体内受精和胚胎发育

有一对夫妇 妻子因病切除了子宫 但他们一直想有一个亲生的 携带他们的遗传信息 的孩子 你能从理论上想个办法帮他们完成这个愿望吗 1978年7月26日 世界上第一个试管婴儿路易斯在英国出生 至今 全世界已有约三百多万个试管婴儿出生 试管婴儿 路易斯现已成为母亲 转基因试管牛 我国首例转基因试管牛 滔滔 于1999年2月19日在上海诞生 1988年3月10日我国首例试管婴儿 试管婴儿是不是在试管中长出一个胎儿呢 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 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 操作对象 技术手段 理论基础 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 一 精子的发生 二 卵子的发生 三 受精 四 胚胎发育 3 1体内受精和早期胚胎发育 一 精子和卵子的发生 1 精子发生的场所 3 精子发生的过程分几个阶段 这几个阶段连续吗 思考 2 精子发生的时间 一 精子的发生 一 精子和卵细胞的发生 3 过程 一 精子的发生 1 场所 2 时期 中的 初情期 生殖机能衰退 分三个阶段 不等于衰老 睾丸 曲细精管 思考2 1 精子的发生第一阶段的变化 2 精子的发生第二阶段的变化 3 精子的发生第三阶段的变化 如何变形 第 阶段 初级精母细胞的形成 精原细胞 多个初级精母细胞 有丝分裂 多个精原细胞 染色体复制 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 精子细胞 精子 第 阶段 精子细胞变形成精子 阅读精子细胞变形成精子的具体过程 讨论 精子各组成分别由精子细胞的哪一部分形成 精子结构图 线粒体 高尔基体 A 顶体的发生 发育中的顶体 发育中的尾 中心体 B 尾的的发育 C 精子头的出现 D 细胞质浓缩 E 精子的形成 原生质滴 尾 线粒体鞘 顶体 变形过程 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 精子细胞变形总结 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 精子细胞 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 1个 4个 4个 2个 初级精母细胞的形成 精子细胞的生成 精子细胞变形成精子 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 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 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 线粒体是精子维持生存和运动能量的 动力工厂 或 发动机 二 卵子的形成过程 思考1 1 卵子的发生及成熟的场所 2 卵子发生的时间 是连续的吗 二 卵子的发生 1 发生部位 卵巢 2 发生时间 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 卵原细胞形成成熟卵细胞的过程称为卵子发生 卵原细胞 联会 四分体 初级卵母细胞 第一极体 第二极体 卵细胞 次级卵母细胞 卵泡的发育 卵子结构图 资料 胎儿期 卵原细胞 初级卵母细胞 有丝分裂 染色体复制 场所 卵巢 被卵泡细胞包围 形成卵泡 初情期后 初级卵母细胞生长透明带形成 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 时间 排卵前后 时间 在精子和卵子结合的过程中完成 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 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 看看谁最快 减数第一次分裂在什么时间完成 减数第二次分裂在什么时间完成 排卵发生在什么时间 排卵前后 受精过程中 M 前后 在什么场所完成 卵巢或输卵管 在什么场所完成 输卵管 受精发生在什么场所 输卵管 思考 1 一个卵泡中能形成几个卵子 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 它在什么部位成熟 正常情况下 一个卵泡只能形成一个卵子 是指卵子从卵泡中排出 讨论2 精子和卵子的发生有何异同 讨论3 项目 区别 相同点 场所 时间 过程特点 结果 精子发生 卵子发生 睾丸曲细精管 卵巢输卵管 初情期 性别分化后开始 卵泡形成和在卵巢内的储备是在出生前完成的 减 是在精子和卵子的结合过程中完成的 减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的 需变形 细胞质均等分配 减数第一次分裂和减数第二次分裂是不连续的 不需变形 细胞不质均等分配 形成4个精子细胞 形成1个卵子和3个极体 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 成熟过程中均经一次染色体复制和两减数分裂 子细胞中染色体数目减半 3 卵子的成熟部位和受精部位正确的是 A 卵巢卵巢B 卵巢输卵管C 输卵管输卵管D 输卵管子宫4 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 分裂和M 分裂的时间连续性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 C D 4 下图表示卵子发生过程 请据图回答有关问题 1 图中A是 B是 E是指作用 阶段C指 阶段D是指 2 当观察到第二极体时 可以表明 3 能发生染色体的着丝点分裂的阶段是 填序号 4 阶段存在的变异方式是 第一极体 合子 受精 胎儿期 初情期 卵子己完成了受精 基因突变 染色体变异 D 三 受精 1 概念 3 标志 2 场所 1 概念 指精子和卵子结合形成合子 即受精卵 的过程 3 标志 在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时 2 场所 受精是在输卵管内完成的 三 受精 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 一 受精前的准备阶段 准备阶段1 精子获能 1 精子获能是什么样的生理现象 2 发现精子获能现象的科学家是谁 准备阶段2 卵子的准备 1 刚排出的卵子是初级卵母细胞还是次级卵母细胞 2 刚排出卵子具备受精能力吗 什么时期的细胞才能受精 