第一节动物的胚胎发育和胚胎工程.ppt

第一节,动物的胚胎发育和胚胎工程,胚胎工程,胚胎工程的概念：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，以满足人类各种需求。,操作对象：技术手段：理论基础：,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和早期胚胎的发育规律,产生的场所睾丸(曲细精管)产生时期：初情期生殖机能衰退,一.精子和卵子的发生,1.精子的发生,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,观察P62图33，思考讨论问题：1、哺乳动物成熟的精子分为哪几部分？与动物体型大小有没有关系？2、P62“讨论”：精子细胞变成精子过程中，细胞核和线粒体都保留，如何理解此现象？为何精子中的线粒体集中在尾的基部？,细胞核,线粒体,精子细胞变形中的主要变化：,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),比较,不同动物精子的形态相似大小略有不同，与动物体型无关,.,射精量.,核心要点突破,(2010年广州模拟)如图为哺乳动物精子细胞变形成为精子的过程图解，请据图回答问题：,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？,二、卵子的发生,.,阅读P6263，观察图35，讨论有关问题：（1）哺乳动物卵子的发生场所。（2）哺乳动物卵子的发生过程。（3）精子和卵子在发生上的重要区别是什么？（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？（5）精子和卵子发生主要有哪些相似点或不同点？,2.卵子的发生,(1)时期：卵泡的形成和储备是在期，排卵是在哺乳动物进入初情期开始。(2)场所：和输卵管。,胎儿,卵巢,胎儿期(有性别分化以后),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,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,卵子的发生,卵子从卵泡中排出（排出的卵细胞在减数第二次分裂中期才能受精）,多数哺乳动物的第一极体不进行减数第二次分裂形成两个极体,思考题,1个卵泡中能形成几个成熟的卵子排卵排的是什么？刚排出的卵细胞是否成熟？,.,.,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，仅完成第一次减数分裂，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。,精子与卵子的发生比较,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；经过两次减数分裂（M和M）才能形成精子和卵子。,不同点：一个精原细胞多个精子；一个卵原细胞一个卵子；精子形状为蝌蚪状；卵子为球形。多数哺乳动物卵子的形成和在卵巢内的贮备是胎儿出生前完成的。,二、受精,1.概念：受精是与结合形成（即受精卵）的过程。它包括阶段和阶段。2.场所：,精子,卵子,合子,受精前的准备,受精,输卵管内,1.受精前的准备,卵子的准备,必须在输卵管内发育到减数第二次分裂中期,精子的准备,精子获能,1.受精前的准备,精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化之后，才能获得受精能力。,穿过透明带：,形成受精卵：,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,止多精入卵受精,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,止多精入卵受精,充满活力的精子,经过种种障碍的精子终于与卵子相遇,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。,精子试图进入卵子,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。,有几个精子入卵？,卵子受精的标志：当在的间隙可以观察到时，说明卵子已经完成了受精。,卵黄膜和透明带,两个极体,4.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。,受精卵,人体胚胎发育快速.flv,腹中胎儿出生全过程.flv,三.胚胎发育,卵巢,排卵、受精、卵裂和植入示意图,孵化,.开课视频着床.flv,内细胞团,滋养层细胞,囊胚,囊胚,卵裂期,桑椹胚（卵裂球致密化）,在此之前每一个细胞都是全能细胞,内细胞团,滋养层细胞,内细胞团,滋养层细胞,囊胚,胚胎干细胞,内细胞团（ICM）,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。,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。,(1)概念：通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经过移植产生后代的技术(2)过程,移植,卵子,受精卵,早期胚胎,子宫,精子,个体,试管动物技术,目的：,快速繁殖动物优良品种,技术手段：,体外受精和早期胚胎培养,一、体外受精和胚胎体外培养,体外受精,概念：是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。,基本原理：人工模拟体内环境（包括营养、温度、PH等），使初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用，并有计划地保存胚胎,步骤1、卵母细胞的采集和培养2、精子的采集和获能3、受精,1.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,（1）实验动物：用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。