胚胎工程的理論基礎

胚胎工程的理論基礎羅伯特·愛德華茲

第2頁,共80頁，2024年2月25日，星期天試管嬰兒第3頁,共80頁，2024年2月25日，星期天第4頁,共80頁，2024年2月25日，星期天英國人W·希普于1890年在劍橋大學將純種安哥拉兔的兩個4細胞胚胎移植到一只毛色特征完全不同的比利時兔的輸卵管內(nèi)。結(jié)果生出兩只純種的安哥拉子免。這是世界上第一例胚胎移植，胚胎移植技術(shù)由此創(chuàng)始。比利時兔安哥拉兔第5頁,共80頁，2024年2月25日，星期天胚胎工程

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(shù)，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需要移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。第6頁,共80頁，2024年2月25日，星期天操作對象：早期胚胎和配子技術(shù)手段：胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等理論基礎：哺乳動物的受精卵和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律胚胎工程的概念:第7頁,共80頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)

胚胎工程的理論基礎第8頁,共80頁，2024年2月25日，星期天（一）精子的發(fā)生1、場所:2、時間:睪丸的曲細精管初情期生殖機能衰退一、生殖細胞的形成閱讀教材25-26頁精子發(fā)生過程，回答相關(guān)問題輸精管附睪第9頁,共80頁，2024年2月25日，星期天3、精子的形態(tài)①外形似蝌蚪，分頭、頸、尾三大部分。②不同種動物精子的形態(tài)相似，大小略有不同，與動物的體形大小無關(guān)。第10頁,共80頁，2024年2月25日，星期天第11頁,共80頁，2024年2月25日，星期天線粒體鞘閱讀24頁精子發(fā)生過程，回答思考與討論相關(guān)問題精子結(jié)構(gòu)圖4、精子的結(jié)構(gòu):精子各組成分別由精子細胞的哪一部分形成?第12頁,共80頁，2024年2月25日，星期天①頂體的發(fā)生②尾的發(fā)育③精子頭出現(xiàn)④細胞質(zhì)濃縮⑤精子形成高爾基體發(fā)育為頭部的頂體中心體演變?yōu)榫拥奈簿蛹毎兂删泳€粒體聚集在尾的基部形成線粒體鞘細胞內(nèi)的其他物質(zhì)濃縮成球狀，稱為原生質(zhì)滴。隨著精子的成熟過程向后移動，直到最后脫落。第13頁,共80頁，2024年2月25日，星期天

1.細胞核2.高爾基體3.中心體4.線粒體5.細胞內(nèi)其他物質(zhì)精子頭的主要部分頭部的頂體精子的尾線粒體鞘(尾的基部)原生質(zhì)滴(球狀,最后脫落)精子細胞變形總結(jié)第14頁,共80頁，2024年2月25日，星期天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增殖期成熟期精子形成期MⅡ大量精原細胞染色體復制變形含單倍染色體生長期5、精子發(fā)生過程：第15頁,共80頁，2024年2月25日，星期天6.精子發(fā)生的激素調(diào)節(jié)分泌細胞：睪丸中的間質(zhì)細胞激素種類：雄性激素，最重要的是睪丸酮。作用：雄性激素刺激生殖器官和精子的發(fā)育與成熟，激發(fā)并維持第二性征。第16頁,共80頁，2024年2月25日，星期天

不是。其一，是動物為繁殖后代、延續(xù)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過程中，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(shù)以億計，但是通常只有一個精子能夠與卵子結(jié)合，這能說是一種浪費嗎？怎樣理解這一現(xiàn)象？問題討論:第17頁,共80頁，2024年2月25日，星期天

細胞核和線粒體都是精子結(jié)構(gòu)中的重要部分。細胞核是精子遺傳物質(zhì)儲存和復制的場所，也是參與精、卵結(jié)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(chǎn)生能量的主要場所。

2.精子細胞變成精子的過程中，細胞中很多結(jié)構(gòu)會消失，而細胞核和線粒體都保留下來，對這一現(xiàn)象怎樣理解？第18頁,共80頁，2024年2月25日，星期天

