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1、体内受精和早期的胚胎发育第1页，本讲稿共48页胚胎工程胚胎工程 胚胎工程指对动物胚胎工程指对动物早期胚胎或配子早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如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、胚胎胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养干细胞培养等技术。经过处理后获得的等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到胚胎，还需要移植到雌性雌性动物体内生产动物体内生产后代，以满足人类大各种需求。后代，以满足人类大各种需求。第2页，本讲稿共48页操作对象：操作对象：早期胚胎和配子早期胚胎和配子技术手段：技术手段：胚胎移植、体外受精、胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细
2、胞培养等胚胎分割、胚胎干细胞培养等理论基础：理论基础：哺乳动物的受精卵和早期胚胎哺乳动物的受精卵和早期胚胎 的发育规律的发育规律第3页，本讲稿共48页专题专题专题专题3:3:胚胎工程胚胎工程胚胎工程胚胎工程3.1 3.1 体内受精和早期胚胎发育体内受精和早期胚胎发育第4页，本讲稿共48页一一.精子和卵子的发生精子和卵子的发生（1 1）发生场所：睾丸）发生场所：睾丸（2 2）时间：）时间：初情期初情期生殖机能衰老生殖机能衰老1.1.精子的发生精子的发生第5页，本讲稿共48页充满活力的精子充满活力的精子第6页，本讲稿共48页精原细胞精原细胞有丝分裂有丝分裂多个初级精母细胞多个初级精母细胞次级精母细
3、胞次级精母细胞精子细胞精子细胞（含单倍染色体）（含单倍染色体）精子精子M第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段M精精子子发发生生的的过过程程两个细胞两个细胞多次有丝分裂多次有丝分裂变形变形第7页，本讲稿共48页精子细胞变形中的主要变化：精子细胞变形中的主要变化：1.1.细胞核细胞核2.2.高尔基体高尔基体3.3.中心体中心体4.4.线粒体线粒体5.5.细胞内其他物质细胞内其他物质精子头的主要部分精子头的主要部分头部的顶体头部的顶体精子的尾精子的尾线粒体鞘膜线粒体鞘膜(尾的基部尾的基部)原生质滴原生质滴(球状球状,最最后脱落后脱落)第8页，本讲稿共48页第9页，本讲稿共48页 提示：不
4、是。其一，在自然繁殖的条件下，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。只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。1.1.家畜每次射精排出的精子数以亿
5、计，但是通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？费吗？怎样理解这一现象？问题讨论问题讨论:第10页，本讲稿共48页 提示：细胞核是精子遗传物质储存和复制的场提示：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
6、运动能量的线粒体鞘膜，是精子维持生存和运动能量的“动力动力工厂工厂”或或“发动机发动机”。2.2.精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构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现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？的基部？第11页，本讲稿共48页2.2.卵子的发生卵子的发生(1)(1)发生部位：卵巢发生部位：卵巢(2)(2)时间：减数第一次分裂是在雌性动物排时间：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卵前完成；减数第二次分裂是在
7、精子和卵子结合的过程完成的。结合的过程完成的。第12页，本讲稿共48页第13页，本讲稿共48页排卵排卵第14页，本讲稿共48页第15页，本讲稿共48页卵原细胞卵原细胞有丝分裂有丝分裂多个卵原细胞多个卵原细胞有丝分裂有丝分裂初级卵母细胞初级卵母细胞M第一极体第一极体次级卵母细胞次级卵母细胞两个第二极体两个第二极体第二极体第二极体卵子卵子退化消失退化消失（3 3）卵卵子子发发生生过过程程M排卵前后排卵前后完成完成在受精在受精过程完过程完成成被卵泡细胞包围被卵泡细胞包围,形成卵泡形成卵泡胎胎儿儿时时期期完完成成第16页，本讲稿共48页卵子受精的标志：卵子受精的标志：当在当在卵黄膜和透明带卵黄膜和透明
