3.1體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育

1、胚胎工程的概念,胚胎工程指對(duì)動(dòng)物早期胚胎或配子所進(jìn)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(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過(guò)處理后獲得的胚胎，還需要移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類大各種需求。,操作對(duì)象：,技術(shù)手段：,理論基礎(chǔ)：,早期胚胎和配子,體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等,哺乳動(dòng)物的受精和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律,操作環(huán)境：,生物體外,操作結(jié)果：,產(chǎn)生滿足人類需求的動(dòng)物后代,3.1 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)

2、育,一、精子和卵細(xì)胞的發(fā)生,3、過(guò)程：,（一）精子的發(fā)生,1、場(chǎng)所:,睪丸（曲細(xì)精管）,分三個(gè)階段,2、時(shí)期:,,2、第一階段包括哪些過(guò)程？細(xì)胞進(jìn)行的有絲分裂還是減數(shù)分裂？,1、精子發(fā)生的過(guò)程大致分為哪幾個(gè)階段？,3、第二階段完成什么過(guò)程？,4、MI和MII分別表示什么過(guò)程？,5、第三階段完成什么過(guò)程？,6、成熟的精子包括哪幾部分？,7、精子各部分分別由精子細(xì)胞的哪一部分形成?,第１階段 — 初級(jí)精母細(xì)胞的形成,3、過(guò)程：,第２階段 —

3、 精子細(xì)胞的生成,第３階段 — 精子細(xì)胞變形成精子,精子細(xì)胞變形中的主要變化,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),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)——,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(shuō)是一種浪費(fèi)嗎？怎樣理解這一現(xiàn)象？,問(wèn)題討論:,不是。其一，在自然繁殖的條件下，可以說(shuō)是動(dòng)物為繁殖后代、

4、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)受精部位（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)。,2.精子細(xì)胞變成精子的過(guò)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(lái)，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？,問(wèn)題討論:,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

5、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)”。,精原細(xì)胞,有絲分裂,初級(jí)精母細(xì)胞,次級(jí)精母細(xì)胞,精子細(xì)胞,,,精子,MⅠ,第一階段,,第二階段,第三階段,MⅡ,精子發(fā)生的過(guò)程,多個(gè)精原細(xì)胞,染色體復(fù)制,變形,,,,,,（二）卵子的發(fā)生,1、卵子的發(fā)生部位是哪里？,2、卵子的發(fā)生的過(guò)程是什么？發(fā)生的時(shí)期是什么？什么場(chǎng)所？

6、,3、卵泡的形成和儲(chǔ)備是在什么時(shí)期完成的？,4、卵原細(xì)胞增加數(shù)量并演變?yōu)槌跫?jí)卵母細(xì)胞是進(jìn)行有絲分裂還是減數(shù)分裂？什么時(shí)期完成？,5、初級(jí)卵母細(xì)胞變?yōu)槌墒斓穆炎邮沁M(jìn)行什么分裂？,6、一個(gè)卵泡中能形成幾個(gè)成熟的卵子？,7、排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？,8、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？,9、排卵是在MI期還是MII期？,10、判斷卵子是否完成受精的標(biāo)志是什么？,1、卵子的發(fā)生部位是哪里？,（二

7、）卵子的發(fā)生,1、發(fā)生部位：,卵巢,2、卵子的發(fā)生的過(guò)程是什么？發(fā)生的時(shí)期是什么？什么場(chǎng)所？,（二）卵子的發(fā)生,1、發(fā)生部位：,2、過(guò)程、時(shí)間、場(chǎng)所：,①雌性胎兒卵巢內(nèi)的卵原細(xì)胞，通過(guò)有絲分裂增加其數(shù)量，演變?yōu)槌跫?jí)卵母細(xì)胞，被卵泡細(xì)胞包圍形成卵泡。卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備，是從性別分化開(kāi)始，出生前（即胎兒時(shí)期）完成的。,② 減數(shù)第一次分裂時(shí)間是在雌性動(dòng)物排卵前后完成的，結(jié)果是產(chǎn)生1個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體，進(jìn)入輸卵管，準(zhǔn)備與鏡子受精。

