1專題3胚胎工程胚胎工程體內受精和早期胚胎發育體外受精和早期胚胎培養胚胎工程的應用及前景卵子發生精子發生受精胚胎發育卵母細胞和早期胚胎培養胚胎培養過程及發育去向胚胎移植胚胎分割胚胎干細胞2胚胎工程指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養等技術。經過處理后獲得的胚胎，還需要移植到雌性動物體內生產后代，以滿足人類的各種需求。§3.1體內受精和早期胚胎發育3操作對象：早期胚胎和配子技術手段：胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養等理論基礎：哺乳動物的受精卵和早期胚胎的發育規律4胚胎工程的建立一.胚胎移植技術的研究胚胎移植技術成為許多胚胎工程不可缺少的基礎環節。二.胚胎移植技術的成功和應用帶動和加速了體外受精技術的研究。三.胚胎移植和體外受精使胚胎分割、性別鑒定、體細胞克隆、轉基因胚胎、胚胎干細胞培養等技術應運而生。5一.精子和卵子的發生（1）發生場所：睪丸（2）時間：初情期——生殖機能衰老1.精子的發生（3）過程：分三個階段6精原細胞有絲分裂初級精母細胞次級精母細胞精子細胞精子MⅠ第一階段第二階段第三階段MⅡ精子發生的過程多個精原細胞染色體復制變形線粒體高爾基體A、頂體的發生發育中的頂體發育中的尾

(中心體)B、尾的的發育C、精子頭的出現D、細胞質濃縮E、精子的形成原生質滴尾線粒體鞘頂體第３階段：精子細胞變形成精子8精子細胞變形中的主要變化：1.細胞核——2.高爾基體——3.中心體——4.線粒體——5.細胞內其他物質——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)原生質滴(球狀,最后脫落)910提示：不是。其一，在自然繁殖的條件下，可以說是動物為繁殖后代、延續物種的一種生理保障機制；其二，在自然條件下，精子從射精部位運行到受精部位，將對精子進行篩選，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。最后到達受精部位（輸卵管）的精子只剩百余個，與卵子完成受精的只有一個。1.家畜每次射精排出的精子數以億計，但是通常只有一個精子能夠與卵子結合，這能說是一種浪費嗎？怎樣理解這一現象？問題討論:11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“動力工廠”或“發動機”。2.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？12精子的發生時期過程形態從初情期直到生殖機能衰退初級精母細胞的形成精子細胞的形成精子的變形似蝌蚪,其大小與動物體型大小無關第一階段第二階段第三階段132.卵子的發生(1)發生部位：卵巢(2)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的過程完成的。14卵泡＝卵泡細胞＋初級卵母細胞排出的卵放射冠（卵丘細胞群）透明帶卵黃間隙第一極體卵黃膜核15排卵1617卵原細胞有絲分裂多個卵原細胞染色體復制初級卵母細胞MⅠ第一極體次級卵母細胞兩個第二極體第二極體卵子退化消失（3）卵子發生過程MⅡ排卵前后完成在受精過程完成被卵泡細胞包圍,形成卵泡胎兒時期完成18卵子受精的標志：

當在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時，說明卵子已經完成了受精。注意：1.區分受精的標志和受精完成的標志

2.精子和卵子發生的區別191.一個卵泡中能形成幾個成熟的卵子？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：是指卵子從卵泡中排出。20哺乳動物精子和卵子的發生主要有哪些相似點或不同點？相似點：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（MⅠ和MⅡ）才能形成精子和卵子。不同點：一個精原細胞——多個精子；一個卵原細胞——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出生前完成的。21卵子的發生時期過程場所卵泡的形成與儲備在胚胎期，排卵從初情其開始卵原細胞初級卵母細胞次級卵母細胞和第一極體雌性動物卵巢胎兒期初情期后合子和第二極體22精子與卵子的發生比較場所開始時間細胞增殖方式子細胞數目是否變形重要區別精子睪丸初情期以后先有絲分裂，后減數分裂4個精子細胞變形哺乳動物卵泡的形成和在卵巢內的儲備是在出生前完成的；而精子是從初情期開始的。卵子卵巢、輸卵管性別分化以后先有絲分裂，后減數分裂1個卵細胞，3個極體不變形23鞏固練習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.胚胎干細胞培養D.轉基因鯉魚的培育2.有一個卵原細胞中含有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B.0或1個C.2個D.4個DB24二、受精1.概念：是精子和卵子結合形成合子（即受精卵）的過程。2.場所：輸卵管25一)受精前的準備階段：1)精子獲能：精子必須在雌性動物的生殖道發生相應的生理變化后，才獲得受精能力的生理現象。2)卵子的準備：在輸卵管中發育到減數第二次分裂的中期，才具有與精子受精的能力。3.過程：26二)受精階段:1)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

