胚胎工程的理論基礎(chǔ)(公開課)課件

胚胎工程的理論基礎(chǔ)一.生殖細(xì)胞的形成一）精子的發(fā)生1、精子的形態(tài)結(jié)構(gòu)比較人和動(dòng)物的精子精子形似蝌蚪，總長(zhǎng)約66μm，分頭、尾部（中段和尾）兩部分。1)頭：頭部正面呈橢圓形，側(cè)面呈梨形，內(nèi)含一個(gè)染色質(zhì)十分致密的細(xì)胞核和一個(gè)頂體。

頂體：是一種膜系細(xì)胞器（高爾基體），呈帽狀罩于細(xì)胞核的前方。頂體內(nèi)含多種水解酶（頂體酶）相當(dāng)于巨大溶酶體。

細(xì)胞核:父方的遺傳物質(zhì)，雙鏈DNA，與蛋白質(zhì)緊密結(jié)合。精子線粒體鞘2)尾部：中段和尾中段的線粒體鞘含有螺旋狀排列的線粒體，為精子的運(yùn)動(dòng)提供能量。尾部是精子代謝和運(yùn)動(dòng)器官。尾部的中心含一條貫穿全尾的軸絲（類似鞭毛），2、精子的發(fā)生1）、場(chǎng)所:2）、時(shí)期:雄性睪丸的曲細(xì)精管初情期生殖機(jī)能衰退著絲點(diǎn)分裂姐妹染色單體分開1個(gè)精原細(xì)胞(2N)

減數(shù)第一次分裂染色體復(fù)制1個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞(2N)2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞(N)減數(shù)第二次分裂4個(gè)精細(xì)胞(N)變形作用4個(gè)精子(N)同源染色體聯(lián)會(huì)，出現(xiàn)四分體、交叉互換同源染色體分離非同源染色體自由組合增殖期：精原細(xì)胞通過有絲分裂增殖，一部分貯藏于曲細(xì)精管中繼續(xù)增殖，另一部分進(jìn)入生長(zhǎng)期。生長(zhǎng)期：進(jìn)入生長(zhǎng)期的精原細(xì)胞長(zhǎng)大成為初級(jí)精母細(xì)胞。成熟期：初級(jí)精母細(xì)胞進(jìn)行一次減數(shù)分裂（連續(xù)兩次分裂）形成4個(gè)精子細(xì)胞。精子形成期：精子細(xì)胞經(jīng)過一系列的變化，形成成熟的精子。精子成熟后，進(jìn)入附睪中進(jìn)一步發(fā)育并貯藏。附睪中的精子一般沒有受精能力，只有其頭部的糖蛋白被雌性生殖管道分泌物中的酶降解后才具備。

①.細(xì)胞核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(尾的基部)原生質(zhì)滴(球狀,最后脫落)精子細(xì)胞變形總結(jié)二）.卵細(xì)胞的發(fā)生1、卵細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)

卵細(xì)胞是哺乳動(dòng)物體內(nèi)最大的細(xì)胞，大約是精子體積的100倍。其直徑可達(dá)0．125-0．15毫米，和人的頭發(fā)尖的直徑差不多。卵呈球形，卵的細(xì)胞膜外面具有外被，其成分主要是糖蛋白，是由卵細(xì)胞或其它細(xì)胞分泌的。在哺乳動(dòng)物中這種外被叫做透明帶，其作用是保護(hù)卵子，阻止異種精子進(jìn)入。透明帶外面還具有由卵丘細(xì)胞形成的放射冠。