8、,③減數(shù)第二次分裂時(shí)間是在精子和卵子結(jié)合的過(guò)程中，結(jié)果是產(chǎn)生1個(gè)成熟卵子和第二極體。,卵巢,卵巢或輸卵管,輸卵管,從胚胎性別分化到出生前（胎兒期）,排卵前后,受精過(guò)程中,（二）卵子的發(fā)生,3、卵泡的形成和儲(chǔ)備是在什么時(shí)期完成的？,4、卵原細(xì)胞增加數(shù)量并演變?yōu)槌跫?jí)卵母細(xì)胞是進(jìn)行有絲分裂還是減數(shù)分裂？什么時(shí)期完成？,5、初級(jí)卵母細(xì)胞變?yōu)槌墒斓穆炎邮沁M(jìn)行什么分裂？,6、一個(gè)卵泡中能形成幾個(gè)成熟的卵子？,7、排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡

9、從卵巢中排出？,卵的外面具有外被,其成分主要是糖蛋白，是由卵細(xì)胞或其它細(xì)胞分泌的。,形成放射冠,,8、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？,9、排卵是在MI期還是MII期？,10、判斷卵子是否完成受精的標(biāo)志是什么？,睪丸的曲細(xì)精管,卵巢、輸卵管,初情期后,卵泡的形成和儲(chǔ)備在胎兒時(shí)進(jìn)行；減數(shù)第一次分裂在排卵前后；減數(shù)第二次分裂在受精時(shí)完成。,①M(fèi) Ⅰ和M Ⅱ是連續(xù)的②細(xì)胞質(zhì)均等分裂,①M(fèi) Ⅰ和M Ⅱ是不連續(xù)的②細(xì)胞

10、質(zhì)不均等分裂,形成4個(gè)精子,形成1個(gè)卵細(xì)胞、1個(gè)第一極體和1個(gè)第二極體（或1個(gè)卵細(xì)胞和3個(gè)第二極體）,變形,不變形,①原始生殖細(xì)胞的增殖都為有絲分裂。②生殖細(xì)胞的的產(chǎn)生都經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂，生殖細(xì)胞染色體數(shù)目都減半。,二、受精,受精的概念:,受精的場(chǎng)所:,受精完成的標(biāo)志:,指精子和卵子結(jié)合形成合子 (即受精卵)的過(guò)程。,在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體時(shí)。,受精是在輸卵管內(nèi)完成的,受精包括的階段：,①受精前的準(zhǔn)備階段 ②受精階段

11、,2、發(fā)現(xiàn)精子獲能現(xiàn)象的科學(xué)家是誰(shuí)？,1、精子獲能是什么樣的生理現(xiàn)象？,3、剛排出的卵子是初級(jí)卵母細(xì)胞還是次級(jí)卵母細(xì)胞？,4、剛排出卵子具備受精能力嗎？什么時(shí)期的細(xì)胞才能受精？,5、受精階段包括哪些過(guò)程？,7、精子穿越放射冠時(shí)發(fā)生什么反應(yīng)？是如何進(jìn)行的？,6、放射冠是什么？,8、精子穿越透明帶時(shí)形成孔道時(shí)需要什么酶？,9、精子穿越透明帶后并接觸卵黃膜時(shí)發(fā)生什么反應(yīng)？有何作用？,12、精子入卵后，精子有什么變化？,10、精子是如何進(jìn)入卵黃

12、膜的？,11、精子入卵后卵黃膜會(huì)發(fā)生什么反應(yīng)？,13、什么是雄原核？什么是雌原核？,14、卵子完成減數(shù)第二次分裂是在精子入卵前還是入卵后？,15、配子結(jié)合是指什么過(guò)程？,？,思考,（一）受精前的準(zhǔn)備階段:,準(zhǔn)備階段1——精子獲能,1、精子獲能是什么樣的生理現(xiàn)象？,2、發(fā)現(xiàn)精子獲能現(xiàn)象的科學(xué)家是誰(shuí)？,剛剛排出的精子，不能立即與卵子受精，必須在雌性動(dòng)物生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力，這一生理現(xiàn)象稱為精子獲能。,張明覺(jué)和奧斯汀,

