3.1_体内受精和早期胚胎发育

专题三胚胎工程,英国人W希普于1890年在剑桥大学将纯种安哥拉兔的两个4细胞胚胎移植到一只毛色特征完全不同的比利时兔的输卵管内。结果生出两只纯种的安哥拉子免。这是世界上第一例胚胎移植，胚胎移植技术由此创始。,比利时兔,安哥拉兔,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,3.1体内受精和早期胚胎发育,一.精子和卵子的发生,1.哺乳动物精子的发生,（1）发生场所：（2）时间：,不断地产生着精子,睾丸,初情期（青春期）生殖机能衰退,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,（3）精子发生的过程,多个精原细胞,染色体复制,变形,精子的发生,如何变形？,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。,精子的发生,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),精子的发生,精子细胞变形中的主要变化：,精子细胞,精子,1.理清精子细胞变形成精子的过程。2.注重精子各组成分别由精子细胞的哪一部分形成?,精子的形态：,外形似蝌蚪，分_、_、_、三大部分。,不同种动物精子的形态_，大小略有_，与动物的体型大小_。,头颈尾,相似,不同无关,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？,思考,不是。,精子的发生,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？,思考,精子的发生,充满活力的精子,2、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。,动物细胞卵巢、卵泡和卵子的关系图,卵巢,性别分化,胎儿期,(2)时间：卵原细胞有丝分裂并进一步演变成初级卵母细胞，发生在胚胎性别分化后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的过程（受精作用）完成的。（注意：卵细胞的形成不是连续分裂的）,卵泡卵泡细胞初级卵母细胞,排出的卵,卵丘细胞,卵泡液,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。,卵子的发生,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,初级卵母细胞,有丝分裂数目增多,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,减数分裂间期,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。,犬,马和牛排出的卵是分别什么细胞？,减数第一次分裂是在雌性动物排卵前、后完成的。,卵子的发生,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,P63第一段最后一句,减数分裂间期,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！,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,解析必修2,初情期后青春期后,在输卵管中完成受精过程,（1）.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）才能形成精子或卵子。,3.精子和卵子的发生异同,（2）.不同点：,两次分裂连续，在睾丸曲细精管,两次分裂不连续，在卵巢和输卵管,初情期以后,胎儿时期,4个精子细胞,1个卵细胞2个极体,是,否,蝌蚪形,圆形,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；精子是从初情期开始的,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：,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45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,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,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？,正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。,是指卵子从卵泡中排出。,思考,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？,刚排出的卵子尚未完全成熟。仅完成第次减数分裂，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。,思考,一,减数第二次分裂的中期,输卵管,（三）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,1.概念：是精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。2.场所：输卵管,受精,受精部位,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。,受精前的准备阶段:1)精子获能:精子获得受精能力的生理现象.2)卵子的准备: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,受精过程,受精阶段：,排卵12-24小时，在输卵管壶腹部,受精过程,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,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顶体酶溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质和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4)配子结合：雌雄原核融合形成合子(受精卵),哺乳动物受精过程,卵子在输卵管内达到期时才具备受精能力,减数第二次分裂中,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,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,胚胎发育,孵化,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，这一过程交孵化,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,胚胎发育,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,原肠胚的形成,1、下列叙述是有关精子和卵子的区别：初级性母细胞的形成时间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,练习,2、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用获能物质处理用化学物质处理掉卵黄膜便于精子进入抽取精子、卵子的核进行融合精子入卵后进行人工处理防止多精入卵,练习,3、下列正确的卵裂期细胞经过了细胞分裂，不再分化原肠胚细胞属于全能细胞囊胚腔先于原