苏教胚胎发育和胚胎工程

苏教胚胎发育和胚胎工程第一页，共98页。（优选）苏教版胚胎发育和胚胎工程第二页，共98页。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：哺乳动物的受精卵和早期胚胎的发育规律第三页，共98页。专题3:胚胎工程§3.1体内受精和早期胚胎发育第四页，共98页。胚胎工程的建立一.胚胎移植技术的研究胚胎移植技术成为许多胚胎工程不可缺少的基础环节。二.胚胎移植技术的成功和应用带动和加速了体外受精技术的研究。三.胚胎移植和体外受精使胚胎分割、性别鉴定、体细胞克隆、转基因胚胎、胚胎干细胞培养等技术应运而生。第五页，共98页。一.生殖细胞的发生（1）发生场所：睾丸的曲细精管（2）时间：初情期——生殖机能衰退（3）营养来源：支持细胞1.精子的发生第六页，共98页。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MⅠ第一阶段第二阶段第三阶段MⅡ精子发生的过程多个精原细胞染色体复制变形第七页，共98页。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膜(尾的基部)原生质滴(球状,最后脱落)第八页，共98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，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。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？第九页，共98页。第十页，共98页。2.卵子的发生第十一页，共98页。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MⅠ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,形成卵泡胎儿时期完成第十二页，共98页。2.卵子的发生(1)发生部位：卵巢和输卵管(2)过程：卵原细胞的增殖，卵原细胞形成初级卵母细胞：胎儿时期（卵巢）减数第一次分裂：雌性动物排卵前后完成（卵巢）减数第二次分裂：精子和卵子结合的过程中完成的（输卵管）第十三页，共98页。排卵：卵子从卵泡中排出第十四页，共98页。第十五页，共98页。排出的卵子有哪些结构？第一极体放射冠（卵丘细胞群）透明带卵黄膜卵细胞质细胞核第十六页，共98页。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。注意：1.区分受精的标志和受精完成的标志

2.精子和卵子发生的区别第十七页，共98页。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。第十八页，共98页。4.判断卵子是否受精的标志是什么？5.卵细胞的不均等分裂有什么意义？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。保证了受精卵能有充足的营养物质满足胚胎发育的需要。第十九页，共98页。精子与卵子形成的区别场所开始时间细胞增殖方式子细胞数是否变形精子卵子睾丸卵巢输卵管初情期胎儿期细胞质均等分裂细胞质不均等分裂41是否第二十页，共98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，不断增加生殖原细胞的数量；经过两次减数分裂（MⅠ和MⅡ）才能形成精子和卵子。不同点：产生子细胞的数目不同；是否需要变形；精子的发生中减数分裂的两次分裂是连续的，在曲细精管内进行，场所唯一。卵子发生减数分裂的两次分裂是不连续的，场所在卵巢和输卵管两处。细胞质的分配是否均等。第二十一页，共98页。巩固练习1.下列不属于胚胎工程的是：（）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2.有一个卵原细胞中含有A与A’、B与B’两对同源染色体，它形成的含有AB的配子有（）A.1个B.0或1个C.2个D.4个DB第二十二页，共98页。二、受精作用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：输卵管第二十三页，共98页。一)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。3.过程：第二十四页，共98页。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。第二十五页，共98页。

几个精子同时分解透明带，但只有一个精子能穿过透明带进入卵子内，当第一个精子进入后，透明带的穿透性就立即发生变化，从而阻止其他精子穿越透明带。穿过透明带：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第二十六页，共98页。

精子进入卵子后,其细胞核变大到和卵子细胞核相似,精子细胞核(雄原核)和卵子细胞核(雌原核)同时向细胞中部靠拢,并相互融合成一个细胞核,这时称受精卵。形成受精卵：第二十七页，共98页。二)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(受精完成的标志)第二十八页，共98页。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。第二十九页，共98页。1、顶体酶作用于哪些结构？2、何时发生透明带反应？3、何时发生卵黄膜封闭作用？4、阻止多精入卵的两道屏障分别是什么？放射冠、透明带精子触及卵黄膜的瞬间精子进入卵后透明带反应卵黄膜封闭作用第三十页，共98页。5、受精完成的标志是什么？6、受精卵中的染色体和DNA是否一半来自精子、一半来自卵细胞？7、卵子受精时在透明带和卵黄膜的间隙中可以观察到两个极体分别什么？雌雄原核融合成合子不是，受精卵的细胞质中的DNA几乎全部来自卵细胞一个第一极体、一个第二极体第三十一页，共98页。充满活力的精子第三十二页，共98页。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。第三十三页，共98页。经过种种障碍的精子终于与卵子相遇第三十四页，共98页。精子试图进入卵子

