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专题三
3.1 3.2

胚胎工程

体内受精和早期胚胎发育 体内受精和早期胚胎培养

3.3

胚胎工程的应用及前景

胚胎工程的概念:
---指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,如胚胎移植、体外受精、 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。
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操作对象:早期胚胎和配子 技术手段:胚胎移植、体外受精、 胚胎分割、胚胎干细胞培养等 理论基础:哺乳动物的受精卵和早期胚胎 的发育规律

知识网络构建:

精子的发生 卵子的发生 体内受精和早期 受精 胚胎发育 早期胚胎发育
试管动物技术 体外受精和早期 体外受精 早期胚胎培养 胚胎培养 胚胎移植 基本程序 胚胎工程的应用 移植的生理学基础 胚胎分割

胚胎工程

胚胎干细胞

§3.1 体内受精和早期胚胎发育
(一)精子和卵子的发生 (二)受精 (三)胚胎发育

一、精子的发生
1.场所: 睾丸(的曲细精管)

2.时期:
从初情期开始直到生殖 功能衰退 3.过程: 发生的过程大体可分为三个 阶段

精原细胞(2N)

精 子 发 生 的 过 程

第一阶段

多个精原细胞

有丝分裂

初级精母细胞 (2N)
MⅠ

染色体复制

第二阶段

次级精母细胞 (N)
MⅡ (N) 精子细胞 变形

第三阶段

精子

(N)

第三阶段:变形 精子细胞变形中的主要变化:
便于运动——“减负”

细胞核 ______变为精子头的主要部分;

高尔基体 发育为头部的顶体; _______
中心体 _______演变为精子的尾; 线粒体 _______形成线粒体鞘; 原生质滴 其它物质浓缩成_______(球形)。

4.精子的形态: (1)外形似蝌蚪,分__、 头 颈 尾 __、__、三大部分。

相似 (2)不同种动物精子的形态____,大小略有 不同 无关 ____,与动物的体形大小_ __。

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? 不是。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。

保障有最好的精子与卵细胞受精

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? 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”。

二、卵子的发生
(放射冠)

1.场所: 卵巢 2.时期: 胚胎在性别分化以后 直至生殖机能衰退

3.卵子的发生过程
卵 巢 胎 儿 期

卵原细胞
有丝分裂

多个卵原细胞
染色体复制

被卵泡细胞包围,形成卵泡

初级卵母细胞
MⅠ

排卵前后完成 输 卵 管 初 情 期 后

次级卵母细胞
受精卵 第二极体

第一极体

MⅡ 在受精过程完成

卵子受精的重要标志

退化消失

项目

精子的发生

卵子的发生

区别

处所
时间 过程特点

结果 是否变形 重要区别

睾丸 初情期后 连续的,需变 形;细胞质均 等分配 4个精子
需要

卵巢、输卵管
胎儿时期、初情期后 MⅠMⅡ是不连续的, 不需变形;细胞质不 均等分配 一个卵子和3个极体

不需要

相同点

发生的时期和场所 原始生殖细胞的增殖为有丝分裂 生殖细胞的成熟为减数分裂 成熟细胞均经一次复制和两次分裂, 子细胞中染色体数目减半

1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子?
答:正常情况下,一个卵泡只能形成一个 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?
答:是指卵子从卵泡中排出。

3.刚排出的卵是成熟的卵子吗?卵子是指什么细 胞?它在母体的什么部位与精子受精?
答:刚排出的卵子尚未完全成熟,有的完成第 一次减数分裂,有的没有,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。

巩固练习
1.下列不属于胚胎工程的是: ( A.体外受精 ) D B.胚胎分割、胚胎移植 D.转基因鲤鱼的培育 C.胚胎干细胞培养

2.有一个卵原细胞中含有A与A’、B与B’两对 同源染色体,它形成的含有AB的配子有 ( )

B
A.1个 B.0或1个 C.2个 D.4个

3.下列关于精子的说法,不正确的是

A 精子的发生从初情期开始
B 它与卵细胞的受精发生在子宫内

C 精子细胞变形为精子时保留的细胞器主要是线粒体
D 精子细胞变形为精子时细胞内的一些物质最后脱落

4.下列有关卵子产生的说法中,正确的是
A 哺乳动物卵泡的形成是在初情期 B 排出成熟卵细胞的过程即为排卵 C 卵子形成是的分裂过程均在卵巢内完成 D 卵子产生重的减数第二次分裂是在精子和卵子的结合 过程中完成的

