課件：選修三專題三一節(jié)體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育.ppt

胚胎工程,胚胎工程是指對動(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)，如體外受精、胚胎移植、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)：,早期胚胎或配子,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)物的受精卵和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律,胚胎工程的建立可大致分為幾個(gè)階段?每個(gè)階段中,胚胎工程技術(shù)有什么重大突破?,第一階段：證實(shí)同種動(dòng)物的胚胎在異體動(dòng)物體內(nèi)發(fā)育的可能性。 第二階段：體外受精技術(shù)的發(fā)展。 第三階段：繼續(xù)創(chuàng)造出了胚胎分割、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)。,美籍華人張明覺在動(dòng)物生殖生理學(xué)上有什么重大發(fā)現(xiàn)?這個(gè)發(fā)現(xiàn)對促進(jìn)胚胎工程實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化有何意義?,張明覺博士發(fā)現(xiàn)了哺乳動(dòng)物精子在與卵子受精前的獲能現(xiàn)象。 這一發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了哺乳動(dòng)物體外受精技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。,第一節(jié) 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育,專題三 胚胎工程,（一）精子的發(fā)生,一、精子和卵子的發(fā)生,3、過程：,1、場所: 2、時(shí)間:,睪丸的曲細(xì)精管,分三個(gè)階段,第一階段初級精母細(xì)胞的形成階段,精原細(xì)胞,初級精母細(xì)胞,大量精原細(xì)胞,第二階段精子細(xì)胞的形成階段,初級精母細(xì)胞,次級精母細(xì)胞,精子細(xì)胞,減數(shù)分裂,從原始的生殖細(xì)胞發(fā)展到成熟的生殖細(xì)胞的過程中,進(jìn)行有性生殖的動(dòng)植物,細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，而染色體只復(fù)制一次,細(xì)胞中染色體數(shù)目比原來減少了一半,對象:,時(shí)期:,特點(diǎn):,結(jié)果：,減數(shù)分裂有關(guān)內(nèi)容,3、過程：,第三階段精子細(xì)胞變形成精子階段,精子細(xì)胞,精子,1.精子細(xì)胞變形成精子的過程是怎樣的？ 2.精子各部分分別由精子細(xì)胞的哪一部分形成?,閱讀課本61-62頁,第三階段精子細(xì)胞變形成精子,a.細(xì)胞核 b.高爾基體 c.中心體 d.線粒體 e.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),3、過程：,精原細(xì)胞,初級精母細(xì)胞,次級精母細(xì)胞,精細(xì)胞,精子,多個(gè)精原細(xì)胞,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,無關(guān),不同,討論,1.家畜每次射精排出的精子數(shù)以億計(jì)，但通常只有一個(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？,幾種主要家畜每次射精量和精子數(shù)（平均值）,不是。1.這是動(dòng)物為繁殖后代、延續(xù)物種的一種生理保障機(jī)制。 2.在自然條件下，精子從射精部位運(yùn)行到受精部位，在通過母畜生殖道的過程中，復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)和生理環(huán)境將對精子進(jìn)行篩選，并致使大量精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量損耗。最后到達(dá)受精部位的精子只有百余個(gè)，與卵子完成受精作用的只有一個(gè)。,討論：,細(xì)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(xì)胞代謝活動(dòng)的控制中心。 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，細(xì)胞中很多結(jié)構(gòu)會消失，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？,（二）卵子的發(fā)生,1、場所:,卵巢,2、時(shí)間:,哺乳動(dòng)物在出生前（胎兒時(shí)期）完成卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備，到性成熟時(shí)經(jīng)減數(shù)分裂形成卵子。,3、卵巢、卵泡和卵子的關(guān)系:,卵巢中儲存大量的原始卵泡和處于不同發(fā)育階段的卵泡。每個(gè)卵泡中有一個(gè)卵母細(xì)胞，卵母細(xì)胞通過減數(shù)分裂形成卵子。,4、過程：,分兩個(gè)階段,第一階段初級卵母細(xì)胞的形成階段,第二階段初級卵母細(xì)胞分裂形成卵子階段,雌性胎兒卵巢內(nèi)的卵原細(xì)胞，通過有絲分裂增加其數(shù)量，演變?yōu)槌跫壜涯讣?xì)胞，被卵泡細(xì)胞包圍形成卵泡。,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)次級卵母細(xì)胞和第一極體。,減數(shù)第二次分裂時(shí)間是在精子和卵子結(jié)合的過程中，結(jié)果是產(chǎn)生1個(gè)成熟卵子和第二極體。