第三十五页，共98页。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。

第三十六页，共98页。第三十七页，共98页。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。

第三十八页，共98页。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。

第三十九页，共98页。人类胚胎第8周时在子宫内的照片第四十页，共98页。第四十一页，共98页。第四十二页，共98页。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。第四十三页，共98页。第四十四页，共98页。第四十五页，共98页。第四十六页，共98页。第四十七页，共98页。三.胚胎发育第四十八页，共98页。（1）概念：指受精卵发育成幼体的过程三.胚胎发育起点：受精卵第四十九页，共98页。（2）哺乳动物胚胎发育的基本过程人体胚胎发育在子宫内经过约38周，整个过程可分为胚卵期、胚胎期和胎儿期三个阶段胚卵期：从受精至第一周末胚胎开始着床细胞期

第五十页，共98页。强调：卵裂期的特点场所_______

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总数_____有机物总量_____有丝分裂增加不增加缩小减小增加减少透明带第五十一页，共98页。新生命的第四天——胚泡

新生命的第三天—桑葚胚受精后8天。胚芽完成"着陆",微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。

桑椹胚：细胞数在32个左右，细胞排列致密，形似桑椹，细胞属于全能细胞囊胚：细胞开始分化;内细胞团将来发育成各种组织,滋养层将来发育成胎膜、胎盘;出现囊胚腔后，进一步扩大会导致孵化。第五十二页，共98页。新生命的第四周新生命的第五周——看啊，眼的雏形出来了胚胎期：从第二周至第八周第三周末形成原肠胚：内细胞团表皮的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，出现原肠腔。第五十三页，共98页。新生命的第六周—四肢和脑都开始初步分化了，真让人激动受精后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。

第五十四页，共98页。新生命的第七周——进一步发育了，看个整体的吧人类胚胎第8周时在子宫内的照片，胚初具人形第五十五页，共98页。第五十六页，共98页。新生命的第九周——胎儿已基本成形，看看手的进一步分化新生命的第十二周——理论上这时的胎儿已可以独立生活，但其实出世的日子还早

胎儿期：从第九周开始至分娩第五十七页，共98页。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。第五十八页，共98页。新生命的第二十六周——中间的很多周变化不大，是体内器官的逐步分化和成熟，就略过吧。二十六周的胎儿如果出世，存活率已经很高了！看看就知道差不多了啊！新生命的第二十八周——请注意体位，现在已经为分娩做好准备了第五十九页，共98页。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外胚层中胚层内胚层原肠腔（2）胚胎发育的基本过程第六十页，共98页。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。第六十一页，共98页。孵化：囊胚进一步扩大，会导致透明带的破裂，胚胎从透明带中伸展出来，此过程称为孵化第六十二页，共98页。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<讨论>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。第六十三页，共98页。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、胚胎冷冻保存、性别控制等技术。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，以满足人类大各种需求。第六十四页，共98页。操作对象：生殖细胞、受精卵和早期胚胎技术手段：胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎冷冻保存等理论基础：哺乳动物的受精卵和早期胚胎的发育规律第六十五页，共98页。1.概念：采取雌性动物的

和雄性动物的

，在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。卵细胞精子一：体外受精第六十六页，共98页。3.主要包括

、

和

等。卵母细胞的采集和培养精子的采集和获能受精2.基本原理：人工模拟体内的环境，包括营养、温度、PH等，使

成熟，同时

获能，最终完成受精作用，并有计划的保存胚胎初级卵母细胞精子

注：发育的主要场所是母体的子宫第六十七页，共98页。1.卵母细胞的采集和培养用促性腺激素注射处理，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。

