2.1胚胎工程的理論基礎sy

1、第二章 胚胎工程,,,羅伯特·愛德華茲,試管嬰兒,英國人W·希普于1890年在劍橋大學將純種安哥拉兔的兩個4細胞胚胎移植到一只毛色特征完全不同的比利時兔的輸卵管內(nèi)。結(jié)果生出兩只純種的安哥拉子免。這是世界上第一例胚胎移植，胚胎移植技術由此創(chuàng)始。,比利時兔,安哥拉兔,胚胎工程,胚胎工程指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等技術。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需要

2、移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。,操作對象：早期胚胎和配子技術手段：胚胎移植、體外受精、 胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等理論基礎：哺乳動物的受精卵和早期胚胎 的發(fā)育規(guī)律,胚胎工程的概念:,第一節(jié) 胚胎工程的理論基礎,（一） 精子的發(fā)生,1、場所:2、時間:,睪丸的曲細精管,,,初情期,生殖機能衰退,一、生殖細胞的形成,閱讀教材25-26頁精子發(fā)生過

3、程，回答相關問題,3、精子的形態(tài),①外形似蝌蚪，分頭、頸、尾三大部分。,②不同種動物精子的形態(tài)相似，大小略有不同，與動物的體形大小無關。,閱讀24頁精子發(fā)生過程，回答思考與討論相關問題,精子結(jié)構(gòu)圖,4、精子的結(jié)構(gòu):,精子各組成分別由精子細胞的哪一部分形成?,①頂體的發(fā)生,②尾的發(fā)育,③精子頭出現(xiàn),④細胞質(zhì)濃縮,⑤精子形成,,高爾基體發(fā)育為頭部的頂體,中心體演變?yōu)榫拥奈?,,,精子細胞變成精子,線粒體聚集在尾的基部形成線粒體鞘,細胞內(nèi)的

4、其他物質(zhì)濃縮成球狀，稱為原生質(zhì)滴。隨著精子的成熟過程向后移動，直到最后脫落。,,,,,1.細胞核2.高爾基體3.中心體4.線粒體5.細胞內(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 (尾的基部),原生質(zhì)滴(球狀,最后脫落),精子細胞變形總結(jié),,,,,,精原細胞,,有絲分裂,初級精母細胞,,次級精母細胞,精子細胞,,,精 子,MⅠ,,增殖期,,成熟期,,精子形成期,MⅡ,大量精原細胞,染色體復制,變形,,,含單

5、倍染色體,,生長期,5、精子發(fā)生過程：,6.精子發(fā)生的激素調(diào)節(jié),分泌細胞：睪丸中的間質(zhì)細胞激素種類：雄性激素，最重要的是睪丸酮。作用：雄性激素刺激生殖器官和精子的發(fā)育與成熟，激發(fā)并維持第二性征。,不是。其一，是動物為繁殖后代、延續(xù)物種的一種生理保障機制；其二，在自然條件下，精子從射精部位運行到受精部位過程中，將對精子進行篩選，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。最后到達受精部位（輸卵管）的精子只剩百余個，與

6、卵子完成受精的只有一個。,1.家畜每次射精排出的精子數(shù)以億計，但是通常只有一個精子能夠與卵子結(jié)合，這能說是一種浪費嗎？怎樣理解這一現(xiàn)象？,問題討論:,,細胞核和線粒體都是精子結(jié)構(gòu)中的重要部分。細胞核是精子遺傳物質(zhì)儲存和復制的場所，也是參與精、卵結(jié)合和后代遺傳特性與細胞代謝活動的控制中心。而線粒體則是有氧呼吸產(chǎn)生能量的主要場所。,2.精子細胞變成精子的過程中，細胞中很多結(jié)構(gòu)會消失，而細胞核和線粒體都保留下來，對這一現(xiàn)象怎樣理解？,3.為什

