1、專題3 胚胎工程,胚胎工程,胚胎工程指對動(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，以滿足人類的各種需求。,操作對象：技術(shù)手段：理論基礎(chǔ)：,早期胚胎和配子,胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等,哺乳動(dòng)物的受精卵和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律,胚胎工程的建立,一.胚胎移植技術(shù)的研究 胚胎移植技術(shù)

2、成為許多胚胎工程不可缺少的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。二.胚胎移植技術(shù)的成功和應(yīng)用帶動(dòng)和加速了體外受精技術(shù)的研究。三.胚胎移植和體外受精使胚胎分割、性別鑒定、體細(xì)胞克隆、轉(zhuǎn)基因胚胎、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。,§3.1 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育,一、精子的發(fā)生,二、卵子的發(fā)生,三、受精,四、胚胎發(fā)育,3.1 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育,一、精子的發(fā)生,3、過程：,1、場所:2、時(shí)期:,睪丸的曲細(xì)精管,,,初情期,生殖機(jī)能衰退,分三個(gè)階

3、段,第１階段—初級精母細(xì)胞的形成,精原細(xì)胞,初級精母細(xì)胞,,有絲分裂,第２階段： 精子細(xì)胞的生成,初級精母細(xì)胞,次級精母細(xì)胞,精子細(xì)胞,,MⅠ,,MⅡ,,減數(shù)分裂,第３階段：精子細(xì)胞變形成精子,3、過程：,精原細(xì)胞,,染色體復(fù)制,精子細(xì)胞,精子,自主閱讀: 1.整理精子細(xì)胞變形成精子的過程. 2.注重精子各組成分別由精子細(xì)胞　　　的哪一部分形成?,第３階段：精子細(xì)胞變形成精子,,,,,1.細(xì)胞核2.高爾基體3.中心

4、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),,,,,,第３階段：精子細(xì)胞變形成精子,精子形成的時(shí)間為兩個(gè)月左右,4、精子的形態(tài)：,（1）外形似蝌蚪，分__、__、__、三大部分。,（2）不同種動(dòng)物精子的形態(tài)____，大小略有____，與動(dòng)物的體形大小___。,頭 頸 尾,相似,不同

5、 無關(guān),精原細(xì)胞,,有絲分裂,初級精母細(xì)胞,,次級精母細(xì)胞,精細(xì)胞,,,精子,MⅠ,,第一階段,,第二階段,,第三階段,MⅡ,精子發(fā)生的過程,多個(gè)精原細(xì)胞,染色體復(fù)制,變形,,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

6、）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？,問題討論:,提示：細(xì)胞核是精子遺傳物質(zhì)儲(chǔ)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(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

7、，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？,Back,二、卵子的發(fā)生,1、場所：,卵巢,2、過程,自主閱讀：　　１．理清卵子的形成過程（借助減數(shù)分　　　　裂知識）　?。玻⒁庑碌膶I(yè)術(shù)語指向和理解　　３．注重卵子形成與精子形成的差異,,卵泡＝卵泡細(xì)胞＋初級卵母細(xì)胞,排出的卵,,卵丘細(xì)胞,卵泡腔,卵原細(xì)胞,,發(fā)生時(shí)間：胎兒期地點(diǎn)：卵巢,多個(gè)卵原細(xì)胞,,初級卵母細(xì)胞

8、,ＭⅠ在雌性動(dòng)物排卵前后完成,,次級卵母細(xì)胞和第一極體,,ＭⅡ在受精過程中完成 地點(diǎn)：輸卵管,合子和兩個(gè)極體,有絲分裂,,,,胎兒期,,,,透明帶,卵細(xì)胞膜,卵原細(xì)胞,,初級卵母細(xì)胞,,初級卵母細(xì)胞,次級卵母細(xì)胞 第一極體,,,第二極體,時(shí)間：排卵前后,M Ⅰ,生長，透明帶生成,,,第一極體,MⅡ,發(fā)生時(shí)間:受精時(shí)發(fā)生地點(diǎn):輸卵管,合子和兩個(gè)極體,,受精,,初情期后,,卵子是否受精的重要標(biāo)志 P63,（通過有絲分裂增殖）,判