如：小鼠、兔、猪、羊等方法一：超数排卵法第六十八页，共98页。方法二：从屠宰的母畜卵巢中直接采集卵母细胞。适用于大家畜和大型动物，如牛牛卵巢中采卵牛卵巢第六十九页，共98页。方法三：借助超声波探测仪、内窥镜、腹腔镜等工具，从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。适用于大家畜和大型动物，如牛B超活采仪方法二和三采集的卵母细胞需经体外人工培养成熟第七十页，共98页。对雌性动物用促性腺激素处理使其超数排卵时，应注射还是口服？可否用雌激素代替？注射。不可以第七十一页，共98页。2.精子的收集和获能1)收集的方法假阴道法：采用仿生学的方法，模仿发情雌性动物阴道环境设计的装置，满足雄性动物交配时对压力、温度和润滑度的要求。同时要配备有与供精动物像适应的活台畜或假台畜手握法：适于猪、犬等体型较小，易于控制的家畜电刺激：将动物麻醉后，用特制的电极伸入动物的直肠，刺激腰荐部的射精中枢。多用于野生或经济动物第七十二页，共98页。2)获能处理:培养法：把精子放入人工配制的获能液中。（适用对象：啮齿动物、家兔和猪）

化学诱导法：把精子放入一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，化学药物诱导。（适用对象：牛、羊）第七十三页，共98页。3.受精

在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程第七十四页，共98页。过程：受精卵→移入发育培养液→早期胚胎向受体移植或冷冻保存发育培养液的成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质胚胎移植的时间：牛、羊——桑椹胚或囊胚人——8-16个细胞阶段4.胚胎的早期培养第七十五页，共98页。第七十六页，共98页。1988年3月10日我国首例试管婴儿第七十七页，共98页。1992年我国首例三胞胎试管婴儿第七十八页，共98页。哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程，只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成。下面为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图（N表示染色体组）据图分析，下列叙述错误的是（

）A．次级卵母细胞形成的过程需要激素调节B．细胞Ⅲ只有在精子的作用下才能形成成熟卵子C．Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ细胞分裂后期染色体数目相同D．培育转基因动物应选择细胞Ⅳ作为受体细胞C第七十九页，共98页。下列关于牛体外受精及胚胎工厂化生产的叙述中，正确的是（）A.采集的卵母细胞应立即与精子共同培养才能受精B.冷冻的精子解冻后即可与成熟的卵子受精C.精子和卵细胞结合形成受精卵后立即移入母牛子宫D.早期胚胎的培养通常需要在培养液中加入血清D第八十页，共98页。下列有关高等动物受精作用的叙述，不正确的是（）A.在卵黄膜和透明带之间观察到两个极体时说明卵子已完成受精B.精子与卵子结合过程中，卵子完成减数第二次分裂C.精子细胞膜与卵子细胞膜的融合依靠细胞膜的结构特点D.获能的精子与卵子相遇后，会发生顶体反应，防止多精入卵D第八十一页，共98页。地位：胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。1）动物基因工程获得转基因动物2）动物细胞核移植技术获得克隆动物3）试管动物技术获得试管动物在我们所学习过的生物工程技术中哪些要用到胚胎移植？二：胚胎移植第八十二页，共98页。胚胎移植1.胚胎移植：将良种母畜配种后，取出受精卵或早期胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。提供胚胎供体受体操作对象移植条件接受胚胎也称“借腹怀胎”第八十三页，共98页。供体:提供胚胎的个体，具有人类所需的优良遗传性状的个体供体的主要职能：只产生具有优良遗传特性的胚胎受体:接受胚胎的个体，具有正常孕育、生殖后代的能力受体的职能：担任繁重而漫长的妊娠和育仔的任务2、选择供体和受体第八十四页，共98页。移植的胚胎要想能够在受体子宫内存活，必须先解决什么问题？受体和供体的生殖器官的生理变必须相同（胚胎移植能否成功，与供体和受体的生理状况有关）第八十五页，共98页。3、胚胎移植的生理学基础（1）同种动物的供，受体的生殖器官的生理变化是相同的，为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境。（2）早期胚胎在一定时间内处于游离状态，为胚胎