7、么精子中的線粒體集中在尾的基部？,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動能量的“動力工廠”或“發(fā)動機”。,4、精子細胞變成精子后，是否就具有受精的能力？并說明原因。 不是，只有當精子的頭部的糖蛋白被分解后精子才具備受精能力，即精子的獲能過程。 這個過程是精子在生殖道內(nèi)發(fā)生相應的生理變化：呼吸速率增強，膜代謝加強，運動形式改變等，才能獲得受精的能力。,（二）、卵細胞的發(fā)生,1、場所：,發(fā)生在卵巢、成熟

8、于輸卵管,2、時期：,胚胎性別分化以后,,卵巢中有卵泡，每個卵泡中有一個初級卵母細胞。,3、卵子形態(tài)結(jié)構(gòu)圖,①放射冠：是包圍在卵子透明帶外面的卵丘細胞群。 ②透明帶：是由卵泡細胞或其它細胞分泌，其成分主要是糖蛋白。其作用是保護卵子，阻止異種精子進入 。,,,,注意：初生女嬰的兩個卵巢中共有初級卵母細胞(初級卵泡)約兩百萬個，它們都已進入了減數(shù)第一次分裂的前期，并停留在前期不再發(fā)育。,直到女孩進入性成熟時期。此時約有40萬個初

9、級卵母細胞保留下來。初級卵母細胞受性激素的刺激才蘇醒過來，重新繼續(xù)發(fā)育。,只有約420個能發(fā)育成卵。在這420個有幸發(fā)育成卵的次級卵母細胞中，最早的一個是等待15年，而最后的一個是等待了50年才重新發(fā)育的。,胚胎期,卵巢中有不同發(fā)育階段的卵泡,卵細胞發(fā)育的場所,,性別分化后開始到出生前（胚胎時期）原始生殖細胞→卵原細胞→初級卵母細胞,,4、卵子的發(fā)生過程,胎兒期,初情期后,卵原細胞,初級卵母細胞,次級卵母細胞+ 第一極體,合子 +

10、兩個極體,初級卵母細胞,,,,,有絲分裂 數(shù)目增多,,,,,MⅠ分裂,MⅡ分裂,初級卵母細胞生長透明帶形成,減數(shù)第一次分裂是在雌性動物排卵前、后完成的,減數(shù)第二次分裂是在精子和卵細胞結(jié)合的過程中完成,當在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時，說明卵子已經(jīng)完成了受精,卵子是否受精的重要標志,生長、演變,說明：馬排出的是初級卵母細胞；綿羊、牛、豬排出的是次級卵母細胞和第一極體。,①卵泡的形成和在卵巢中的儲備，是在胎兒時期完成；

11、 ②卵細胞形成過程中的兩次分裂是不連續(xù)完成的； ③排卵時排出的不是成熟卵細胞，可能是初級卵母細胞，可能是次級卵母細胞；,注意,5.卵細胞發(fā)生的激素調(diào)節(jié),分泌部位：腦垂體，卵巢中的卵泡激素種類：卵泡刺激素（FSH）; 黃體生成素(LH)； 雌激素作用：卵泡刺激素促進卵母細胞的生長和發(fā)育并與黃體生成素一起使卵泡細胞釋放更多的雌激素促進卵泡生長，黃體

12、生成素增高會引起排卵,1.排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？提示：是指卵子從卵泡中排出。,2.剛排出的卵是成熟的卵子嗎？它在母體的什么部位與精子受精？提示：剛排出的卵子尚未完全成熟，需要在輸卵管內(nèi)進一步成熟，直到減數(shù)第二次分裂的中期才能與精子結(jié)合完成受精過程。排出的卵子是在輸卵管內(nèi)與精子受精的。,思考探究,在卵黃膜和透明帶間隙有兩個極體是卵子是否受精的重要標志,4.卵子是否受精的重要標志是什么？,3. 一個卵泡中能形

