x3-3-1-體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育

1、1,專題3 胚胎工程,2,胚胎工程指對(duì)動(dòng)物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過(guò)處理后獲得的胚胎，還需要移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。,§3.1 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育,3,操作對(duì)象：早期胚胎和配子技術(shù)手段：胚胎移植、體外受精、 胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等理論基礎(chǔ)：哺乳動(dòng)物的受精卵和早期胚胎

2、 的發(fā)育規(guī)律,4,胚胎工程的建立,一.胚胎移植技術(shù)的研究 胚胎移植技術(shù)成為許多胚胎工程不可 缺少的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。二.胚胎移植技術(shù)的成功和應(yīng)用帶動(dòng)和加速了體外受精技術(shù)的研究。三.胚胎移植和體外受精使胚胎分割、性別鑒定、體細(xì)胞克隆、轉(zhuǎn)基因胚胎、胚胎干細(xì)胞 培養(yǎng)等技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。,5,一.精子和卵子的發(fā)生,（1）發(fā)生場(chǎng)所：睪丸（2）時(shí)間：初情期——生殖機(jī)能衰老,1.精子的發(fā)生,（3）過(guò)程：,分三個(gè)階段

3、,6,精原細(xì)胞,,有絲分裂,初級(jí)精母細(xì)胞,,次級(jí)精母細(xì)胞,精子細(xì)胞,,,精子,MⅠ,,第一階段,,第二階段,,第三階段,MⅡ,精子發(fā)生的過(guò)程,多個(gè)精原細(xì)胞,染色體復(fù)制,變形,,,,,,,,線粒體,高爾基體,A、頂體的發(fā)生,,發(fā)育中的頂體,,發(fā)育中的尾 (中心體),B、尾的的發(fā)育,C、精子頭的出現(xiàn),D、細(xì)胞質(zhì)濃縮,E、精子的形成,,原生質(zhì)滴,,尾,,線粒體鞘,,頂體,第３階段：精子細(xì)胞變形成精子,8,精子細(xì)胞變形中的主要變化：,1.細(xì)胞核

4、——2.高爾基體——3.中心體——4.線粒體——5.細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)——,精子頭的主要部分,頭部的頂體,精子的尾,線粒體鞘膜(尾的基部),原生質(zhì)滴(球狀,最后脫落),9,10,提示：不是。其一，在自然繁殖的條件下，可以說(shuō)是動(dòng)物為繁殖后代、延續(xù)物種的一種生理保障機(jī)制；其二，在自然條件下，精子從射精部位運(yùn)行到受精部位，將對(duì)精子進(jìn)行篩選，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量損耗。最后到達(dá)受精部位（輸卵管）的精子只剩百余個(gè)

5、，與卵子完成受精的只有一個(gè)。,1.家畜每次射精排出的精子數(shù)以億計(jì)，但是通常只有一個(gè)精子能夠與卵子結(jié)合，這能說(shuō)是一種浪費(fèi)嗎？怎樣理解這一現(xiàn)象？,問(wèn)題討論:,11,提示：細(xì)胞核是精子遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存和復(fù)制的場(chǎng)所，也是參與精、卵結(jié)合和后代遺傳特性與細(xì)胞代謝活動(dòng)的控制中心。而線粒體則是有氧呼吸產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)能量的場(chǎng)所。精子的線粒體集中于尾的基部形成線粒體鞘膜，是精子維持生存和運(yùn)動(dòng)能量的“動(dòng)力工廠”或“發(fā)動(dòng)機(jī)”。,2.精子細(xì)胞變成精子的過(guò)程中，細(xì)胞中很多

6、結(jié)構(gòu)會(huì)消失，而細(xì)胞核和線粒體都保留下來(lái)，對(duì)這一現(xiàn)象怎樣理解？為什么精子中的線粒體集中在尾的基部？,12,13,2.卵子的發(fā)生,(1)發(fā)生部位：卵巢(2)時(shí)間：減數(shù)第一次分裂是在雌性動(dòng)物排卵前完成；減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結(jié)合的過(guò)程完成的。,14,卵泡＝卵泡細(xì)胞＋初級(jí)卵母細(xì)胞,排出的卵,15,排卵,16,17,卵原細(xì)胞,有絲分裂,多個(gè)卵原細(xì)胞,染色體復(fù)制,初級(jí)卵母細(xì)胞,MⅠ,第一極體,次級(jí)卵母細(xì)胞,,,兩個(gè)第二極體,,第二極體,卵子

