胚胎工程 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育

胚胎工程體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育定義：

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。第2頁,共63頁，2024年2月25日，星期天早期胚胎和配子操作對象哺乳動物的受精和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律理論基礎(chǔ)胚胎工程技術(shù)手段胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等第3頁,共63頁，2024年2月25日，星期天3.1體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育1.哺乳動物精子的發(fā)生①發(fā)生場所：睪丸②時間：初情期（青春期）→生殖機能衰退③發(fā)生的過程大致分為三個階段：第4頁,共63頁，2024年2月25日，星期天第一階段第二階段第三階段第5頁,共63頁，2024年2月25日，星期天精子細胞變形中的主要變化第6頁,共63頁，2024年2月25日，星期天精子的形態(tài)外形似蝌蚪，分__、__、__、三大部分。頭頸尾不同種動物精子的形態(tài)____，大小略有__，與動物的體型大小____

。相似不同無關(guān)第7頁,共63頁，2024年2月25日，星期天

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？思考題

答：

不是。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；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。第8頁,共63頁，2024年2月25日，星期天

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？

答：細胞核是精子遺傳物質(zhì)儲存和復(fù)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。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”。第9頁,共63頁，2024年2月25日，星期天卵原細胞有絲分裂多個卵原細胞染色體復(fù)制初級卵母細胞（被卵泡細胞包圍,形成卵泡）MⅠ（排卵前后完成）第一極體次級卵母細胞第二極體卵子MⅡ（在受精過程完成）初情期完成在輸卵管中完成受精過程卵子發(fā)育過程：胎兒期完成卵子的發(fā)生場所：卵巢第10頁,共63頁，2024年2月25日，星期天卵泡=卵泡細胞+初級卵母細胞卵子=次級（或初級）卵母細胞+透明帶+放射冠排卵：卵子從卵泡中排出第11頁,共63頁，2024年2月25日，星期天注意：初生女嬰的兩個卵巢中共有初級卵母細胞(初級卵泡)約兩百萬個，它們都已進入了第一次減數(shù)分裂的前期，并停留在前期不再發(fā)育。直到女孩進入性成熟時期。此時約有400000個初級卵母細胞保留下來。初級卵母細胞受性激素的刺激才蘇醒過來，重新繼續(xù)發(fā)育。只有420個能發(fā)育成卵。在這420個有幸發(fā)育成卵的初級卵母細胞中，最早的一個是等待15年，而最后的一個是等待了50年才重新發(fā)育的。

初情期胎兒期第12頁,共63頁，2024年2月25日，星期天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？思考題提示：正常情況下，一個卵泡只能形成一個成熟的卵子。提示：是指卵子從卵泡中排出。第13頁,共63頁，2024年2月25日，星期天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？提示：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。第14頁,共63頁，2024年2月25日，星期天精子和卵細胞發(fā)生過程的比較發(fā)生時間場所兩次分裂是否連續(xù)子細胞數(shù)目變形形狀精子卵子重要區(qū)別睪丸曲細精管(惟一）卵巢（M1)輸卵管(M2)初情期以后胎兒時期4個精子細胞1個卵細胞3個極體是否蝌蚪形圓形哺乳動物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備是在出生前完成的；精子是從初情期開始的連續(xù)不連續(xù)第15頁,共63頁，2024年2月25日，星期天課堂反饋1.以下說法不正確的是（)A.雄性動物從初情期開始產(chǎn)生精子B.1個精原細胞可以形成4個精子C.對多數(shù)家畜來說，精子在睪丸內(nèi)形成的時間為兩個月左右D.動物體型大的產(chǎn)生的精子多且大2.一個卵泡可以形成的卵子數(shù)目是()A.1個B.2個C.3個D.4個DA第16頁,共63頁，2024年2月25日，星期天3、下列敘述是有關(guān)精子和卵子的區(qū)別：()①初級性母細胞的形成時間②MI和MII的時間連續(xù)性③成熟生殖細胞是否經(jīng)過變形④成熟生殖細胞的染色體數(shù)量①②③第17頁,共63頁，2024年2月25日，星期天三.受精2.地點:雌性的輸卵管

