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(共45张PPT)
胚胎工程的理论基础
2018年3月，地球上最后地球上最后一头雄性北方白犀牛“在肯尼亚死亡。地球上剩下最后两只雌性北方白犀牛。但研究人员设法保存了雄性北方白犀牛的精子。
克隆北方白犀牛
无性生殖
北方白犀牛种群遗传多样性会很低
试管动物
指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
操作对象
胚胎工程的概念
技术手段
操作水平：
特点
主要集中在细胞水平上。
在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。
哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律。
理论基础：
工程实质：
目 录
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受精
胚胎早期发育
习题巩固
受精
PART 01
知识回顾
曲细精管
(1)场所：在雄性动物的 内完成。
(2)时期：从 开始到 衰退。
精子的形成过程
睾丸的曲细精管
初情期
生殖机能
知识回顾
卵细胞
卵泡
卵细胞的形成过程
(1)场所：在雌性动物的 内完成。
(2)时期： 。
卵巢
输卵管
胎儿时期(性别分化以后)和初情期以后
受精
一、
受精
定义
阶段
受精前的准备阶段
受精阶段
指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
准备阶段Ⅰ——精子获能
准备阶段Ⅱ——卵子的准备
场所
输卵管内
直接利用________________使精子获能；
将精子培养在_______________中使其获能；
刚刚排出的精子___________与卵子受精，必须在________________发生__________________后，才能获得____________，这一生理现象称为“精子获能”。
(1) 准备阶段1-精子获能
实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能，为____________的建立奠定了基础。
不能立即
雌性动物的生殖道
相应的生理变化
受精能力
体外受精技术
雌性动物的生殖道
人工配制的获能液
①概念：
②使精子获能的方法：
③研究精子获能机制的意义:
精子获能实质是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
*获能液的成分因动物种类不同而有所差异；
*获能液常见有效成分有肝素、Ca2+载体等；
(1) 准备阶段1-精子获能
④成熟精子结构：
头
颈
线粒体鞘
尾巴
成熟精子含有的细胞质很少
---主要是细胞核——遗传物质的储存场所
---线粒体——为精子运动提供能量
---是精子代谢和运动的器官
*不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关
⑤精子形成
②尾的发育
③精子头出现
④细胞质浓缩
①顶体的发生
精子的产生
细胞核：
高尔基体：
中心体:
线粒体：
其它物质：
精子头部的主要部分
头部的顶体
精子的尾
线粒体鞘
原生质滴
(2) 准备阶段2-卵子的准备
②不同动物排出的卵子成熟程度 ：
有的可能是____________，如马、犬等；
有的可能是____________，如猪、羊等；
初级卵母细胞
次级卵母细胞
③卵子成熟的场所：
①卵子一般在排出 后才能被精子穿入。
2-3h
不同
排出的卵子都要在______内进一步成熟。
输卵管
④卵子具备与精子受精能力的时期：_____期。
MⅡ
卵原细胞
初级卵母细胞
次级卵母细胞
马、犬排卵
猪、羊排卵
MⅡ(中)期卵母细胞
发育
透明带
卵细胞膜
核
纺锤体—染色体复合物
第一极体
原始卵泡
成熟卵泡
黄体
初级或次级卵母细胞
排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？
卵子从卵泡中排出
正常情况下，一个卵巢中有多个卵泡，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。
(2) 准备阶段2-卵子的准备
项目 精子的发生 卵子的发生
区 别 场所
时间
过程 特点
结果
相同点
原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂
生殖细胞的成熟过程为减数分裂
成熟过程中染色体均经过一次复制和细胞两次分裂，子细胞中染色体数目减半
睾丸的曲细精管
卵巢
初情期开始到生殖机能衰退
胎儿期和初情期以后
①MⅠ分裂和MⅡ分裂是连续的
②需要变形
③细胞质均等分裂
①MⅠ分裂和MⅡ分裂是不连续的
②不需要变形
③细胞质不均等分裂
1个精原细胞形成4个精子
1个卵原细胞形成1个卵细胞
精子和卵子发生的比较
精子穿越透明带
精子接触卵细胞膜
精子进入
卵细胞
雄原核
第一极体
雌原核
第二极体
雌、雌原核形成
雌、雄原核靠近
核膜消失，卵裂开始
雄原核
第一极体
雌原核
第二极体
(3) 受精阶段
18
(3) 受精阶段
第1步：精子穿越卵细胞膜外结构
获能后的精子与卵子在输卵管相遇
释放多种酶（顶体酶）
溶解卵细胞膜外的一些结构（如透明带）
借助精子自身运动
精子接触卵细胞膜
(3) 受精阶段
第2步：精子接触卵细胞膜
在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外面的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。
(透明带反应是阻止多精入卵的第一道屏障)
第3步：精子入卵
精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。
(3) 受精阶段
第4步：卵细胞膜发生生理反应
精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。
(卵细胞膜反应是阻止多精入卵的第二道屏障)
(3) 受精阶段
雄原核
雌原核
第一极体
放出的
第二极体
第5步：雌雄原核的形成
雄原核的形成：
精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。
雌原核的形成：
精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核。