,（2）对大家畜或大型动物：从废弃卵巢中采集卵母细胞或活体采卵,超排卵技术,利用促性腺激素处理，使得卵巢中有更多的卵泡发育，更多的卵被排出，这个过程就称为超数排卵（superovulation）。,2.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：(人工配制的获能液中培养）啮齿动物、家兔和猪化学法：（一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，化学药物诱导）牛、羊,获能的精子成熟的卵子（MII）获能液受精卵,或受精液,胚胎,发育培养液,胚胎体外培养,概念：将受精卵在人工环境下培养成早期胚胎。培养液：（不同时期成分不同）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。胚胎培养比组织、细胞培养要难。目前只能进行少数几种动物的不同阶段的胚胎培养，还无从受精卵到新生儿的全体外培养技术。,胚胎早期培养,培养发育到适宜阶段时，可将其取出向受体移植或冷动保存,不同动物胚胎移植时间不同,桑椹胚阶段：牛、羊,8个或16细胞胚阶段：小鼠、家兔,4个细胞胚阶段：试管婴儿,一.胚胎移植,1.概念:将雌性动物的早期胚胎,或者通过其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之发育为新个体的技术.供体：提供胚胎的个体。受体：接受胚胎的个体。,“借劣质动物之腹怀优秀个体之胎”,胚胎的来源：雌性动物的早期胚胎或体外受精得到的胚胎。,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,取出早期胚胎,质量检查、培养,胚胎移植,妊娠检查,分娩（胚胎移植的犊牛）,2、胚胎移植的过程：,未配种,同期发情技术：主要是借助外源激素剌激卵巢，使其按照预定的要求发生变化，使处理母畜的卵巢生理机能都处于相同阶段，从而达到同期发情。,“试管牛”工业化生产的技术流程图,胚胎移植,为什么胚胎移植能成功?,移动到任何一头动物子宫内都能发育吗?同种动物发情排卵后,在一端时间内供体受体具有相同的生理环境。为什么能收集到胚胎?早期胚胎一定时间内处于游离状态。供体和受体会不会发生排斥？同种动物之间基本上不排斥。移植的胚胎能保留供体双亲的特性?遗传特性不受受体的影响。胚胎虽然与受体有生理和组织上的联系,但遗传物质没有改变,.,.,（1）赞同。该措施可以帮助一些家庭解决不孕不育现象，而且可以帮助一些由于自身素质不良，如果怀胎、分娩会造成生命威胁的母亲，实现得到亲生子女的愿望。,（2）不赞同。给社会和人类伦理道德造成一定的冲击。,讨论：你对新科技条件下出现的“借腹生子”现象赞同吗？,所谓“借腹生子”是指利用试管婴儿和胚胎移植技术，在受体母亲子宫内使胎儿发育成熟而生出的过程。,三.胚胎移植的生理学基础,(1)供体和受体相同的生理环境；移入(2)早期胚胎处于游离状态,为胚胎的收集提供了可能；(3)受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥反应；存活(4)胚胎与受体建立正常的联系,但遗传物质没有改变。不受影响,讨论,1.在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？,2.供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似吗？胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗？,3.为什么供体的胚胎移植到受体后，在孕育过程中其遗传性状不会受受体的影响？,应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件。因此，必须做到供受体母畜的发情时间一致。,1.在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？,应相同或相似。即移入胚胎一侧的受体子宫角对应的卵巢中须有黄体存在。这样的概括正确。,2.供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似吗？胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗？,因为供体胚胎的遗传性状是由雌雄供体精卵细胞内获得的遗传基因决定的。,3.为什么供体的胚胎移植到受体后，在孕育过程中其遗传性状不会受受体的影响？,2.胚胎移植成功与否的条件有哪些?,（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。,讨论,1.胚胎移植成功的标志是什么?,移植的胚胎在受体内能正常发育并分娩,.,.,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。,对家畜来说，通过胚胎移植，可大幅度增加优良个体母畜和公畜后代的数量，使良种种畜群迅速扩大，从而加速了育种工作和品种改良。,1.为什么胚胎工程能加速育种工作和品种改良?,胚胎冷冻技术的成功，在世界范围内，可做到胚胎移植不受时空的限制，在国际和国内进行交换，完全代替了活畜引种，从而大量节省购买种畜的费用。,2.为什么胚胎移植能大量节省购买种畜的费用?,一头供体良种母牛平均每次处理收集到的胚胎移植后可产下34头良种犊牛，而每年对良种供体母牛可进行45次处理，这样，一头良种供体母牛一年可生下的良种犊牛可达十几或数十头。与自然状态下所生的后代比进行胚胎移植的优势是：大大缩短了供体本身的繁殖周期；增加供体一生繁殖的后代数量。,3.你如何理解“胚胎移植可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力”这句话?,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