胚胎工程的理论基础(公开课)课件

胚胎工程的理论基础一.生殖细胞的形成一）精子的发生1、精子的形态结构比较人和动物的精子精子形似蝌蚪，总长约66μm，分头、尾部（中段和尾）两部分。1)头：头部正面呈椭圆形，侧面呈梨形，内含一个染色质十分致密的细胞核和一个顶体。

顶体：是一种膜系细胞器（高尔基体），呈帽状罩于细胞核的前方。顶体内含多种水解酶（顶体酶）相当于巨大溶酶体。

细胞核:父方的遗传物质，双链DNA，与蛋白质紧密结合。精子线粒体鞘2)尾部：中段和尾中段的线粒体鞘含有螺旋状排列的线粒体，为精子的运动提供能量。尾部是精子代谢和运动器官。尾部的中心含一条贯穿全尾的轴丝（类似鞭毛），2、精子的发生1）、场所:2）、时期:雄性睾丸的曲细精管初情期生殖机能衰退着丝点分裂姐妹染色单体分开1个精原细胞(2N)

减数第一次分裂染色体复制1个初级精母细胞(2N)2个次级精母细胞(N)减数第二次分裂4个精细胞(N)变形作用4个精子(N)同源染色体联会，出现四分体、交叉互换同源染色体分离非同源染色体自由组合增殖期：精原细胞通过有丝分裂增殖，一部分贮藏于曲细精管中继续增殖，另一部分进入生长期。生长期：进入生长期的精原细胞长大成为初级精母细胞。成熟期：初级精母细胞进行一次减数分裂（连续两次分裂）形成4个精子细胞。精子形成期：精子细胞经过一系列的变化，形成成熟的精子。精子成熟后，进入附睾中进一步发育并贮藏。附睾中的精子一般没有受精能力，只有其头部的糖蛋白被雌性生殖管道分泌物中的酶降解后才具备。

①.细胞核②.高尔基体③.中心体④.线粒体⑤.细胞内其他物质精子头的主要部分头部的顶体精子的尾线粒体鞘(尾的基部)原生质滴(球状,最后脱落)精子细胞变形总结二）.卵细胞的发生1、卵细胞的形态结构

卵细胞是哺乳动物体内最大的细胞，大约是精子体积的100倍。其直径可达0．125-0．15毫米，和人的头发尖的直径差不多。卵呈球形，卵的细胞膜外面具有外被，其成分主要是糖蛋白，是由卵细胞或其它细胞分泌的。在哺乳动物中这种外被叫做透明带，其作用是保护卵子，阻止异种精子进入。透明带外面还具有由卵丘细胞形成的放射冠。

卵细胞细胞质多，核糖体十分丰富，同时还含有大量营养物质，卵细胞不能运动。卵细胞结构图1）发生部位：卵巢、输卵管卵子是从卵巢的原始卵泡发育形成的，妇女一生中全部卵细胞都是胎儿期增殖生成的。新生儿时期约有30万～40万个以上的原始卵泡，但是99％的原始卵泡发育不久就相继退化消亡，故妇女一生中总共有400至500个卵泡发育成熟并排出。2、卵细胞的发生2）时间：从胎儿时期开始（胎儿时期完成了卵泡的形成和在卵巢内的储备）从性别分化开始，减数第一次分裂是在雌性动物排卵前完成；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的。17卵原细胞有丝分裂多个卵原细胞DNA复制初级卵母细胞MⅠ第一极体次级卵母细胞第二极体卵子(形成合子)MⅡ（排卵前后完成）（在受精过程完成）（被卵泡细胞包围,形成卵泡）(3)卵子形成过程:卵子受精的标志：当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。（胎儿时期完成）卵子是通过减数分裂形成的，第一次减数分裂在卵巢内完成，经过排卵过程，即将次级卵母细胞及外周的透明带和放射冠排出，倘若次级卵母细胞遇到精子，再结合过程中进行减数第二次分裂，成为真正意义上的卵细胞。一个卵细胞排出后约可存活12-24小时，在这12-24小时内等待着与精子相遇、结合。若卵子排出后由于多种原因不能与精子相遇形成受精卵，便在24小时后自然死亡。失去这次受精的机会，就要等到1个月后另一个卵子成熟并被排出，重复同样的过程。左右两个卵巢通常是轮流排卵，少数情况下能同时排出两个或两个以上的卵子。如果分别与精子相结合，就出现了双卵双胞胎和多卵多胞胎。1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵细胞？2.排卵是指卵细胞从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？3.刚排出的卵是成熟的卵细胞吗？它在母体的什么部位与精子受精？刚排出的卵细胞尚未完全成熟，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。排出的卵细胞是在输卵管内与精子受精的。正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵细胞。是指卵细胞从卵泡中排出。思考：3、产生卵子的过程是否都发生在卵巢中？否、减II过程是在输卵管中精子与卵子的发生比较24

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、延续物种的一种生理保障机制；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，与卵子完成受精的只有一个。

1.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，这能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？26