*多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体，观察到的两个极体为一个第一极体和一个第二极体；
(3) 受精阶段
雌、雄原核靠近
核膜消失，卵裂即将开始
第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成
雌、雄原核充分发育
相向移动，彼此靠近，核膜消失
形成含有两个染色体组的合子就是受精卵，受精过程结束。
(3) 受精阶段
放出的第二极体
第一极体
雄原核
雌原核
受精的标志:
观察到两个极体或者雌、雄原核。
受精完成的标志：
雌、雄原核融合形成合子(受精卵)
第1步：精子穿越卵细胞膜外结构
第2步：透明带发生生理反应
第3步：精子入卵
第4步：卵细胞膜发生生理反应
第5步：雌雄原核的形成
第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成
阻止多精入卵的两道屏障
(3) 受精阶段
受精
精子获能
受精前的准备
卵子准备
刚排出的精子必需在雌性动物的生殖道发生相应生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为“精子获能”
卵子排出后需要在输卵管中进一步成熟，到MⅡ期，才具备与精子受精的能力
精子获能的方法：利用雌性动物的生殖道；将精子培养到获能液（Ca2+载体、肝素等）中使其获能
精子穿过卵细胞外结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵称为雄原核；卵子释放第二极体，形成雌原核
雌雄原核靠近
核膜消失
(3) 受精阶段
胚胎早期发育
PART 02
次级卵母细胞
受精
2细胞期
4细胞期
8细胞期
桑葚胚
囊胚
1.场所
输卵管、子宫
2.分裂方式
有丝分裂
卵裂
胚胎发育早期，有一段时间在透明带内进行，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积不断增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。
二、胚胎早期发育
二、胚胎早期发育
原肠胚
受精卵
2细胞
4细胞
8细胞
桑葚胚
囊胚
①卵裂：
细胞数量_____________
胚胎总体积_________
透明带
有丝分裂
不断增加
并不增加
场所：_________
分裂方式：_________
特点：
卵裂
项目 变化
细胞数目
每个细胞体积
DNA总量
每个细胞内的DNA总量
有机物总量
物质种类
胚胎总体积
增多
减小
增多
不变
减少
增多
不增加或略有减小
卵裂期的特点
当卵裂产生的子细胞逐渐形成________的细胞团，形似 时，这时的胚胎称为桑葚胚；
二、胚胎早期发育
原肠胚
受精卵
2细胞
4细胞
8细胞
桑葚胚
囊胚
②桑葚胚：
概念：
特点：
桑葚
致密
由32个全能细胞构成
这一阶段及之前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。
二、胚胎早期发育
原肠胚
受精卵
2细胞
4细胞
8细胞
桑葚胚
囊胚
③囊胚：
特点：
结构：
内细胞团
滋养层细胞
囊胚腔
——发育成胎儿的各种组织
——发育成胎膜和胎盘
内细胞团
囊胚腔
滋养层
透明带
具有全能性，胚胎干细胞的来源
胚胎的进一步发育， 。
孵化：
囊胚进一步扩大，会导致 破裂，胚胎从其伸展出来。
细胞逐渐分化
透明带
非常重要
内细胞团的细胞未分化，可以作为胚胎干细胞的来源。
内细胞团
滋养层
囊胚腔
透明带
滋养层细胞已经分化
囊胚
细胞开始出现分化
二、胚胎早期发育
原肠胚
受精卵
2细胞
4细胞
8细胞
桑葚胚
囊胚
④原肠胚：
逐渐分化形成各种组织、器官等
表面的细胞层
向内迁移的细胞
内外两个胚层之间
外胚层：
内胚层：
中胚层：
原肠胚
外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官
中胚层：皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统
内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体
全能细胞
细胞分化
幼体
继续分化
出生发育
性成熟个体
孵化
卵裂期
胚胎发育
胚后发育
个体发育
内细胞团
滋养层细胞
囊胚腔
外胚层
中胚层
内胚层
（原肠腔）
总结
注意
高等动物的个体发育过程包括胚胎发育和胚后发育；
胚胎发育的起点是受精卵，终点是成熟的胎儿；
胎儿出生后的发育过程属于胚后发育。
因此，高等动物个体发育的起点是受精卵，终点是性成熟的个体。
特别提醒
1.胚胎发育中的细胞分裂均为有丝分裂，原肠胚阶段是个体发育中分化限度最大的阶段，但细胞分化贯穿于生物体整个生命历程中。
2.桑葚胚及以前的细胞均未分化，细胞全能性高，是胚胎分割的最佳时期。
3.桑葚胚到囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。
4.卵裂期和桑葚胚时期，只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，胚胎发育所需营养主要来自卵黄。
②囊胚期细胞开始分化，透明带破裂，滋养层细胞（以后发育成胎盘、胎膜，与母体建立联系）从外界吸收营养物质，使胚胎继续发育。
课堂小结
习题巩固
PART 03
【例1】下列过程发生在受精过程中的是( )
①精子与卵子接触,释放多种酶
②精子释放的酶可使精子穿过透明带、卵细胞膜
③卵子恢复分裂并很快完成了减数分裂Ⅰ
④精子和卵子的细胞核分别形成雄原核和雌原核
⑤透明带反应可以防止多精入卵的发生
A.①②⑤ B.①④⑤ C.②③④ D.②④⑤
B
【例2】下列有关受精作用的叙述,错误的是 ( )
A.合子中全部的遗传物质,一半来自父方,一半来自母方
B.受精时,精子和卵子的染色体汇合在一起
C.合子中的染色体数与本物种体细胞中的染色体数相同
D.合子中的染色体,一半来自父方,一半来自母方
A
【例3】下列关于哺乳动物早期胚胎发育的叙述,正确的是 ( )
A.合子形成后立即进入子宫内进行有丝分裂
B.卵裂时随着细胞数目的增加,胚胎总体积增大
C.桑葚胚阶段前的每个细胞都属于全能细胞
D.内细胞团将来发育成胎盘和胎膜
C
【例4】下图为哺乳动物早期胚胎发育的过程示意图,下列有关叙述错误的是 ( )
A.过程a和b使胚胎中有机物的含量减少
B.Ⅰ时期胚胎中的细胞具有全能性
C.细胞分化开始于Ⅲ时期
D.图示过程中,部分细胞中的遗传物质可能发生改变
C
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