13、成幾個成熟的卵子？,正常情況下，一個卵泡只能形成一個成熟的卵子。,精子的發(fā)生和卵子的發(fā)生（新坐標13頁）,.,二、胚胎發(fā)育,2、受精部位:,3、受精標志:,在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時。,輸卵管,（一）受精作用,1、概念:指兩性配子（精子和卵子）結(jié)合形成合 子(即受精卵)的過程。（精卵識別的基礎是特異性蛋白）,4、過程,,受精前的準備階段,受精階段,,準備階段1：精子獲能,準備階段2：卵子的準備,準備階段1：精子獲能,精子

14、必須在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應生理變化（精子獲得了釋放頂體酶、穿通放射冠和透明帶的能力）后，才能獲得受精能力的現(xiàn)象。,精子在雌性動物的生殖道中是如何獲能的？,思考與探究,答：精液由精子和精漿組成，精漿中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，因此，精液中的精子無法獲能；只能交配后精液進入雌性生殖道內(nèi)，生殖道分泌了一種解除抑制的物質(zhì)才能引起精子獲能；,卵子在輸卵管內(nèi)達到減數(shù)第二分裂中期（MⅡ）時，才具備受精能力。,準備階段2：卵子的準備,受精階段:

15、1.頂體反應： 精子頂體內(nèi)的水解酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細胞之間的物質(zhì)，形成穿越放射冠的通道------精子穿越放射冠,,2、透明帶反應：（1）幾個精子同時分解透明帶，但只有一個精子能穿過透明帶進入卵子內(nèi)。當精子觸及卵黃膜的瞬間，會產(chǎn)生阻止其他精子穿越透明帶的生理反應------透明帶反應。透明帶反應是防止多精入卵受精的第一道屏障；,,精子試圖進入卵子,（2）精子進入卵黃膜，卵黃膜封閉作用是防止多精入卵受精的第二

16、道屏障,此時, 精子的頭已經(jīng)鉆進去了, 我們還可以看到它的中部和尾部，它就像一個不斷旋轉(zhuǎn)的鉆頭，在尾巴拍打的驅(qū)動下，努力進入卵子。,3.形成合子核： 精子進入后，次級卵母細胞完成減數(shù)分裂Ⅱ，放出第二極體，隨后卵核與精核融合為一個合子核(受精卵),精子進入卵后,,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,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 移動接觸

17、 合并,形成受精卵,,,,,,,,小結(jié)受精階段: 精子穿越放射冠 精子穿越透明帶 精子穿越卵黃膜 配子結(jié)合,,,,頂體反應,透明帶反應（第一道）,卵黃膜封閉作用（第二道）,雌雄原核融合形成合子(受精卵),誤點警示：,1、成熟的精子無受精能力，需要在生殖道內(nèi) 獲能后方能受精。,2、動物排出的卵子并未成熟，只有達到減數(shù) 第二次分裂中期時，才具備受精能力。,3、受精卵的遺傳物質(zhì)中，核

18、遺傳物質(zhì)一半 來自精子，一半來自卵子，質(zhì)遺傳物質(zhì)幾 乎全來自卵子。,4、受精的意義,維持每種生物前后代體細胞中染色體數(shù)目的恒定 ；對于生物的遺傳和變異十分重要。,胚胎發(fā)育,胚胎發(fā)育,胚后發(fā)育,個體發(fā)育,1、時間：從受精卵到成熟的胎兒,2、場所：輸卵管到子宮,3、過程：,胚胎發(fā)育,根據(jù)胚胎形態(tài)的變化，可將早期發(fā)育的胚胎分為以下幾個階段：,受精卵,桑椹胚,原腸胚,幼體（胎兒）,,,,卵裂期,,囊胚,,胚胎發(fā)育的過程,,受精卵,第