7、,,,退化消失,（3）卵子發(fā)生過(guò)程,MⅡ,排卵前后完成,在受精過(guò)程完成,被卵泡細(xì)胞包圍,形成卵泡,胎兒時(shí)期完成,,,,18,卵子受精的標(biāo)志： 當(dāng)在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體時(shí)，說(shuō)明卵子已經(jīng)完成了受精。,注意：1.區(qū)分受精的標(biāo)志和受精完成的標(biāo)志 2.精子和卵子發(fā)生的區(qū)別,19,1.一個(gè)卵泡中能形成幾個(gè)成熟的卵子？2.排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？3.剛排出的卵是成熟的卵子嗎？

8、它在母體的什么部位與精子受精？,答：剛排出的卵子尚未完全成熟，僅完成第一次減數(shù)分裂，需要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，直到減數(shù)第二次分裂的中期才能與精子結(jié)合完成受精過(guò)程。排出的卵子是在輸卵管內(nèi)與精子受精的。,答：正常情況下，一個(gè)卵泡只能形成一個(gè)成熟的卵子。,答：是指卵子從卵泡中排出。,20,哺乳動(dòng)物精子和卵子的發(fā)生主要有哪些相似點(diǎn)或不同點(diǎn)？,相似點(diǎn)：最初階段均進(jìn)行有絲分裂，不斷增加生殖原細(xì)胞的數(shù)量；經(jīng)過(guò)兩次減數(shù)分裂（MⅠ和MⅡ）才能形成精子

9、和卵子。,不同點(diǎn)：一個(gè)精原細(xì)胞——多個(gè)精子；一個(gè)卵原細(xì)胞——一個(gè)卵子；精子形狀為蝌蚪狀；卵子為球形。多數(shù)哺乳動(dòng)物卵子的形成和在卵巢內(nèi)的貯備是胎兒出生前完成的。,21,22,精子與卵子的發(fā)生比較,23,鞏固練習(xí),1.下列不屬于胚胎工程的是： （ ）,A.體外受精 B.胚胎分割、胚胎移植C.胚胎干細(xì)胞培養(yǎng) D.轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)的培育,2.有一個(gè)卵原細(xì)胞中含有A與A′、B與B′兩對(duì)同源染色體，它形成的含有AB的

10、配子有（ ）,A.1個(gè) B.0或1個(gè) C.2個(gè) D.4個(gè),D,B,24,二、受精,1.概念：是精子和卵子結(jié)合形成合子（即受精卵）的過(guò)程。2.場(chǎng)所：輸卵管,25,一)受精前的準(zhǔn)備階段：1)精子獲能：精子必須在雌性動(dòng)物的生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才獲得受精能力的生理現(xiàn)象。2)卵子的準(zhǔn)備：在輸卵管中發(fā)育到減數(shù)第二次分裂的中期，才具有與精子受精的能力

11、。,3.過(guò)程：,26,二)受精階段:1)精子穿越放射冠和透明帶 頂體反應(yīng)使頂體內(nèi)的酶釋放出來(lái)并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細(xì)胞 透明帶反應(yīng)是防止多精入卵受精的第一道屏障2)精子進(jìn)入卵黃膜 卵黃膜封閉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)配子結(jié)合： 雌雄原核融合形成合子(受精卵),27,透明帶（zona pellucida）：一層富含糖蛋白的嗜酸性膜，出現(xiàn)在卵母細(xì)胞和卵泡細(xì)胞之間，由二者共同分泌

12、形成。,放射冠（corona radiata）緊貼透明帶的一層柱狀卵丘細(xì)胞，呈放射狀排列。,28,頂體反應(yīng),獲能以后的精子，在雌性動(dòng)物輸卵管與卵子相遇時(shí)，會(huì)出現(xiàn)精子頂體膨大，精子質(zhì)膜（外膜）和頂體外膜局部融合，并在融合處形成一些泡狀物，隨后脫落，造成精子頂體外膜出現(xiàn)孔洞，使頂體酶釋放出來(lái)，溶解卵子外圍的卵丘、放射冠及透明帶，參與精子與卵子的受精過(guò)程。,,-------精子入卵,29,頂體反應(yīng)是受精的先決條件,30,防止多精入卵的兩道屏障

13、,當(dāng)精子越過(guò)放射冠，進(jìn)入透明帶并接觸卵黃膜時(shí)，卵子發(fā)出指令（信號(hào)），阻止后續(xù)的精子進(jìn)入透明帶的一種生理反應(yīng)。,透明帶反應(yīng)卵黃膜封閉作用,當(dāng)?shù)谝粋€(gè)精子進(jìn)入卵黃膜后，會(huì)立即引起卵黃膜的緊縮、增厚，阻止其他精子進(jìn)入卵內(nèi)與卵子結(jié)合受精，也叫做多精子入卵阻滯。,31,穿過(guò)放射冠：在卵子外圍集聚有幾十個(gè)精子，它們首先穿放射冠。,32,,幾個(gè)精子同時(shí)分解透明帶，但只有一個(gè)精子能穿過(guò)透明帶進(jìn)入卵子內(nèi)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)精子進(jìn)入后，透明帶的穿透性就立即發(fā)生變

