动物的胚胎发育和胚胎工程

关于动物的胚胎发育和胚胎工程胚胎工程

胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。第2页,共52页，2024年2月25日，星期天操作对象：早期胚胎和配子技术手段：胚胎移植、体外受精、

胚胎分割、胚胎干细胞培养等理论基础：哺乳动物的受精卵和早期胚胎的发育规律第3页,共52页，2024年2月25日，星期天实例1：1.下列不属于胚胎工程技术的是（）A.体外受精B.胚胎分割、胚胎移植C.胚胎干细胞培养D.转基因鲤鱼的培育第4页,共52页，2024年2月25日，星期天胚胎工程的建立大致可以分为几个阶段？在每一个阶段中，胚胎工程技术有什么重大的突破？为什么说胚胎移植技术的成功和应用带动和加速了体外受精技术的研究？美籍华人张明觉在动物生殖生理学上有什么重大发现？这对于促进胚胎工程实现产业化有什么意义？第5页,共52页，2024年2月25日，星期天简述了胚胎工程100多年来建立和发展的历史

科技探索之路──胚胎工程的建立

年代事件

1890年

20世纪30年代后

1951年

20世纪60－80年代

20世纪80年代以来

同种动物的胚胎在异体动物体内发育的可能性胚胎移植技术日渐成熟发现了精子的“获能现象”各种试管动物相继问世各种胚胎工程技术应运而生第6页,共52页，2024年2月25日，星期天体内受精和早期胚胎发育第7页,共52页，2024年2月25日，星期天精子和卵细胞的发生回忆减数分裂进行_________的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目______的细胞分裂。在此过程中，染色体复制______，而细胞分裂______

。其结果是：成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少____。有性生殖减半一次两次一半第8页,共52页，2024年2月25日，星期天精子的发生2、时期：3、过程：1、场所：初情期→生殖功能衰退三个阶段睾丸第9页,共52页，2024年2月25日，星期天精原细胞有丝分裂初级精母细胞次级精母细胞精子细胞精子MⅠ第一阶段第二阶段第三阶段MⅡ精子发生的过程多个精原细胞染色体复制变形精原细胞经过有丝分裂产生多个初级精母细胞。初级精母细胞经减数分裂形成含有单倍染色体的精子细胞。第10页,共52页，2024年2月25日，星期天线粒体高尔基体A、顶体的发生发育中的顶体发育中的尾

(中心体)B、尾的发育C、精子头出现D、细胞质浓缩E、精子形成原生质滴尾线粒体鞘顶体第３阶段：精子细胞变形成精子第11页,共52页，2024年2月25日，星期天精子细胞变形中的主要变化：1.细胞核——2.高尔基体——3.中心体——4.线粒体——5.细胞内其他物质——精子头的主要部分头部的顶体精子的尾线粒体鞘膜(尾的基部)原生质滴(球状,最后脱落)第12页,共52页，2024年2月25日，星期天精子的形态：（1）外形似蝌蚪，分__、__、__、三大部分。（2）不同种动物精子的形态____，大小略有____，与动物的体形大小_____。头颈尾相似不同

无关第13页,共52页，2024年2月25日，星期天1.家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通常只有一个精子能够与卵子结合，这能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？

提示：不是。其一，在自然繁殖的条件下，可以说是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制；其二，在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部位，将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到达受精部位（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。思考：第14页,共52页，2024年2月25日，星期天2.精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？提示：细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体则是有氧呼吸产生运动能量的场所。精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。第15页,共52页，2024年2月25日，星期天卵原细胞46,XX极体23,X初级卵母细胞46,XX次级卵母细胞23,X卵子23,X第二次减数分裂极体23,X第一次减数分裂卵子的发生第16页,共52页，2024年2月25日，星期天1.场所：2.时期：3.过程：卵巢性别分化→生殖功能衰退2个阶段第17页,共52页，2024年2月25日，星期天卵泡初级卵母细胞卵泡细胞透明带：在卵泡细胞和初级卵母细胞之间出现一层较厚的富有糖蛋白的嗜酸性膜。卵泡腔卵泡膜第18页,共52页，2024年2月25日，星期天哺乳动物卵巢结构示意图第19页,共52页，2024年2月25日，星期天卵原细胞有丝分裂多个卵原细胞染色体复制初级卵母细胞MⅠ第一极体次级卵母细胞两个第二极体第二极体卵子退化消失MⅡ排卵前后完成在受精过程完成被卵泡细胞包围,形成卵泡胎儿时期完成初情期后第20页,共52页，2024年2月25日，星期天1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？

答：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。

答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。

答：是指卵子从卵泡中排出。思考：第21页,共52页，2024年2月25日，星期天三、精子与卵子的发生比较第22页,共52页，2024年2月25日，星期天相似点：最初阶段均进行有丝分裂，不断增加生殖原细胞的数量；经过两次减数分裂（MⅠ和MⅡ）才能形成精子和卵子。不同点：一个精原细胞——多个精子；一个卵原细胞——一个卵子；精子形状为蝌蚪状；卵子为球形。多数哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的贮备是胎儿出生前完成的。第23页,共52页，2024年2月25日，星期天四、受精1、概念:2、标志:3、场所:1、概念:指精子和卵子结合形成合子