13、精子在附睪內(nèi)已經(jīng)獲得了受精能力，但由于附睪分泌的一種物質(zhì)附于精子表面，抑制了他的受精能力，這種物質(zhì)被稱為去能因子。附睪的一些分泌物覆蓋于精子表面，其中有一種含唾液酸的糖蛋白。唾液酸有掩蓋精子特異抗原的機(jī)能，這就使精子在漫長(zhǎng)的成熟及運(yùn)行過(guò)程中，不致于被免疫活性細(xì)胞識(shí)別而引起自身免疫反應(yīng)。含唾液酸糖蛋白可穩(wěn)定頂體前區(qū)的細(xì)胞膜，從而抑制精子的頂體反應(yīng)。精子進(jìn)入女性生殖道以后，精子頂體表面的糖蛋白被生殖道分泌物中的α、β淀粉酶降解，去能因子的作

14、用被解除，精子才具有真正的受精能力，這就是精子獲能。能夠解除去能因子的物質(zhì)稱為獲能因子。,一般精液呈弱堿性，PH值7.2－7.8，而正常情況下雌性動(dòng)物生殖道內(nèi)是酸性環(huán)境，PH值小于4.5，兩者差異較大。精子獲得受精能力可能原理是什么？,（一）受精前的準(zhǔn)備階段:,準(zhǔn)備階段1——精子獲能,準(zhǔn)備階段2——卵子的準(zhǔn)備,3、剛排出的卵子是初級(jí)卵母細(xì)胞還是次級(jí)卵母細(xì)胞？,4、剛排出卵子具備受精能力嗎？什么時(shí)期的細(xì)胞才能受精？,動(dòng)物排出的卵子成熟程度

15、不同，有的可能是初級(jí)卵母細(xì)胞（馬、犬），有的可能是次極卵母細(xì)胞（豬、羊）。,沒(méi)有，要在輸卵管中進(jìn)一步成熟，當(dāng)達(dá)到減數(shù)第二次分裂的中期時(shí)，才具備與精子受精的能力。,（二）受精階段:,5、受精階段包括哪些過(guò)程？,1)精子穿越放射冠,在卵子外圍集聚有幾十個(gè)精子，它們首先需穿越放射冠。,6、放射冠是什么？,放射冠是包圍在卵子透明帶外面的卵丘細(xì)胞群。,1)精子穿越放射冠,7、精子穿越放射冠時(shí)發(fā)生什么反應(yīng)？是如何進(jìn)行的？,獲能后的精子與卵子相遇是，

16、首先發(fā)生頂體反應(yīng)，使頂體內(nèi)的酶釋放出來(lái)，頂體酶可直接溶解卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì)，形成精子穿越放射冠的通路。,,2)精子穿越透明帶,8、精子穿越透明帶時(shí)形成孔道時(shí)需要什么酶？,9、精子穿越透明帶后并接觸卵黃膜時(shí)發(fā)生什么反應(yīng)？此反應(yīng)有何作用？,頂體酶將透明帶溶出一條孔道，精子借助自身運(yùn)動(dòng)穿越透明帶并接觸卵黃膜。在精子觸及卵黃膜的瞬間，會(huì)產(chǎn)生阻止后來(lái)的精子進(jìn)入透明帶的生理反應(yīng)，稱為透明帶反應(yīng)。,精子進(jìn)入卵子后，卵子淺層細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的皮質(zhì)顆粒立即釋放溶

