选三3.1体内受精和早期胚胎发育.ppt

专题3 胚胎工程 胚胎工程概念 P59 右下角 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 P61 第一段 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 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 胚胎工程的建立 一 胚胎移植技术的研究胚胎移植技术成为许多胚胎工程不可缺少的基础环节 二 胚胎移植技术的成功和应用带动和加速了体外受精技术的研究 三 胚胎移植和体外受精使胚胎分割 性别鉴定 体细胞克隆 转基因胚胎 胚胎干细胞培养等技术应运而生 专题3 胚胎工程 一 精子和卵子的发生 1 发生场所 睾丸 2 时间 雄性动物从初情期 青春期 生殖机能衰退 在睾丸的内不断进行着生殖细胞的增殖 源源不断地产生精子 1 精子的发生 曲细精管 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精子细胞 精子 第一次分裂 M 第二次分裂 M 有丝分裂 变形 第一阶段 第二阶段 第三阶段 很多精原细胞 染色体复制 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 精子细胞变成精子 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 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 精子细胞变形中的主要变化 1 外形似蝌蚪 分头 颈 尾三大部分 2 不同种动物精子的形态相似 大小略有不同 与动物的体形大小无关 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 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 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 2 卵子的发生 1 发生部位 卵巢成熟部位 输卵管 2 时间 性别分化以后 初情期 生殖机能退化减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成 初情期 减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程完成的 卵原细胞形成成熟卵细胞的过程称为卵子发生 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 卵子发生过程第一阶段 胚胎期间胚胎性别分化后开始到胎儿出生前完成 卵巢内卵原细胞就通过有丝分裂并进一步演变成初级卵母细胞 被卵泡细胞包围 形成卵泡 第二阶段 初情期后初级卵母细胞减数分裂 减数第一次分裂 卵泡发育成熟并排卵 排卵就是卵子从卵泡中排出 卵子是初级卵母细胞或次级卵母细胞 第三阶段 受精作用过程中减数第二次分裂是在和结合的过程中完成的 成熟的卵细胞外层依次由 等三层结构组成 在卵黄膜和透明带的间隙可以看到二个极体时 标志完成了 精子 卵子 放射冠 透明带 卵黄膜 受精作用 注意 卵细胞的形成不是连续分裂的 家畜卵子发生和成熟示意图 哺乳动物卵泡的形成和卵巢内的储备 是在出生前 即胎儿时期 完成的 这是精子和卵子在发生上的重要区别 减数第一次分裂是在雌性动物排卵前 后完成 减数分裂间期 犬 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 在卵黄膜和透明带的间隙可观察到两个极体时说明卵子已完成了受精 P63第一段最后一句 卵泡 卵泡细胞 初级卵母细胞 排出的卵 卵丘细胞 卵泡液 初级卵母细胞 卵泡 次级卵母细胞 注意 初生女婴的两个卵巢中共有初级卵母细胞 初级卵泡 约两百万个 它们都已进入了第一次减数分裂的前期 并停留在前期不再发育 直到女孩进入性成熟时期 此时约有400000个初级卵母细胞保留下来 初级卵母细胞受性激素的刺激才苏醒过来 重新继续发育 只有420个能发育成卵 在这420个有幸发育成卵的初级卵母细胞中 最早的一个是等待15年 而最后的一个是等待了50年才重新发育的 胎儿期 初情期 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 P63讨论 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 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 回顾 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 精子与卵子的发生比较 P68 2 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 巩固练习 1 下列不属于胚胎工程的是 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 2 有一个卵原细胞中含有A与A B与B 两对同源染色体 它形成的含有AB的配子有 A 1个B 0或1个C 2个D 4个 D B 二 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 输卵管 一 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 卵子有些是初级卵母细胞 有些是次级卵母细胞 排出后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 4 过程 资料 张明觉 台 美籍华人 发现问题 用各种方法处理兔附睾中的精子 无法实现体外受精 什么原因 观察现象 精子在雌性动物生殖道内运行的时间不长 但必须经过这一时段才能受精 得到启示 精子在雌性生殖道发生相应的生理变化后 才获得受精能力 1951年 