,初級卵母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂變?yōu)槌墒斓穆炎印?卵原細(xì)胞,多個(gè)卵原細(xì)胞,初級卵母細(xì)胞,第一極體,次級卵母細(xì)胞,兩個(gè)第二極體,第二極體,卵子,排卵前后完成,在受精過程完成,被卵泡細(xì)胞包圍,形成卵泡,4、過程：,胎兒時(shí)期完成,卵原細(xì)胞,有絲分裂發(fā)生時(shí)間：胎兒期，地點(diǎn)：卵泡,更多卵原細(xì)胞,初級卵母細(xì)胞,第一次分裂發(fā)生時(shí)間：初情排卵期 , 地點(diǎn)：卵泡,次級卵母細(xì)胞和第一極體,第二次分裂發(fā)生時(shí)間：受精時(shí)， 地點(diǎn)：輸卵管 特點(diǎn)：是不成熟的， 成熟的條件：要受精子誘導(dǎo),卵子和第二極體（在卵黃膜和透明帶有兩個(gè)極體是卵子是否受精的標(biāo)志）,5、卵子是否受精的標(biāo)志：,當(dāng)在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體時(shí)，說明卵子已經(jīng)完成了受精。,減數(shù)第二次分裂過程是在輸卵管中,6.產(chǎn)生卵子的過程是否都發(fā)生在卵巢中？,精子與卵子的發(fā)生比較,哺乳動(dòng)物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備是在出生前完成的； 而精子是從初情期開始的,2.排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？,討論：,1.一個(gè)卵泡中能形成幾個(gè)成熟的卵子？,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)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。,正常情況下，一個(gè)卵泡只能形成一個(gè)成熟的卵子。,是指卵子從卵泡中排出。,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？,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: 在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體時(shí)。,3.場所: 受精是在輸卵管內(nèi)完成的。,二、受精,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,即精子必須在雌性動(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。,即卵子在輸卵管內(nèi)達(dá)到減數(shù)第二分裂中期（M）時(shí)，才具備受精能力。,包括精子穿越放射冠和透明帶，進(jìn)入卵黃膜，原核形成和配子結(jié)合。,4.,受精階段：,頂體釋放頂體酶，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道。,精子觸及卵黃膜的瞬間，會產(chǎn)生阻止后 來的精子進(jìn)入透明帶的生理反應(yīng)。,受精階段,（1）精子穿越放射冠和透明帶,放射冠是包圍在卵子透明帶外面的卵丘細(xì)胞群。,頂體反應(yīng)：,穿過放射冠的精子立即與透明帶接觸，頂體酶隨后將透明帶溶出一條孔道，精子借自身運(yùn)動(dòng)穿越透明帶，接觸卵黃膜。,透明帶反應(yīng)：,防止多個(gè)精子進(jìn)入透明帶，引起多精子入卵受精的第一道屏障。,（2）精子進(jìn)入卵黃膜,只有穿過透明帶的精子才能與卵黃膜接觸。,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，精子外膜 和卵黃膜融合，精子入卵。,卵黃膜封閉作用：,精子入卵后,卵黃膜會立即發(fā)生一種 生理反應(yīng),拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi).,這是防止多精入卵受精的第二道屏障。,（3）原核形成,精子入卵后，尾部脫離，原有的核膜破裂，形成新的核膜，形成比原來精子核還要大的核，叫做雄原核。,精子入卵后，被激活的卵子 完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體后，形成雌原核，雌原核一般略小于雄原核。,雌、雄原核充分發(fā)育后，相向移動(dòng)，彼此接觸，二者體積縮小、合并，兩組核染色體合為一組，形成合子（受精卵）。,（4）配子結(jié)合,受精階段,哺乳動(dòng)物受精過程示意圖,(1)精子穿越放射冠和透明帶,頂體反應(yīng),透明帶反應(yīng)(第一道屏障),(2)精子進(jìn)入卵黃膜,卵黃膜封閉作用（第二道屏障）,(3)原核形成,雄原核和雌原核形成,(4)配子結(jié)合：,雌雄原核融合形成合子(受精卵),精、卵相遇,精子進(jìn)入卵后,產(chǎn)生卵黃膜封閉作用,形成第二道屏障 （作用？）,尾部脫離核膜破裂,形成雄原核,形成雌原核,激活卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體,形成受精卵,2019/8/31,33,可編輯,5.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 ；對于生物的遺傳和變異十分重要。,三、胚胎發(fā)育,（一）卵裂期：,1、場所,細(xì)胞分裂方式為_ 細(xì)胞數(shù)目_ 胚胎總體積_ 或略有_ 每個(gè)細(xì)胞體積_,有絲分裂,增加,不增加,縮小,減小,2、特點(diǎn),早期一段時(shí)間在透明帶進(jìn)行,三、胚胎發(fā)育,（二）早期胚胎發(fā)育的幾個(gè)階段：,1、桑椹胚,胚胎細(xì)胞數(shù)目達(dá)32個(gè)左右時(shí)，胚胎形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑椹，叫做桑椹胚。,這一階段前每一個(gè)細(xì)胞都屬于全能細(xì)胞。,聚集在胚胎一端，個(gè)體較大的細(xì)胞。