胚胎工程的理论基础公开课

胚胎工程的理论基础公开课第1页，共62页。（优选）胚胎工程的理论基础公开课第2页，共62页。1、精子的形态结构比较人和动物的精子第3页，共62页。精子的形态：不同动物精子形似蝌蚪，但其大小略有不同与动物体型大小无关。第4页，共62页。精子形似蝌蚪，总长约66μm，分头、尾部（中段和尾）两部分。

1)头：头部正面呈椭圆形，侧面呈梨形，内含一个染色质十分致密的细胞核和一个顶体。顶体：是一种膜系细胞器（高尔基体），呈帽状罩于细胞核的前方。顶体内含多种水解酶（顶体酶）相当于巨大溶酶体。细胞核:父方的遗传物质，双链DNA，与蛋白质紧密结合。第5页，共62页。精子线粒体鞘2)尾部：中段和尾中段的线粒体鞘含有螺旋状排列的线粒体，为精子的运动提供能量。尾部是精子代谢和运动器官。尾部的中心含一条贯穿全尾的轴丝（类似鞭毛），第6页，共62页。2、精子的发生1）、场所:2）、时期:雄性睾丸的曲细精管初情期生殖机能衰退第7页，共62页。着丝点分裂姐妹染色单体分开1个精原细胞(2N)

减数第一次分裂染色体复制1个初级精母细胞(2N)2个次级精母细胞(N)减数第二次分裂4个精细胞(N)变形作用4个精子(N)同源染色体联会，出现四分体、交叉互换同源染色体分离非同源染色体自由组合第8页，共62页。3）、精子的发生过程（4个时期）初级精母细胞

2n次级精母细胞n精原细胞

2n精细胞n精子n精原细胞

2n

增殖期生长期成熟期精子形成期

有丝分裂减1前间期减1减2减数分裂第9页，共62页。增殖期：精原细胞通过有丝分裂增殖，一部分贮藏于曲细精管中继续增殖，另一部分进入生长期。生长期：进入生长期的精原细胞长大成为初级精母细胞。成熟期：初级精母细胞进行一次减数分裂（连续两次分裂）形成4个精子细胞。精子形成期：精子细胞经过一系列的变化，形成成熟的精子。精子成熟后，进入附睾中进一步发育并贮藏。附睾中的精子一般没有受精能力，只有其头部的糖蛋白被雌性生殖管道分泌物中的酶降解后才具备。第10页，共62页。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第11页，共62页。

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)精子细胞变形总结第12页，共62页。2、精子发生的激素调节雄性激素是精子发生调节中最为重要因素1）雄性激素的分泌部位：曲细精管之间的间质细胞，最重要的雄性激素是睾丸酮。2）雄性激素的主要功能：刺激雄性生殖器官和精子的发育与成熟，激发并维持雄性第二性征。第13页，共62页。二）.卵细胞的发生第14页，共62页。1、卵细胞的形态结构

卵细胞是哺乳动物体内最大的细胞，大约是精子体积的100倍。其直径可达0．125-0．15毫米，和人的头发尖的直径差不多。卵呈球形，卵的细胞膜外面具有外被，其成分主要是糖蛋白，是由卵细胞或其它细胞分泌的。在哺乳动物中这种外被叫做透明带，其作用是保护卵子，阻止异种精子进入。透明带外面还具有由卵丘细胞形成的放射冠。卵细胞细胞质多，核糖体十分丰富，同时还含有大量营养物质，卵细胞不能运动。卵细胞结构图第15页，共62页。1）发生部位：卵巢、输卵管卵子是从卵巢的原始卵泡发育形成的，妇女一生中全部卵细胞都是胎儿期增殖生成的。新生儿时期约有30万～40万个以上的原始卵泡，但是99％的原始卵泡发育不久就相继退化消亡，故妇女一生中总共有400至500个卵泡发育成熟并排出。2、卵细胞的发生第16页，共62页。2）时间：从胎儿时期开始（胎儿时期完成了卵泡的形成和在卵巢内的储备）从性别分化开始，减数第一次分裂是在雌性动物排卵前完成；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的。17第17页，共62页。第18页，共62页。增殖期：生长期：成熟期：原始生殖细胞原始卵泡初级卵母细胞卵原细胞原始卵泡成熟卵泡初级卵母细胞次级卵母细胞第一极体卵细胞减Ⅰ有丝分裂染色体复制被卵泡细胞包围（胎儿时期完成）（性成熟以后完成）减Ⅱ两个第二极体第二极体3)卵细胞发生过程退化消失多数哺乳动物在排卵前后完成减Ⅰ和减Ⅱ前期、中期，在受精后完成减Ⅱ后期、末期，并释放第二极体。第19页，共62页。卵原细胞有丝分裂多个卵原细胞DNA复制初级卵母细胞MⅠ第一极体次级卵母细胞第二极体卵子(形成合子)MⅡ（排卵前后完成）（在受精过程完成）（被卵泡细胞包围,形成卵泡）(3)卵子形成过程: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。（胎儿时期完成）第20页，共62页。卵子是通过减数分裂形成的，第一次减数分裂在卵巢内完成，经过排卵过程，即将次级卵母细胞及外周的透明带和放射冠排出，倘若次级卵母细胞遇到精子，再结合过程中进行减数第二次分裂，成为真正意义上的卵细胞。一个卵细胞排出后约可存活12-24小时，在这12-24小时内等待着与精子相遇、结合。若卵子排出后由于多种原因不能与精子相遇形成受精卵，便在24小时后自然死亡。失去这次受精的机会，就要等到1个月后另一个卵子成熟并被排出，重复同样的过程。左右两个卵巢通常是轮流排卵，少数情况下能同时排出两个或两个以上的卵子。如果分别与精子相结合，就出现了双卵双胞胎和多卵多胞胎。第21页，共62页。

