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,胚胎工程指對動物早期胚胎或配子所進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、胚胎干細胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需要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。,§3.1 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育,3,操作對象：早期胚胎和配子技術(shù)手段：胚胎移植、體外受精、 胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等理論基礎(chǔ)：哺乳動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、體細胞克隆、轉(zhuǎn)基因胚胎、胚胎干細胞 培養(yǎng)等技術(shù)應(yīng)運而生。,5,一.精子和卵子的發(fā)生,（1）發(fā)生場所：睪丸（2）時間：初情期——生殖機能衰老,1.精子的發(fā)生,（3）過程：,分三個階段

3、,6,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,,第一階段,,第二階段,,第三階段,MⅡ,精子發(fā)生的過程,多個精原細胞,染色體復制,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：精子細胞變形成精子,8,精子細胞變形中的主要變化：,1.細胞核

4、——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，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

5、，與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:,11,提示：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)生運動能量的場所。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動能量的“動力工廠”或“發(fā)動機”。,2.精子細胞變成精子的過程中，細胞中很多

6、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？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)時間：減數(shù)第一次分裂是在雌性動物排卵前完成；減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結(jié)合的過程完成的。,14,卵泡＝卵泡細胞＋初級卵母細胞,排出的卵,15,排卵,16,17,卵原細胞,有絲分裂,多個卵原細胞,染色體復制,初級卵母細胞,MⅠ,第一極體,次級卵母細胞,,,兩個第二極體,,第二極體,卵子

7、,,,退化消失,（3）卵子發(fā)生過程,MⅡ,排卵前后完成,在受精過程完成,被卵泡細胞包圍,形成卵泡,胎兒時期完成,,,,18,卵子受精的標志： 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。,注意：1.區(qū)分受精的標志和受精完成的標志 2.精子和卵子發(fā)生的區(qū)別,19,1.一個卵泡中能形成幾個成熟的卵子？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。,答：正常情況下，一個卵泡只能形成一個成熟的卵子。,答：是指卵子從卵泡中排出。,20,哺乳動物精子和卵子的發(fā)生主要有哪些相似點或不同點？,相似點：最初階段均進行有絲分裂，不斷增加生殖原細胞的數(shù)量；經(jīng)過兩次減數(shù)分裂（MⅠ和MⅡ）才能形成精子

9、和卵子。,不同點：一個精原細胞——多個精子；一個卵原細胞——一個卵子；精子形狀為蝌蚪狀；卵子為球形。多數(shù)哺乳動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,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.胚胎干細胞培養(yǎng) D.轉(zhuǎn)基因鯉魚的培育,2.有一個卵原細胞中含有A與A′、B與B′兩對同源染色體，它形成的含有AB的

10、配子有（ ）,A.1個 B.0或1個 C.2個 D.4個,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）的過程。2.場所：輸卵管,25,一)受精前的準備階段：1)精子獲能：精子必須在雌性動物的生殖道發(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)的酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細胞 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)在卵母細胞和卵泡細胞之間，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胞，呈放射狀排列。,28,頂體反應(yīng),獲能以后的精子，在雌性動物輸卵管與卵子相遇時，會出現(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，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、,當精子越過放射冠，進入透明帶并接觸卵黃膜時，卵子發(fā)出指令（信號），阻止后續(xù)的精子進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?shù)谝粋€精子進入卵黃膜后，會立即引起卵黃膜的緊縮、增厚，阻止其他精子進入卵內(nèi)與卵子結(jié)合受精，也叫做多精子入卵阻滯。,31,穿過放射冠：在卵子外圍集聚有幾十個精子，它們首先穿放射冠。,32,,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?shù)谝粋€精子進入后，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。,穿過透明帶：,33,,精子進入卵子后，其細胞核變大到和卵子細胞核相似，精子細胞核(雄原核)和卵子細胞核(雌原核)同時向細胞中部靠攏，并相互融合成一個細胞核，這時稱受精卵。,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,受精過程宣告結(jié)束,一個新生命宣告開始。,當在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到第二極體,受精的標志,受精完成的標志,雌雄原核融合成合子,哺乳動物受精過程

