课件：选修三专题三一节体内受精和早期胚胎发育.ppt

胚胎工程,胚胎工程是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，如体外受精、胚胎移植、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： 技术手段： 理论基础：,早期胚胎或配子,体外受精、胚胎移植、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,胚胎工程的建立可大致分为几个阶段?每个阶段中,胚胎工程技术有什么重大突破?,第一阶段：证实同种动物的胚胎在异体动物体内发育的可能性。 第二阶段：体外受精技术的发展。 第三阶段：继续创造出了胚胎分割、性别鉴定、体细胞克隆、转基因胚胎、胚胎干细胞培养等技术。,美籍华人张明觉在动物生殖生理学上有什么重大发现?这个发现对促进胚胎工程实现产业化有何意义?,张明觉博士发现了哺乳动物精子在与卵子受精前的获能现象。 这一发现推动了哺乳动物体外受精技术的发展和应用。,第一节 体内受精和早期胚胎发育,专题三 胚胎工程,（一）精子的发生,一、精子和卵子的发生,3、过程：,1、场所: 2、时间:,睾丸的曲细精管,分三个阶段,第一阶段初级精母细胞的形成阶段,精原细胞,初级精母细胞,大量精原细胞,第二阶段精子细胞的形成阶段,初级精母细胞,次级精母细胞,精子细胞,减数分裂,从原始的生殖细胞发展到成熟的生殖细胞的过程中,进行有性生殖的动植物,细胞连续分裂两次，而染色体只复制一次,细胞中染色体数目比原来减少了一半,对象:,时期:,特点:,结果：,减数分裂有关内容,3、过程：,第三阶段精子细胞变形成精子阶段,精子细胞,精子,1.精子细胞变形成精子的过程是怎样的？ 2.精子各部分分别由精子细胞的哪一部分形成?,阅读课本61-62页,第三阶段精子细胞变形成精子,a.细胞核 b.高尔基体 c.中心体 d.线粒体 e.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),3、过程：,精原细胞,初级精母细胞,次级精母细胞,精细胞,精子,多个精原细胞,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,无关,不同,讨论,1.家畜每次射精排出的精子数以亿计，但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？,几种主要家畜每次射精量和精子数（平均值）,不是。1.这是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制。 2.在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部位，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。最后到达受精部位的精子只有百余个，与卵子完成受精作用的只有一个。,讨论：,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？,（二）卵子的发生,1、场所:,卵巢,2、时间:,哺乳动物在出生前（胎儿时期）完成卵泡的形成和在卵巢内的储备，到性成熟时经减数分裂形成卵子。,3、卵巢、卵泡和卵子的关系:,卵巢中储存大量的原始卵泡和处于不同发育阶段的卵泡。每个卵泡中有一个卵母细胞，卵母细胞通过减数分裂形成卵子。,4、过程：,分两个阶段,第一阶段初级卵母细胞的形成阶段,第二阶段初级卵母细胞分裂形成卵子阶段,雌性胎儿卵巢内的卵原细胞，通过有丝分裂增加其数量，演变为初级卵母细胞，被卵泡细胞包围形成卵泡。,减数第一次分裂时间是在雌性动物排卵前后完成的，结果是产生1个次级卵母细胞和第一极体。,减数第二次分裂时间是在精子和卵子结合的过程中，结果是产生1个成熟卵子和第二极体。,初级卵母细胞经过减数分裂变为成熟的卵子。,卵原细胞,多个卵原细胞,初级卵母细胞,第一极体,次级卵母细胞,两个第二极体,第二极体,卵子,排卵前后完成,在受精过程完成,被卵泡细胞包围,形成卵泡,4、过程：,胎儿时期完成,卵原细胞,有丝分裂发生时间：胎儿期，地点：卵泡,更多卵原细胞,初级卵母细胞,第一次分裂发生时间：初情排卵期 , 地点：卵泡,次级卵母细胞和第一极体,第二次分裂发生时间：受精时， 地点：输卵管 特点：是不成熟的， 成熟的条件：要受精子诱导,卵子和第二极体（在卵黄膜和透明带有两个极体是卵子是否受精的标志）,5、卵子是否受精的标志：,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。,减数第二次分裂过程是在输卵管中,6.产生卵子的过程是否都发生在卵巢中？,精子与卵子的发生比较,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； 而精子是从初情期开始的,2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？,讨论：,1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？,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。,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？,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: 受精是在输卵管内完成的。,二、受精,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,即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。,即卵子在输卵管内达到减数第二分裂中期（M）时，才具备受精能力。,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。,4.,受精阶段：,顶体释放顶体酶，直接溶解卵丘细胞之间 的物质，形成精子穿越放射冠的通道。,精子触及卵黄膜的瞬间，会产生阻止后 来的精子进入透明带的生理反应。,受精阶段,（1）精子穿越放射冠和透明带,放射冠是包围在卵子透明带外面的卵丘细胞群。,顶体反应：,穿过放射冠的精子立即与透明带接触，顶体酶随后将透明带溶出一条孔道，精子借自身运动穿越透明带，接触卵黄膜。,透明带反应：,防止多个精子进入透明带，引起多精子入卵受精的第一道屏障。,（2）精子进入卵黄膜,只有穿过透明带的精子才能与卵黄膜接触。