1.概念：是精子和卵子結(jié)合形成合子（即受精卵）的過程。第18頁,共63頁，2024年2月25日，星期天過程受精前的準備階段受精階段精子獲能即精子必須在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)生理變化后，才能獲得受精能力的現(xiàn)象卵子的準備即卵子在輸卵管內(nèi)達到減數(shù)第二次分裂中期（MII）時，才具備受精能力包括精子穿越放射冠和透明帶，進入卵黃膜，原核形成和配子結(jié)合第19頁,共63頁，2024年2月25日，星期天放射冠（卵丘細胞）透明帶卵黃膜細胞核第一極體發(fā)生頂體反應(yīng)，穿越放射冠第20頁,共63頁，2024年2月25日，星期天

穿過透明帶發(fā)生透明帶反應(yīng)第21頁,共63頁，2024年2月25日，星期天形成受精卵

精子進入卵子后，其細胞核變大形成雄原核，與此同時，精子入卵后被激活的卵子完成減數(shù)第二次分裂，形成雌原核。雌雄原核充分發(fā)育后同時向細胞中部靠攏，并相互融合成一個細胞核，這時稱為受精卵第22頁,共63頁，2024年2月25日，星期天卵子完成受精的標志在卵黃膜和透明帶之間可以觀察到兩個極體透明帶卵黃膜第23頁,共63頁，2024年2月25日，星期天精、卵相遇頂體反應(yīng)頂體酶釋放溶解卵丘細胞之間物質(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第24頁,共63頁，2024年2月25日，星期天精子注入卵后變化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)育移動接觸合并形成受精卵第25頁,共63頁，2024年2月25日，星期天精子穿越和受精過程小結(jié)：受精前的準備階段受精階段受精過程精子獲能準備階段1：卵子的準備準備階段2：放射冠雌雄原核形成和透明帶配子的結(jié)合精子進入卵黃膜第26頁,共63頁，2024年2月25日，星期天1.什么叫頂體反應(yīng)？2.什么叫透明帶反應(yīng)？3.什么叫卵黃膜的封閉作用？①透明帶反應(yīng)②卵黃膜封閉作用4.防止多精入卵受精有哪些生理反應(yīng)？第一道屏障第二道屏障第27頁,共63頁，2024年2月25日，星期天1．精子與卵子結(jié)合過程中穿越的兩道屏障是()

①頂體反應(yīng)

②透明帶反應(yīng)

③卵黃膜封閉作用

④精子穿越放射冠A．①② B．②③

C．③④D．②④2、當卵母細胞達到哪一時期時，才具備與精子受精的能力（

）A.減數(shù)第二次分裂后期B.減數(shù)第一次分裂末期C.減數(shù)第二次分裂中期D.減數(shù)第二次分裂結(jié)束成熟BC

課堂反饋第28頁,共63頁，2024年2月25日，星期天3、卵細胞的產(chǎn)生過程中減數(shù)第二次分裂發(fā)生在什么過程完成的？（

）A.在卵巢內(nèi)B.在受精前

C.精子和卵子結(jié)合D.初級卵母細胞生成次級卵母細胞C

4、下列過程，哪些發(fā)生在精子入卵后（）A.精子繼續(xù)完成減數(shù)第二次分裂，形成雄原核B.精子發(fā)生頂體反應(yīng)C.發(fā)生卵黃膜封閉作用D.卵子完成減數(shù)第二次分裂，形成雌原核CD

第29頁,共63頁，2024年2月25日，星期天根據(jù)胚胎形態(tài)的變化，分幾個階段：受精卵卵裂期（包括2細胞期、4細胞期、8細胞、16細胞期、32細胞期）桑椹胚

