1、3.13.1體內受精和體內受精和早期胚胎發育早期胚胎發育專題胚胎工程一.精子和卵子的發生l（1 1）發生場所：睪丸）發生場所：睪丸l（2 2）時間：）時間：初情期初情期生殖機能衰老生殖機能衰老1.1.精子的發生精子的發生3、1 體內受精和早期胚胎發育體內受精和早期胚胎發育精原細胞精原細胞初級精母細胞初級精母細胞次級精母細胞次級精母細胞精子細胞精子細胞精子精子M第一階段第一階段第二階段第二階段第三階段第三階段M精精子子發發生生的的過過程程多個精原細胞多個精原細胞變形變形通過什么方式通過什么方式經過什么過程才可稱為經過什么過程才可稱為初級精母細胞初級精母細胞精子細胞變形中的主要變化：1.1.細胞核

2、細胞核2.2.高爾基體高爾基體3.3.中心體中心體4.4.線粒體線粒體5.5.細胞內其他物質細胞內其他物質精子頭的主要部分精子頭的主要部分頭部的頂體頭部的頂體精子的尾精子的尾線粒體鞘膜線粒體鞘膜( (尾的基部尾的基部) )原生質滴原生質滴( (球狀球狀, ,最后脫落最后脫落) ) 提示：細胞核是精子遺傳物質儲存和復制提示：細胞核是精子遺傳物質儲存和復制的場所，也是參與精、卵結合和后代遺傳特性的場所，也是參與精、卵結合和后代遺傳特性與細胞代謝活動的控制中心。而線粒體則是有與細胞代謝活動的控制中心。而線粒體則是有氧呼吸產生運動能量的場所。精子的線粒體集氧呼吸產生運動能量的場所。精子的線粒體集中于尾

3、的基部形成線粒體鞘膜，是精子維持生中于尾的基部形成線粒體鞘膜，是精子維持生存和運動能量的存和運動能量的“動力工廠動力工廠”或或“發動機發動機”。1.1.精子細胞變成精子的過程中，細胞中很多結精子細胞變成精子的過程中，細胞中很多結構會消失，而細胞核和線粒體都保留下來，對構會消失，而細胞核和線粒體都保留下來，對這一現象怎樣理解？為什么精子中的線粒體集這一現象怎樣理解？為什么精子中的線粒體集中在尾的基部？中在尾的基部？2.卵子的發生l(1)(1)發生部位：卵巢發生部位：卵巢l(2)(2)時間：減數第一次分裂是在雌性動物排卵前時間：減數第一次分裂是在雌性動物排卵前完成；減數第二次分裂是在精子和卵子結合

4、的完成；減數第二次分裂是在精子和卵子結合的過程完成的。過程完成的。排卵排卵卵原細胞卵原細胞有絲分裂有絲分裂多個卵原細胞多個卵原細胞染色體復制染色體復制初級卵母細胞初級卵母細胞M第一極體第一極體次級卵母細胞次級卵母細胞兩個第二極體兩個第二極體第二極體第二極體卵子卵子退化消失退化消失（3 3）卵子發生過程）卵子發生過程M排卵前后排卵前后完成完成在受精在受精過程完過程完成成被卵泡細胞包圍被卵泡細胞包圍, ,形成卵泡形成卵泡胎兒時期完成胎兒時期完成卵子受精的標志：卵子受精的標志： 當在當在卵黃膜和透明帶卵黃膜和透明帶的間隙可以的間隙可以觀察到觀察到兩個極體兩個極體時，說明卵子已經完時，說明卵子已經完成

5、了受精。成了受精。1.1.一個卵泡中能形成幾個成熟的卵子？一個卵泡中能形成幾個成熟的卵子？2.2.排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？3.3.剛排出的卵是成熟的卵子嗎？它在母體的什么部位與精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？子受精？ 答：剛排出的卵子尚未完全成熟，僅完成第一次減數分裂，答：剛排出的卵子尚未完全成熟，僅完成第一次減數分裂，需要在輸卵管內進一步成熟，直到減數第二次分裂的中期才需要在輸卵管內進一步成熟，直到減數第二次分裂的中期才能與精子結合完成受精過程。排出的卵子是在輸卵管內與精能與精子結合完成受精