3.為什么精子中的線粒體集中在尾的基部？

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(fā)動機”。第19頁,共80頁，2024年2月25日，星期天4、精子細胞變成精子后，是否就具有受精的能力？并說明原因。不是，只有當精子的頭部的糖蛋白被分解后精子才具備受精能力，即精子的獲能過程。這個過程是精子在生殖道內(nèi)發(fā)生相應的生理變化：呼吸速率增強，膜代謝加強，運動形式改變等，才能獲得受精的能力。第20頁,共80頁，2024年2月25日，星期天第21頁,共80頁，2024年2月25日，星期天（二）、卵細胞的發(fā)生1、場所：發(fā)生在卵巢、成熟于輸卵管2、時期：胚胎性別分化以后第22頁,共80頁，2024年2月25日，星期天不同發(fā)育階段的卵泡排卵黃體退化黃體卵泡細胞卵巢中有卵泡，每個卵泡中有一個初級卵母細胞。

第23頁,共80頁，2024年2月25日，星期天3、卵子形態(tài)結(jié)構(gòu)圖第24頁,共80頁，2024年2月25日，星期天

①放射冠：是包圍在卵子透明帶外面的卵丘細胞群。②透明帶：是由卵泡細胞或其它細胞分泌，其成分主要是糖蛋白。其作用是保護卵子，阻止異種精子進入。第25頁,共80頁，2024年2月25日，星期天注意：初生女嬰的兩個卵巢中共有初級卵母細胞(初級卵泡)約兩百萬個，它們都已進入了減數(shù)第一次分裂的前期，并停留在前期不再發(fā)育。直到女孩進入性成熟時期。此時約有40萬個初級卵母細胞保留下來。初級卵母細胞受性激素的刺激才蘇醒過來，重新繼續(xù)發(fā)育。只有約420個能發(fā)育成卵。在這420個有幸發(fā)育成卵的次級卵母細胞中，最早的一個是等待15年，而最后的一個是等待了50年才重新發(fā)育的。胚胎期卵巢中有不同發(fā)育階段的卵泡卵細胞發(fā)育的場所性別分化后開始到出生前（胚胎時期）原始生殖細胞→卵原細胞→初級卵母細胞第26頁,共80頁，2024年2月25日，星期天4、卵子的發(fā)生過程胎兒期初情期后卵原細胞初級卵母細胞次級卵母細胞+第一極體

合子+兩個極體初級卵母細胞2N2NN2N有絲分裂數(shù)目增多MⅠ分裂MⅡ分裂初級卵母細胞生長透明帶形成卵黃膜透明帶排卵減數(shù)第一次分裂是在雌性動物排卵

前、后完成的減數(shù)第二次分裂是在精子和卵細胞結(jié)合的過程中完成受精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(jīng)完成了受精卵子是否受精的重要標志生長、演變第27頁,共80頁，2024年2月25日，星期天說明：馬排出的是初級卵母細胞；綿羊、牛、豬排出的是次級卵母細胞和第一極體。第28頁,共80頁，2024年2月25日，星期天①卵泡的形成和在卵巢中的儲備，是在胎兒時期完成；②卵細胞形成過程中的兩次分裂是不連續(xù)完成的；③排卵時排出的不是成熟卵細胞，可能是初級卵母細胞，可能是次級卵母細胞；注意第29頁,共80頁，2024年2月25日，星期天5.卵細胞發(fā)生的激素調(diào)節(jié)分泌部位：腦垂體，卵巢中的卵泡激素種類：卵泡刺激素（FSH）;

黃體生成素(LH)；雌激素作用：卵泡刺激素促進卵母細胞的生長和發(fā)育并與黃體生成素一起使卵泡細胞釋放更多的雌激素促進卵泡生長，黃體生成素增高會引起排卵第30頁,共80頁，2024年2月25日，星期天1.排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？提示：是指卵子從卵泡中排出。2.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？提示：剛排出的卵子尚未完全成熟，需要在輸卵管內(nèi)進一步成熟，直到減數(shù)第二次分裂的中期才能與精子結(jié)合完成受精過程。排出的卵子是在輸卵管內(nèi)與精子受精的。思考探究第31頁,共80頁，2024年2月25日，星期天

在卵黃膜和透明帶間隙有兩個極體是卵子是否受精的重要標志4.卵子是否受精的重要標志是什么？3.一個卵泡中能形成幾個成熟的卵子？正常情況下，一個卵泡只能形成一個成熟的卵子。第32頁,共80頁，2024年2月25日，星期天精子的發(fā)生和卵子的發(fā)生（新坐標13頁）.精子卵子不同點發(fā)生場所睪丸卵巢成熟場所睪丸輸卵管生殖細胞數(shù)1→41→1排出時是否成熟是否是否變形是否開始時間初情期胎兒期

