体内受精和早期胚胎发育).ppt

实际问题,鲁西黄牛是我国名贵 牛种之一，其体躯高 大，结构匀称，健壮 威武，肉用价值高， 闻名海内外,怎样在一年内繁殖多头这样的鲁西黄牛？,,专题3 胚胎工程,,胚胎工程的发展历程,1890年，英国剑桥科学家将纯种安哥拉兔的两个4细胞胚胎 移植入一只纯种比利时兔的输卵管内，成功产下纯种安哥拉兔， 首次证实同种动物的胚胎可以在异体动物体内发育。 20世纪3070年代，获得绵阳、山羊、猪、马等胚胎移植后代。 20世纪60年代以后，羊和牛的胚胎移植在畜牧业应用。 1951年张明觉、奥斯汀发现精子在与卵细胞受精前获能现象， 并揭示其机理。 20世纪6080年代，试管小鼠、试管大鼠、试管牛、试管养、 试管猪、试管婴儿相继问世。 20世纪80年代以来，胚胎分割、性别鉴定、体细胞克隆、 转基因胚胎、胚胎干细胞培养技术相继发展起来。,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,哺乳动物的受精与早期胚胎的发育规律,胚胎工程, 概 念：,3.1 体内受精和早期胚胎发育,学习目标,1、哺乳动物的精子和卵子的发生及受精过程。 2、哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。 3、胚胎工程建立及发展意义。,1、精子发生的场所?,3、精子发生的过程分几个阶段？,讨论1,2、精子发生的时间？,一、精子和卵子的发生,各阶段如何变化？如何变形？,1、精子的发生 (1)场所:精子的发生是在 内的 中完成的。 (2)时期:(雄性动物)从 到 。,哺乳动物睾丸示意图,睾丸,曲细精管,初情期,生殖机能衰退,一、精子和卵子的发生,精子发生的过程,有丝分裂,次级精母细胞,精子细胞,M,M,染色体复制,变形,（2N),（N),（N),（N),线粒体,高尔基体,顶体的发生,发育中的顶体,发育中的尾 (中心体),尾的的发育,精子头的出现,细胞质浓缩,精子的形成,原生质滴,尾,线粒体鞘,顶体,第阶段：精细胞变形成精子,发育为,演变为,形成,浓缩成,变为,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，向后移动、脱落),细 胞 核 高尔基体 中 心 体 线 粒 体 细胞内其他物质,【归纳】精子变形中的主要变化,（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 。,精子的结构,头、颈、尾,相似,不同,无关,P62,1.不是。 （1）是为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制； （2）在通过母畜生殖道的过程中，复杂的组织结构和生理环境将对精子进行筛选，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。,小组讨论：,2 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”。,小组讨论：,2、卵子的发生,动物细胞卵巢、卵泡和卵子的关系图,1、发生的场所、时间、,2、过程?,讨论2,2、卵子的发生 (1)场所:卵子的发生是在 和 中完成的。 (2)时期:卵泡的形成和储备是在 期；排卵是在 期。,动物细胞卵巢、卵泡和卵子的关系图,卵巢,输卵管,胎儿,初情,1.M在什么时候完成的？ 2.什么是排卵？ 3.一个卵泡中细胞能形成几个成熟的卵子？ 4.刚排出的卵是成熟的卵子吗？ 5.M在什么时候完成的？ 6.受精作用的场所在哪里？ 7.卵子受精的标志是什么？ 8.卵子的结构怎样？,（3）发生过程,2、卵子的发生,讨论3,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,（3）卵子发生过程,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,胎 儿 期,卵原细胞,初级卵母细胞,有丝分裂、,染色体复制,地点：卵 巢,储存于_ _中,卵泡,初 情 期 后,初级卵母细胞生长,初级卵母细胞,排卵,指卵子从卵泡中排出进入输卵管,排出的卵是_,初级卵母细胞,排出的卵是_,次级卵母细胞,受精的标志,2个,地点：输卵管,卵泡的发育,（卵黄）,第一极体,8、卵子结构,卵子受精的标志： 当在 的间隙可以 观察到 时，是卵细胞是否受精的标志。,卵细胞膜和透明带,两个极体,睾丸 曲细精管,卵巢、输卵管,初情期后,胎儿时期、初情期后,连续的，需变形；细胞质均等分配,MM是不连续的，不需变形；细胞质不均等分配,4个精子,一个卵子和3（或2个）个极体,需要（蝌蚪形）,不需要（圆形）,哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前（性别分化后）完成的；精子是从初情期开始的,原始生殖细胞的增殖为有丝分裂 生殖细胞的成熟为减数分裂 成熟细胞均经一次复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半,1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？,提示：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，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。,提示：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。,提示：是指卵子从卵泡中排出。,思考讨论,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？,三、受精,1、概念:,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: 在卵细胞膜和透明带的间隙 观察到两个极体时说明卵子已经完成了受精。,3、场所: 输卵管,4、受精的实质：雌雄原核融合，染色体恢复正常体细胞水平。,（一）地点：,雌性的输卵管,5、过程,受精前的准备阶段,受精阶段,准备阶段1：精子获能,准备阶段2：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，才能获得受精能力的现象。,卵子在输卵管内达到减数第二次分裂中期（M）时，才具备受精能力。,2 受精阶段,精子穿越放射冠和透明带,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。