提示：细胞核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“动力工厂”或“发动机”。2.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？27二.胚胎的发育28（1）受精前的准备阶段:①精子获能:精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后,才获得受精能力的生理现象.②卵子的准备:在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期,才具有与精子受精的能力充满活力的精子3、过程精、卵相遇顶体反应顶体酶释放溶解卵丘细胞之间物质穿越放射冠接触透明带顶体酶溶解透明带穿越透明带接触卵黄膜产生透明带反应形成第一道屏障精子被微绒毛抱合精子外膜与卵黄膜融合精子注入卵3、受精作用的过程精子进入卵子要通过哪些障碍？（2）受精阶段:①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卵丘细胞和透明带。

透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障②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③原核形成：雄原核形成和雌原核形成④配子结合：雌雄原核融合形成合子(受精卵)①顶体反应、穿过放射冠②穿过卵黄膜④雌雄原核融合③雌、雄原核形成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。

精子注入卵后变化①变化②变化③产生卵黄膜封闭作用形成第二道屏障尾部脱离核膜破裂形成雄原核激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体形成雌原核发育移动接触合并形成受精卵透明带放射冠第一极体①精卵相遇，发生顶体反应，精子穿入放射冠。②精子接触透明带。③精子穿过透明带，接触卵黄膜。哺乳动物受精过程示意图12/22/2022精子头膨胀第一极体第二极体④精子头膨胀，同时卵子完成第二次成熟分裂，释放第二极体。原雌核原雄核⑤原雌、雄核形成。⑥核膜消失、两个核融合。⑦第一次卵裂即将开始。12/22/2022区分受精的标志和受精完成的标志

受精的标志在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。也就是第二极体形成的时候。而受精完成的标志是雌雄原核融合形成合子。5.受精作用的实质和意义

维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定

；对于生物的遗传和变异十分重要。受精过程完成以后开始进行胚胎发育。二、胚胎发育的过程胚胎发育的过程：根据胚胎形态的变化，分几个阶段：受精卵

卵裂（包括2细胞期、4细胞期、8细胞期、16细胞期、32细胞期）桑椹胚

囊胚期

原肠胚期（包括内、中、外三胚层和原肠腔）幼体。卵裂期的特点细胞分裂方式为________细胞数目_________每个细胞体积_________胚胎总体积______或略有_____有机物总量_______有机物种类_________DNA总数目_____有丝分裂增加不增加缩小减小减少增加增加早期胚胎的发育包括三个阶段：桑椹胚、囊胚和原肠胚1、桑椹胚卵裂：受精卵开始进行的几次有丝分裂，较普通有丝分裂快得多，称为卵裂。当卵裂分裂到16～32个细胞时，细胞紧密连接成为一个细胞团，形似桑椹，此时叫桑椹胚。特点：每一个细胞都具有全能性，特别是2～8个细胞时，都可以做胚胎移植的核供体。2、囊胚内细胞团：位于胚体一端，细胞个体较大，将来发育成胎儿各组织（完整胚胎）。滋养层细胞：环透明带一排细胞，将来发育成胎膜和胎盘，为胚胎提供营养。胚胎可通过这些组织从母体中获得正常发育所需的氧气和营养物质。出现囊胚腔和细胞定位(胚泡腔)孵化：囊胚进一步扩大，会导致透明带的破裂，胚胎从其中伸展出来的过程。哪个阶段以前的细胞为全能细胞？哪个阶段的细胞开始分化？何种结构将来发育成胎儿的各种组织？胎膜和胎盘由什么结构发育而来的？桑椹胚以前囊胚内细胞团滋养层3、原肠胚内细胞团表层的细胞外胚层内胚层内细胞团下方的细胞衍生形成中胚层原肠腔内胚层包围的囊腔内细胞团细胞经过变化插到内外胚层形成原肠三个胚层进一步分化，逐步形成各种器官和系统原肠胚3胚层的发育外表、附、感、神；内呼、消、肝、胰；其余中胚层。外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体中胚层：皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统受精卵卵裂期桑椹胚囊胚（内含囊胚腔）原肠胚（内含原肠腔）胎儿形成滋养层外胚层中胚层内胚层原肠腔：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。：由全能细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑椹内细胞团：发育成胎儿各组织滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘：最初在输卵管进行有丝分裂胚胎发育小结主要特点：受精卵人的胚胎发育50卵裂期桑椹胚(胚泡腔)受精后6星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的心跳每分钟140—150下．是母亲心跳的两倍。

人类胚胎第8周时在子宫内的照片此时胎儿已长到20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。1、下列有关哺乳动物的胚胎发育早期的卵裂期过程的叙述中，错误的是（）A.细胞数目不断增多B.细胞的分裂方式是有丝分裂C.胚胎中DNA的总量增加D.每个细胞的DNA含量不断增加，细胞全能性变小评价练习：D2、研究表明，大多数动物如蛙的受精卵在卵裂期随着卵裂的进行胚胎的体积并不增大，但胚胎细胞核的总质量与细胞质的总质量（核/质）比值却发生变化。下列符合卵裂期核质质量比值变