6、過程。排出的卵子是在輸卵管內與精子受精的。子受精的。 答：正常情況下，一個卵泡只能形成一個成熟的卵子。答：正常情況下，一個卵泡只能形成一個成熟的卵子。 答：是指卵子從卵泡中排出。答：是指卵子從卵泡中排出。 哺乳動物精子和卵子的發生主要有哪哺乳動物精子和卵子的發生主要有哪些相似點或不同點？些相似點或不同點？相似點：相似點：最初階段均進行有絲分裂，不斷增加生殖原細最初階段均進行有絲分裂，不斷增加生殖原細胞的數量；經過兩次減數分裂（胞的數量；經過兩次減數分裂（MM和和MM）才能形成精子和卵子。才能形成精子和卵子。不同點：不同點：一個精原細胞一個精原細胞多個精子；一個卵原細胞多個精子；一個卵原細胞一個

7、卵子；精子形狀為蝌蚪狀；卵子為球形。多一個卵子；精子形狀為蝌蚪狀；卵子為球形。多數哺乳動物卵子的形成和在卵巢內的貯備是胎兒數哺乳動物卵子的形成和在卵巢內的貯備是胎兒出生前完成的。出生前完成的。二、受精l1.1.概念：是精子和卵子結合形成合子（即受概念：是精子和卵子結合形成合子（即受精卵）的過程。精卵）的過程。l2.2.場所：輸卵管場所：輸卵管一一) )受精前的準備階段受精前的準備階段: :1)1)精子獲能精子獲能: :精子必須在雌性動物的生殖精子必須在雌性動物的生殖道發生相應的生理變化后道發生相應的生理變化后, ,才獲得受精才獲得受精能力的生理現象能力的生理現象. .2)2)卵子的準備卵子的準

8、備: :在輸卵管中發育到減數第在輸卵管中發育到減數第二次分裂的中期二次分裂的中期, ,才具有與精子受精的才具有與精子受精的能力能力3.過程：二二) )受精階段受精階段: :1)1)精子穿越放射冠和透明帶精子穿越放射冠和透明帶 頂體反應使頂體內的酶釋放出來并溶解放射冠內的卵丘細胞頂體反應使頂體內的酶釋放出來并溶解放射冠內的卵丘細胞 透明帶反應是防止多精入卵受精的第一道屏障透明帶反應是防止多精入卵受精的第一道屏障2)2)精子進入卵黃膜精子進入卵黃膜 卵黃膜封閉作用是防止多精入卵受精的第二道屏障卵黃膜封閉作用是防止多精入卵受精的第二道屏障3)3)原核形成原核形成 雄原核形成和雌原核形成雄原核形成和雌

9、原核形成4)4)配子結合配子結合 雌雄原核融合形成合子雌雄原核融合形成合子( (受精卵受精卵) )哺乳動物受精過程示意圖哺乳動物受精過程示意圖穿過放射冠：在卵子外圍集聚有幾十個精穿過放射冠：在卵子外圍集聚有幾十個精子，它們首先穿放射冠。子，它們首先穿放射冠。 幾個精子同時幾個精子同時分解透明帶，但只分解透明帶，但只有一個精子能穿過有一個精子能穿過透明帶進入卵子內，透明帶進入卵子內，當第一個精子進入當第一個精子進入后，透明帶的穿透后，透明帶的穿透性就立即發生變化，性就立即發生變化，從而阻止其他精子從而阻止其他精子穿越透明帶。穿越透明帶。穿過透明帶：穿過透明帶： 精子進入精子進入卵子后卵子后, ,

10、其細胞其細胞核變大到和卵核變大到和卵子細胞核相似子細胞核相似, ,精子細胞核精子細胞核( (雄雄原核原核) )和卵子細和卵子細胞核胞核( (雌原核雌原核) )同時向細胞中同時向細胞中部靠攏部靠攏, ,并相互并相互融合成一個細融合成一個細胞核胞核, ,這時稱受這時稱受精卵。精卵。形成受精卵：形成受精卵： 內細胞團內細胞團囊胚腔囊胚腔4.意義l維持每種生物前后代體細胞中染維持每種生物前后代體細胞中染色體數目的恒定色體數目的恒定 ；對于生物的遺；對于生物的遺傳和變異十分重要。傳和變異十分重要。充滿活力的精子充滿活力的精子此時經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此時經過種種障礙的精子

11、終于與卵子相遇，卵子外膜成為它們第一道需要攻破的關卡。此時，精子們把頭鉆到卵子的外壁上，尾巴不道需要攻破的關卡。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動。斷拍打著，卵子則隨著精子尾部的運動緩慢地逆時針轉動。 卵子的外層被一卵子的外層被一層透明的薄膜保層透明的薄膜保護著，這使它看護著，這使它看起來像一個懸浮起來像一個懸浮在天體中的漂亮在天體中的漂亮的星球。的星球。經過種種障礙的精子終于與卵子相遇經過種種障礙的精子終于與卵子相遇精子試圖進入卵子精子試圖進入卵子 此時此時, , 精子的頭已經鉆進去了精子的頭已經鉆進去了, , 我們還可以看到它的中部和