15、,,,,,,,精卵相遇，發(fā)生頂體反應(yīng)，精子穿入放射冠,精子接觸并穿過透明帶，并接觸卵黃膜,精子頭部膨脹，同時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，兩個原核融合,第一次卵裂即將開始,,,透明帶反應(yīng),卵細胞膜反應(yīng),,,,釋放頂體酶，溶解卵丘細胞之間物質(zhì),卵子是否受精的重要標志,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,精子進入卵,,,,37,,,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 （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 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胞中染色體數(shù)目的恒定；對于生物的遺傳和

17、變異十分重要。,40,充滿活力的精子,41,此時經(jīng)過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，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動緩慢地逆時針轉(zhuǎn)動。,42,精子試圖進入卵子,43,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。,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。此時它分裂發(fā)育為幾百個細胞。,46,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。,47,人類胚胎第8周時在子宮內(nèi)的照片,48,49,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：發(fā)育成胎膜和胎盤,：最初發(fā)育在輸卵管進行有絲分裂,三.胚胎發(fā)育,,滋養(yǎng)層外胚層中胚層內(nèi)胚層原腸腔,54,細胞不斷分裂，細胞數(shù)量不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或略有縮小,32細胞胚，形似桑椹，每個細胞都具有發(fā)育為完整胚胎的潛能，屬于全能細胞,細胞開

20、始出現(xiàn)分化，出現(xiàn)囊胚腔。內(nèi)細胞團將來發(fā)育成各種組織，滋養(yǎng)層細胞將來發(fā)育成胎膜和胎盤,內(nèi)細胞團表層細胞形成外胚層，下方細胞形成內(nèi)胚層。,,55,哺乳動物三個胚層的發(fā)育,56,57,58,1.表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發(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，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：馬的胚胎進入子宮時發(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細胞階段進入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進行移植。,59,3.為什么說關(guān)于動物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)？請結(jié)合本節(jié)內(nèi)容舉例說明。,提示：胚胎工程的許多技術(shù)都是在了解哺乳動物自然條件下受精和早期胚胎發(fā)育的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。本節(jié)涉及的哺乳動物體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育都是在自然條件下的特點和規(guī)律，人們正是在認識了這些自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，在體外進行有效的模擬，才使卵

22、母細胞能在體外成熟；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．所有細胞都進行減數(shù)分裂B．所有細胞都可以見到染色體C．有的細胞進行有絲分裂D．所有細胞的遺傳物質(zhì)都相同,鞏固練習,C,61,2．精子變形時，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)生能量促進精子運動C．有利于質(zhì)基因進入受精卵D．受細胞核的擠壓形成,B,62,3．哺乳動物受精過程中，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、精過程的敘述錯誤的是 ( )A．獲能后的精子與卵子相遇后，釋放頂體酶穿過 透明帶進入放射冠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，卵子完成第二次減數(shù)分裂,A,64,6．下列敘述錯誤的是 ( )A．胚胎發(fā)育的早期有一段時間是在透明帶內(nèi)進行的 B．內(nèi)細胞團將來發(fā)育成胎盤和胎膜C．哺乳動物早期胚胎在一定時間內(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．下列細胞中與其體細胞染色體數(shù)目不相同的是A．四分體時期的細胞B．減數(shù)第一次分裂后期的細胞C．減數(shù)第二次分裂后期的細胞D．精細胞,D,66,8．一個成熟的卵細胞內(nèi)有染色體，這些染色體的來源是 ( )A．一半來自父方，一半來自母方B．來自父方、母方的數(shù)目是隨機的C．絕大多數(shù)來自父方D．絕大多數(shù)來自母方,B,