體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育優(yōu)秀公開課

專題3胚胎工程專題3:胚胎工程胚胎工程的概念

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)律專題3:胚胎工程§3.1體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育一.精子和卵子的發(fā)生（1）發(fā)生場所：睪丸（2）時間：雄性動物從初情期——生殖機能衰退，在睪丸的

內(nèi)不斷進行著生殖細胞的增殖，源源不斷地產(chǎn)生精子。1.精子的發(fā)生曲細精管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P61精子變形示意圖？圖示中顯示了精子發(fā)生的什么階段？精子的形成時間、形態(tài)、大小P62

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，與卵子完成受精的只有一個。P621.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:

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，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？排卵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P63討論：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？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，僅完成減數(shù)第一次分裂，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。哺乳動物精子和卵子的發(fā)生主要有哪些相同點或不同點？相同點：最初階段均進行有絲分裂，不斷增加原始生殖細胞的數(shù)量；經(jīng)過兩次分裂（MⅠ和MⅡ）才能形成精子和卵子。不同點：1個精原細胞——4個精子；1個卵原細胞——1個卵子；精子需要變形，變?yōu)樾螤顬轵蝌綘?；卵子不需變形，為球形。多?shù)哺乳動物形成卵子的數(shù)量和在卵巢內(nèi)的貯備是胎兒出生前完成的，這是精子或卵子在發(fā)生上的重要區(qū)別。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Aˊ、B與Bˊ兩對同源染色體，它形成的含有AB的配子有

（）A.1個B.0或1個C.2個D.4個DB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3.過程：二)受精階段:1)精子穿越放射冠和透明帶頂體反應使頂體內(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子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)哺乳動物受精過程示意圖

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)生變化，從而阻止其他精子穿越透明帶。穿過透明帶：精子與卵黃膜接觸后入卵：P65閱讀。什么叫卵黃膜封閉作用？什么叫雌原核、雄原核？它們是怎樣形成的？精子入卵后的卵子發(fā)生什么樣的變化？

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：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。

卵子的外層被一層透明的薄膜保護著，這使它看起來像一個懸浮在天體中的漂亮的星球。經(jīng)過種種障礙的精子終于與卵子相遇精子試圖進入卵子

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。

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反映。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：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，應選擇什么階段的胚胎？如果換成牛又該怎樣處理？P67資料分析<討論>答：馬的胚胎進入子宮時發(fā)育程度最高，其次為小鼠。答：馬應選擇囊胚階段的胚胎。牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在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。3.為什么說關于動物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會為胚胎工程提供理論基礎？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)律的基礎上，在體外進行有效的模擬，才使卵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)自然條件下的基礎研究成果。受精作用和胚胎發(fā)育的過程1精子像魚一樣尖尖的腦袋有利于破浪泳進，長長的尾巴有力地擺動

精子前進的發(fā)動機藏在頭尾之間的頸部

受精作用和胚胎發(fā)育的過程2頸部

受精作用和胚胎發(fā)育的過程3到達輸卵管壺腹部的精子只剩下30—50個，它們一起圍攻等在那里的卵子，并集體尋找突破口

受精作用和胚胎發(fā)育的過程4精子用頭部紅色的頂體酶"攻入"卵子體內(nèi)

受精作用和胚胎發(fā)育的過程5生命之吻——只有一名，幸運者才能將自己的遺傳物質(zhì)傳遞下去受精作用和胚胎發(fā)育的過程6脫去無用的尾巴（左圖），完全融入卵子體內(nèi)

受精作用和胚胎發(fā)育的過程7一個新的小生命的起始點——受精卵誕生了受精作用和胚胎發(fā)育的過程8受精卵一邊分裂，一邊向子宮移動，到達子宮需7-8天

受精作用和胚胎發(fā)育的過程9受精卵到達子宮后，分泌出藍色粘液，以固定于子宮內(nèi)膜

受精作用和胚胎發(fā)育的過程10隨后受精卵長出根須（右圖），深深扎根在子宮壁中

受精作用和胚胎發(fā)育的過程11受精作用和胚胎發(fā)育的過程12受精后的第三星期別看這小小的胚胎才2毫米長，但它卻已具備發(fā)育成全身各個器官的原始結(jié)構(gòu)-外、中、內(nèi)三個胚層了

受精作用和胚胎發(fā)育的過程13受精后的第三星期別看這小小的胚胎才2毫米長，但它卻已具備發(fā)育成全身各個器官的原始結(jié)構(gòu)——外、中、內(nèi)三個胚層了

受精作用和胚胎發(fā)育的過程14我滿月啦。第四星期的我，與其說像人還不如說像魚，6毫米長的小生命已經(jīng)出現(xiàn)腦、脊柱、心臟和肝臟了。

受精作用和胚胎發(fā)育的過程15舒適的小巢有利于胚胎的生長，也離不開子宮中胎盤的供養(yǎng)；每天長1毫米受精作用和胚胎發(fā)育的過程16受精作用和胚胎發(fā)育的過程17受精作用和胚胎發(fā)育的過程18受精作用和胚胎發(fā)育的過程19受精作用和胚胎發(fā)育的過程20受精作用和胚胎發(fā)育的過程21受精作用和胚胎發(fā)育的過程22受精作用和胚胎發(fā)育的過程231.以精子的運行途徑為線索，設計一幅簡圖，來說明哺乳動物的受精過程。

提示：哺乳動物的受精過程主要包括精子穿越放射冠、透明帶、進入卵黃膜、原核形成和配子融合等步驟（詳見教材中的受精過程）。思考與探究2.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？

思考與探究相似點：最初階段均進行有絲分裂，不斷增加原始生殖細胞的數(shù)量；經(jīng)過兩次分裂（MⅠ和MⅡ）才能形成精子和卵子。不同點：1個精原細胞——4個精子；1個卵原細胞——1個卵子；精子需要變形，變?yōu)樾螤顬轵蝌綘?；卵子不需變形，為球形。多?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，這是精子或卵子在發(fā)生上的重要區(qū)別。3.當你了解到精子需要獲能，受精過程中有防止多精入卵的現(xiàn)象時，你是否提出過這樣的問題：精子在雌性生殖道內(nèi)是如何獲能的？防止多精入卵的兩道防線的形成機制究竟是什么？

答：精液由精子和精清（精漿）兩部分組成。精清中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，因此，在一般情況下，精液中的精子無法獲能。只有當交配