2.1胚胎工程的理论基础.ppt

1、第2章 胚胎工程,第1节 胚胎工程的理论基础,操作对象：早期胚胎和配子 技术手段：超数排卵、体外受精、胚胎保存、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等 理论基础：受精卵和早期胚胎的发育规律,胚胎工程,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。,一.生殖细胞的形成,（1）发生场所： （2）时间： 初情期（青春期）生殖机能衰退,1. 精子的发生：,不断地产生着精子,睾丸,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,增殖期 生长期,成熟期,精子形成期,M,多个精原细胞,染色体复制,变

2、形,如何变形？,（3）精子发生的过程：,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,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),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

3、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。,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。 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，

4、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,(1)发生部位： (2)时间：,卵巢,2. 卵子的发生：,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400 000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,卵泡卵泡细胞卵母细胞,胚胎时期，卵原细胞经有丝

5、分裂，增加数量，并演变成初级卵母细胞。 青春期后，初级卵母细胞分批发育，在排卵前完成第一次成熟分裂，生成一个体积较大的次级卵母细胞。 在受精时精子穿入的激发下，次级卵母细胞完成第二次成熟分裂，形成一个成熟的卵子。,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 二个极体,初级卵母细胞,（3）卵子发生的过程：,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,精子与卵子的发生比较,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

6、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,1.一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,（1）概念：是精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程

7、。 （2）场所：输卵管(壶腹部),二.胚胎的发育,1. 受精作用：,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。,精子在穿越雌性生殖管道的过程中，在管道上皮某些分泌物的作用下，精子获得了释放顶体酶、穿通放射冠和透明带的能力，因而能使卵子受精，该现象称获能。,精子获能,哺乳

8、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，并接触卵细胞膜,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,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）受精前的准备阶段: 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。 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）受精过程：,2）受精阶段 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之间的物质； 透明带反应防止多

9、精入卵受精 原核形成结合：雌雄原核形成并融合形成合子(受精卵),卵子受精的标志： 当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体,受精完成的标志: 雌雄原核形成合子，是受精完成的标志,对比归纳,恢复染色体数目（二倍体）,决定遗传性别:,X+X,激活卵细胞，启动卵裂。,（4）受精作用的意义：,X+Y,受精阶段：,排卵12-24小时，在输卵管壶腹部,外胚层 中胚层 内胚层,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：

10、发育成胎儿各组织,滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘,2. 胚胎发育的过程：,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数目_ 有机物总量_ 有机物种类_,减少,卵裂期的特点：,有丝分裂,增加,不增加,缩小,减小,增加,增加,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？,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，这一过程叫孵化。,思考,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,内胚层中胚层原肠胚,按照一定的 次序向内运动,受精卵卵裂囊胚,原肠胚的形成,原肠

11、胚三胚层的发育,外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官 内胚层 ：消化道、呼吸道上皮、 肝胰等腺体 中胚层： 皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼 内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统,外表神经和感官；内呼消化胰与肝； 其余都为中胚层,胚胎发育过程,原肠胚,充满活力的精子,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。,经过种种障碍的精子终于与卵子相遇,精子试图进入卵子,此时, 精子的头已经钻

12、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。,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1820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 。,下列叙述是有关精子和卵子的区别： 初级性卵母细胞的形成时间 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,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,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 囊胚腔先于原肠腔出现 桑椹胚开始进行孵化,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