体内受精和早期胚胎发育课件.ppt

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。 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：哺乳动物的受精卵和早期胚胎 的发育规律 胚胎工程的许多技术，实际是在体外条 件下，对动物自然受精和早期胚胎发育 条件进行的模拟操作。因此要了解动物 受精和早期胚胎发育。 输精管 附 睾 一.精子和卵子的发生 （1）发生场所： （2）时间： 初情期（青春期）生 殖机能衰退 1.哺乳动物精子的发生 不断地产生 着精子 睾丸 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 精 子 发 生 的 过 程 多个精原细胞 染色体复制 变形 如何变 形？ 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) 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； 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？ 不是。 这枚精子既幸运， 又强壮！ 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？ (1)发生部位： (2)时间： 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。 卵巢 卵泡卵泡细胞初级卵母细胞 排出的卵 放射冠（卵丘细胞） 透明带 卵黄间隙 第一极体 卵黄膜 核 卵丘细胞 卵泡液 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 2N 2N N 有丝分裂 数目增多 M分裂 初级卵母细胞生 长透明带形成 卵黄膜 透明带 排卵 减数第一次分裂是在 雌性动物排卵 前、后完成的 生长、演变 排卵 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 。 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 合子 + 两个极体 初级卵母细胞 2N 2N N 2N 有丝分裂 数目增多 M分裂 M分裂 初级卵母细胞生 长透明带形成 卵黄膜 透明带 排卵 减数第一次分裂是在 雌性动物排卵 前、后完成的 减数第二次分裂是在 精子和卵细胞结合的 过程中完成 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 卵子是否受精的重要标志 生长、演变 判断卵子受精以观察到两个极体为标 志，卵母细胞减数分裂不是形成三个极 体吗？ 人类和大部分哺乳动物：第一极体很 少再进行第二次分裂，只有少部分哺乳 动物的第一极体才会分裂形成两个第二 极体 ； 即使分裂，在实际操作中也不容易三 个都同时观察到，但只要能看到两个极 体，就足以说明问题。 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 两个第 二极体 第二极体卵子 退化消失 M 排卵前后完成 在受精过程完成 被卵泡细胞包围, 形成卵泡 胎儿时 期完成 解析必修2 初 情 期 后 青 春 期 后 在输卵管中完 成受精过程 2、排出的卵子是什么时期的细胞？ 1、成熟卵子的形成与哪些部位有关？ 卵巢和输卵管 MI的初级卵母细胞 或MII的次级卵母细胞和第一极体 （三）精子与卵子的发生比较(P68/2.) 场 所 开始时 间 细胞增 殖方式 子细胞数 目 是否变 形 重要区别 精 子 卵 子 睾 丸 卵巢 输卵 管 初情期 以后 胚胎期 性别分 化以后 先有丝 分裂 后减数 分裂 4个 精子 细胞 1个 卵细胞 3个 极体 变形 为蝌 蚪形 球形 不变 形 精子是从初 情期开始的 ； 而哺乳动物 卵泡的形成 和在卵巢内 的储备是在 出生前完成 的 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？ 正常情况下，一个卵泡只能形成一个成 熟的卵子。 是指卵子从卵泡中排出。 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？ 刚排出的卵子尚未完全成熟。仅完成 第 次减数分裂，需要在输卵管内进一 步成熟，直到 才 能与精子结合完成受精过程。 排出的卵子是在 内与精子受精的 。 一 减数第二次分裂的中期 输卵管 哺乳动物精子和卵子的发生主 要有哪些相似点或不同点？ 相似点： 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 次减数分裂（M和M）才能形 成精子和卵子。 哺乳动物精子和卵子的发生主 要有哪些相似点或不同点？ 不同点： 一个精原细胞四个精子； 一个卵原细胞一个卵子； 精子形状为蝌蚪状；卵子为球形。 多数哺乳动物卵泡的形成和在卵巢 内的储备是胎儿出生前完成的。 1.概念：是精子和卵子结合形成合子 （即受精卵）的过程。 2.