,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,卵细胞膜封闭作用（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),精子经过哪些困难才能与卵子结合呢？,1、精子穿越放射冠和透明带,顶体反应- 顶体内的酶释放，溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质和透明带。,穿越透明带，接触卵细胞膜- 透明带反应（第一道屏障）,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。透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障,穿过透明带：,2、精子进入卵细胞膜,卵细胞膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障,卵黄细胞膜上的微绒毛抱住精子,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),受精作用的实质,精子进入卵子后,其细胞核变大到和卵子细胞核相似,精子细胞核(雄原核)和卵子细胞核(雌原核)同时向细胞中部靠拢,并相互融合成一个细胞核,这时称受精卵。,形成受精卵：,小结受精阶段: 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 配子结合,顶体反应,透明带反应（第一道）,卵细胞膜封闭作用（第二道）,雄原核形成和雌原核形成,雌雄原核融合形成合子(受精卵),经过种种障碍的精子终于与卵子相遇,精子试图进入卵子 瞬间,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。,精子试图进入卵子 瞬间,精、卵相遇,顶体反应,顶体酶释放,溶解卵丘细胞之间物质,穿越放射冠,接触透明带,顶体酶溶解透明带,穿越透明带,接触卵黄膜,产生透明带反应,形成第一道屏障,精子被微绒毛抱合,精子外膜与卵黄膜融合,精子注入卵,精 子 注 入 卵 后,变化,变化,变化,产生卵黄膜封闭作用,形成第二道屏障,尾部脱离核膜破裂,形成雄原核,激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体,形成雌原核,发育 移动 接触 合并,形成受精卵,区分受精的标志和受精完成的实质,1、受精的标志是第二极体的形成，也就是减数分裂的第二次分裂形成的最后极体；此时在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。 2、受精的实质是雌雄原核形成合子，,6、受精作用的意义,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。,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：发育成胎膜和胎盘,：最初发育在输卵管进行有丝分裂,胚胎发育的过程,滋养层 外胚层 中胚层 内胚层 原肠腔,1、卵裂期,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,增加,减少,2、桑椹胚,当胚胎细胞数达到32个左右的时候，胚胎形成致密 的细胞团形似桑椹，叫做桑椹胚，实验证明，这一 阶段前的每一个细胞都具有发育成完整个体的潜能。,滋养层：发育成胚胎的附属结构或胚外结构，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：即胚胎干细胞，具有全能性，将来分化成胎儿的各种组织。,滋养层,内细胞团,囊胚腔,3、囊胚,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,胚的发育：,4、原肠胚,囊胚进一步发育，内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的 细胞形成内胚层，这时的胚胎叫做原肠胚，由内胚层包围的 囊腔叫原肠腔，滋养层细胞发育为胎膜和胎盘。,原肠胚3胚层的发育,外表神经和感官；内呼消化胰与肝；其余都为中胚层,外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官 内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体 中胚层：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,1、表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？,P67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。,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？,【巩固练习】,1.精子与卵子结合过程中穿越的两道屏障是（ ） 顶体反应 透明带反应 卵黄膜封闭作用 精子穿越放射冠 A B C D 2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减数分裂 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 B C D,B,B,3.当卵细胞达到（ ）时期时，才具备与精子受精的能力 A.减数第二次分裂后期 B.减数第一次分裂末期 C.减数第二次分裂中期 D.减数第二次分裂结束成熟,C,4.下列有关哺乳动物的胚胎发育早期的卵裂期过程的叙述中，错误的是（ ） A. 细胞数目不断增多 B. 细胞的分裂方式是有丝分裂 C. 胚胎中DNA的总量增加 D. 每个细胞的DNA含量不断增加，细胞全能性变小,D,5.下列说法正确的是（ ） A、成熟精子遇到卵子便可以发生受精作用 B、排出成熟卵子的过程即为排卵 C、卵子形成时分裂过程均在卵巢内完成的 D、卵子产生中的减数第二次分裂是在精子 和卵子的结合过程中完成的,D,6.下列不是精子、卵子发生的区别是（ ） A、初级精母、卵母细胞形成时间 B、 M和M的时间连续性 C、成熟生殖细胞是否经过变形 D、成熟生殖细胞中染色体的数量,7.下列属于精子和卵子的发生上的区别是（ ） A.细胞的分裂方式 B. 染色体数量 C.遗传物质 D.生殖细胞的贮备,D,D,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。胚芽完成“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。