3.卵细胞发生的激素调节种类合成部位生理功能卵泡刺激素（FSH）黄体生成素（LH）雌激素卵巢脑垂体促进卵母细胞的生长和发育；使卵泡细胞释放更多的雌激素。使卵泡细胞释放更多的雌激素；增高会引起排卵。促进卵泡生长第22页，共62页。1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵细胞？2.排卵是指卵细胞从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？3.刚排出的卵是成熟的卵细胞吗？它在母体的什么部位与精子受精？刚排出的卵细胞尚未完全成熟，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。排出的卵细胞是在输卵管内与精子受精的。正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵细胞。是指卵细胞从卵泡中排出。思考：3、产生卵子的过程是否都发生在卵巢中？否、减II过程是在输卵管中第23页，共62页。精子与卵子的发生比较生殖细胞类型场所开始时间细胞增殖方式子细胞数目是否变形重要区别精子睾丸初情期以后先有丝分裂后减数分裂

4个精子细胞变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；而精子是从初情期开始的卵子卵巢输卵管性别分化以后先有丝分裂后减数分裂

1个卵细胞

3个极体不变形24第24页，共62页。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，不断增加生殖细胞的数量；经过两次减数分裂（减Ⅰ和减Ⅱ）才能形成精子和卵子。不同点：一个精原细胞——4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。多数哺乳动物初级卵泡的形成和在卵巢内的贮备是胎儿出生前完成的。第25页，共62页。

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（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？26第26页，共62页。

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？27第27页，共62页。二.胚胎的发育28第28页，共62页。●受精作用1、概念:是指两性生殖细胞（精子和卵子）结合形成一个新细胞合子(即受精卵)的过程。2、场所:受精是在输卵管内完成的。第29页，共62页。（1）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: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充满活力的精子3、过程第30页，共62页。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黄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黄膜融合精子注入卵3、受精作用的过程第31页，共62页。精子进入卵子要通过哪些障碍？第32页，共62页。（2）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)①顶体反应、穿过放射冠②穿过卵黄膜④雌雄原核融合③雌、雄原核形成第33页，共62页。经过种种障碍的精子终于与卵子相遇精子试图进入卵子

精子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。

第34页，共62页。精子注入卵后变化①变化②变化③产生卵黄膜封闭作用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第35页，共62页。透明带放射冠第一极体①精卵相遇，发生顶体反应，精子穿入放射冠。②精子接触透明带。③精子穿过透明带，接触卵黄膜。哺乳动物受精过程示意图2026/7/4第36页，共62页。精子头膨胀第一极体第二极体④精子头膨胀，同时卵子完成第二次成熟分裂，释放第二极体。原雌核原雄核⑤原雌、雄核形成。⑥核膜消失、两个核融合。⑦第一次卵裂即将开始。2026/7/4第37页，共62页。区分受精的标志和受精完成的标志

受精的标志在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。也就是第二极体形成的时候。而受精完成的标志是雌雄原核融合形成合子。第38页，共62页。5.受精作用的实质和意义

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。受精过程完成以后开始进行胚胎发育。第39页，共62页。二、胚胎发育的过程第40页，共62页。胚胎发育的过程：根据胚胎形态的变化，分几个阶段：受精卵卵裂（包括2细胞期、4细胞期、8细胞期、16细胞期、32细胞期）桑椹胚囊胚期原肠胚期（包括内、中、外三胚层和原肠腔）幼体。第41页，共62页。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_____有机物总量_______有机物种类_________DNA总数目_____有丝分裂增加不增加缩小减小减少增加增加第42页，共62页。早期胚胎的发育包括三个阶段：桑椹胚、囊胚和原肠胚1、桑椹胚卵裂：受精卵开始进行的几次有丝分裂，较普通有丝分裂快得多，称为卵裂。当卵裂分裂到16～32个细胞时，细胞紧密连接成为一个细胞团，形似桑椹，此时叫桑椹胚。特点：每一个细胞都具有全能性，特别是2～8个细胞时，都可以做胚胎移植的核供体。第43页，共62页。2、囊胚内细胞团：位于胚体一端，细胞个体较大，将来发育成胎儿各组织（完整胚胎）。滋养层细胞：环透明带一排细胞，将来发育成胎膜和胎盘，为胚胎提供营养。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。出现囊胚腔和细胞定位(胚泡腔)孵化：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的过程。第44页，共62页。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？桑椹胚以前囊胚内细胞团滋养层第45页，共62页。3、原肠胚内细胞团表层的细胞外胚层内胚层内细胞团下方的细胞衍生形成中胚层原肠腔内胚层包围的囊腔内细胞团细胞经过变化插到内外胚层形成原肠三个胚层进一步分化，逐步形成各种器官