8、带的间隙可以观的间隙可以观察到察到两个极体两个极体时，说明卵子已经完成了时，说明卵子已经完成了受精。受精。第17页，本讲稿共48页1.1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？2.2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？巢中排出？3.3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位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？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，直到减数第二数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直
9、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。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答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。卵子。答：是指卵子从卵泡中排出。答：是指卵子从卵泡中排出。第18页，本讲稿共48页 哺乳动物精子和卵子的发生主要有哪些相似哺乳动物精子和卵子的发生主要有哪些相似点或不同点？点或不同点？相似点：相似点：最初阶段均进行最初阶段均进行有丝分裂有丝分裂，不断增加生殖原细胞的，不断增加生殖原细胞的数量；经过数量；经过两次减数分裂两次减数分裂（MM和和MM）
10、才能形成精才能形成精子和卵子。子和卵子。不同点：不同点：一个精原细胞一个精原细胞多个精子；一个卵原细胞多个精子；一个卵原细胞一个一个卵子；精子形状为蝌蚪状；卵子为球形。多数哺卵子；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。前完成的。第19页，本讲稿共48页巩固练习巩固练习1.1.下列不属于胚胎工程的是：下列不属于胚胎工程的是：（）A.A.体外受精体外受精 B.B.胚胎分割、胚胎移植胚胎分割、胚胎移植C.C.胚胎干细胞培养胚胎干细胞培养 D.D.转基因鲤鱼的培育转基因鲤鱼的培育 2.2.有一个卵原细胞中含有有
11、一个卵原细胞中含有A A与与AA、B B与与BB两对同源染两对同源染色体，它形成的含有色体，它形成的含有ABAB的配子有的配子有 （）A.1A.1个个 B.0B.0或或1 1个个 C.2C.2个个 D.4D.4个个DB第20页，本讲稿共48页二、受精二、受精1.1.概念：是概念：是精子和卵子结合精子和卵子结合形成合子形成合子（即受精卵）的过程。（即受精卵）的过程。2.2.场所：场所：输卵管输卵管第21页，本讲稿共48页一一)受精前的准备阶段受精前的准备阶段:1)1)精子获能精子获能:精子必须在雌性动物的精子必须在雌性动物的生殖道生殖道发生相应的生理变化后发生相应的生理变化后,才获得受精能力才获
12、得受精能力的生理现象的生理现象.2)2)卵子的准备卵子的准备:在输卵管中发育到在输卵管中发育到减数第二减数第二次分裂的中期次分裂的中期,才具有与精子受精的能力才具有与精子受精的能力3.3.过程：过程：第22页，本讲稿共48页二二)受精阶段受精阶段:1)1)精子精子穿越放射冠和透明带穿越放射冠和透明带 顶体反应顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘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细胞之间的物质 透明带反应透明带反应是防止多精入卵受精的是防止多精入卵受精的第一道屏障第一道屏障2)2)精子精子进入卵黄膜进入卵黄膜 卵黄膜封闭作用卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的是防止
13、多精入卵受精的第二道屏障第二道屏障3)3)原核形成原核形成 雄原核形成和雄原核形成和雌雌原核形成原核形成4)4)配子结合配子结合 雌雄原核雌雄原核融合融合形成合子形成合子(受精卵受精卵)第23页，本讲稿共48页哺哺乳乳动动物物受受精精过过程程示示意意图图第24页，本讲稿共48页穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿放射冠。们首先穿放射冠。第25页，本讲稿共48页 几个精子同几个精子同时分解透明带，时分解透明带，但只有一个精子但只有一个精子能穿过透明带进能穿过透明带进入卵子内，当第入卵子内，当第一个精子进入后，一个精子进入后，透明带的穿透性透
14、明带的穿透性就立即发生变化，就立即发生变化，从而阻止其他精从而阻止其他精子穿越透明带。子穿越透明带。穿过透明带：穿过透明带：第26页，本讲稿共48页 精子进入卵精子进入卵子后子后,其细胞核其细胞核变大到和卵子细变大到和卵子细胞核相似胞核相似,精子精子细胞核细胞核(雄原核雄原核)和卵子细胞核和卵子细胞核(雌雌原核原核)同时向细胞同时向细胞中部靠拢中部靠拢,并相并相互融合成一个细互融合成一个细胞核胞核,这时称受这时称受精卵。精卵。形成受精卵：形成受精卵：第27页，本讲稿共48页精、卵相遇精、卵相遇精、卵相遇精、卵相遇顶体反应顶体反应顶体酶释放顶体酶释放顶体酶溶顶体酶溶解透明带解透明带接触透明带接触