19、一次卵裂,第二次卵裂,第三次卵裂,囊胚,囊胚,囊胚腔,原腸胚,外胚層,,中胚層,,內(nèi)胚層,,桑椹胚,,原腸腔,,三層兩腔一孔,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,,,,,,：在透明帶內(nèi)進行有絲分裂，細胞數(shù)量不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或略有減少。,：由具有全能性細胞構(gòu)成，細胞數(shù)在32個左右，排列緊密，形似桑椹,,內(nèi)細胞團 ：發(fā)育成胎兒各組織,滋養(yǎng)層細胞：將發(fā)育成胎膜和胎盤,：最初發(fā)育在輸卵

20、管進行有絲分裂,,外胚層、內(nèi)胚層、中胚層原腸腔、囊胚腔，胚孔,囊胚,孵化：囊胚進一步擴大，會導致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫孵化。,,原腸胚,滋養(yǎng)層外胚層：由內(nèi)細胞團表層的細胞形成中胚層：外胚層細胞特定區(qū)域成為增殖區(qū)，分裂的細胞進入內(nèi)外胚層之間形成中胚層內(nèi)胚層：由內(nèi)細胞團五方的細胞形成原腸腔：由內(nèi)胚層包圍的囊腔,,原腸胚的主要特點？,具有原腸腔三胚層和胚孔,卵裂期的特點：,細胞分裂方式為_______細胞數(shù)目

21、____每個細胞體積_____胚胎總體積_____或略有___DNA數(shù)目_____有機物總量_____有機物種類_____,有絲分裂,增加,不增加,縮小,減小,增加,減少,增加,外表神經(jīng)和感官；內(nèi)呼消化胰與肝；,原腸腔出現(xiàn),,囊胚腔,,進入原腸胚階段,囊胚腔,,原腸腔,,原 腸 胚,囊胚腔,原腸腔,,,原 腸 胚,囊胚腔,,原腸腔,,原 腸 胚,囊胚腔,,原腸腔,,原 腸 胚,原 腸 胚,原腸腔,,外胚層,原 腸 胚,,內(nèi)胚層

22、,原 腸 胚,,原 腸 胚,內(nèi)胚層,,中胚層,,外胚層細胞特定區(qū)域成為增殖區(qū)，分裂的細胞進入內(nèi)外胚層之間形成中胚層,原腸腔,內(nèi)胚層,中胚層,外胚層,原 腸 胚,,,,,,受精后8天。胚牙完成“著陸”,微微嵌入子宮內(nèi)膜。此時它分裂發(fā)育為幾百個細胞。,受精后6星期，人形已隱約可見。這時，胚胎的心跳每分鐘140—150下，是母親心跳的兩倍。,人類胚胎第8周時在子宮內(nèi)的照片,此時胎兒已長到20周，他移動手臂，把手指放在唇邊，這可以促進它對吮吸的

23、反映 。,新生兒,易錯分析： 1.對胚胎工程中一些說法辨析不清 (1)精子發(fā)生場所——睪丸曲細精管; 卵子的發(fā)生場所——卵巢，成熟于輸卵管; 受精場所——輸卵管; 胚胎發(fā)育場所——輸卵管和子宮。 (2)精子發(fā)生時間及特點——初情期后，兩次分裂連續(xù)進行；卵子發(fā)生時間及特點——胚胎性別分化以后，兩次分裂不連續(xù)。 (3)受精的標志和受精完成的標志不是一回事。,(4)胚胎發(fā)育過程中開始分化的階段是囊胚,可以移植或

24、分割的階段為桑椹胚和囊胚。 (5)防止多精入卵的兩道屏障的名稱——透明帶反應和卵黃膜的封閉作用。,受精標志：在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時。受精完成的標志：精卵細胞核融合形成合子,2.對卵裂階段物質(zhì)含量和體積大小的變化模糊不清 (1)卵裂階段的細胞分裂方式——有絲分裂。 (2)受卵膜制約，從受精卵到囊胚階段總體積不變或略有減小，所以每個細胞體積減少。 (3)伴隨細胞分裂，細胞數(shù)目增多，總DNA含量增多，但每個細胞中