场所：输卵管 受精部位 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。 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 卵子在受精前也有类似于精子获能的过 程，其中卵泡液的作用不可忽视。 动物排出的卵子成熟程度不同，都在输 卵管中进一步成熟。 受精阶段： 排卵12-24小时，在输卵管壶腹部 精子和卵子相向运动 精卵相遇，发生顶体反 应，精子穿入放射冠 精子接触并穿过透明带 ，并接触卵黄膜 精子头部膨胀， 同时卵子完成第 二次成熟分裂， 释放第二极体 雌雄原 核形成 核膜消失 ，两个原 核融合 第一次 卵裂即 将开始 透明带反应 卵黄膜封闭作用 释放顶体酶，溶解卵 丘细胞之间物质 雄原核 雌原核 卵子是否受精的重要标志 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 内的卵丘细胞之间的物质 透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障 2)精子进入卵黄膜 卵黄膜封闭作用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： 雌雄原核融合形成合子(受精卵) 卵子在输卵管内达到 时才具备受精能力 减数第二次分裂中期 （1）恢复染色体数目（二倍体） （2）决定遗传性别: Y+X X+X （3）激活卵细胞，启动卵裂。 精子和卵子发生上的重要区别 哺乳动物卵泡的形成和在卵巢 内的储备是胎儿出生前完成的 。 卵子受精的标志： 当在卵黄膜和透明带的间隙可以 观察到两个极体时，说明卵子已经完 成了受精。 受精完成的标志: 雌雄原核形成合子，是受精完成的 标志 防止多精入卵受精的第一道屏障是？ 防止多精入卵受精的第二道屏障是？ 透明带反应：精子接触卵黄膜的瞬间， 产生阻止其他精子进入透明带的反应。 卵黄膜封闭作用：精 子入卵后，卵黄膜会 立即发生一种生理反 应，阻止其他精子再 进入卵内。 原核的形成及融合 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 ：在输卵管进行有丝分裂，开始发育 滋养层 外胚层 中胚层 内胚层 原肠腔 二细 胞期 四细 胞期 八细 胞期 桑椹胚 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 滋养层 外胚层 中胚层 内胚层 原肠腔 受精卵第一次卵裂第二次卵裂第三次卵裂囊胚囊胚 囊胚腔原肠腔 原肠胚 外胚层 中胚层 内胚层 内胚层中胚层原肠胚 按照一定的 次序向内运动 受精卵卵裂囊胚 原肠胚的形成 哪个阶段以前的细胞为全能细胞 ？ 哪个阶段的细胞开始分化？ 何种结构将来发育成胎儿的各种 组织？ 胎膜和胎盘由什么结构发育而来 的？ 什么叫孵化？ 桑椹胚以前 囊胚 内细胞团 滋养层 囊胚扩大，导致透明带破裂，胚胎 从其中伸展出来，这一过程交孵化 二细 胞期 四细 胞期 八细 胞期 桑椹 胚 原肠胚 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。 受精后8天。胚牙完成“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1820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 。 高等动物胚胎和个体发育的过程 个 体 发 育 过 程 胚 胎 发 育 过 程 ： 从 受 精 卵 到 成 熟 胚 胎 受 精 场所：雌性动物输卵管内 过程：精子头部进入卵细胞中，尾部留在外面。精核与卵核融合。 结果：阻止后继精子进入，激活卵子完成减分裂，促进受精卵分裂 卵 裂 期 场所：最初在输卵管，后移入子宫。 分裂方式：有丝分裂 特点：卵裂速度快，细胞未生长即进入下次分裂。DNA、细胞数目不 断增加，每个细胞体积越来越小，总体积基本不变。 桑椹 胚 特点：卵裂形成的包括32个细胞左右的胚，每个细胞都属于全能细胞 囊 胚 组成：内细胞团、滋养层细胞、囊胚腔 特点：细胞已开始分化，内细胞团将发育成胎儿的各种组织。 原 肠 胚 外胚层：内细胞团表层细胞形成 三胚层 内胚层：内细胞团下方细胞形成 分化成组织器官（略） 中胚层：最迟形成 滋养层：发育为胎儿的胎膜和胎盘 二腔：扩大的原肠腔和缩小的囊胚腔 胚后发育 起点是挣脱卵膜或从母体出生，终点是性成熟个体。 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？ P67/资料分析 马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。 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。 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。 P67/资料分析 下列叙述是有关精子和卵子的区别： 初级性卵母细胞的形成时间 MI和MII的时间连续性 成熟生殖细胞是否经过变形 成熟生殖细胞的染色体数量 我国首例“虎狮兽”2002年在南京红山动 物园诞生，利