12、尾部，它我們還可以看到它的中部和尾部，它就像一個不斷旋轉的鉆頭，在尾巴拍打的驅動下，努力進入卵子。就像一個不斷旋轉的鉆頭，在尾巴拍打的驅動下，努力進入卵子。 受精后受精后8 8天。胚牙完成天。胚牙完成 著陸著陸, ,微微嵌入子宮微微嵌入子宮內膜。此時它分裂發育為幾百個細胞內膜。此時它分裂發育為幾百個細胞。 受精后受精后6 6星期，人形已隱約可見。這時，胚胎的星期，人形已隱約可見。這時，胚胎的心跳每分鐘心跳每分鐘140150140150下是母親心跳的兩倍。下是母親心跳的兩倍。 人類胚胎第人類胚胎第8 8周時在子宮內的照片周時在子宮內的照片 此時胎兒已長到此時胎兒已長到20周，他移動手臂，把手指放

13、在唇周，他移動手臂，把手指放在唇邊，這可以促進它對吮吸的反映邊，這可以促進它對吮吸的反映 。受精卵受精卵卵裂期卵裂期桑椹胚桑椹胚囊胚（內含囊胚腔）囊胚（內含囊胚腔）原腸胚（內含原腸腔）原腸胚（內含原腸腔）胎兒形成胎兒形成：在透明帶內進行有絲分裂，細胞數量在透明帶內進行有絲分裂，細胞數量不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或略有減少。略有減少。：由具有全能性細胞構成，細胞數在由具有全能性細胞構成，細胞數在3232個左右，排列緊密，形似桑椹個左右，排列緊密，形似桑椹內細胞團：發育成胎兒各組織內細胞團：發育成胎兒各組織滋養層細胞：發育成胎膜和胎盤滋養層細胞：發育成胎膜和

14、胎盤：最初發育在輸卵管進行有絲分裂最初發育在輸卵管進行有絲分裂三三. .胚胎發育胚胎發育滋養層滋養層 外胚層外胚層中胚層中胚層 內胚層內胚層原腸腔原腸腔3、2 體外受精和早期胚胎培養如果哺乳動物完成體外的胚胎發育需要如果哺乳動物完成體外的胚胎發育需要經過哪些環節經過哪些環節? 讓我們來做一次胚胎工程專讓我們來做一次胚胎工程專家家,共同模擬研究共同模擬研究“試管牛試管牛”工工廠化生產的技術流程廠化生產的技術流程“試管牛試管牛”工廠化生產的技術流程工廠化生產的技術流程采集良種母牛的卵母細胞采集良種母牛的卵母細胞卵母細胞的體外培養卵母細胞的體外培養采集良種公牛精子采集良種公牛精子精子體外獲能精子體外

15、獲能體外受精體外受精良種牛體外受精胚胎良種牛體外受精胚胎胚胎移植胚胎移植受體牛受體牛良種犢牛良種犢牛成熟期牛成熟期牛屠宰加工廠屠宰加工廠市場市場采集卵巢中的卵母細胞采集卵巢中的卵母細胞“試管牛試管牛”工廠化生產的技術流工廠化生產的技術流程圖程圖怎樣才能采集到這兩種細胞？怎樣才能采集到這兩種細胞？體外受精體外受精怎樣完成怎樣完成體外培養體外培養的條件怎樣的條件怎樣1.1.卵母細胞的收卵母細胞的收集和培養集和培養對不同動物對不同動物, ,采采取卵母細胞的取卵母細胞的方法不同。方法不同。例如：用促性腺例如：用促性腺激素處理動物，激素處理動物，促進排卵促進排卵2.2.精子的收集和獲能精子的收集和獲能

16、1)1)收集的方法收集的方法: :假陰假陰道法道法, ,手握法和電手握法和電刺激等刺激等 2)2)獲能處理獲能處理: : 培養法：嚙齒動物、培養法：嚙齒動物、 家兔和豬家兔和豬化學法：牛、羊化學法：牛、羊3.3.受精受精 在在獲獲能溶液能溶液或或專用的受專用的受精溶液精溶液中中完成受精完成受精過程過程常用獲能常用獲能藥物是？藥物是？4.4.胚胎的早期培養胚胎的早期培養l培養液培養液: 水、無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、水、無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及動物血清等核苷酸以及動物血清等.此培養液似曾相識此培養液似曾相識?3.3 胚胎工程的應用及前景l家畜的胚胎移植家畜的胚