17、酶體酶樣物質(zhì)，使透明帶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的現(xiàn)象。透明帶的溶解性下降，即透明帶發(fā)生硬化，阻止已結(jié)合甚至部分穿入透明帶的精子穿過(guò)透明帶。,3)精子進(jìn)入卵黃膜,10、精子是如何進(jìn)入卵黃膜的？,卵黃膜表面有大量的微絨毛，當(dāng)精子與卵黃膜接觸時(shí)，立即被微絨毛抱合，隨后，精子外膜和卵黃膜相互融合，精子入卵。,3)精子進(jìn)入卵黃膜,11、精子入卵后卵黃膜會(huì)發(fā)生什么反應(yīng)？,當(dāng)?shù)谝粋€(gè)精子進(jìn)入卵黃膜后，會(huì)立即引起卵黃膜的緊縮、增厚，阻止其他精子進(jìn)入卵內(nèi)與卵子結(jié)合受精

18、，也叫做多精子入卵阻滯，是防止多精子受精的第二道屏障。,精子入卵后，卵黃膜會(huì)立即發(fā)生一種生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)，這種生理反應(yīng)稱作卵黃膜封閉作用。,12、精子入卵后，精子有什么變化？,尾部脫離，原有的核膜破裂。,4)原核形成,13、什么是雄原核？什么是雌原核？,14、卵子完成減數(shù)第二次分裂是在精子入卵前還是入卵后？,5)配子結(jié)合,15、配子結(jié)合是指什么過(guò)程？,雄、雌原核充分發(fā)育后，相向移動(dòng)，彼此接觸，二者體積縮小、合并，兩組核染

19、色體合為一組，形成一個(gè)含二倍染色體的合子，也就是受精卵。,在受精作用過(guò)程中，為了防止多精入卵，共筑起幾道屏障？分別是什么？,？,第一道屏障——,透明帶反應(yīng)(在精子觸及卵黃膜的瞬間，會(huì)產(chǎn)生阻止后來(lái)的精子進(jìn)入透明帶的生理反應(yīng)。),第二道屏障——,卵黃膜封閉作用（精子入卵后，卵黃膜會(huì)立即發(fā)生一種生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)。）,受精的意義：,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。,（一）受精前的準(zhǔn)備

20、階段:,準(zhǔn)備階段1——精子獲能,準(zhǔn)備階段2——卵子的準(zhǔn)備,（二）受精階段:,1)精子穿越放射冠,3)精子進(jìn)入卵黃膜,4)原核形成,5)配子結(jié)合,2)精子穿越透明帶,小結(jié)：,頂體反應(yīng),透明帶反應(yīng)（第一道屏障）,卵黃膜封閉作用（第二道屏障）,雄原核形成和雌原核形成,雌雄原核融合形成合子(受精卵),獲得受精的能力,分裂到M Ⅱ中期,三、胚胎發(fā)育,個(gè)體發(fā)育的過(guò)程,1、胚胎發(fā)育的起點(diǎn)是什么？,？,2、胚胎開(kāi)始發(fā)育場(chǎng)所是什么？,受精卵,輸卵管,3、

21、胚胎發(fā)育細(xì)胞增殖方式是什么？,有絲分裂,卵裂期：,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。,特點(diǎn)：,增多,減小,增多,減少,增多,減少,卵裂過(guò)程中各種指標(biāo)的變化,桑椹胚,特點(diǎn)：,囊胚:,聚集在胚胎一端，個(gè)體較大，將來(lái)發(fā)育成胎兒的各種組織。,沿透明帶內(nèi)壁擴(kuò)展和排列、個(gè)體較小的細(xì)胞，將來(lái)發(fā)育成胎膜和胎盤。,內(nèi)含液體。,特點(diǎn)：,細(xì)胞開(kāi)始分化，透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來(lái)（孵化）,原腸胚:,內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層的細(xì)

