X3-3-1-体内受精和早期胚胎发育

1、1,专题3 胚胎工程,2,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。,3.1 体内受精和早期胚胎发育,3,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,4,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

2、胞克隆、转基因胚胎、胚胎干细胞 培养等技术应运而生。,5,一.精子和卵子的发生,（1）发生场所：睾丸 （2）时间： 初情期生殖机能衰老,1.精子的发生,（3）过程：,分三个阶段,6,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,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,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,第阶段：精子细胞变形成精子,8,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

3、.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),9,10,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:,11,提示：细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是

4、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？,12,13,2.卵子的发生,(1)发生部位：卵巢 (2)时间：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。,14,卵泡卵泡细胞初级卵母细胞,排出的卵,15,排卵,16,17,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

5、,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,（3）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,18,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,19,1.一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

6、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。,20,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。,21,22,精子与卵子的发生比较,23,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

7、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,D,B,24,二、受精,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,25,一)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：,26,二)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

8、 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),27,透明带（zona pellucida）：一层富含糖蛋白的嗜酸性膜，出现在卵母细胞和卵泡细胞之间，由二者共同分泌形成。,放射冠（corona radiata）紧贴透明带的一层柱状卵丘细胞，呈放射状排列。,28,顶体反应,获能以后的精子，在雌性动物输卵管与卵子相遇时，会出现精子顶体膨大，精子质膜（外膜）和顶体外膜局部融合，并在融合处形成一些泡状物，随后脱落，造成精子顶体外膜出现孔洞，使顶体酶释放出来，溶解卵子外围的卵丘、放射冠及透明带，参

9、与精子与卵子的受精过程。,-精子入卵,29,顶体反应是受精的先决条件,30,防止多精入卵的两道屏障,当精子越过放射冠，进入透明带并接触卵黄膜时，卵子发出指令（信号），阻止后续的精子进入透明带的一种生理反应。,透明带反应 卵黄膜封闭作用,当第一个精子进入卵黄膜后，会立即引起卵黄膜的紧缩、增厚，阻止其他精子进入卵内与卵子结合受精，也叫做多精子入卵阻滞。,31,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。,32,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：,33,精子进入卵子后

10、，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：,34,雄原核与雌原核接触,各自的核膜消失、融合,单倍体变成二倍体的合子,受精过程宣告结束,一个新生命宣告开始。,当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到第二极体,受精的标志,受精完成的标志,雌雄原核融合成合子,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,卵细胞膜反应,释放顶体酶，

11、溶解卵丘细胞之间物质,卵子是否受精的重要标志,36,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,37,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,38,39,4.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。,40,充满活力的精子,4

12、1,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。,42,精子试图进入卵子,43,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。,44,受精卵（第一天）,卵裂期,桑椹胚(第三天),囊胚,囊胚植入子宫内膜，胚卵期结束,45,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。,46,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。,47,人类

13、胚胎第8周时在子宫内的照片,48,49,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 。,50,51,52,53,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,三.胚胎发育,滋养层 外胚层 中胚层 内胚层 原肠腔,54,细胞不断分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有缩小,32细胞胚，形似桑椹

14、，每个细胞都具有发育为完整胚胎的潜能，属于全能细胞,细胞开始出现分化，出现囊胚腔。内细胞团将来发育成各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘,内细胞团表层细胞形成外胚层，下方细胞形成内胚层。,55,哺乳动物三个胚层的发育,56,57,58,1.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,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816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

15、植。,59,3.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。,60,1有关卵巢的叙述正确的是 ( ) A所有细胞都进行减数分裂 B所有细胞都可以见到染色体 C有的细

16、胞进行有丝分裂 D所有细胞的遗传物质都相同,巩固练习,C,61,2精子变形时，线粒体集中在尾基部的原因解释是 ( ) A释放顶体酶发生透明带反应 B产生能量促进精子运动 C有利于质基因进入受精卵 D受细胞核的挤压形成,B,62,3哺乳动物受精过程中，精子释放的酶是 ( ) A溶菌酶 B蛋白酶 C顶体酶 D获能酶,C,4胚胎工程的最终技术环节是 ( ) A细胞融合 B体外受精 C胚胎移植 D胚胎分割,C,63,5关于受精过程的叙述错误的是 ( ) A获能后的精子与卵子相遇后，释放顶体酶穿过 透明带进入放射冠 B透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障 C精子与卵黄膜相互融合，精子入卵 D雄原核形成的同时，卵子完成第二次减数分裂,A,64,6下列叙述错误的