胚胎工程胚胎工程 胚胎工程指对动物早期胚胎或配子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胚胎，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类大各种需求。后代，以满足人类大各种需求。操作对象：早期胚胎和配子操作对象：早期胚胎和配子技术手段：胚胎移植、体外受精、技术手段：胚胎移植、体外受精、 胚胎分割、胚胎干细胞培养等胚胎分割、胚胎干细胞培养等理论基础：哺乳动物的受精和早期胚胎理论基础：哺乳动物的受精和早期胚胎 的发育规律的发育规律专题专题3:3:胚胎工程胚胎工程一一. .精子和卵子的发生精子和卵子的发生（1 1发生场所：睾丸发生场所：睾丸（2 2时间：时间：初情期初情期生殖机能衰生殖机能衰老老1.1.精子的发生精子的发生精原细胞精原细胞有丝分裂有丝分裂初级精母细胞初级精母细胞次级精母细胞次级精母细胞精子细胞精子细胞精子精子M第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段M精精子子发发生生的的过过程程多个精原细胞多个精原细胞间期染色体复制间期染色体复制变形变形精子细胞变形中的主要变化：精子细胞变形中的主要变化：1.1.细胞核细胞核2.2.高尔基体高尔基体3.3.中心体中心体4.4.线粒体线粒体5.5.细胞内其他物质细胞内其他物质精子头的主要部分精子头的主要部分头部的顶体头部的顶体精子的尾精子的尾线粒体鞘膜线粒体鞘膜( (尾的基部尾的基部) )原生质滴原生质滴( (球状球状, ,最最后脱落后脱落) ) 提示：细胞核是精子遗传物质储存和复制提示：细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是后代遗传与代谢的控制中心。而的场所，也是后代遗传与代谢的控制中心。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，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是精子维持生存和运动能量的“动力工厂或动力工厂或“发动机发动机”。问题讨论：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？2.2.卵子的发生卵子的发生(1)(1)发生部位：卵巢发生部位：卵巢(2)(2)时间：减数第一次分裂是在雌性动物排时间：减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成马为排卵后）；减数第二次分卵前后完成马为排卵后）；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的。裂是在精子和卵子结合的过程完成的。排卵排卵卵原细胞卵原细胞有丝分裂有丝分裂多个卵原细胞多个卵原细胞染色体复制染色体复制初级卵母细胞初级卵母细胞M第一极体第一极体次级卵母细胞次级卵母细胞两个第二极体两个第二极体第二极体第二极体卵子卵子退化消失退化消失卵子发生过程卵子发生过程M排卵前后完成排卵前后完成 在受精过程完成在受精过程完成 被卵泡细胞包围被卵泡细胞包围, ,形成卵泡形成卵泡胎儿时期完成胎儿时期完成卵子受精的标志：卵子受精的标志： 当在卵黄膜和透明带的间隙可以当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。成了受精。1.1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？2.2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？卵巢中排出？3.3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什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？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。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答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。成熟的卵子。 答：是指卵子从卵泡中排出。答：是指卵子从卵泡中排出。 哺乳动物精子和卵子的发生主要有哪哺乳动物精子和卵子的发生主要有哪些相似点或不同点？些相似点或不同点？相似点：相似点：最初阶段均进行有丝分裂，不断增加生殖原细最初阶段均进行有丝分裂，不断增加生殖原细胞的数量；经过两次减数分裂胞的数量；经过两次减数分裂MM和和MM）才能形成精子和卵子。才能形成精子和卵子。不同点：不同点：一个精原细胞一个精原细胞多个精子；一个卵原细胞多个精子；一个卵原细胞一个卵子；精子形状为蝌蚪状；卵子为球形。多一个卵子；精子形状为蝌蚪状；卵子为球形。多数哺乳动物卵子的形成和在卵巢内的贮备是胎儿数哺乳动物卵子的形成和在卵巢内的贮备是胎儿出生前完成的。出生前完成的。巩固练习巩固练习1.1.下列不属于胚胎工程的是：下列不属于胚胎工程的是： （ ）A.A.体外受精体外受精 B. B.胚胎分割、胚胎移植胚胎分割、胚胎移植C.C.胚胎干细胞培养胚胎干细胞培养 D. D.转基因鲤鱼的培育转基因鲤鱼的培育 2. 2.