囊胚

原腸胚（包括內(nèi)、中、外三胚層和原腸腔）幼體1、胚胎發(fā)育的過程：四、胚胎發(fā)育第30頁,共63頁，2024年2月25日，星期天2、卵裂（1）、卵裂過程（2）、卵裂期的特點：細胞分裂方式為_______細胞數(shù)目____胚胎總體積______或略有____每個細胞體積_____DNA數(shù)目_____有機物總量_____有機物種類_____減少增加縮小減小增加有絲分裂增加不增加第31頁,共63頁，2024年2月25日，星期天3、桑椹胚當胚胎細胞數(shù)目達到32個左右時，胚胎形成致密的細胞團，形似桑椹，叫做桑椹胚。桑椹胚中的每個細胞都屬于全能細胞。第32頁,共63頁，2024年2月25日，星期天滋養(yǎng)層：發(fā)育成胎膜和胎盤，胚胎可通過這些組織從母體中獲得正常發(fā)育所需的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)內(nèi)細胞團細胞：即胚胎干細胞，是一種未分化的細胞，具有全能性，能發(fā)育成完整的胎兒的各種組織滋養(yǎng)層內(nèi)細胞團囊胚腔4、囊胚細胞開始分化囊胚腔：孵化：胚胎從透明帶中伸展出來的過程內(nèi)部含有液體的囊腔第33頁,共63頁，2024年2月25日，星期天5、原腸胚內(nèi)細胞團表層的細胞外胚層內(nèi)胚層內(nèi)細胞團下方的細胞中胚層原腸腔內(nèi)胚層包圍的囊腔第34頁,共63頁，2024年2月25日，星期天歸納：早期胚胎發(fā)育的幾個階段桑椹胚：細胞屬于。囊胚：細胞開始；將來發(fā)育成

，將來發(fā)育成胎膜、胎盤，出現(xiàn)后，進一步擴大會導(dǎo)致。原腸胚：內(nèi)細胞團形成細胞形成，出現(xiàn)。全能細胞分化內(nèi)細胞團各種組織滋養(yǎng)層囊胚腔孵化表皮的細胞外胚層下方的內(nèi)胚層

原腸腔第35頁,共63頁，2024年2月25日，星期天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胚胎發(fā)育小結(jié)：滋養(yǎng)層外胚層中胚層內(nèi)胚層原腸腔第36頁,共63頁，2024年2月25日，星期天P68思考與探究1、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）。2、相似之處：（1）細胞分裂的最初階段為有絲分裂，不斷增加生殖原細胞的數(shù)量；（2）經(jīng)過兩次減數(shù)分裂（MI和MII）才能形成精子或卵子。

不同之處：（1）由一個精原細胞分裂最后可產(chǎn)生4個精子；一個卵原細胞最后只能生成一個卵子。（2）精子的形狀為蝌蚪狀；卵子為球形。（3）多數(shù)哺乳動物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的貯備是在胎兒出生前完成。第37頁,共63頁，2024年2月25日，星期天3、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。只有當交配后精液進入雌性動物的生殖道時，由生殖道分泌產(chǎn)生一種物質(zhì)解除對精子獲能的抑制，才能引起精子獲能。精子在雌性動物生殖道內(nèi)獲能的部位因種類而異，但主要是子宮和輸卵管。防止多精入卵主要通過透明帶反應(yīng)和卵黃膜封閉作用兩道屏障。在受精過程中，當精子穿越透明帶觸及卵黃膜時，透明帶會立即封閉，阻止后來的精子進入透明帶，可看作是防止多精受精的第一道屏障。而精子入卵后，卵黃膜會立即拒絕其他精子再進入卵內(nèi)，可看作是防止多精受精的第二道屏障。其生理、生化機制，請參閱有關(guān)專著。第38頁,共63頁，2024年2月25日，星期天課堂反饋2．下列最能表現(xiàn)細胞全能性的細胞是()A．桑椹胚期細胞B．囊胚期細胞