卵細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)多，核糖體十分豐富，同時(shí)還含有大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，卵細(xì)胞不能運(yùn)動(dòng)。卵細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖1）發(fā)生部位：卵巢、輸卵管卵子是從卵巢的原始卵泡發(fā)育形成的，婦女一生中全部卵細(xì)胞都是胎兒期增殖生成的。新生兒時(shí)期約有30萬～40萬個(gè)以上的原始卵泡，但是99％的原始卵泡發(fā)育不久就相繼退化消亡，故婦女一生中總共有400至500個(gè)卵泡發(fā)育成熟并排出。2、卵細(xì)胞的發(fā)生2）時(shí)間：從胎兒時(shí)期開始（胎兒時(shí)期完成了卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備）從性別分化開始，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)合的過程完成的。17卵原細(xì)胞有絲分裂多個(gè)卵原細(xì)胞DNA復(fù)制初級(jí)卵母細(xì)胞MⅠ第一極體次級(jí)卵母細(xì)胞第二極體卵子(形成合子)MⅡ（排卵前后完成）（在受精過程完成）（被卵泡細(xì)胞包圍,形成卵泡）(3)卵子形成過程: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)，說明卵子已經(jīng)完成了受精。（胎兒時(shí)期完成）卵子是通過減數(shù)分裂形成的，第一次減數(shù)分裂在卵巢內(nèi)完成，經(jīng)過排卵過程，即將次級(jí)卵母細(xì)胞及外周的透明帶和放射冠排出，倘若次級(jí)卵母細(xì)胞遇到精子，再結(jié)合過程中進(jìn)行減數(shù)第二次分裂，成為真正意義上的卵細(xì)胞。一個(gè)卵細(xì)胞排出后約可存活12-24小時(shí)，在這12-24小時(shí)內(nèi)等待著與精子相遇、結(jié)合。若卵子排出后由于多種原因不能與精子相遇形成受精卵，便在24小時(shí)后自然死亡。失去這次受精的機(jī)會(huì)，就要等到1個(gè)月后另一個(gè)卵子成熟并被排出，重復(fù)同樣的過程。左右兩個(gè)卵巢通常是輪流排卵，少數(shù)情況下能同時(shí)排出兩個(gè)或兩個(gè)以上的卵子。如果分別與精子相結(jié)合，就出現(xiàn)了雙卵雙胞胎和多卵多胞胎。1.一個(gè)卵泡中能形成幾個(gè)成熟的卵細(xì)胞？2.排卵是指卵細(xì)胞從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？3.剛排出的卵是成熟的卵細(xì)胞嗎？它在母體的什么部位與精子受精？剛排出的卵細(xì)胞尚未完全成熟，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)合完成受精過程。排出的卵細(xì)胞是在輸卵管內(nèi)與精子受精的。正常情況下，一個(gè)卵泡只能形成一個(gè)成熟的卵細(xì)胞。是指卵細(xì)胞從卵泡中排出。思考：3、產(chǎn)生卵子的過程是否都發(fā)生在卵巢中？否、減II過程是在輸卵管中精子與卵子的發(fā)生比較24

提示：不是。其一，在自然繁殖的條件下，可以說是動(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（輸卵管）的精子只剩百余個(gè)，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，這能說是一種浪費(fèi)嗎？怎樣理解這一現(xiàn)象？26

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)胞變成精子的過程中，細(xì)胞中很多結(jié)構(gòu)會(huì)消失，而細(xì)胞核和線粒體都保留下來，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？27二.胚胎的發(fā)育28（1）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充滿活力的精子3、過程精、卵相遇頂體反應(yīng)頂體酶釋放溶解卵丘細(xì)胞之間物質(zhì)穿越放射冠接觸透明帶頂體酶溶解透明帶穿越透明帶接觸卵黃膜產(chǎn)生透明帶反應(yīng)形成第一道屏障精子被微絨毛抱合精子外膜與卵黃膜融合精子注入卵3、受精作用的過程精子進(jìn)入卵子要通過哪些障礙？（2）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(xì)胞和透明帶。

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)①頂體反應(yīng)、穿過放射冠②穿過卵黃膜④雌雄原核融合③雌、雄原核形成經(jīng)過種種障礙的精子終于與卵子相遇精子試圖進(jìn)入卵子

精子像一個(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。

精子注入卵后變化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激活卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體形成雌原核發(fā)育移動(dòng)接觸合并形成受精卵透明帶放射冠第一極體①精卵相遇，發(fā)生頂體反應(yīng)，精子穿入放射冠。②精子接觸透明帶。③精子穿過透明帶，接觸卵黃膜。哺乳動(dòng)物受精過程示意圖12/22/2022精子頭膨脹第一極體第二極體④精子頭膨脹，同時(shí)卵子完成第二次成熟分裂，釋放第二極體。原雌核原雄核⑤原雌、雄核形成。⑥核膜消失、兩個(gè)核融合。⑦第一次卵裂即將開始。12/22/2022區(qū)分受精的標(biāo)志和受精完成的標(biāo)志

受精的標(biāo)志在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體。也就是第二極體形成的時(shí)候。而受精完成的標(biāo)志是雌雄原核融合形成合子。5.受精作用的實(shí)質(zhì)和意義