三、受精
1.概念: 指精子和卵子结合形成合子 (即受精卵)的过程。

2.标志: 在卵黄膜和透明带的间隙观察到 两个极体时
3.场所: 输卵管

4.过程

精子在雌性动物生殖道内发生相 应生理变化后,才能获得受精能 力的现象。

受精前的 准备阶段1:精子获能 准备阶段
准备阶段2:卵子的准备 卵子在输卵管内达到减数第 二分裂中期(MⅡ)时,才具 备受精能力。

受精阶段

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)

经过种种障碍的精子终于与卵子相遇

精子试图进入卵子 瞬间

精 子 试 图 进 入 卵 子 瞬 间
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。

发生顶体反应, 穿越放射冠
放射冠 (卵丘细胞)

透明带
卵黄膜

细胞核

第一极体

防止多精入卵的两道防线 透明带反应:
---当第一个精子穿越 透明带接触卵黄膜时, 透明带的穿透性就立 即发生变化,从而阻 止其他精子进入透明 带。

卵黄膜封闭作用:
---当第一精子进入卵黄膜后,卵黄 膜立刻紧缩、增厚、阻止其他精子 进入卵内与卵子结合受精。

精子进入卵子后,原核
膜破裂,形成新核膜,

形成雄原核。
卵子被激活完成减二

分裂,排出第二极体,
形成雌原核。

两者向细胞中部靠拢,
并相互融合成一个细

胞核,这时称受精卵。

精、卵相遇 接触透明带
顶体酶溶 解透明带

顶体反应 穿越放射冠
穿越透明带

顶体酶释放 溶解卵丘细胞 (放射冠)
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

变化① 产生卵黄膜

精 子 进 入 卵 后

封闭作用
变化② 尾部脱离

形成第二道屏障 (作用) 形 成 受 精 卵

核膜破裂 激活卵子完 变化③ 成减数第二 次分裂,排 出第二极体

形成雄原核

发育 移动 接触 合并

形成雌原核

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。 区分受精的标志和受精完成的标志
受精的标志是第二极体的形成,也就是减数 第二次分裂形成的最后极体; 而受精完成的标志是雌雄原核形成合子,才 是受精完成的标志。

误点警示:
1、成熟的精子无受精能力,需要在生殖道内 获能后方能受精。 2、动物排出的卵子并未成熟,只有达到减数 第二次分裂中期时,才具备受精能力。 3、受精卵的遗传物质中,核遗传物质一半 来自精子,一半来自卵子,质遗传物质几 乎全来自卵子。

5.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。

四、胚胎发育

1.胚胎发育过程 受精卵 卵裂期 桑椹胚
最初在输卵管进行有丝分裂

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。

囊胚(内含囊胚腔)

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

外胚层 原肠胚(内含原肠腔) 中胚层 内胚层

胎儿形成

原肠腔

2.卵裂期的特点:
有丝分裂 细胞分裂方式为_______ 增加 细胞数目____ 缩小 胚胎总体积 不增加 或略有___ 减小 每个细胞体积_____ 增加 DNA总数目_____ 减少 有机物总量_____

误点警示:
1、发育中的细胞分裂均为有丝分裂, 原肠胚阶段是个体发育中分化程度最高的阶段, 但要注意细胞分化贯穿整个个体发育过程中。
2、桑椹胚以前的细胞均未分化,细胞全能性高, 是胚胎分割的最佳时期 3、桑椹胚到囊胚的发育过程中,细胞开始分化, 但其全能性仍很高,也可用于胚胎分割

例:研究表明,大多数动物如蛙的受精卵 在卵裂期随着卵裂的进行胚胎的体积并不增 大,但胚胎细胞核的总质量与细胞质的总质 量(核/质)比值却发生变化。下列符合 卵裂期核质质量比值变化趋势的示意图是(A)

A

B

C

D

A

C

D

受 精 卵 ( 第 一 天 )

卵 裂 期

卵 裂 期

桑 椹 胚 ( 第 3 天 )

囊胚

囊胚植入子宫 内膜,胚卵期 结束

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。

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 。


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