22、胞形成。,內(nèi)細(xì)胞團(tuán)下方的細(xì)胞形成。,由內(nèi)胚層包圍的囊腔。,1、哪個(gè)階段以前的細(xì)胞為全能細(xì)胞？2、哪個(gè)階段的細(xì)胞開(kāi)始分化？3、何種結(jié)構(gòu)將來(lái)發(fā)育成胎兒的各種組織？4、胎膜和胎盤由什么結(jié)構(gòu)發(fā)育而來(lái)的？5、什么叫孵化？,？,哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程,人體胚胎發(fā)育在子宮內(nèi)經(jīng)過(guò)約38周，整個(gè)過(guò)程可分為胚卵期、胚胎期和胎兒期三個(gè)階段,胚卵期：從受精至第一周末胚胎開(kāi)始著床,受精卵（1天）,桑椹胚（3天）,囊胚（4天）,著床（8天）,新生命的第

23、四周,新生命的第五周——看啊，眼的雛形出來(lái)了,胚胎期：從第二周至第八周,第三周末形成原腸胚,新生命的第六周—四肢和腦都開(kāi)始初步分化了，真讓人激動(dòng) 。,新生命的第七周——進(jìn)一步發(fā)育了，看個(gè)整體的吧,人類胚胎第八周時(shí)在子宮內(nèi)的照片 ，胚初具人形,新生命的第九周——胎兒已基本成形，看看手的進(jìn)一步分化,新生命的第十二周——理論上這時(shí)的胎兒已可以獨(dú)立生活，但其實(shí)出世的日子還早,胎兒期：從第九周開(kāi)始至分娩,新生命的第二十六周——中間的很多周變化不大

24、，是體內(nèi)器官的逐步分化和成熟，就略過(guò)吧。二十六周的胎兒如果出世，存活率已經(jīng)很高了！看看就知道差不多了?。?新生命的第二十八周——請(qǐng)注意體位，現(xiàn)在已經(jīng)為分娩做好準(zhǔn)備了,如圖表示哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育過(guò)程的幾個(gè)階段，請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題：,(1)寫出各個(gè)階段的名稱：A：________，B：________，C：________。(2)寫出圖中各標(biāo)號(hào)的名稱：[2]________，[4]________，[5]________，[7]______

25、____，[8]________。(3)A時(shí)期的細(xì)胞具有發(fā)育上的________性，B時(shí)期開(kāi)始出現(xiàn)________，C時(shí)期開(kāi)始出現(xiàn)________。,桑椹胚,囊胚,原腸胚,內(nèi)細(xì)胞團(tuán),囊胚腔,外胚層,原腸腔,內(nèi)胚層,全能,細(xì)胞分化,胚層分化,如圖表示哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育過(guò)程的幾個(gè)階段，請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題：,(4)[2]將來(lái)發(fā)育成________________。(5)動(dòng)物胚胎是由合子經(jīng)有絲分裂形成的，合子只由一個(gè)精子和卵子結(jié)合的生理基礎(chǔ)是_

26、___________、____________。,胎兒的各種組織,透明帶反應(yīng),卵黃膜封閉作用,單卵孿生形成機(jī)制,雙胞胎的產(chǎn)生,,,卵裂期,哺乳動(dòng)物受精過(guò)程示意圖,（二）受精階段,,,不同發(fā)育階段的卵泡,我國(guó)目前每頭奶牛年平均產(chǎn)奶量為3000kg左右，而國(guó)際上良種奶牛平均產(chǎn)奶量可達(dá)10000kg；我國(guó)蒙古黃牛平均每頭體重300kg左右，而澳大利亞純種海福特牛兩歲時(shí)體重就可達(dá)到800kg。因此，需要從國(guó)外引進(jìn)優(yōu)良品種，而引進(jìn)一頭成年牛需要

27、3～5萬(wàn)元，如此高昂的價(jià)格使得我們不能靠大量引進(jìn)良種牛來(lái)提高產(chǎn)量。那么，能不能讓引進(jìn)的良種牛快速地大量繁殖呢？遺憾的是，牛的生育率很低，一頭牛一胎一般只能產(chǎn)一頭牛，一生約生育四五次。如何解決這個(gè)難題呢？,,,,,,,,MⅠ,MⅡ,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,線粒體鞘膜(尾的基部),原生質(zhì)滴(球狀,最后脫落),精子細(xì)胞變形中的主要變化：,