专题专题3 3 胚胎工程胚胎工程胚胎工程胚胎工程 胚胎工程指对动物胚胎工程指对动物早期胚胎早期胚胎或或配子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，如胚胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到还需要移植到雌性雌性动物体内生产后代，以动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。满足人类的各种需求。操作对象：操作对象： 早期胚胎和配子早期胚胎和配子技术手段：技术手段： 胚胎移植、体外受精、胚胎移植、体外受精、 胚胎分割、胚胎干细胞培养等胚胎分割、胚胎干细胞培养等一、精子的发生一、精子的发生(3)(3)过程：过程：(1)(1)场所场所: :(2)(2)时期时期:睾睾 丸丸初情期初情期生殖机能衰退生殖机能衰退分三个阶段分三个阶段 精原细胞形成成熟精精原细胞形成成熟精子的过程子的过程第阶段第阶段初级精母细胞的形成初级精母细胞的形成精原细胞精原细胞多个多个初级初级精母细胞精母细胞 数次有数次有丝分裂丝分裂多个精原多个精原细胞细胞染色体染色体复制和复制和其他物其他物质的合质的合成成（3）精子发生的过程）精子发生的过程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MMM减数分裂减数分裂第第 2 2 阶段阶段精子细胞的生成精子细胞的生成（4）精子发生的过程）精子发生的过程线粒体鞘线粒体鞘阅读精子细胞变形成精子的具体过程，讨论：阅读精子细胞变形成精子的具体过程，讨论：精精子各组成分别由精子细胞的哪一部分形成子各组成分别由精子细胞的哪一部分形成? ?精子结构图精子结构图线粒体线粒体高尔基体高尔基体A A、顶体的发生、顶体的发生发育中的顶体发育中的顶体发育中的尾发育中的尾 (中心体中心体)B B、尾的的发育、尾的的发育C C、精子头的出现、精子头的出现D D、细胞质浓缩、细胞质浓缩E E、精子的形成、精子的形成原生质滴原生质滴尾尾线粒体鞘线粒体鞘顶体顶体第阶段：精子细胞第阶段：精子细胞变形变形成精子成精子精子细胞变形小结精子细胞变形小结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,最后脱落最后脱落)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精 子子M第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段减数分裂减数分裂第三阶段第三阶段细胞变形细胞变形M多个精原细胞多个精原细胞染色体复制染色体复制变形变形（ 3 ）精精子子发发生生的的过过程程（1）外形似蝌蚪，分头、颈、尾三大部分。（2）不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体形大小无关。 提示：不是。其一，在自然繁殖的条件下，可提示：不是。其一，在自然繁殖的条件下，可以说是动物为繁殖后代、延续物种的一种以说是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障生理保障机制机制；其二，在自然条件下，精子从射精部位运行；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。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（输卵管）的精子只剩百余个，最后到达受精部（输卵管）的精子只剩百余个，与与卵子卵子 完成受精的只有一个。完成受精的只有一个。 1. 1.家畜每次射精排出的精子数以亿计，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？能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？ 提示：提示：细胞核细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，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也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的的控制中心控制中心。而线粒体则是有氧呼吸产生运动能量的。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，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是精子维持生存和运动能量的“动力工厂动力工厂”2.2.精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而构会消失，而细胞核和线粒体细胞核和线粒体都保留下来，对都保留下来，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？