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)于生物的遺傳和變異十分重要。受精過程完成以后開始進(jìn)行胚胎發(fā)育。二、胚胎發(fā)育的過程胚胎發(fā)育的過程：根據(jù)胚胎形態(tài)的變化，分幾個(gè)階段：受精卵

卵裂（包括2細(xì)胞期、4細(xì)胞期、8細(xì)胞期、16細(xì)胞期、32細(xì)胞期）桑椹胚

囊胚期

原腸胚期（包括內(nèi)、中、外三胚層和原腸腔）幼體。卵裂期的特點(diǎn)細(xì)胞分裂方式為________細(xì)胞數(shù)目_________每個(gè)細(xì)胞體積_________胚胎總體積______或略有_____有機(jī)物總量_______有機(jī)物種類_________DNA總數(shù)目_____有絲分裂增加不增加縮小減小減少增加增加早期胚胎的發(fā)育包括三個(gè)階段：桑椹胚、囊胚和原腸胚1、桑椹胚卵裂：受精卵開始進(jìn)行的幾次有絲分裂，較普通有絲分裂快得多，稱為卵裂。當(dāng)卵裂分裂到16～32個(gè)細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞緊密連接成為一個(gè)細(xì)胞團(tuán)，形似桑椹，此時(shí)叫桑椹胚。特點(diǎn)：每一個(gè)細(xì)胞都具有全能性，特別是2～8個(gè)細(xì)胞時(shí)，都可以做胚胎移植的核供體。2、囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)：位于胚體一端，細(xì)胞個(gè)體較大，將來發(fā)育成胎兒各組織（完整胚胎）。滋養(yǎng)層細(xì)胞：環(huán)透明帶一排細(xì)胞，將來發(fā)育成胎膜和胎盤，為胚胎提供營(yíng)養(yǎng)。胚胎可通過這些組織從母體中獲得正常發(fā)育所需的氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。出現(xiàn)囊胚腔和細(xì)胞定位(胚泡腔)孵化：囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大，會(huì)導(dǎo)致透明帶的破裂，胚胎從其中伸展出來的過程。哪個(gè)階段以前的細(xì)胞為全能細(xì)胞？哪個(gè)階段的細(xì)胞開始分化？何種結(jié)構(gòu)將來發(fā)育成胎兒的各種組織？胎膜和胎盤由什么結(jié)構(gòu)發(fā)育而來的？桑椹胚以前囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)層3、原腸胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層的細(xì)胞外胚層內(nèi)胚層內(nèi)細(xì)胞團(tuán)下方的細(xì)胞衍生形成中胚層原腸腔內(nèi)胚層包圍的囊腔內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞經(jīng)過變化插到內(nèi)外胚層形成原腸三個(gè)胚層進(jìn)一步分化，逐步形成各種器官和系統(tǒng)原腸胚3胚層的發(fā)育外表、附、感、神；內(nèi)呼、消、肝、胰；其余中胚層。外胚層：表皮及其附屬結(jié)構(gòu)、神經(jīng)系統(tǒng)、感覺器官內(nèi)胚層：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺體中胚層：皮膚真皮、脊索、肌肉、骨骼、內(nèi)臟器官外膜、循環(huán)系統(tǒng)、排泄系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)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）胎兒形成滋養(yǎng)層外胚層中胚層內(nèi)胚層原腸腔：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。：由全能細(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：最初在輸卵管進(jìn)行有絲分裂胚胎發(fā)育小結(jié)主要特點(diǎn)：受精卵人的胚胎發(fā)育50卵裂期桑椹胚(胚泡腔)受精后6星期，人形已隱約可見。這時(shí)，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(shí)在子宮內(nèi)的照片此時(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。1、下列有關(guān)哺乳動(dòng)物的胚胎發(fā)育早期的卵裂期過程的敘述中，錯(cuò)誤的是（）A.細(xì)胞數(shù)目不斷增多B.細(xì)胞的分裂方式是有絲分裂C.胚胎中DNA的總量增加D.每個(gè)細(xì)胞的DNA含量不斷增加，細(xì)胞全能性變小評(píng)價(jià)練習(xí)：D2、研究表明，大多數(shù)動(dòng)物如蛙的受精卵在卵裂期隨著卵裂的進(jìn)行胚胎的體積并不增大，但胚胎細(xì)胞核的總質(zhì)量與細(xì)胞質(zhì)的總質(zhì)量（核/質(zhì)）比值卻發(fā)生變化。下列符合卵裂期核質(zhì)質(zhì)量比值變