张明觉和奥斯汀发现了 精子获能 现象研究价值 找到精子在体外获能的物质 实现了各种哺乳动物精子在体外条件下的获能 二 受精阶段 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2 精子进入卵黄膜卵黄膜封闭作用是防止多精子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精子进入卵子后 原核膜破裂 形成新核膜 形成雄原核和卵子细胞核相似 4 配子结合精子细胞核 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 合子 受精完成的标志 受精阶段 排卵12 24小时 在输卵管壶腹部 受精过程 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 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 穿过透明带 透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障 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 卵黄膜上的微绒毛抱住精子 形成受精卵 受精作用的标志 在透明带和卵黄膜间隙看到两个极体 受精作用的实质 精子和卵子核物质融合 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 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 疑问 P65小知识 哺乳动物受精过程 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 卵子是否受精的重要标志 哺乳动物受精过程示意图 防止多精入卵受精的第一道屏障是 防止多精入卵受精的屏障 防止多精入卵受精的第二道屏障是 总结 透明带反应 卵黄膜封闭作用 5 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 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140 150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 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 滋养层外胚层内胚层原肠腔 孵化 三 胚胎发育 1 卵裂期的特点 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总数目 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 减少 增加 卵裂 合子形成后即在输卵管内进行有丝分裂 开始发育 这段时间是在透明带内进行的 卵裂 新生命的第三天 桑椹胚 桑椹胚 特点 每个细胞都为全能细胞 发育成完整胚胎 胚胎细胞数达到32个左右时 形成致密细胞团 形似桑椹 叫做桑椹胚 囊胚 孵化 囊胚扩大 透明带破裂 胚胎伸展出来 发育为各种组织 发育为胎盘和胎膜 细胞开始出现分化 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 思考 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 滋养层外胚层内胚层原肠腔 原肠胚的主要特点 具有原肠腔 两个胚层 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 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 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 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 受精作用和胚胎发育的过程5 生命之吻 只有一名 幸运者才能将自己的遗传物质传递下去 受精作用和胚胎发育的过程6 脱去无用的尾巴 左图 完全融入卵子体内 受精作用和胚胎发育的过程7 一个新的小生命的起始点 受精卵诞生了 受精作用和胚胎发育的过程8 受精卵一边分裂 一边向子宫移动 到达子宫需7 8天 受精作用和胚胎发育的过程9 受精卵到达子宫后 分泌出蓝色粘液 以固定于子宫内膜 受精作用和胚胎发育的过程10 随后受精卵长出根须 右图 深深扎根在子宫壁中 受精作用和胚胎发育的过程11 受精作用和胚胎发育的过程12 受精后的第三星期别看这小小的胚胎才2毫米长 但它却已具备发育成全身各个器官的原始结构 外 中 内三个胚层了 受精作用和胚胎发育的过程13 受精后的第三星期别看这小小的胚胎才2毫米长 但它却已具备发育成全身各个器官的原始结构 外 中 内三个胚层了 受精作用和胚胎发育的过程14 我满月啦 第四星期的我 与其说像人还不如说像鱼 6毫米长的小生命已经出现脑 脊柱 心脏和肝脏了 受精作用和胚胎发育的过程15 舒适的小巢有利于胚胎的生长 也离不开子宫中胎盘的供养 每天长1毫米 受精作用和胚胎发育的过程16 受精作用和胚胎发育的过程17 受精作用和胚胎发育的过程18 受精作用和胚胎发育的过程19 受精作用和胚胎发育的过程20 受精作用和胚胎发育的过程21 受精作用和胚胎发育的过程22 受精作用和胚胎发育的过程23 神奇的生命现象 新生儿 1 以精子的运行途径为线索 设计一幅简图 来说明哺乳动物的受精过程 提示 哺乳动物的受精过程主要包括精子穿越放射冠 透明带 进入卵黄膜 原核形成和配子融合等步骤 详见教材中的受精过程 思考与探究 3 当你了解到精子需要获能 受精过程中有防止多精入卵的现象时 你是否提出过这样的问题 精子在雌性生殖道内是如何获能的 防止多精入卵的两道防线的形成机制究竟是什么 答 精液由精子和精清 精浆 两部分组成 精清中含有一种能抑制精子获能的物质 因此 在一般情况下 精液中的精子无法获能 只有当