,沿透明帶內(nèi)壁擴(kuò)展和排列、個(gè)體較小的細(xì)胞。,2、囊胚,桑椹胚進(jìn)一步發(fā)育，細(xì)胞開始出現(xiàn)分化。,內(nèi)細(xì)胞團(tuán),滋養(yǎng)層細(xì)胞,囊胚腔,-發(fā)育成各種組織。,-發(fā)育成胎膜和胎盤。,隨著胚胎的進(jìn)一步發(fā)育,胚胎內(nèi)部含有液體的囊腔。,囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大，會導(dǎo)致透明帶的破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫做孵化。,3、原腸胚,由內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層的細(xì)胞形成。,外胚層,內(nèi)胚層,原腸腔,由內(nèi)細(xì)胞團(tuán)下方的細(xì)胞形成。,由內(nèi)胚層包圍的囊腔。,中胚層,原腸胚末期，處于外胚層 和內(nèi)胚層之間的細(xì)胞層。,三、胚胎發(fā)育,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(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。,：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,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,：最初發(fā)育在輸卵管進(jìn)行有絲分裂,滋養(yǎng)層 外胚層 中胚層 內(nèi)胚層 原腸腔,豬胚胎發(fā)育,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，會為胚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。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。,1、（09海南卷.26 ）（18分） 請回答下列與哺乳動(dòng)物精子和卵子發(fā)生有關(guān)的問題： （1）精細(xì)胞經(jīng)變形后，高爾基體發(fā)育形成精子的頂體，頂體內(nèi)含有的 能協(xié)助精子穿過卵母細(xì)胞的放射冠和透明帶。 （2）某動(dòng)物排卵時(shí)，減數(shù)第一次分裂尚未完成，此時(shí)卵子處于 卵母細(xì)胞階段，當(dāng)該細(xì)胞發(fā)育至減數(shù)第二次分裂 期時(shí)，才具備受精能力。若在卵黃膜和透明帶之間看到兩個(gè)極體，則表明 過程已完成。,鞏固練習(xí),頂體酶,受精,中,初級,1、（09海南卷. 26） 請回答下列與哺乳動(dòng)物精子和卵子發(fā)生有關(guān)的問題： （3）動(dòng)物的早期胚胎移植到同種且 與供體相同的動(dòng)物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)叫做胚胎移植。為了獲得更多的早期胚胎，常用 激素對供體進(jìn)行處理，其目的是獲得更多的 ，經(jīng)人工受精后可得到早期胚胎。用某染料鑒定胚胎細(xì)胞是否為活細(xì)胞時(shí)，發(fā)現(xiàn)活胚胎細(xì)胞不能被染色，其原因是活細(xì)胞膜 。 （4）若要通過胚胎移植獲得遺傳物質(zhì)完全相同的兩個(gè)新個(gè)體，可對發(fā)育到桑葚期或囊胚期階段的早期胚胎進(jìn)行 處理，再植入到受體內(nèi)。若要對早期胚胎進(jìn)行長期保存，應(yīng)將其置于 條件下。,鞏固練習(xí),胚胎分割,生理狀態(tài),對物質(zhì)的吸收具有選擇透過性,促性腺,卵母細(xì)胞,冷凍（或液氮）,2、（09遼寧、寧夏卷.41 ）（15分） 右圖為哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞及其 分化的示意圖。請回答： （1）胚胎干細(xì)胞是從動(dòng)物 胚胎發(fā)育至_期的內(nèi)細(xì) 胞團(tuán)或胎兒的_ 中分離得到的一類細(xì)胞。 （2）圖中分化程度最低的干細(xì)胞是_。在體外培養(yǎng)條件下，培養(yǎng)液中加入_因子，可誘導(dǎo)該種干細(xì)胞向不同類型的組織細(xì)胞分化。 （3) 在機(jī)體內(nèi)，皮膚干細(xì)胞分化成皮膚細(xì)胞是機(jī)體細(xì)胞中基因_的結(jié)果。 （4）某患者不能產(chǎn)生正常的白細(xì)胞，通過骨髓移植可以達(dá)到治療的目的，骨髓的治療的實(shí)質(zhì)是將上圖的_細(xì)胞移植到患者體內(nèi)。,鞏固練習(xí),原始性腺細(xì)胞,囊胚,造血干,胚胎干細(xì)胞,選擇性表達(dá),分化誘導(dǎo),鞏固練習(xí),2、（09遼寧、寧夏卷.41 ）（15分） 右圖為哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞及其 分化的示意圖。請回答： （5）若要克隆某種哺乳動(dòng) 物，從理論上分析，上述 紅細(xì)胞、白細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞 中不能選用作為供體的細(xì)胞是成熟的_，其原因是_。 （6）若某藥物可抑制肝腫瘤細(xì)胞DNA的復(fù)制，使用該藥物可使肝腫瘤細(xì)胞停留在細(xì)胞周期的_期。 （7）在制備單克隆抗體過程中的細(xì)胞融合階段，用_細(xì)胞與骨髓細(xì)胞融合，經(jīng)多交篩選最終得到能分泌_的雜交瘤細(xì)胞。,間,紅細(xì)胞,細(xì)胞中無細(xì)胞核,B淋巴,特異性抗體,充滿活力的精子,此時(shí)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(shí)，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(yùn)動(dòng)緩慢地逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。