（初情期后才有排卵）分裂連續(xù)性連續(xù)間斷相同點①有絲分裂產(chǎn)生性原細胞、初級性母細胞②都經(jīng)過減數(shù)分裂才形成性細胞第33頁,共80頁，2024年2月25日，星期天二、胚胎發(fā)育2、受精部位:3、受精標志:在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時。輸卵管（一）受精作用1、概念:指兩性配子（精子和卵子）結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程。（精卵識別的基礎是特異性蛋白）第34頁,共80頁，2024年2月25日，星期天4、過程受精前的準備階段受精階段準備階段1：精子獲能準備階段2：卵子的準備第35頁,共80頁，2024年2月25日，星期天準備階段1：精子獲能

精子必須在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應生理變化（精子獲得了釋放頂體酶、穿通放射冠和透明帶的能力）后，才能獲得受精能力的現(xiàn)象。第36頁,共80頁，2024年2月25日，星期天

精子在雌性動物的生殖道中是如何獲能的？思考與探究

答：精液由精子和精漿組成，精漿中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，因此，精液中的精子無法獲能；只能交配后精液進入雌性生殖道內(nèi)，生殖道分泌了一種解除抑制的物質(zhì)才能引起精子獲能；第37頁,共80頁，2024年2月25日，星期天

卵子在輸卵管內(nèi)達到減數(shù)第二分裂中期（MⅡ）時，才具備受精能力。準備階段2：卵子的準備第38頁,共80頁，2024年2月25日，星期天受精階段:1.頂體反應：精子頂體內(nèi)的水解酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細胞之間的物質(zhì)，形成穿越放射冠的通道------精子穿越放射冠第39頁,共80頁，2024年2月25日，星期天2、透明帶反應：（1）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(nèi)。當精子觸及卵黃膜的瞬間，會產(chǎn)生阻止其他精子穿越透明帶的生理反應------透明帶反應。透明帶反應是防止多精入卵受精的第一道屏障；第40頁,共80頁，2024年2月25日，星期天精子試圖進入卵子

（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第41頁,共80頁，2024年2月25日，星期天此時,精子的頭已經(jīng)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(zhuǎn)的鉆頭，在尾巴拍打的驅(qū)動下，努力進入卵子。

第42頁,共80頁，2024年2月25日，星期天3.形成合子核：

精子進入后，次級卵母細胞完成減數(shù)分裂Ⅱ，放出第二極體，隨后卵核與精核融合為一個合子核(受精卵)第43頁,共80頁，2024年2月25日，星期天精子進入卵后變化①變化②變化③產(chǎn)生卵黃膜封閉作用形成第二道屏障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(shù)第二次分裂，排出第二極體發(fā)育移動接觸合并形成受精卵第44頁,共80頁，2024年2月25日，星期天小結(jié)受精階段:

精子穿越放射冠精子穿越透明帶精子穿越卵黃膜

配子結(jié)合頂體反應透明帶反應（第一道）卵黃膜封閉作用（第二道）雌雄原核融合形成合子(受精卵)第45頁,共80頁，2024年2月25日，星期天過程時間變化作用①穿越放射冠精子與卵子的放射冠相遇時頂體反應：頂體內(nèi)的酶釋放出來溶解卵丘細胞間的物質(zhì)形成精子穿越放射冠的通道；②穿越透明帶精子與透明帶接觸時頂體酶將透明帶溶出一條通道精子借助自身運動穿越透明帶；③接觸卵黃膜精子與卵黃膜接觸時透明帶反應：產(chǎn)生阻止后來精子進入透明帶的反應；阻止多精入卵的第一道屏障；第46頁,共80頁，2024年2月25日，星期天過程時間變化作用④進入卵黃膜精子入卵后卵黃膜封閉作用：精子入卵后卵黃膜產(chǎn)生的一種阻止其它精子入卵的反應；阻止多精入卵的第二道屏障⑤形成原核精子入卵后精子的核膜破裂，形成一個比原核大的核，即雄原核；被激活的卵子完成減II，排出第二極體后形成雌原核；形成雄原核形成雌原核第47頁,共80頁，2024年2月25日，星期天過程時間變化作用⑥配子結(jié)合雌、雄原核充分發(fā)育后雌雄原核接觸、體積縮小、合并，染色體合為一組。受精卵形成第48頁,共80頁，2024年2月25日，星期天誤點警示：1、成熟的精子無受精能力，需要在生殖道內(nèi)獲能后方能受精。2、動物排出的卵子并未成熟，只有達到減數(shù)第二次分裂中期時，才具備受精能力。3、受精卵的遺傳物質(zhì)中，核遺傳物質(zhì)一半來自精子，一半來自卵子，質(zhì)遺傳物質(zhì)幾乎全來自卵子。第49頁,共80頁，2024年2月25日，星期天4、受精的意義維持每種生物前后代體細胞中染色體數(shù)目的恒定