中在尾的基部？二、卵子的发生二、卵子的发生(1)(1)发生部位：发生部位：卵巢卵巢(2)(2)发生时间：发生时间：减数第一次分裂是在雌性动物减数第一次分裂是在雌性动物排卵前排卵前完成；减数第二次分裂是在完成；减数第二次分裂是在精子和卵精子和卵子结合子结合的过程完成的。的过程完成的。卵原细胞形成成熟卵细胞的过程称为卵子发生卵原细胞形成成熟卵细胞的过程称为卵子发生 卵泡的发育卵泡的发育卵原细胞卵原细胞联会联会四分体四分体初级卵母细胞初级卵母细胞第一极体第一极体第第二二极极体体卵细胞卵细胞次级卵母细胞次级卵母细胞 自主阅读：自主阅读：.理清卵子的形成过程（借助减数分裂知识）理清卵子的形成过程（借助减数分裂知识）.注意新的专业术语指向和理解注意新的专业术语指向和理解.注重卵子形成与精子形成的差异注重卵子形成与精子形成的差异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第二极体第二极体卵子卵子退化消失退化消失（ 3 ） 卵卵子子的的发发生生过过程程M排卵前后完成排卵前后完成受精受精被卵泡细胞包围被卵泡细胞包围, ,形成卵泡形成卵泡胎胎儿儿期期初初 情情 期期 后后卵子受精的重要标志：在卵黄膜和透明带的间隙可以观卵子受精的重要标志：在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。察到两个极体时。卵卵巢巢输输卵卵管管家畜卵子发生和成熟示意图家畜卵子发生和成熟示意图家畜卵子发生和成熟示意图家畜卵子发生和成熟示意图 哺乳动物卵泡的形成和卵巢内的储备，哺乳动物卵泡的形成和卵巢内的储备，是在出生前（即胎儿时期）完成的，这是精是在出生前（即胎儿时期）完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别。子和卵子在发生上的重要区别。精子与卵子的精子与卵子的发生比生比较场场所所开始开始时间时间增殖增殖方式方式子细胞子细胞数目数目变变形形重要重要区别区别精精子子 卵卵子子 睾丸睾丸卵巢卵巢输卵输卵管管初情初情期以期以后后性别性别分化分化以后以后先有丝先有丝分裂后分裂后减数分减数分裂裂同上同上4个精个精子细胞子细胞1个卵细个卵细胞胞3个极个极体体变形变形不不变变形形哺乳动物卵哺乳动物卵泡的形成和泡的形成和在卵巢内的在卵巢内的储备是在出储备是在出生前完成的；生前完成的；而精子是从而精子是从初情期开始初情期开始的的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，仅完成第一次减答：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，直到数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次减数第二次分裂的中期分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵才能与精子结合完成受精过程。排出的卵 子是在子是在输卵管输卵管内与精子受精的。内与精子受精的。 答：正常情况下，一个卵泡只能形成答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个一个成熟的成熟的卵子。卵子。 答：是指答：是指卵子卵子从卵泡中排出。从卵泡中排出。4.4.哺乳动物精子和卵子的发生主要有哪些相似点哺乳动物精子和卵子的发生主要有哪些相似点或不同点？或不同点？相似点：相似点：1.1.最初阶段均进行最初阶段均进行有丝分裂有丝分裂，不断增加生殖原细胞的，不断增加生殖原细胞的数量；数量；2.2.经过经过两次减数分裂两次减数分裂（MM和和MM）才形成精子和卵子。才形成精子和卵子。不同点：不同点：1. 一个精原细胞产生一个精原细胞产生多个精子多个精子；一个卵原细胞产生；一个卵原细胞产生一个一个卵子卵子；2.精子形状为精子形状为蝌蚪状蝌蚪状；卵子为；卵子为球形球形。多数哺乳动物卵子。多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。的形成和在卵巢内的贮备是胎儿出生前完成的。三、受精三、受精1、概念、概念:2、标志、标志:3、场所、场所:1、概念、概念:指指精子和卵子精子和卵子结合形成结合形成合子合子 (即即受精卵受精卵)的过程。的过程。2、标志、标志:在在卵黄膜和透明带卵黄膜和透明带的间隙可的间隙可以观察到以观察到两个极体两个极体时。时。3、场所、场所:受精是在受精是在输卵管输卵管内完成的。内完成的。4、过程、过程受精前的受精前的准备阶段准备阶段受精阶段受精阶段准备阶段准备阶段1：精子获能精子获能准备阶段准备阶段2：卵子的准备卵子的准备准备阶段准备阶段1：精子获能精子获能即精子必须在即精子必须在雌性动物生殖道内雌性动物生殖道内发发生相应生理变化后，才能获得受精能力生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。