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<p>单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,专题3 胚胎工程,胚胎工程：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,体外受精、胚胎移植、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。,操作对象：,技术手段：,理论基础：,早期胚胎和配子,胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等,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,精子和卵子的发生,受精,胚胎发育,总结,一、精子和卵子的发生,第一阶段,：精原细胞分裂,产生多个初级精母细胞。,第,二阶段,：初级精母细,胞分裂成四个含单倍染,色体的精子细胞。,第三阶段,：精子细胞变形为精子。,1,、精子的发生,（,1,）发生场所：睾丸,（,2,）时间：,初情期,生殖机能衰退,精子细胞变形为精子,细胞核：精子头；,高尔基体：顶体；,中心体：尾；,线粒体：,线粒体,鞘；,其他物质：,原生质滴,(,球状,最后脱落,),高尔基体,细胞核,顶体,头,线粒体鞘,原生质,滴,尾,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,),4,、精子的形态：,（,1,）外形似蝌蚪，分,_,、,_,、,_,、,三大部分。,（,2,）不同种动物精子的形态,_,，大小略有,_,，与动物的体形大小,_,。,头 颈 尾,相似,不同,无关,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？,讨论,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？,2.,卵子的发生,(1),发生部位：卵巢,(2),时间：卵子发生时间是在动物胚胎在性别分化以后；减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的。,第二极体,合子,初级卵母细胞,2N,次级卵母细胞,第一极体,N,受精,2N,透明带,（,M1,分裂）,（,M2,分裂）,卵原细胞,有丝分裂,胎儿期,初情期后,初级卵母细胞,2N,2,、卵子的发生,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。,精子和卵子在发生上的重要区别：,哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的贮备是出生前（即胎儿时期）完成的，,而精子是从初情期开始的,。,讨论,卵子,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：只能形成一个成熟的卵子。,答：从卵泡（而不是卵巢）。,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。,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,，不断增加性原细胞的数量；经过,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,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。多数哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的贮备是出生前完成的，,而精子是从初情期开始的,。,二、受精,准备阶段,1,精子获能,1952,年，张明觉和奥斯汀：,“精子获能”：,刚刚出生的精子，不能立即与,卵子受精，必须在,雌性动物生殖道,发生相应的生理变化后，,才能获得,受精能力。,是精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。,输卵管,概念：,场所：,准备阶段,2,卵子的准备,卵子排出,2,3h,后才能被精子穿入。,受精前经历类似精子的获能过程。,排出卵子成熟度不同：,猪、羊：次级卵母细胞；,马、犬：初级卵母细胞。,在输卵管内进一步成熟。,达到,M2,中期,：才具受精能力。,受精阶段,:,1),精子穿越放射冠和透明带,(,顶体反应,),2),精子进入卵黄膜,3),原核形成,4),配子结合,受精阶段,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间的物质,顶体：释放顶体酶,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。,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：,精子进入卵子后,其细胞核变大,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：,透明带,放射冠,第一极体,精卵相遇，发生,顶体,反应,，精子穿入放射冠。,精子接触透明带。,精子穿过透明带，,接触卵黄膜。,精子头膨胀,第一极体,第二极体,精子头膨胀，同时卵,子完成第二次成熟分裂，,释放第二极体。,雌原核,雄原核,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。,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,(,受精卵,),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,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,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。,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,140,150,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,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,。,三、胚胎发育,桑椹胚,囊胚,受精卵,原肠胚,卵裂,桑椹胚,胚胎细胞数达,到,32,个左右时，形,成致密细胞团，形,似桑椹，叫做,桑椹,胚,。,特点：每个细胞都,为全能细胞,发育成完整胚胎。,囊胚,内细胞团：,各种组织；,滋养层：,胎膜、胎盘；,孵化：,囊胚扩大，,透明带破裂，,胚胎伸展出来。,内细胞团 囊胚腔 滋养层,外胚层 原肠腔 内胚层,滋养层,原肠胚,胚胎发育,受精卵：,最初发育在输卵管进行有丝分裂。,卵裂期：,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。,桑椹胚：,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。,囊胚（内含囊胚腔）：,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,原肠胚（内含原肠腔）,一、精子和卵子的发生：,1,、精子的发生；,2,、卵子的发生。