；對于生物的遺傳和變異十分重要。第50頁,共80頁，2024年2月25日，星期天胚胎發(fā)育胚胎發(fā)育胚后發(fā)育個體發(fā)育第51頁,共80頁，2024年2月25日，星期天1、時間：從受精卵到成熟的胎兒2、場所：輸卵管到子宮3、過程：胚胎發(fā)育第52頁,共80頁，2024年2月25日，星期天根據(jù)胚胎形態(tài)的變化，可將早期發(fā)育的胚胎分為以下幾個階段：受精卵桑椹胚原腸胚幼體（胎兒）卵裂期囊胚胚胎發(fā)育的過程第53頁,共80頁，2024年2月25日，星期天第54頁,共80頁，2024年2月25日，星期天第55頁,共80頁，2024年2月25日，星期天受精卵第一次卵裂第二次卵裂第三次卵裂囊胚囊胚囊胚腔原腸胚外胚層中胚層內(nèi)胚層桑椹胚原腸腔三層兩腔一孔第56頁,共80頁，2024年2月25日，星期天受精卵卵裂期桑椹胚囊胚（內(nèi)含囊胚腔）原腸胚（內(nèi)含原腸腔）胎兒形成：在透明帶內(nèi)進行有絲分裂，細胞數(shù)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(gòu)成，細胞數(shù)在32個左右，排列緊密，形似桑椹內(nèi)細胞團：發(fā)育成胎兒各組織滋養(yǎng)層細胞：將發(fā)育成胎膜和胎盤：最初發(fā)育在輸卵管進行有絲分裂外胚層、內(nèi)胚層、中胚層原腸腔、囊胚腔，胚孔內(nèi)細胞團囊胚腔第57頁,共80頁，2024年2月25日，星期天囊胚

孵化：囊胚進一步擴大，會導致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫孵化。第58頁,共80頁，2024年2月25日，星期天第59頁,共80頁，2024年2月25日，星期天原腸胚滋養(yǎng)層外胚層：由內(nèi)細胞團表層的細胞形成中胚層：外胚層細胞特定區(qū)域成為增殖區(qū)，分裂的細胞進入內(nèi)外胚層之間形成中胚層內(nèi)胚層：由內(nèi)細胞團五方的細胞形成原腸腔：由內(nèi)胚層包圍的囊腔原腸胚的主要特點？具有原腸腔三胚層和胚孔第60頁,共80頁，2024年2月25日，星期天卵裂期的特點：細胞分裂方式為_______細胞數(shù)目____每個細胞體積_____胚胎總體積_____或略有___DNA數(shù)目_____有機物總量_____有機物種類_____有絲分裂增加不增加縮小減小增加減少增加第61頁,共80頁，2024年2月25日，星期天外胚層中胚層內(nèi)胚層表皮附屬結(jié)構(gòu)神經(jīng)系統(tǒng)感官脊索真皮肌肉內(nèi)臟器官外膜排泄系統(tǒng)生殖系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)消化道上皮呼吸道上皮肝胰等腺體外表神經(jīng)和感官；內(nèi)呼消化胰與肝；第62頁,共80頁，2024年2月25日，星期天原腸腔出現(xiàn)囊胚腔進入原腸胚階段第63頁,共80頁，2024年2月25日，星期天囊胚腔原腸腔原腸胚第64頁,共80頁，2024年2月25日，星期天囊胚腔原腸腔原腸胚第65頁,共80頁