9、斷卵子受精以觀察到兩個(gè)極體為標(biāo)志，卵母細(xì)胞減數(shù)分裂不是形成三個(gè)極體嗎？,人類和大部分哺乳動(dòng)物：第一極體很少再進(jìn)行第二次分裂，只有少部分哺乳動(dòng)物的第一極體才會(huì)分裂形成兩個(gè)第二極體 ； 即使分裂，在實(shí)際操作中也不容易三個(gè)都同時(shí)觀察到，但只要能看到兩個(gè)極體，就足以說明問題。,疑問,在卵細(xì)胞膜和透明帶間隙有兩個(gè)極體是卵子是否受精的重要標(biāo)志,思考：1.卵子是否受精的重要標(biāo)志是什么？,減數(shù)第二次分裂過程是在輸卵管中,3.排出的卵子是什么時(shí)

10、期的細(xì)胞？,排出卵子是不成熟的，且成熟程度不同，有的可能是次級卵母細(xì)胞，例如豬、羊，有的可能是初級卵母細(xì)胞，例如馬、犬。,2.產(chǎn)生卵子的過程是否都發(fā)生在卵巢中？,,1.一個(gè)卵泡中能形成幾個(gè)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(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)

11、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(gè)卵泡只能形成一個(gè)成熟的卵子。,答：是指卵子從卵泡中排出。,討論：,探究展示：,最初階段均進(jìn)行有絲分裂，不斷增加生殖原細(xì)胞的數(shù)量；經(jīng)過兩次細(xì)胞分裂（MⅠ和MⅡ）才能形成精子或卵子。,相似點(diǎn)：,精子和卵子的發(fā)生有何異同?,精子與卵子的發(fā)生比較,睪丸,卵巢輸卵管,初情期以后,胚胎期性別分化以后,先有絲分裂后減數(shù)分裂,4個(gè) 精子細(xì)胞,1個(gè)卵細(xì)胞 3個(gè)

12、極體,變形為蝌蚪形,球形 不變形,精子是從初情期開始的；而哺乳動(dòng)物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備是在出生前完成的,鞏固練習(xí),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(xì)胞培養(yǎng) D.轉(zhuǎn)基因鯉魚的培育,2.有一個(gè)卵原細(xì)胞中含有A與A’、B與B’兩對同源染色體，它形成的含有AB的配子有（ ）,A.1個(gè) B.0或1個(gè) C.2個(gè)

13、 D.4個(gè),D,B,3、卵子的成熟部位和受精部位正確的是 （ ） A、卵巢 卵巢 B、卵巢 輸卵管 C、 輸卵管 輸卵管 D、輸卵管 子宮4、下列不是精子、卵子發(fā)生的區(qū)別是 （ ） A、初級精母、卵母細(xì)胞形成時(shí)間 B、MⅠ分裂和MⅡ分裂的

14、時(shí)間連續(xù)性 C、成熟生殖細(xì)胞是否經(jīng)過變形 D、成熟生殖細(xì)胞中染色體的數(shù)量,C,D,5、下圖表示卵子發(fā)生過程，請據(jù)圖回答有關(guān)問題。,,（1）圖中A是 ，B是 ，E是指 作用， 階段C指 ，階段D是指 （2）當(dāng)觀察到第二極體時(shí)，

15、可以表明 （3）能發(fā)生染色體的著絲點(diǎn)分裂的階段是 （填序號）,,,,,,,,第一極體,合子,受精,胎兒期,初情期,卵子己完成了受精,①④,D,三、受精,1、概念:,2、標(biāo)志:,3、場所:,1、概念: 指精子和卵子結(jié)合形成合 子 (即受精卵)的過程。,2、標(biāo)志: 在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙 觀察到兩個(gè)極體時(shí),