(即受精卵)的过程。2、标志:在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。3、场所:受精是在输卵管内完成的。第24页,共52页，2024年2月25日，星期天4、过程受精前的准备阶段受精阶段准备阶段1：精子获能准备阶段2：卵子的准备即精子必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。即卵子在输卵管内达到减数第二分裂中期（MⅡ）时，才具备受精能力。包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，原核形成和配子结合。第25页,共52页，2024年2月25日，星期天充满活力的精子第26页,共52页，2024年2月25日，星期天此时经过种种障碍的精子终于与卵子相遇，卵子外膜成为它们第一道需要攻破的关卡。此时，精子们把头钻到卵子的外壁上，尾巴不断拍打着，卵子则随着精子尾部的运动缓慢地逆时针转动。卵子的外层被一层透明的薄膜保护着，这使它看起来像一个悬浮在天体中的漂亮的星球。第27页,共52页，2024年2月25日，星期天经过种种障碍的精子终于与卵子相遇第28页,共52页，2024年2月25日，星期天穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿放射冠。第29页,共52页，2024年2月25日，星期天几个精子同时分解透明带，但只有一个精子能穿过透明带进入卵子内，当第一个精子进入后，透明带的穿透性就立即发生变化，从而阻止其他精子穿越透明带。穿过透明带：1)精子穿越放射冠和透明带

顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障2)精子进入卵黄膜

卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障第30页,共52页，2024年2月25日，星期天

精子进入卵子后,其细胞核变大到和卵子细胞核相似,精子细胞核(雄原核)和卵子细胞核(雌原核)同时向细胞中部靠拢,并相互融合成一个细胞核,这时称受精卵。形成受精卵：第31页,共52页，2024年2月25日，星期天精子试图进入卵子

第32页,共52页，2024年2月25日，星期天

此时,精子的头已经钻进去了,我们还可以看到它的中部和尾部，它就像一个不断旋转的钻头，在尾巴拍打的驱动下，努力进入卵子。

第33页,共52页，2024年2月25日，星期天思考：当你了解到精子需要获能，受精过程中有防止多精入卵的现象时，你是否提出过这样的问题：精子在雌性生殖道内是如何获能的？防止多精入卵的两道防线的形成机制究竟是什么？答：精液由精子和精清（精浆）两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管。防止多精入卵主要通过透明带反应和卵黄膜封闭作用两道屏障。在受精过程中，当精子穿越透明带触及卵黄膜时，透明带会立即封闭，阻止后来的精子进入透明带，可看作是防止多精受精的第一道屏障。而精子入卵后，卵黄膜会立即拒绝其他精子再进入卵内，可看作是防止多精受精的第二道屏障。第34页,共52页，2024年2月25日，星期天5.意义维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定；对于生物的遗传和变异十分重要。第35页,共52页，2024年2月25日，星期天受精卵卵裂期桑椹胚囊胚（内含囊胚腔）原肠胚（内含原肠腔）胚层分化形成胎儿形成：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。：由具有全能性细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑椹内细胞团：发育成胎儿各组织滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘：最初发育在输卵管进行有丝分裂滋养层外胚层中胚层内胚层原肠腔二、哺乳动物胚胎发育的基本过程胚胎发育：指受精卵发育成幼体的过程第36页,共52页，2024年2月25日，星期天二、哺乳动物胚胎发育的基本过程人体胚胎发育在子宫内经过约38周，整个过程可分为胚卵期、胚胎期和胎儿期三个阶段胚卵期：从受精至第一周末胚胎开始着床卵裂期

第37页,共52页，2024年2月25日，星期天强调：卵裂期的特点细胞分裂方式为_______细胞数目____胚胎总体积_____或略有___每个细胞体积_____DNA数目_____有丝分裂增加不增加缩小减小增加第38页,共52页，2024年2月25日，星期天新生命的第四天——胚泡

新生命的第三天—桑椹胚受精后8天。胚芽完成"着陆",微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。桑椹胚：细胞数在32个左右，细胞排列致密，形似桑椹，细胞属于全能细胞囊胚：细胞开始分化;内细胞团将来发育成各种组织,滋养层将来发育成胎膜、胎盘;出现囊胚腔后，进一步扩大会导致孵化。第39页,共52页，2024年2月25日，星期天新生命的第四周新生命的第五周——看啊，眼的雏形出来了胚胎期：从第二周至第八周第三周末形成原肠胚：内细胞团表皮的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，出现原肠腔。第40页,共52页，2024年2月25日，星期天新生命的第六周—四肢和脑都开始初步分化了，真让人激动受精后6星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的心跳每分钟140—150下．是母亲心跳的两倍。

第41页,共52页，2024年2月25日，星期天新生命的第七周——进一步发育了，看个整体的吧人类胚胎第8周时在子宫内的照片，胚初具人形第42页,共52页，2024年2月25日，星期天第43页,共52页，2024年2月25日，星期天新生命的第九周——胎儿