14、化，從而阻止其他精子穿越透明帶。,穿過(guò)透明帶：,33,,精子進(jìn)入卵子后，其細(xì)胞核變大到和卵子細(xì)胞核相似，精子細(xì)胞核(雄原核)和卵子細(xì)胞核(雌原核)同時(shí)向細(xì)胞中部靠攏，并相互融合成一個(gè)細(xì)胞核，這時(shí)稱受精卵。,形成受精卵：,34,雄原核與雌原核接觸,各自的核膜消失、融合,單倍體變成二倍體的合子,受精過(guò)程宣告結(jié)束,一個(gè)新生命宣告開(kāi)始。,當(dāng)在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到第二極體,受精的標(biāo)志,受精完成的標(biāo)志,雌雄原核融合成合子,哺乳動(dòng)物受精過(guò)程

15、,,,,,,,精卵相遇，發(fā)生頂體反應(yīng)，精子穿入放射冠,精子接觸并穿過(guò)透明帶，并接觸卵黃膜,精子頭部膨脹，同時(shí)卵子完成第二次成熟分裂，釋放第二極體,雌雄原核形成,核膜消失，兩個(gè)原核融合,第一次卵裂即將開(kāi)始,,,透明帶反應(yīng),卵細(xì)胞膜反應(yīng),,,,釋放頂體酶，溶解卵丘細(xì)胞之間物質(zhì),卵子是否受精的重要標(biāo)志,36,精、卵相遇,頂體反應(yīng),頂體酶釋放,頂體酶溶解透明帶,接觸透明帶,穿越放射冠,溶解卵丘細(xì)胞 （放射冠）,穿越透明帶,接觸卵黃膜,產(chǎn)生

16、透明帶反應(yīng),形成第一道屏障（作用 ）,,,,,,,,,,,精子被微絨毛抱合,精子外膜與卵黃膜融合,精子進(jìn)入卵,,,,37,,,精子進(jìn)入卵后,,變化①,,,變化②,變化③,產(chǎn)生卵黃膜封閉作用,形成第二道屏障 （作用 ）,尾部脫離核膜破裂,形成雄原核,形成雌原核,激活卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體,,,,,發(fā)育 移動(dòng) 接觸 合并,形成受精卵,38,39,4.意義,維持每種生物前后代體細(xì)胞中染色體數(shù)目的恒定；對(duì)于生物的遺傳和

17、變異十分重要。,40,充滿活力的精子,41,此時(shí)經(jīng)過(guò)種種障礙的精子終于與卵子相遇，卵子外膜成為它們第一道需要攻破的關(guān)卡。此時(shí)，精子們把頭鉆到卵子的外壁上，尾巴不斷拍打著，卵子則隨著精子尾部的運(yùn)動(dòng)緩慢地逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。,42,精子試圖進(jìn)入卵子,43,此時(shí)，精子的頭已經(jīng)鉆進(jìn)去了，我們還可以看到它的中部和尾部，它就像一個(gè)不斷旋轉(zhuǎn)的鉆頭，在尾巴拍打的驅(qū)動(dòng)下，努力進(jìn)入卵子。,44,受精卵（第一天）,卵裂期,桑椹胚(第三天),囊胚,囊胚植入子宮內(nèi)膜，

18、胚卵期結(jié)束,,,,45,受精后8天。胚牙完成“著陸”，微微嵌入子宮內(nèi)膜。此時(shí)它分裂發(fā)育為幾百個(gè)細(xì)胞。,46,受精后6星期，人形已隱約可見(jiàn)。這時(shí)，胚胎的心跳每分鐘140－150下，是母親心跳的兩倍。,47,人類胚胎第8周時(shí)在子宮內(nèi)的照片,48,49,此時(shí)胎兒已長(zhǎng)到20周，他移動(dòng)手臂，把手指放在唇邊，這可以促進(jìn)它對(duì)吮吸的反映 。,50,51,52,53,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚（內(nèi)含囊胚腔）,原腸胚（內(nèi)含原腸腔）,胎兒形成,,,,,,：

19、在透明帶內(nèi)進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或略有減少。,：由具有全能性細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞數(shù)在32個(gè)左右，排列緊密，形似桑椹,,內(nèi)細(xì)胞團(tuán)：發(fā)育成胎兒各組織,滋養(yǎng)層細(xì)胞：發(fā)育成胎膜和胎盤,：最初發(fā)育在輸卵管進(jìn)行有絲分裂,三.胚胎發(fā)育,,滋養(yǎng)層外胚層中胚層內(nèi)胚層原腸腔,54,細(xì)胞不斷分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或略有縮小,32細(xì)胞胚，形似桑椹，每個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育為完整胚胎的潛能，屬于全能細(xì)胞,細(xì)胞開(kāi)

