卵细胞和精子的形成.ppt

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？,专题3胚胎工程,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，以满足人类的各种需求。,操作对象：技术手段：理论基础：操作目的：,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,生产后代，满足人类需求,实例1：,1.下列不属于胚胎工程技术的是（）A.体外受精B.胚胎分割、胚胎移植C.胚胎干细胞培养D.转基因鲤鱼的培育,3.1体内受精和早期胚胎发育,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,多个精原细胞,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：,初级精母细胞,染色体复制、其他物质合成,第阶段：精子细胞变形成精子,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),精细胞变形总结,第阶段：精细胞变形成精子,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,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,二、卵子的发生,1、场所：,卵巢,胎儿期,透明带,卵黄膜,卵原细胞,初级卵母细胞,有丝分裂后演变,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,2、过程,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,思考：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，有的可能是次级卵母细胞，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？,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：,探究展示：,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?,睾丸,卵巢输卵管,初情期后,胎儿期初情期受精期,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个极体,需要,不需要,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,三、受精,1、概念:,2、标志:,3、场所:,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观察到两个极体时。,3、场所:输卵管。,4、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分裂中期（M）时，才具备受精能力。,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，接触卵黄膜-透明带反应（第一道屏障）,精子穿越放射冠和透明带,进入卵黄膜,原核形成,配子结合,精、卵相遇,顶体反应,顶体酶释放,顶体酶溶解透明带,接触透明带,穿越放射冠,溶解卵丘细胞（放射冠）,穿越透明带,接触卵黄膜,产生透明带反应,形成第一道屏障（作用）,精子被微绒毛抱合,精子外膜与卵黄膜融合,精子进入卵,精子进入卵后,变化,变化,变化,产生卵黄膜封闭作用,形成第二道屏障（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,发育移动接触合并,形成受精卵,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。,区分受精的标志和受精完成的标志,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；而受精完成的标志是雌雄原核形成合子，才是受精完成的标志。,5.受精作用的实质和意义,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,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_DNA数目_有机物总量_有机物种类_,减少,1、卵裂期的特点：,有丝分裂,增加,不增加,缩小,减小,增加,三、胚胎发育,增加,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,中胚层外胚层内胚层原肠腔,：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,：最初在输卵管进行有丝分裂,充满活力的精子,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,透明带反应：,-当第一精子进入卵黄膜后，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。,卵黄膜封闭作用：,防止多精入卵的两道防线,受精卵（第一天）,卵裂期,卵裂期,桑椹胚(第3天),囊胚,囊胚植入子宫内膜，胚卵期结束,囊胚期,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，能发育成完整的胚胎,滋养层,内细胞团,囊胚腔,囊胚的形成,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,内胚层中胚层原肠胚,胚的发育：,按照一定的次序向内运动,受精卵卵裂囊胚,原肠胚的形成,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,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。,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。,胚胎工程的应用及前景,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，以满足人类的各种需求。,操作对象：技术手段：理论基础：操作目的：,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,生产后代，满足人类需求,试管牛,采集良种母牛的卵母细胞,卵母细胞的体外培养,采集良种公牛精子,精子体外获能,体外受精,良种牛体外受精胚胎,胚胎移植,受体牛,良种犊牛,成熟期牛,屠宰加工厂,市场,采集卵巢中的卵母细胞,“试管牛”工厂化生产的技术流程图,一、体外受精和胚胎体外培养,体外受精,概念：采取雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在试管受精。,过程：（1）精子的收集和获能；（2）卵母细胞的收集和培养；（3）获能精子和卵细胞的受精。,精子的收集和获能,1)收集的方法:假阴道法,手握法和电刺激等2)获能处理:培养法：啮齿动物、家兔和猪化学法：牛、羊,卵母细胞的收集和培养,对不同动物,采取卵母细胞的方法不同,屠宰场母畜卵巢或者直接从活体采集,获能处理:培养法：啮齿动物、家兔和猪的精子放入人工配置的获能液中培养一段时间即可获能化学法：牛、羊等精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能,在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。,体外受精,受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入或着床,1988年3月10日我国首例试管婴儿,1992年我国首例三胞胎试管婴儿,胚胎的早期培养,培养液:水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等.,二、胚胎移植,胚胎移植,供体：提供胚胎的个体。受体：接受胚胎的个体。,良种雌(雄)性动物。,一般品种的雌性动物。,过程,胚胎的来源：雌性动物的早期胚胎或体外受精得到的胚胎。,阅读课本P64回答下列问题:,用文字和箭头表示出胚胎移植流程图;怎样让供体母牛超数排卵?同期发情处理的目的是什么?胚胎移植的意义?,选择,供体母牛,受体母牛,同期发情处理,超数排卵,供体公牛,配种,冲卵,质量检查、培养,胚胎移植,妊娠检查,分娩（胚胎移植的犊牛）,基本程序,1超数排卵用前面所述的超数排卵技术，在母牛发情期（发情期当天为零天）的第九天开始肌肉注射FSH，以递减剂量连续注射4天，每天注射两次（间隔12h），总剂量为300400U；第三天的上下午，在注射FSH的同时肌肉注射氯前列烯醇（PGF2的类似物）各两支（0.2mg/支）。,2同步发情同期发情又称同步发情，就是利用某些激素制剂人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程，使之在预定时间内集中发情。,3人工受精激素注射结束后，观察到发情后小时，开始第一次输精，时隔小时进行第二次输精，输精量是常规量的两倍。,强调：胚胎移植成功与否要有两个条件（1）胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。（2）进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。,.,.,胚胎移植的意义：,1)加速育种工作和品种改良；2)大量节省购买种畜的费用；3)一胎多产；4)保存品种资源和濒危物种；5)可充分发挥优秀个体的繁殖潜能缩短繁殖周期,增加一生繁殖的后代数量。,将经济价值较高、遗传性状优秀的母畜，经过激素处理，使其超数排卵后受精，然后将发育的早期胚胎分别移植到同期发情的代孕母畜的子宫内，通过代孕母畜妊娠产仔的技术。,胚胎移植,“借劣质动物之腹怀优秀个体之胎”,三、胚胎分割,指借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕母子宫，产生同卵多仔后代的技术。,胚胎分割,优势:,可成倍增加胚胎数量，可以快速繁殖良种畜。,可视为胚胎克隆的一种方法,特点:,三、胚胎分割,选择的胚胎:,注意事项：,后代具有相同的遗传物质,发育良好的，形态正常的桑椹胚或囊胚(内细胞团的均等分割)。,均等分裂,过程,仪器,操作,显微操作仪,实体显微镜,选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿中，用分割针或分割刀片将其切开，吸出其中的半个胚胎注入透明带中或直接移植给受体。,胚胎分割基本过程,代孕母牛,四、胚胎干细胞,1、概念：简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。2、特点：（1）形态：体积小，细胞核大，核仁明显。（2）功能：具有发育的全能性。可分化为成年动物体内任何一种组织细胞.体外培养可增殖不分化。（3）在体外培养的条件下，ES细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。,胚胎干细胞：ES、EK。特性：体积小、细胞核大、核仁明显、全能性、增殖不分化。,3、胚胎干细胞,专能干细胞,多能干细胞,全能干细胞,特点,只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞,能分化成多种细胞或组织，但不能发育成完整个体,能形成机体的所有组织器官，发育成完整个体,举例,上皮组织基底层的干细胞，成纤维细胞,造血干细胞,胚胎干细胞,胚胎干细胞的种类,胚胎干细胞应用,（1）治疗人类顽症：如帕金森