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应运而生。,胚胎工程的建立,3.1 体内受精和早期胚胎发育,一、精子的发生,二、卵子的发生,三、受精,四、胚胎发育,一、精子的发生,3、过程：,1、场所: 2、时期:,睾丸的曲细精管,初情期,生殖机能衰退,分三个阶段,第阶段：初级精母细胞的形成,精原细胞,多个初级精母细胞,数次有丝分裂,第阶段： 精子细胞的生成,初级精母细胞,次级精母细胞,精子细胞,M,M,减数分裂,第阶段：精子细胞变形成精子,3、过程：,精子细胞,精子,自主阅读: 1.整理精子细胞变形成精子的过程. 2.注重精子各组成分别由精子细胞 的哪一部分形成?,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 (尾的基部),原生质滴(球状,最后脱落),精子细胞变形总结,4、精子的形态：,（1）外形似蝌蚪，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_。,头 颈 尾,相似,不同,无关,精原细胞,有丝分裂,初级精母细胞,次级精母细胞,精细胞,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,染色体复制,变形,思考与讨论：,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?,2.精子细胞变成精子的过程中,细胞中很多结构会消失,而细胞核却保留了下来,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?,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:,提示：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”。,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？,Back,1、场所：,卵巢,二、卵子的发生,2、过程,自主阅读： 理清卵子的形成过程（借助减数分裂知识） 注意新的专业术语指向和理解 注重卵子形成与精子形成的差异,胎儿期,透明带,卵黄膜,卵原细胞,初级卵母细胞,有丝分裂,初级卵母细胞,次级卵母细胞第一极体,第二极体,时间：排卵前后,M,生长，透明带生成,第一极体,M,发生时间:受精时发生地点:输卵管,合子和两个极体,受精,初情期后,卵原细胞,发生时间：胎儿期 地点：卵巢,多个卵原细胞,初级卵母细胞,在雌性动物排卵前后完成,次级卵母细胞和第一极体,在受精过程中完成 地点：输卵管,合子和两个极体,有丝分裂,在卵黄膜和透明带间隙有两个极体是卵子是否受精的重要标志,1.卵子是否受精的重要标志是什么？,减数第二次分裂过程是在输卵管中,3.排出的卵子是什么时期的细胞？,排出卵子是不成熟的，且成熟程度不同，有的可能是次极卵母细胞，例如猪、羊，有的可能是初级卵母细胞，例如马、犬。,2.产生卵子的过程是否都发生在卵巢中？,思 考 ：,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。,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：,最初阶段均进行有丝分裂，不断增加生殖原细胞的数量；经过两次细胞分裂（M和M）才能形成精子或卵子。,相似点：,精子和卵子的发生有何异同?,探 究 展 示 ：,卵子和精子的发生主要不同点：,Back,初情期 后形成,要 变形,不 变形,睾 丸 内完成,1个卵子和3个极体,4个精子,卵巢和输卵管,胎儿期(先天的),蝌蚪 形,球形,1、概念:指精子和卵子结合形成合子 (即受精卵)的过程。,2、标志:在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。,3、场所:输卵管,三、受精,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,4、过程,二）受精阶段,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。,哺乳动物受精过程示意图,1)精子穿越放射冠和透明带,顶体反应,透明带反应(第一道),2)精子进入卵黄膜,卵黄膜封闭作用（第二道）,3)原核形成,雄原核和雌原核形成,4)配子结合：,雌雄原核融合形成合子(受精卵),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。,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：,形成受精卵：,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。,Back,1、卵裂期的特点：,细胞分裂方式为_ 细胞数目_ 每个细胞体积_ 胚胎总体积_ _或略有_ DNA数目_ 有机物总量_ 有机物种类_,有丝分裂,增加,不增加,缩小,减小,增加,减少,增加,四.胚胎发育,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：将发育成胎膜和胎盘,:最初发育在输卵管进行有丝分裂,外胚层、中胚层、内胚层 滋养层 原肠腔,2、早期胚胎发育的几个阶段,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。,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。,经过种种障碍的精子终于与卵子相遇,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。,受精第一天,卵裂期,卵裂期,桑椹胚,囊胚胚卵期,受精后8天。胚完成“着陆“,微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。,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。,人类胚胎第8周时在子宫内的照片,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 。,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？,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自然规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使