20、始出現(xiàn)分化，出現(xiàn)囊胚腔。內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來(lái)發(fā)育成各種組織，滋養(yǎng)層細(xì)胞將來(lái)發(fā)育成胎膜和胎盤,內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層細(xì)胞形成外胚層，下方細(xì)胞形成內(nèi)胚層。,,55,哺乳動(dòng)物三個(gè)胚層的發(fā)育,56,57,58,1.表中哪種動(dòng)物的胚胎在進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高？2.將體外培養(yǎng)的馬胚胎移植到母馬子宮時(shí)，應(yīng)選擇什么階段的胚胎？如果換成牛又該怎樣處理？,資料分析,答：馬的胚胎進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高，其次為小鼠。,答：馬應(yīng)選擇囊胚階段的胚胎。牛在自然情況下，胚胎雖然最

21、早可在8～16細(xì)胞階段進(jìn)入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實(shí)踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。,59,3.為什么說(shuō)關(guān)于動(dòng)物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會(huì)為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)？請(qǐng)結(jié)合本節(jié)內(nèi)容舉例說(shuō)明。,提示：胚胎工程的許多技術(shù)都是在了解哺乳動(dòng)物自然條件下受精和早期胚胎發(fā)育的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。本節(jié)涉及的哺乳動(dòng)物體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育都是在自然條件下的特點(diǎn)和規(guī)律，人們正是在認(rèn)識(shí)了這些自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，在體外進(jìn)行有效的模擬，才使卵

22、母細(xì)胞能在體外成熟；精子能在體外完成獲能；獲能精子和成熟卵母細(xì)胞能在試管內(nèi)完成受精；體外受精卵能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等，這些都有賴于體內(nèi)自然條件下的基礎(chǔ)研究成果。,60,1．有關(guān)卵巢的敘述正確的是 ( )A．所有細(xì)胞都進(jìn)行減數(shù)分裂B．所有細(xì)胞都可以見(jiàn)到染色體C．有的細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂D．所有細(xì)胞的遺傳物質(zhì)都相同,鞏固練習(xí),C,61,2．精子變形時(shí)，線粒體集中在尾基部的原因解釋是 (

23、 )A．釋放頂體酶發(fā)生透明帶反應(yīng)B．產(chǎn)生能量促進(jìn)精子運(yùn)動(dòng)C．有利于質(zhì)基因進(jìn)入受精卵D．受細(xì)胞核的擠壓形成,B,62,3．哺乳動(dòng)物受精過(guò)程中，精子釋放的酶是 ( )A．溶菌酶 B．蛋白酶C．頂體酶 D．獲能酶,C,4．胚胎工程的最終技術(shù)環(huán)節(jié)是 ( )A．細(xì)胞融合 B．體外受精 C．胚胎移植 D．胚胎分割,C,63,5．關(guān)于受

24、精過(guò)程的敘述錯(cuò)誤的是 ( )A．獲能后的精子與卵子相遇后，釋放頂體酶穿過(guò) 透明帶進(jìn)入放射冠B．透明帶反應(yīng)是防止多精入卵的第一道屏障C．精子與卵黃膜相互融合，精子入卵D．雄原核形成的同時(shí)，卵子完成第二次減數(shù)分裂,A,64,6．下列敘述錯(cuò)誤的是 ( )A．胚胎發(fā)育的早期有一段時(shí)間是在透明帶內(nèi)進(jìn)行的 B．內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來(lái)發(fā)育成胎盤和胎膜C．哺乳動(dòng)物早期胚胎在一定時(shí)間內(nèi)不與母體

25、子宮建 立組織上的聯(lián)系D．早期胚胎發(fā)育到一定階段才可取出向受體移植,B,65,7．下列細(xì)胞中與其體細(xì)胞染色體數(shù)目不相同的是A．四分體時(shí)期的細(xì)胞B．減數(shù)第一次分裂后期的細(xì)胞C．減數(shù)第二次分裂后期的細(xì)胞D．精細(xì)胞,D,66,8．一個(gè)成熟的卵細(xì)胞內(nèi)有染色體，這些染色體的來(lái)源是 ( )A．一半來(lái)自父方，一半來(lái)自母方B．來(lái)自父方、母方的數(shù)目是隨機(jī)的C．絕大多數(shù)來(lái)自父方D．絕大多數(shù)來(lái)自母方,B,