的现象。准备阶段准备阶段2：卵子的准备卵子的准备即卵子在即卵子在输卵管内输卵管内达到达到减数第二分减数第二分裂中期（裂中期（M）时，才具备受精能力。时，才具备受精能力。受精阶段受精阶段: :1.1.1.1.精子穿越放射冠和透明带精子穿越放射冠和透明带精子穿越放射冠和透明带精子穿越放射冠和透明带 （1 1 1 1）. . . .顶体反应顶体反应顶体反应顶体反应使顶体内的使顶体内的使顶体内的使顶体内的酶酶酶酶释放出来并溶解放射冠内的释放出来并溶解放射冠内的释放出来并溶解放射冠内的释放出来并溶解放射冠内的卵卵卵卵丘细胞之间的物质，形成精子丘细胞之间的物质，形成精子丘细胞之间的物质，形成精子丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路。穿越放射冠的通路。穿越放射冠的通路。穿越放射冠的通路。（2）.穿过放射冠：穿过放射冠：在卵子外围集聚有在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿放射冠。几十个精子，它们首先穿放射冠。穿过透明带：穿过透明带：几个精子同几个精子同时分解透明带，但时分解透明带，但只只有一有一个精子能穿过透明带进入个精子能穿过透明带进入卵子内，当第一个精子进卵子内，当第一个精子进入后，透明带的穿透性就入后，透明带的穿透性就立即发生变化，从而立即发生变化，从而阻止阻止其他精子穿越透明带。其他精子穿越透明带。透透明带反应明带反应是防止多精入卵是防止多精入卵受精的受精的第一道屏障第一道屏障2.精子进入卵黄膜精子进入卵黄膜卵黄膜封闭作用卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的是防止多精入卵受精的第二道第二道屏障屏障3.精子进入卵黄膜精子进入卵黄膜卵黄膜封闭作用：卵黄膜封闭作用：是防止多精入卵是防止多精入卵受精的第二道屏受精的第二道屏障障卵黄膜上的微绒毛抱住精子卵黄膜上的微绒毛抱住精子4.原核形成原核形成： 雄原核雄原核形成和形成和雌原核雌原核形成形成5.配子结合：配子结合： 雌雄原核融合形成雌雄原核融合形成合子合子( (受精卵受精卵) )受精完成标志受精完成标志精子精子进入卵子后进入卵子后, ,原核原核膜破裂，形成新核膜，膜破裂，形成新核膜，形成形成雄原核。雄原核。卵子卵子被激活完成减二被激活完成减二分裂，分裂，排出第二极体排出第二极体，形成形成雌原核雌原核。两者向细胞中部靠拢两者向细胞中部靠拢, ,并相互融合成一个细并相互融合成一个细胞核胞核, ,这时称受精卵。这时称受精卵。小结受精阶段小结受精阶段 包括精子穿越包括精子穿越放射放射冠冠和和透明带透明带，进入，进入卵黄膜卵黄膜，原核形成原核形成和和配子结合配子结合。哺乳动物受精过程示意图哺乳动物受精过程示意图哺乳动物受精过程示意图哺乳动物受精过程示意图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顶体反应透明带反应透明带反应(第一道屏障第一道屏障)2)精子进入卵黄膜精子进入卵黄膜卵黄膜封闭作用（第二道屏障）卵黄膜封闭作用（第二道屏障）3)原核形成原核形成雄原核和雌原核形成雄原核和雌原核形成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)受精的意义受精的意义维持每种生物维持每种生物前后代前后代体细胞中体细胞中染染色体数目的恒定色体数目的恒定 ；对于生物的；对于生物的遗传和变异十分重要。遗传和变异十分重要。根据胚胎形态的变化，可将早期发育根据胚胎形态的变化，可将早期发育的胚胎分为以下几个阶段：的胚胎分为以下几个阶段：受精卵受精卵囊胚期囊胚期原肠胚期原肠胚期（包括内、（包括内、幼体幼体卵裂卵裂桑椹胚桑椹胚中、外三中、外三胚层和原肠腔）胚层和原肠腔）四、胚胎发育四、胚胎发育请注意：请注意：应明确卵裂的起点，方式，应明确卵裂的起点，方式，特点。分裂球细胞的特点。特点。分裂球细胞的特点。1、卵裂期的特点：、卵裂期的特点：受精卵受精卵卵裂期卵裂期桑椹胚桑椹胚：在：在透明带内透明带内进行有丝分裂，细胞数进行有丝分裂，细胞数量不断增加，量不断增加，DNADNA增多，有机物减少，增多，有机物减少，胚胎的总体积并不增加，或略有减少。胚胎的总体积并不增加，或略有减少。