16、3、場所: 輸卵管,4、過程,,受精前的準(zhǔn)備階段,受精階段,,準(zhǔn)備階段1：精子獲能,準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備,精子在雌性動(dòng)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。,卵子在輸卵管內(nèi)達(dá)到減數(shù)第二分裂中期（MⅡ）時(shí)，才具備受精能力。,精子經(jīng)過哪些困難才能與卵子結(jié)合呢？,1)精子穿越放射冠和透明帶,2）進(jìn)入卵細(xì)胞膜,3）原核形成和配子結(jié)合,頂體反應(yīng),透明帶反應(yīng)（防止多精子入卵受精的第一道屏障）,當(dāng)?shù)谝痪舆M(jìn)入卵細(xì)胞膜后，卵細(xì)胞膜立

17、刻緊縮、增厚、阻止其他精子進(jìn)入卵內(nèi)與卵子結(jié)合受精,卵細(xì)胞膜反應(yīng)（第二道屏障）,,受精完成標(biāo)志,小結(jié)受精階段: 精子穿越放射冠 精子穿越透明帶 精子穿越卵黃膜 原核形成 配子結(jié)合,,,,,頂體反應(yīng),透明帶反應(yīng)（第一道屏障）,卵細(xì)胞膜反應(yīng)（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),受精完成的標(biāo)志,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 瞬間,此時(shí),

18、精子的頭已經(jīng)鉆進(jìn)去了, 我們還可以看 到它的中部和尾部，它就像一個(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。,精子試圖進(jìn)入卵子 瞬間,根據(jù)胚胎形態(tài)的變化，可將早期發(fā)育的胚胎分為以下幾個(gè)階段：,受精卵,囊胚期,原腸胚期（包括內(nèi)、中、外三,幼體,,,,卵裂（包括2細(xì)胞期、4細(xì)胞期、,8細(xì)胞、16細(xì)胞期、32細(xì)胞期）,,胚層和原腸腔）,四、胚胎發(fā)育,受精卵,卵裂期,桑椹胚,,,,在透明帶內(nèi)進(jìn)行有絲分裂，細(xì)

19、胞數(shù)量不斷增加，胚胎總體積并不增加，或略有減少，DNA增多，有機(jī)物減少。,由具有全能性細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞數(shù)在32個(gè)左右，排列緊密，形似桑椹,最初發(fā)育在輸卵管進(jìn)行有絲分裂,囊胚（內(nèi)含囊胚腔）,,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,原腸胚（內(nèi)含原腸腔）,,,滋養(yǎng)層外胚層中胚層內(nèi)胚層,,胎兒形成,桑 椹,桑椹胚,,,囊胚期,滋養(yǎng)層,內(nèi)細(xì)胞團(tuán),囊胚腔,囊胚的形成,,孵化：囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大，會(huì)導(dǎo)致透明帶破裂，胚胎 從其

20、中擴(kuò)展出來。囊胚植入子宮內(nèi)膜，胚卵期結(jié)束,受精卵,第一次卵裂,第二次卵裂,第三次卵裂,囊胚,囊胚,原腸胚,胚的發(fā)育：,,受精后8天。胚牙完成"著陸",微微嵌入子宮內(nèi)膜。此時(shí)它分裂發(fā)育為幾百個(gè)細(xì)胞。,孕四周,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)胎兒已長到20周，他移動(dòng)手臂，把手指放在唇邊，這可以促進(jìn)它對吮吸的反映 。,神奇的生命

21、現(xiàn)象,新生兒,1.表中哪種動(dòng)物的胚胎在進(jìn)入子宮時(shí)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(shí)，應(yīng)選擇什么階段的胚胎？如果換成牛又該怎樣處理？,資料分析,答：馬的胚胎進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高，其次為小鼠。,答：馬應(yīng)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(xì)胞階段進(jìn)入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實(shí)踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。,3.為什么說關(guān)于動(dòng)物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會(huì)為胚

22、胎工程提供理論基礎(chǔ)？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(shù)都是在了解哺乳動(dòng)物自然條件下受精和早期胚胎發(fā)育的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。本節(jié)涉及的哺乳動(dòng)物體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育都是在自然條件下的特點(diǎn)和規(guī)律，人們正是在認(rèn)識了這些自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，在體外進(jìn)行有效的模擬，才使卵母細(xì)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(xì)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(chǔ)研究成果。,動(dòng)物的個(gè)