准备阶段1 精子获能 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 准备阶段2 卵子的准备 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 受精阶段包括哪些过程 1 精子穿越放射冠 3 精子进入卵黄膜 4 原核形成 5 配子结合 2 精子穿越透明带 卵子结构图 资料 1 精子穿越放射冠 在卵子外围集聚有几十个精子 它们首先需穿越放射冠 1 放射冠是什么 2 精子穿越放射冠时发生什么反应 是如何进行的 受精阶段 1 精子穿越放射冠和透明带 1 顶体反应 顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞群 2 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 2 精子穿越透明带 1 精子穿越透明带时形成孔道时需要什么酶 2 精子穿越透明带后并接触卵黄膜时发生什么反应 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 3 精子进入卵黄膜 1 精子是如何进入卵黄膜的 2 精子入卵后卵黄膜会发生什么反应 3 精子入卵后 精子有什么变化 3 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 细胞核 5 配子结合 配子结合是指什么过程 原核形成 雄原核和雌原核形成 配子结合 雌雄原核融合形成合子 受精卵 受精完成标志 在受精作用过程中 为了防止多精入卵 共筑起几道屏障 分别是什么 受精过程小结 接触透明带 精子接触卵黄膜 精 卵相遇 顶体酶释放 溶解放射冠 精子穿越透明带 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 顶体反应 精子穿越放射冠 顶体酶溶解透明带 产生透明带反应 精子进入卵 变化1 变化2 尾部脱离核膜破裂 变化3 激活卵子完成减数第二次分裂 排出第二极体 融合形成受精卵 形成第二道屏障 产生卵黄膜封闭作用 形成雄原核 形成雌原核 精子进入卵后 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 根据胚胎形态的变化 可将早期发育的胚胎分为以下几个阶段 受精卵 囊胚期 原肠胚期 包括内 中 外三 幼体 卵裂 包括2细胞期 4细胞期 8细胞 16细胞期 32细胞期 胚层和原肠腔 四 胚胎发育 1 卵裂期的特点 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 四 胚胎发育 受精卵 卵裂期 桑椹胚 在透明带内进行有丝分裂 细胞数量不断增加 胚胎总体积并不增加 或略有减少 DNA增多 有机物减少 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 最初发育在输卵管进行有丝分裂 2 早期胚胎发育的几个阶段 桑椹 桑椹胚 囊胚 1 囊胚由哪几部分组成 什么叫孵化 原肠胚 2 外胚层和内胚层分别来源什么细胞 3 原肠腔和囊胚腔有什么不同 4 胚胎发育过程中细胞从什么时期开始分化 囊胚 内含囊胚腔 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 2 早期胚胎发育的几个阶段 囊胚期 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 原肠胚 内含原肠腔 滋养层外胚层中胚层内胚层 2 早期胚胎发育的几个阶段 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 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 早期胚胎发育的几个阶段小结 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 卵子的外层被一层透明的薄膜保护着 这使它看起来像一个悬浮在天体中的漂亮的星球 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 受精第一天 卵裂期 卵裂期 桑椹胚 囊胚 胚卵期 囊胚植入子宫内膜 胚卵期结束 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 孕四周 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 神奇的生命现象 新生儿 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 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 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 B 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成熟分裂 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 在动物胚胎发育过程中 早期原肠胚的细胞从一个部位移植到另一部位时 被移植的细胞能适应新的部位并参与那里的器官形成 但如果在原肠胚的末期 把未来发育为蝾螈后肢的部分移植到另一蝾螈胚胎不长后肢的部分 将发育为一条额外的腿 这说明 A 原肠胚末期已出现了组织分化和器官的形成B 细胞是全能的C 原肠胚末期出现了细胞分化D 原肠胚已出现了三个胚层 C 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 关于桑椹胚和囊胚的比较 以下说法正确的是 多选 A 囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的B 囊胚期的细胞出现了细胞分化 但遗传物质未发生改变C 桑椹胚的各细胞结构功能基本相同D 囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是复制水平上的差异 而是转录水平上的差异引起的 BCD 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 下列能正确表示高等动物胚胎发育顺序的是 A 受精卵 卵裂 原肠胚 囊胚 组织器官的分化B 卵 卵裂 原肠胚 组织器官分化C 受精卵 桑椹胚 原肠胚 幼体D 受精卵 桑椹胚 囊胚 原肠胚 组织器官的分化 D 桑椹胚是指 A 含有一个充满液体的腔B 总体积大于受精