：由具有全能性细胞构成，细胞数由具有全能性细胞构成，细胞数在在3232个左右，排列紧密，形似桑椹个左右，排列紧密，形似桑椹：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2、早期胚胎发育的几个阶段、早期胚胎发育的几个阶段桑桑 椹椹 桑桑椹椹胚胚囊胚（内含囊胚腔）囊胚（内含囊胚腔）内细胞团：发育成胎内细胞团：发育成胎儿各组织儿各组织滋养层细胞：发育成滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘胎膜和胎盘2、早期胚胎发育的几个阶段、早期胚胎发育的几个阶段囊胚期囊胚期滋养层：发育成胚胎的附属结构或胚外结构，滋养层：发育成胚胎的附属结构或胚外结构，胚胎可通过这些组织从母体中获得正常发育所胚胎可通过这些组织从母体中获得正常发育所需的需的氧气和营养物质氧气和营养物质内细胞团细胞：内细胞团细胞：即胚胎干细胞即胚胎干细胞，是一种未分化，是一种未分化的细胞，的细胞，具有全能性具有全能性，能能发育成完整的胚胎发育成完整的胚胎滋养层滋养层内细胞团内细胞团囊胚腔囊胚腔囊胚的形成囊胚的形成原肠胚（内含原肠腔）原肠胚（内含原肠腔）滋养层滋养层外胚层外胚层中胚层中胚层内胚层内胚层2、早期胚胎发育的几个阶段、早期胚胎发育的几个阶段受精卵受精卵第一次卵裂第一次卵裂第二次卵裂第二次卵裂第三次卵裂第三次卵裂囊胚囊胚囊胚囊胚囊胚腔囊胚腔原肠腔原肠腔原肠胚原肠胚外胚层外胚层中胚层中胚层内胚层内胚层胚的发育：原肠胚的形成原肠胚的形成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：在透明带内透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断进行有丝分裂，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：发育成滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘胎膜和胎盘：最初发育在最初发育在输卵管输卵管进行有丝分裂进行有丝分裂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早期胚胎发育的几个阶段小结早期胚胎发育的几个阶段小结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 瞬间瞬间 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，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。在尾巴拍打的驱动下，努力进入卵子。 精精子子试试图图进进入入卵卵子子 瞬瞬间间受受精精第第一一天天卵卵裂裂期期卵卵裂裂期期桑桑椹椹胚胚囊囊胚胚胚胚卵卵期期囊胚植入子宫内膜，胚卵期结束囊胚植入子宫内膜，胚卵期结束受精后受精后8 8天。胚牙完成天。胚牙完成 着陆着陆,微微嵌入子微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。 孕孕四四周周受精后受精后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140150140150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 。巩固练习巩固练习1精子与卵子结合过程中穿越的两道屏障是（）精子与卵子结合过程中穿越的两道屏障是（）顶体反应顶体反应 透明带反应透明带反应 卵黄膜封闭作用卵黄膜封闭作用 精精子穿越放射冠子穿越放射冠 A B C D 2在受精过程中在受精过程中 （）（）精子必须发生顶体反应，释放顶体酶精子必须发生顶体反应，释放顶体酶 顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带、卵细胞膜顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带、卵细胞膜 卵细胞恢复并很快完成了第一次成熟分裂卵细胞恢复并很快完成了第一次成熟分裂 精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核 透明带反应防止了多精入卵和多精受精的发生透明带反应防止了多精入卵和多精受精的发生 ABCDBB当卵细胞达到（当卵细胞达到（ ）时期时，才具备与精子）时期时，才具备与精子受精的能力受精的能力A.减数第二次分裂后期减数第二次分裂后期 B.减数第一次分裂末期减数第一次分裂末期C.减数第二次分裂中期减数第二次分裂中期 D. 减数第二次分裂结束成熟减数第二次分裂结束成熟关于桑椹胚和囊胚的比较关于桑椹胚和囊胚的比较,以下说法正确的以下说法正确的是是( )(多选多选)A. 囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的起的B.囊胚期的细胞出现了细胞分化囊胚期的细胞出现了细胞分化,但遗传物但遗传物质未发生改变质未发生改变C. 桑椹胚的各细胞结构功能基本相同桑椹胚的各细胞结构功能基本相同D.囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起的。异引起的。下列能正确表示高等动物胚胎发育顺序的是下列能正确表示高等动物胚胎发育顺序的是 （）（）A.A.受精卵受精卵卵裂卵裂原肠胚原肠胚囊胚囊胚组织器官的组织器官的分化分化B.B.卵卵卵裂卵裂原肠胚原肠胚组织器官分化组织器官分化C.C.受精卵受精卵桑椹胚桑椹胚原肠胚原肠胚幼体幼体D.D.受精卵受精卵桑椹胚桑椹胚囊胚囊胚原肠胚原肠胚组织器官组织器官的分化的分化