透明帶反應是防止多精入卵受精的第一道屏障2)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3)原核形成：雄原核形成和雌原核形成4)配子結合：雌雄原核融合形成合子(受精卵)27透明帶（zonapellucida）：一層富含糖蛋白的嗜酸性膜，出現在卵母細胞和卵泡細胞之間，由二者共同分泌形成。放射冠（coronaradiata）緊貼透明帶的一層柱狀卵丘細胞，呈放射狀排列。28頂體反應獲能以后的精子，在雌性動物輸卵管與卵子相遇時，會出現精子頂體膨大，精子質膜（外膜）和頂體外膜局部融合，并在融合處形成一些泡狀物，隨后脫落，造成精子頂體外膜出現孔洞，使頂體酶釋放出來，溶解卵子外圍的卵丘、放射冠及透明帶，參與精子與卵子的受精過程。-------精子入卵29頂體反應是受精的先決條件30防止多精入卵的兩道屏障當精子越過放射冠，進入透明帶并接觸卵黃膜時，卵子發出指令（信號），阻止后續的精子進入透明帶的一種生理反應。透明帶反應卵黃膜封閉作用當第一個精子進入卵黃膜后，會立即引起卵黃膜的緊縮、增厚，阻止其他精子進入卵內與卵子結合受精，也叫做多精子入卵阻滯。31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。32幾個精子同時分解透明帶，但只有一個精子能穿過透明帶進入卵子內，當第一個精子進入后，透明帶的穿透性就立即發生變化，從而阻止其他精子穿越透明帶。穿過透明帶：33精子進入卵子后，其細胞核變大到和卵子細胞核相似，精子細胞核(雄原核)和卵子細胞核(雌原核)同時向細胞中部靠攏，并相互融合成一個細胞核，這時稱受精卵。形成受精卵：34雄原核與雌原核接觸,各自的核膜消失、融合,單倍體變成二倍體的合子,受精過程宣告結束,一個新生命宣告開始。當在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到第二極體受精的標志受精完成的標志雌雄原核融合成合子哺乳動物受精過程精卵相遇，發生頂體反應，精子穿入放射冠精子接觸并穿過透明帶，并接觸卵黃膜精子頭部膨脹，同時卵子完成第二次成熟分裂，釋放第二極體雌雄原核形成核膜消失，兩個原核融合第一次卵裂即將開始透明帶反應卵細胞膜反應釋放頂體酶，溶解卵丘細胞之間物質雄原核雌原核（略小）卵子是否受精的重要標志36精、卵相遇頂體反應頂體酶釋放頂體酶溶解透明帶接觸透明帶穿越放射冠溶解卵丘細胞（放射冠）穿越透明帶接觸卵黃膜產生透明帶反應形成第一道屏障（作用）精子被微絨毛抱合精子外膜與卵黃膜融合精子進入卵37精子進入卵后變化①變化②變化③產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第二次分裂，排出第二極體發育移動接觸合并形成受精卵38394.意義維持每種生物前后代體細胞中染色體數目的恒定；對于生物的遺傳和變異十分重要。40充滿活力的精子41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。42精子試圖進入卵子

43此時，精子的頭已經鉆進去了，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。

44受精卵（第一天）卵裂期桑椹胚(第三天)囊胚囊胚植入子宮內膜，胚卵期結束45受精后8天。胚牙完成“著陸”，微微嵌入子宮內膜。此時它分裂發育為幾百個細胞。46受精后6星期，人形已隱約可見。這時，胚胎的心跳每分鐘140－150下，是母親心跳的兩倍。

47人類胚胎第8周時在子宮內的照片4849此時胎兒已長到20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。50515253受精卵卵裂期桑椹胚囊胚（內含囊胚腔）原腸胚（內含原腸腔）胎兒形成：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，或略有減少。：由具有全能性細胞構成，細胞數在32個左右，排列緊密，形似桑椹內細胞團：發育成胎兒各組織滋養層細胞：發育成胎膜和胎盤：最初發育在輸卵管進行有絲分裂三.胚胎發育滋養層外胚層中胚層內胚層原腸腔54受精卵2細胞4細胞8細胞桑椹胚囊胚原腸胚細胞不斷分裂，細胞數量不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或略有縮小32細胞胚，形似桑椹，每個細胞都具有發育為完整胚胎的潛能，屬于全能細胞細胞開始出現分化，出現囊胚腔。內細胞團將來發育成各種組織，滋養層細胞將來發育成胎膜和胎盤內細胞團表層細胞形成外胚層，下方細胞形成內胚層。55哺乳動物三個胚層的發育外胚層內胚層中胚層表皮及其附屬結構神經系統和感覺器官骨骼、肌肉內臟器官的外膜排泄系統、生殖系統、循環系統消化道上皮、呼吸道上皮腺體（如肝、胰等）56囊胚腔原腸腔外胚層中胚層內胚層57581.表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發育程度最高？2.將體外培養的馬胚胎移植到母馬子宮時，應選擇什么階段的胚胎？如果換成牛又該怎樣處理？資料分析<討論>答：馬的胚胎進入子宮時發育程度最高，其次為小鼠。答：馬應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細胞階段進入子宮，但為了提高移植后胚胎的發育率和妊娠率，在實踐中通常用發育到囊胚階段的胚胎進行移植。593.為什么說關于動物的體內受精和胚胎發育的研究，會為胚胎工程提供理論基礎？請結合本節內容舉例說明。提示：胚胎工程的許多技術都是在了解哺乳動物自然條件下受精和早期胚胎發育的基礎上實現的。本節涉及的哺乳動物體內受精和胚胎發育都是在自然條件下的特點和規律，人們正是在認識了這些自然規律的基礎上，在體外進行有效的模擬，才使卵母細胞能在體外成熟；精子能在體外完成獲能；獲能精子和成熟卵母細胞能在試管內完成受精；體外受精卵能在人工培養條件下繼續發育等，這些都有賴于體內自然條件下的基礎研究成果。601．有關卵巢的敘述正確的是()A．所有細胞都進行減數分裂B．所有細胞都可以見到染色體C．有的細胞進行有絲分裂D．所有細胞的遺傳物質都相同鞏固練習C612．精子變形時，線粒體集中在尾基部的原因解釋是()A．釋放頂體酶發生透明帶反應B．產生能量促進精子運動C．有利于質基因進入受精卵D．受細胞核的擠壓形成B623．哺乳動物受