,二、受精：,1,、准备阶段,1,精子获能；,2,、准备阶段,2,卵子的准备；,3,、受精阶段。,三、胚胎发育：,受精卵,桑椹胚,囊胚,原肠胚,体内受精和早期胚胎发育,总结,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植。,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。,一、胚胎工程的概念,指对动物,_,或,_,所进行的多种显微操作和处理技术，如,_,、,_,、,_,、,_,、等技术。经过处理后获得的,_,，还需要,_,到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。,二、精子和卵细胞的发生,1,精子的发生,(1),场所：从,_,的曲细精管。,(2),发生的时期：,_,开始,(,相当于人的青春期,),直到,_,。,(3),过程：,_,细胞的形成：,_,经有丝分裂形成,_,。,精子细胞的形成：,_,经过减数第一次分裂形成,2,个,_,，再经过减数第二次分裂形成,_,。,变形：细胞核变为,_,的主要部分，高尔基体发育为,_,，,_,演变为精子的尾，,_,形成线粒体鞘。,精子的形状：成熟的精子外形似,_,，分为,_,三部分。,答案：,一、早期胚胎；配子；胚胎移植；体外受精；胚胎分割；胚胎干细胞培养；胚胎；移植,二、,1,(1),睾丸,(2),初情期；生殖机能衰退,(3),初级精母；精原细胞；初级精母细胞,初级精母细胞；次级精母细胞；精子细胞 精子头；头部的顶体；中心体；线粒体聚集在尾的基部 蝌蚪；头、颈、尾,2,卵子的发生和成熟,(1),场所：,_,和,_,。,(2),过程：卵原细胞经过有丝分裂形成,_,经过减数第一次分裂形成,_,经过减数第二次分裂形成,_,。,三、受精,1,概念：,_,与,_,结合形成合子的过程。,2,场所：,雌性的,_,。,答案：,2,(1),卵巢；输卵管,(2),初级卵母细胞；次级卵母细胞；卵子,三、,1,精子；卵细胞,2,输卵管,3,受精过程,(1),精子获能：刚排出的精子，不能立即与,_,结合，而必须在雌性动物生殖道内发生一定的生理反应，而获得,_,的现象。,(2),卵子的准备：动物排除的卵子，有的可能是次级卵母细胞，有的可能是,_,，它们都要在,_,内达到减数第二次分裂的,_,时，才具备受精的能力。,(3),受精阶段：主要包括精子穿越,_,和,_,，进入卵黄膜，,_,形成和,_,结合。顶体反应：精子获能后与卵子相遇时，精子顶体释放,_,，溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越,_,的通道的过程。透明带反应：精子经孔道穿越,_,，接触,_,随即产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应。卵黄膜封闭作用：当精子与卵黄膜接触后，立即被卵黄膜表面的,_,抱合，并发生,_,融合，精子入卵。此时卵黄膜立即发生,_,其他精子再进入卵内的生理 反应。原核形成及配子结合：精子入卵后，尾部脱落，原有,_,破裂，随后形成一个新的,_,，最后形成,_,与此同时，被激活的卵子完成,_,，排出第二极体后，形成,_,。两核充分发育后，相向移动，彼此接触，体积缩小、合并，形成一个含二倍染色体的,_,，也就是受精卵，受精过程到此结束。,答案：,3,(1),卵子；受精能力,(2),初级卵母细胞；,输卵管；,中期,(3),放射冠；透明带；原核；配子,顶体酶：放射冠,透明带；卵黄膜,微绒毛；精子外膜和卵黄膜；拒绝,核膜；核膜；雄原核；减数第二次分裂；雌原核；合子,四、胚胎发育,1,卵裂期的特点：细胞的,_,不断增加，但胚胎的,_,并不增加，或略有,_,。,2,早期胚胎发育的几个阶段,(1),桑椹胚：是指细胞数目达到,_,个左右的胚胎，形似桑椹而得名。该时期之前的细胞属于,_,细胞。,(2),囊胚：细胞开始,_,，,_,将来发育成胎儿的各种组织，,_,将来发育成胎膜和胎盘。胚胎的内部出现含液体的囊腔,_,，随着囊胚进一步扩大，透明带破裂，称为,_,。,(3),原肠胚：内细胞团,_,的细胞形成外胚层，,_,的细胞形成内胚层，由内胚层包围的囊腔叫,_,。,答案：,1,数量；总体积；缩小,2,(1)32,；全能,(2),分化；内细胞团；滋养层细施囊胚腔；孵化,(3),表层；下方；原肠腔,1,下列说法正确的是,(),A,成熟精子遇到卵子便可发生受精作用,B,排出成熟卵子细胞的过程即为排卵,C,卵子形成的分裂过程均在卵巢内完成,D,卵子产生中的减数第二次分裂是在精子和卵子的结合过程中完成的,2,内细胞团,(ICM),出现于,(),A,原肠胚期,B,卵裂时,C,囊胚期,D,桑椹胚期,巩固练习,D,C,3,下列各图中不正确的是,(),4,蝌蚪变态成青蛙时，尾部消失的机制是,(),A,青蛙个体大，尾部相对小,B,青蛙上岸后，尾部组织脱水萎缩,C,尾部功能被四肢代替,D,尾部细胞产生水解酶，细胞自溶,5,在显微镜下观察动物组织切片，发现细胞内的染色体数目有的是体细胞的一半，有的是体细胞的,l,倍，该切片取自,(),A,人的原肠胚,B,牛的卵巢,C,绵羊的肝脏,D,家兔的胚胎,B,D,B,8,下列说法正确的是（）,A,卵裂期细胞经过了细胞分裂，不再分化,B,原肠胚细胞属于全能细胞,C,囊胚腔先于原肠腔出现,D,桑椹胚开始进行孵化,9,我国首例“虎狮兽”于,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”而产生，完成这一过程需要解决的问题是（）,A,精子在体外用获能物质的处理,B,用化学物质处理掉卵黄膜便于精子进入,C,抽取精子、卵子的细胞核进行融合,D,精子入卵后进行人工处理防止多精入卵,10,关于桑椹胚和囊胚的比较，以下说法不正确的是（）,A,桑椹胚的各细胞结构功能基本相同,B,囊胚期细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变,C,囊胚期细胞分化是由遗传物质突变引起的,D,囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起的。,C,A,C,6,如图为高等动物的生活史，下列叙述中错误的是 （）,A,蛙原肠胚形成于,E,阶段,B,青蛙变态发育是在,A,阶段中完成,C,人完成,E,是在体内进行,D,生殖指的是,C,、,D,、,E,，而不包括,A,、,B,7,如图表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中的某一变化，若横坐标表示时间，则纵坐标可表示 （）,A,有机物总量,B,每个细胞,DNA,含量,C,所有细胞体积之和,D,所有细胞表面积总和与体积总和的比值,A,D,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。,直接发育：幼体 成体 变态发育：幼体 成体,(,蛙、昆虫等,),内因：遗传信息。外因：环境,(,温度、水、氧气、营养等,),。,四、胚后发育,五、影响发育的因素,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,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,（,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,</p>