C．外胚層細胞D．滋養(yǎng)層細胞1.下圖表示蛙的受精卵發(fā)育至囊胚過程中，DNA總量、每個細胞體積、所有細胞體積之和、有機物總量的變化趨勢(橫坐標為發(fā)育時間)。其中正確的是()A．①②B．①③C．②④D．③④AA第39頁,共63頁，2024年2月25日，星期天3、關(guān)于桑椹胚和囊胚的比較,以下說法不正確的是()A.囊胚期細胞分化是由于遺傳物質(zhì)突變引起的B.囊胚期的細胞出現(xiàn)了細胞分化,但遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變C.桑椹胚的各細胞結(jié)構(gòu)功能基本相同D.囊胚期內(nèi)細胞團和滋養(yǎng)層細胞差異不是復(fù)制水平上的差異，而是轉(zhuǎn)錄水平上的差異引起的。A4.桑椹胚是指（）A．含有一個充滿液體的腔B．總體積大于受精卵C．受精卵不斷分裂后形成D．外面無透明帶c

第40頁,共63頁，2024年2月25日，星期天充滿活力的精子第41頁,共63頁，2024年2月25日，星期天第42頁,共63頁，2024年2月25日，星期天此時經(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。

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。第43頁,共63頁，2024年2月25日，星期天經(jīng)過種種障礙的精子終于與卵子相遇第44頁,共63頁，2024年2月25日，星期天精子試圖進入卵子

第45頁,共63頁，2024年2月25日，星期天此時,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。

第46頁,共63頁，2024年2月25日，星期天第47頁,共63頁，2024年2月25日，星期天卵裂第48頁,共63頁，2024年2月25日，星期天（發(fā)育的第三天）桑椹胚：由具有全能性的細胞構(gòu)成，細胞數(shù)在32個左右，排列緊密，形似桑椹。外：滋養(yǎng)層細胞，發(fā)育成胎膜和胎盤。內(nèi)細胞團：胚胎干細胞，是一種未分化的細胞，具有全能性，能發(fā)育成胎兒各組織。（發(fā)育的第四天）第49頁,共63頁，2024年2月25日，星期天

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。第50頁,共63頁，2024年2月25日，星期天第二周，小生命生長得非常迅速，脊椎形成了，腦組織、脊髓及神經(jīng)系統(tǒng)，還有眼睛，都具有一定的雛形，脊椎的另一頭是一個小小的尾巴。此時開始有血管，心臟尚未形成，但在心臟生成的部位有心跳第51頁,共63頁，2024年2月25日，星期天

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。

第52頁,共63頁，2024年2月25日，星期天第四周時出現(xiàn)心臟，又過1周出現(xiàn)肢體萌芽，眼睛、耳朵隨著出現(xiàn)，肺、肝也開始出現(xiàn)雛形，人腦重量增加很快，明顯快于其它動物。第53頁,共63頁，2024年2月25日，星期天胚胎至第七周時，手足開始出現(xiàn)手指、足趾，眼睛清晰可見，胚胎開始伸直并在羊水中活動，整個外觀近似幼兒，尾巴消失。至第八周末，胚胎已近3厘米，所有的器官已初具原形。以后的幾個月就只待逐漸完善了。第54頁,共63頁，2024年2月25日，星期天小生命進入第三個月(8—11周)時，開始被稱為胎兒。第八周初胎頭占整個胎兒全長的l/2，以后生長加快，至第十二周末身體重量增加1倍。內(nèi)臟系統(tǒng)已開始具有功能，能吞咽羊水，變成尿液排泄出來。第九周時，男女胎兒外陰大致相似，至第十二周末，已顯示成熟胎兒男女外陰的形態(tài)。第55頁,共63頁，2024年2月25日，星期天第四個月(12—15周)，胎兒身長已達16厘米，體重約120克，生長迅速。胎頭與身體的比例不那么懸殊了，腿相對變長，骨骼迅速骨化。在肝、胃、腸的功能作用下，已形成綠色的胎便，等出生后才能排出。皮膚出現(xiàn)胎毛。