,卵黄膜表面有大量的微绒 毛，当精子与卵黄膜接触时， 立即被微绒毛抱合，精子外膜 和卵黄膜融合，精子入卵。,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,拒绝其他精子再进入卵内.,这是防止多精入卵受精的第二道屏障。,（3）原核形成,精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂，形成新的核膜，形成比原来精子核还要大的核，叫做雄原核。,精子入卵后，被激活的卵子 完成减数第二次分裂，排出第二极体后，形成雌原核，雌原核一般略小于雄原核。,雌、雄原核充分发育后，相向移动，彼此接触，二者体积缩小、合并，两组核染色体合为一组，形成合子（受精卵）。,（4）配子结合,受精阶段,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(第一道屏障),(2)精子进入卵黄膜,卵黄膜封闭作用（第二道屏障）,(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、卵相遇,精子进入卵后,产生卵黄膜封闭作用,形成第二道屏障 （作用？）,尾部脱离核膜破裂,形成雄原核,形成雌原核,激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体,形成受精卵,2019/8/31,33,可编辑,5.受精的意义,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。,三、胚胎发育,（一）卵裂期：,1、场所,细胞分裂方式为_ 细胞数目_ 胚胎总体积_ 或略有_ 每个细胞体积_,有丝分裂,增加,不增加,缩小,减小,2、特点,早期一段时间在透明带进行,三、胚胎发育,（二）早期胚胎发育的几个阶段：,1、桑椹胚,胚胎细胞数目达32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹，叫做桑椹胚。,这一阶段前每一个细胞都属于全能细胞。,聚集在胚胎一端，个体较大的细胞。,沿透明带内壁扩展和排列、个体较小的细胞。,2、囊胚,桑椹胚进一步发育，细胞开始出现分化。,内细胞团,滋养层细胞,囊胚腔,-发育成各种组织。,-发育成胎膜和胎盘。,随着胚胎的进一步发育,胚胎内部含有液体的囊腔。,囊胚进一步扩大，会导致透明带的破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。,3、原肠胚,由内细胞团表层的细胞形成。,外胚层,内胚层,原肠腔,由内细胞团下方的细胞形成。,由内胚层包围的囊腔。,中胚层,原肠胚末期，处于外胚层 和内胚层之间的细胞层。,三、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,滋养层 外胚层 中胚层 内胚层 原肠腔,猪胚胎发育,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8-16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。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。,1、（09海南卷.26 ）（18分） 请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题： （1）精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体，顶体内含有的 能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。 （2）某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于 卵母细胞阶段，当该细胞发育至减数第二次分裂 期时，才具备受精能力。若在卵黄膜和透明带之间看到两个极体，则表明 过程已完成。,巩固练习,顶体酶,受精,中,初级,1、（09海南卷. 26） 请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题： （3）动物的早期胚胎移植到同种且 与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎，常用 激素对供体进行处理，其目的是获得更多的 ，经人工受精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜 。 （4）若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到桑葚期或囊胚期阶段的早期胚胎进行 处理，再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置于 条件下。,巩固练习,胚胎分割,生理状态,对物质的吸收具有选择透过性,促性腺,卵母细胞,冷冻（或液氮）,2、（09辽宁、宁夏卷.41 ）（15分） 右图为哺乳动物的胚胎干细胞及其 分化的示意图。请回答： （1）胚胎干细胞是从动物 胚胎发育至_期的内细 胞团或胎儿的_ 中分离得到的一类细胞。 （2）图中分化程度最低的干细胞是_。在体外培养条件下，培养液中加入_因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。 （3) 在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因_的结果。 （4）某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的，骨髓的治疗的实质是将上图的_细胞移植到患者体内。,巩固练习,原始性腺细胞,囊胚,造血干,胚胎干细胞,选择性表达,分化诱导,巩固练习,2、（09辽宁、宁夏卷.41 ）（15分） 右图为哺乳动物的胚胎干细胞及其 分化的示意图。请回答： （5）若要克隆某种哺乳动 物，从理论上分析，上述 红细胞、白细胞神经细胞 中不能选用作为供体的细胞是成熟的_，其原因是_。 （6）若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的_期。 （7）在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用_细胞与骨髓细胞融合，经多交筛选最终得到能分泌_的杂交瘤细胞。,间,红细胞,细胞中无细胞核,B淋巴,特异性抗体,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。