17、胎移植l胚胎分割胚胎分割l體外生產胚胎技術體外生產胚胎技術1、胚胎移植l1、定義：、定義：l2、優勢：、優勢：l3、實質：、實質：將雌性動物的早期胚胎，或者通過體外將雌性動物的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種、生理狀況相同的其他雌性動物體內，種、生理狀況相同的其他雌性動物體內，使之繼續發育為新個體的技術使之繼續發育為新個體的技術可以充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力可以充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力是早期胚胎在相同生理環境條件下是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉換，而胚胎本身的遺空間位置的轉換，而胚胎本身的遺傳物質并不發生改變，因

18、此各種性傳物質并不發生改變，因此各種性狀能保持其原來的優良特性狀能保持其原來的優良特性胚胎移植的生理學基礎l第一：第一：l第二：第二：l第三：第三：l第四：第四：胚胎移植的技術程序l1.供體和受體的選擇供體和受體的選擇l2. 超數排卵處理超數排卵處理l3.供體母畜的配種供體母畜的配種l4.胚胎的收集胚胎的收集l5.胚胎的檢查胚胎的檢查l6.胚胎的保存與培養胚胎的保存與培養l7.胚胎的移植胚胎的移植l8.對受體母牛進行妊娠檢查對受體母牛進行妊娠檢查l9.受體母牛產下胚胎移植的小牛受體母牛產下胚胎移植的小牛19991999年年1212月，月，美國美國科學科學雜志公布了當雜志公布了當年世界科學進展的

19、評定結果，干細胞的研年世界科學進展的評定結果，干細胞的研究成果列在舉世矚目耗資巨大的人類基因究成果列在舉世矚目耗資巨大的人類基因組工程之前，名列十大科學進展首位。組工程之前，名列十大科學進展首位。20022002年年3 3月月，美國麻省理工學院的科學家，美國麻省理工學院的科學家宣布，他們首次利用宣布，他們首次利用人體胚胎干細胞人體胚胎干細胞培育培育出毛細血管，證明了出毛細血管，證明了胚胎干細胞技術胚胎干細胞技術在治在治療心血管疾病等領域的應用潛力。療心血管疾病等領域的應用潛力。目前已有報導目前已有報導ESES細胞細胞能在適當條件下分化能在適當條件下分化為心肌細胞，胰島細胞，血管內皮細胞，為心肌

20、細胞，胰島細胞，血管內皮細胞，肝細胞等。肝細胞等。用胚胎移植繁育良種種畜的意義用胚胎移植繁育良種種畜的意義 l縮短了供體本身的繁殖周期，可在短期大幅度增加縮短了供體本身的繁殖周期，可在短期大幅度增加優良個體母畜和公畜的后代數量，迅速擴大良種畜優良個體母畜和公畜的后代數量，迅速擴大良種畜群，加速育種和品種改良工作。群，加速育種和品種改良工作。l經冷凍保存的胚胎可進行國內和國際交換，代替活經冷凍保存的胚胎可進行國內和國際交換，代替活畜的引種或進出口。畜的引種或進出口。l通過胚胎移植可以人為生產雙胎或多胎。通過胚胎移植可以人為生產雙胎或多胎。l可以通過保存胚胎來保存品種資源和瀕危動物。可以通過保存胚

21、胎來保存品種資源和瀕危動物。l1.右圖是同學們到某良種場進行參觀后，看到的胚胎移植繁育良種奶牛的右圖是同學們到某良種場進行參觀后，看到的胚胎移植繁育良種奶牛的技術流程示意圖。請看圖思考并討論以下各題。技術流程示意圖。請看圖思考并討論以下各題。l（1）用文字完成下面的流程圖。）用文字完成下面的流程圖。l（2）應該怎樣選擇供體公、母牛和受體母牛？在中，為什么要用促性）應該怎樣選擇供體公、母牛和受體母牛？在中，為什么要用促性腺激素處理供體母牛，在促性腺激素處理供體母牛前，為什么需要對供體腺激素處理供體母牛，在促性腺激素處理供體母牛前，為什么需要對供體和受體母牛進行同期發情處理？和受體母牛進行同期發情處理？ 答：答： 對供、受體母畜進行選擇，并進行同期對供、受體母畜進行選擇，并進行同期發情處理；發情處理； 配種或人工授精；配種或人工授精； 收集胚胎；收集胚胎； 胚胎移植；胚胎移植； 對受體母畜進行是否妊娠的檢查。對受體母畜進行是否妊娠的檢查。答：供體公、母牛應該是具有人類所需的優良遺傳性狀的個體，答：供體公、母牛應該是具有人類所需的優良遺傳性狀的個體，而受體母牛必須具有正常的孕育、生殖后代的能力；需要用促性而受體母牛