15、透明带穿越放射冠穿越放射冠溶解卵丘细胞溶解卵丘细胞 （放射冠）（放射冠）穿越透明带穿越透明带穿越透明带穿越透明带接触卵黄膜接触卵黄膜产生透明带反应产生透明带反应形成第一道屏障（作用形成第一道屏障（作用 ）精子被微绒毛抱合精子被微绒毛抱合精子被微绒毛抱合精子被微绒毛抱合精子外膜与卵黄膜融合精子外膜与卵黄膜融合精子外膜与卵黄膜融合精子外膜与卵黄膜融合精子进入卵精子进入卵第28页，本讲稿共48页精精子子进进入入卵卵后后变化变化变化变化变化变化产生卵黄膜封产生卵黄膜封产生卵黄膜封产生卵黄膜封闭作用闭作用闭作用闭作用形成第二道屏障形成第二道屏障 （作用（作用 ）尾部脱离尾部脱离核膜破裂核膜破裂形成雄原核
16、形成雄原核形成雌原核形成雌原核形成雌原核形成雌原核激活卵子完激活卵子完成减数第二成减数第二次分裂，排次分裂，排出第二极体出第二极体发育发育发育发育 移动移动移动移动 接触接触接触接触 合并合并合并合并形形成成受受精精卵卵第29页，本讲稿共48页4.4.意义意义维持每种生物维持每种生物前后代前后代体细胞中体细胞中染色染色体数目的恒定体数目的恒定 ；对于生物的遗传和；对于生物的遗传和变异十分重要。变异十分重要。第30页，本讲稿共48页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们第一道需
17、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。逆时针转动。卵子的外层被一卵子的外层被一层透明的薄膜保层透明的薄膜保护着，这使它看护着，这使它看起来像一个悬浮起来像一个悬浮在天体中的漂亮在天体中的漂亮的星球。的星球。第31页，本讲稿共48页经过种种障碍的精子终于与卵子相遇经过种种障碍的精子终于与卵子相遇第32页，本讲稿共48页精子试图进入卵子精子试图进入卵子 第33页，本讲稿共48页 此时此时,精子的头已经钻进去了精子的头已经钻进去了,我们还可以看到它的中我们还可以看到它的中部和尾部，
18、它就像一个不断旋转的钻头，在尾巴拍打的驱部和尾部，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。动下，努力进入卵子。第34页，本讲稿共48页第35页，本讲稿共48页受精后受精后8 8天。胚牙完成天。胚牙完成 着陆着陆,微微嵌入子宫内膜。微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞此时它分裂发育为几百个细胞。第36页，本讲稿共48页受精后受精后6 6星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的心跳星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的心跳每分钟每分钟140150140150下是母亲心跳的两倍。下是母亲心跳的两倍。第37页，本讲稿共48页人类胚胎第人类胚胎第8 8周时在子宫内的照片周时在子宫内的照
19、片 第38页，本讲稿共48页第39页，本讲稿共48页第40页，本讲稿共48页此时胎儿已长到此时胎儿已长到20周周，他移动手臂，把手指放在唇边，这他移动手臂，把手指放在唇边，这可以促进它对吮吸的反映可以促进它对吮吸的反映。第41页，本讲稿共48页第42页，本讲稿共48页第43页，本讲稿共48页第44页，本讲稿共48页受精卵受精卵卵裂期卵裂期桑椹胚桑椹胚囊胚（内含囊胚腔）囊胚（内含囊胚腔）原肠胚（内含原肠腔）原肠胚（内含原肠腔）胎儿形成胎儿形成：在：在透明带内透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。
20、：由具有全能性细胞构成，细胞数在：由具有全能性细胞构成，细胞数在3232个左右，个左右，排列紧密，形似桑椹排列紧密，形似桑椹内细胞团：发育成胎儿各组织内细胞团：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最初发育在输卵管进行有丝分裂三三.胚胎发育胚胎发育滋养层滋养层外胚层外胚层中胚层中胚层内胚层内胚层原肠腔原肠腔第45页，本讲稿共48页第46页，本讲稿共48页1.1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？2.2.将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应选择什么阶段的将体外培养的马胚胎移植到
21、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？胚胎？如果换成牛又该怎样处理？资料分析资料分析 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，胚胎虽然最早可在然最早可在816816细胞阶段进入子宫，但为了提高移植细胞阶段进入子宫，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。胚阶段的胚胎进行移植。第47页，本讲稿共48页3.3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发
22、育的研究，会为胚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。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。些都有赖于体内自然条件下的基础研究成果。第48页，本讲稿共48页