有一个卵原细胞中含有有一个卵原细胞中含有A A与与A A、B B与与B B两对两对同源染色体，它形成的含有同源染色体，它形成的含有ABAB的配子有的配子有 （ ）A.1A.1个个 B.0 B.0或或1 1个个 C.2 C.2个个 D.4 D.4个个DB二、受精二、受精1.1.概念：是精子和卵子结合形成合概念：是精子和卵子结合形成合子即受精卵的过程。子即受精卵的过程。2.2.场所：输卵管场所：输卵管一一) )受精前的准备阶段受精前的准备阶段: :1)1)精子获能精子获能: :精子必须在雌性动物的生殖道精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后发生相应的生理变化后, ,才获得受精能力才获得受精能力的生理现象的生理现象. .2)2)卵子的准备卵子的准备: :在输卵管中发育到减数第二在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期次分裂的中期, ,才具有与精子受精的能力才具有与精子受精的能力3.3.过程：过程：二二) )受精阶段受精阶段: :1)1)精子穿越放射冠和透明带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卵丘细胞 透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障2)2)精子进入卵黄膜精子进入卵黄膜 卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障卵黄膜封闭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原核形成4)4)配子结合配子结合 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) )哺乳动物受精过程示意图哺乳动物受精过程示意图穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿放射冠。们首先穿放射冠。 几个精子同几个精子同时分解透明带，时分解透明带，但只有一个精子但只有一个精子能穿过透明带进能穿过透明带进入卵子内，当第入卵子内，当第一个精子进入后，一个精子进入后，透明带的穿透性透明带的穿透性就立即发生变化，就立即发生变化，从而阻止其他精从而阻止其他精子穿越透明带。子穿越透明带。穿过透明带：穿过透明带： 精子进入卵精子进入卵子后子后,其细胞核其细胞核变大到和卵子细变大到和卵子细胞核相似胞核相似,精子精子细胞核细胞核(雄原核雄原核)和卵子细胞核和卵子细胞核(雌原核雌原核)同时向同时向细胞中部靠拢细胞中部靠拢,并相互融合成一并相互融合成一个细胞核个细胞核,这时这时称受精卵。称受精卵。形成受精卵：形成受精卵：4.4.意义意义维持每种生物前后代体细胞中维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定染色体数目的恒定 ；对于生物；对于生物的遗传和变异十分重要。的遗传和变异十分重要。充满活力的精子充满活力的精子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。逆时针转动。 卵子的外层被一卵子的外层被一层透明的薄膜保层透明的薄膜保护着，这使它看护着，这使它看起来像一个悬浮起来像一个悬浮在天体中的漂亮在天体中的漂亮的星球。的星球。经过种种障碍的精子终于与卵子相遇经过种种障碍的精子终于与卵子相遇精子试图进入卵子精子试图进入卵子 此时此时, , 精子的头已经钻进去了精子的头已经钻进去了, , 我们还可以看到它的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。驱动下，努力进入卵子。 受精后受精后8 8天。胚牙完成天。胚牙完成 着陆着陆, ,微微嵌入子宫微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。 受精后受精后6 6星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的心跳每分钟心跳每分钟140140150150下是母亲心跳的两倍。下是母亲心跳的两倍。 人类胚胎第人类胚胎第8 8周时在子宫内的照片周时在子宫内的照片 此时胎儿已长到此时胎儿已长到20周，他移动手臂，把手指放在唇周，他移动手臂，把手指放在唇边，这可以促进它对吮吸的反映边，这可以促进它对吮吸的反映 。受精卵受精卵卵裂期卵裂期桑椹胚桑椹胚囊胚内含囊胚腔）囊胚内含囊胚腔）原肠胚内含原肠腔）原肠胚内含原肠腔）胎儿形成胎儿形成：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断：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。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：由具有全能性细胞构成，细胞数在3232个左右，个左右，排列紧密，形似桑椹排列紧密，形似桑椹内细胞团：发育成胎儿各组织内细胞团：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：最初发育在输卵管进行有丝分裂三三. .胚胎发育胚胎发育滋养层滋养层外胚层外胚层中胚层中胚层内胚层内胚层原肠腔原肠腔