体内受精和早期胚胎发育

如何让普通棉花抗棉铃虫 如何在短时间内用一根短枝条培育出10万株以上的幼苗 一头母牛在自然情况下每次排卵只能排一个 这就是说只能生一头小牛 能不能让动物多排卵呢 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 专题3胚胎工程 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 3 1体内受精和早期胚胎发育 一 精子的发生1 场所 精子的发生是在内的中完成的 2 时期 雄性动物 从到 一 精子和卵细胞的发生 哺乳动物睾丸示意图 睾丸 初情期 曲细精管 生殖机能衰退 染色体复制 初级精母细胞 精原细胞 多个精原细胞 3 精子发生的过程 第一阶段 第二阶段 第三阶段 有丝分裂 M 精子细胞 次级精母细胞 M 变形 精子 精子细胞 精子 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 精子细胞变形成精子 细胞核 发育为 演变为 形成 浓缩成 变为 精子头的主要部分头部的顶体精子的尾线粒体鞘膜 尾的基部 原生质滴 球状 细胞核高尔基体中心体线粒体细胞内其他物质 精子细胞变形中的主要变化 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 二 卵子的发生1 场所 卵子的发生是在内中完成的 2 时期 动物胚胎 在以后 即 由卵原细胞通过不断增加其数量 并进一步演变成 卵巢 性别分化 胎儿期 有丝分裂 初级卵母细胞 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 它们都已进入了减数第一次分裂的前期 并停留在前期不再发育 直到进入性成熟时期 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 但并不是这400000个初级卵母细胞同时苏醒 同时发育 而是从性成熟期开始 每28d左右 只有一个 偶然2个 初级卵母细胞继续发育 也就是说 如果女子从15岁开始排卵 持续35年 她的400000个初级卵母细胞中只有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15a 而最后的一个是等待了50a才重新发育的 那些不能继续发育的初级卵母细胞就逐渐死亡了 卵泡 卵泡细胞 初级卵母细胞 在完成 一般不进行M 有丝分裂 染色体复制 M 卵原细胞 3 卵子发生过程 多个卵原细胞 胎儿时期 卵巢 第一极体 M 卵子 第二极体 退化消失 受精 初级卵母细胞 次级卵母细胞 合子 卵泡细胞 受精过程 输卵管 排卵前后 卵子结构图 透明带 卵细胞膜 卵子受精的标志 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 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 讨论 教材P63 提示 正常情况下 一个卵泡只能形成一个成熟的卵子 提示 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 讨论 教材P63 提示 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 精子与卵子的发生比较 1 以下说法不正确的是A 雄性动物从初情期开始产生精子B 1个精原细胞可以形成4个精子C 对多数家畜来说 精子在睾丸内形成的时间为两个月左右D 动物体型大的产生的精子多且大2 一个卵泡可以形成的卵子数目是A 1个B 2个C 3个D 4个 练习 D A 3 下例不属于精子和卵子发生的区别的是A 初级精母 卵母细胞的形成时间B M 和M 的时间连续性C 成熟生殖细胞是否发生变形D 成熟生殖细胞中染色体的数量 D 二 受精 精子 受精卵 卵细胞膜 透明带 输卵管 卵子 合子 4 过程 受精前的准备阶段 受精阶段 受精过程 精子获能 卵子的准备 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 1 受精前准备阶段 2 受精阶段 包括精子穿越放射冠和透明带 进入卵细胞膜 雌雄原核形成和受精卵形成 顶体反应 顶体释放顶体酶 溶解卵丘之间的物质 形成精子穿越放射冠的通路 穿越透明带 顶体酶将透明带溶出一条通道 透明带反应 精子触及卵细胞膜瞬间 产生阻止后来精子进入透明带的生理反应 这是第一道屏障 精子入卵 卵黄膜表面的大量绒毛将精子抱合 精子外膜和卵细胞膜融合 精子入卵 出现卵细胞膜反应 第二道屏障 尾部脱离 原核膜破裂 随后形成新核膜 再形成雄原核 比原精子核大 形成雌原核 精子入卵后 激活卵子完成M 排出第二极体 形成雌原核 略小于雄原核 完成受精 雄 雌核充分发育后 相向移动 彼此接触 二者体积缩小 合并 第一次卵裂将开始 精 卵相遇 顶体反应 顶体酶释放 溶解卵丘细胞之间物质 穿越放射冠 接触透明带 顶体酶溶解透明带 穿越透明带 接触卵细胞膜 产生透明带反应 形成第一道屏障 精子被微绒毛抱合 精子外膜与卵细胞膜融合 精子注入卵 精子注入卵后 变化 变化 变化 产生卵细胞膜反应 形成第二道屏障 尾部脱离核膜破裂 形成雄原核 激活卵子完成减数第二次分裂 排出第二极体 形成雌原核 发育移动接触合并 形成受精卵 1 场所 三 胚胎发育 输卵管 2 过程 根据胚胎形态的变化 分几个阶段 受精卵卵裂期 包括2细胞期 4细胞期 8细胞 16细胞期 32细胞期 桑椹胚期囊胚期原肠胚期 包括内 中 外三胚层和原肠腔 幼体 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 增加 卵裂 桑椹 2 桑椹胚 当胚胎细胞数目达到32个左右时 胚胎形成致密的细胞团 形似桑椹 成为桑椹胚 桑椹胚前的每一个细胞都属于全能细胞 称为胚胎干细胞 囊胚期 滋养层 将来发育成胎膜和胎盘 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 聚集在胚胎一端 个体较大的细胞 是一种未分化的细胞 具有全能性 将来发育成成胎儿的各种组织 滋养层 内细胞团 囊胚腔 3 囊胚的形成 桑椹胚进一步发育 细胞开始出现分化 随着胚胎的进一步发育 胚胎的内部出现了含有液体的囊腔 囊胚腔 这时的胚胎叫囊胚 受精卵 第一次卵裂 第二次卵裂 第三次卵裂 桑椹胚 囊胚 原肠胚 胚的发育 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 这称为孵化 囊胚孵化以后 再进一步发育 内细胞团表层的细胞形成外胚层 下方的细胞形成内胚层 这时的胚胎称为原肠胚 4 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 胚胎发育 滋养层外胚层中胚层内胚层原肠腔 1 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 评价练习 D 2 研究表明 大多数动物如蛙的受精卵在卵裂期随着卵裂的进行胚胎的体积并不增大 但胚胎细胞核的总质量与细胞质的总质量 核 质 比值却发生变化 下列符合卵裂期核质质量比值变化趋势的示意图是 B A C D A P67 资料分析 1比较而言 马的胚胎进入子宫时发育程度最高 其次为小鼠 2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 原肠胚3胚层的发育 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 外表神经和感官