体内受精和早期胚胎发育ppt课件.ppt

1 胚胎工程 2 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 胚胎工程 3 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 哺乳动物的受精和早期胚胎的发育规律 胚胎工程 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 4 一 精子和卵子的发生 1 发生场所 2 时间 1 哺乳动物精子的发生 不断地产生着精子 睾丸 初情期 青春期 生殖机能衰退 5 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 6 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 细胞核变为精子头的主要部分 7 变为精子头部的主要部分 发育为头部的顶体 演变为精子的尾 聚集在尾的基部形成线粒体鞘 其它物质浓缩成 球形 随精子的成熟向尾部移动 最后脱落 细胞核 高尔基体 中心体 线粒体 原生质滴 8 头 颈 尾 线粒体鞘 精子的形态 1 外形似 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 相似 无关 头 颈 尾 蝌蚪 不同 9 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 10 11 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 12 2 卵子的发生 2 时间 1 部位 卵巢 胎儿时期和初情期后 13 时间 减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成 减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的 14 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 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 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 当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时 说明卵子已经受精 卵子是否受精的重要标志 15 卵泡 卵丘细胞 初级卵母细胞 排出的卵 卵丘细胞 16 17 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 卵子发生过程 胎儿时期完成 初情期后 青春期后 在输卵管中完成受精过程 18 P63 小资料 牛刚出生时 每侧卵巢大约含有15万个卵泡 每个卵泡内都有一个初级卵母细胞 出生后能够发育成成熟排卵的卵泡只有200个左右 一生产下牛犊4 5头 其他哺乳动物的情况类似 可见 哺乳动物一生中卵母细胞的有效利用率 胚胎工程要研究解决这样的问题 很低 19 精子与卵子的发生比较 睾丸 卵巢 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 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 20 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 21 4 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 仅完成减数第次分裂 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 22 5 卵子受精的标志 在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体 透明带 卵细胞膜 23 7 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 经过减数分裂 M 和M 才能形成精子和卵子 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 24 二 受精 2 场所 1 概念 输卵管内 指精子和卵子结合形成合子 即受精卵 的过程 25 3 过程 精子获能 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 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 准备阶段 26 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 并接触卵细胞膜 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 两个原核融合 第一次卵裂即将开始 透明带反应 卵细胞膜反应 释放顶体酶 溶解卵丘细胞之间物质 卵子是否受精的重要标志 27 精子穿越放射冠和透明带 进入卵细胞膜 原核形成 融合 精子通过顶体反应释放的顶体酶溶解卵丘细胞和透明带 进而穿越 受精阶段 精子核膜破裂 形成新核膜 形成雄原核 精子被微绒毛抱合 进而精子外膜与卵细胞膜相互融合 精子入卵 卵子完成减数第二次分裂 排出第二极体 形成雌原核 雄 雌原核充分发育后彼此接触 合并 形成二倍体受精卵 精子触及卵细胞膜的瞬间 产生透明带反应 精子入卵后的 卵细胞膜反应 卵黄膜封闭作用 28 卵子受精的标志 在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体 受精过程完成的标志 雌雄原核融合 形成合子 是受精过程完成的标志 对比归纳 29 胚胎发育 30 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 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 31 卵裂期的特点 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 每个细胞DNA数目 总DNA 有机物总量 有丝分裂 增加 不增加 缩小 减小 减少 不变 增加 卵裂期 32 桑椹胚 胚胎细胞数目个左右 该阶段由于细胞 属于细胞 细胞间排列紧密 形似桑椹 32 未分化 全能性 33 囊胚 囊胚腔 细胞开始 并出现 内细胞团将来发育成 滋养层将来发育成 体积扩大会导致 称为 分化 囊胚腔 各种组织 胎膜 胎盘 透明带破裂 孵化 滋养层 内细胞团 34 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 这一过程叫孵化 35 经过种种障碍的精子终于与卵子相遇 36 精子试图进入卵子 37 38 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 39 40 41 42 43 44 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 45 46 受精后6星期 人形已隐约可见 这时 胚胎的心跳每分钟140 150下 是母亲心跳的两倍 47 人类胚胎第8周时在子宫内的照片 48 49 此时胎儿已长到18 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 50 51 52 53 54 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 55 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 56 我国首例 虎狮兽 2002年在南京红山动物园诞生 利用了雄虎的精子和雌狮的卵子 体外受精 完成这一过程需要解决的问题 精子在体外