專題3 胚胎工程

專題3胚胎工程胚胎工程------是指對動物早期胚胎或配子所進(jìn)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(xì)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，以滿足人類大各種需求。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(xì)胞培養(yǎng)等理論基礎(chǔ)：哺乳動物的受精卵和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律胚胎工程的建立一、胚胎移植技術(shù)的研究胚胎移植技術(shù)成為許多胚胎工程不可缺少的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。二、胚胎移植技術(shù)的成功和應(yīng)用帶動和加速了體外受精技術(shù)的研究。三、胚胎移植和體外受精使胚胎分割、性別鑒定、體細(xì)胞克隆、轉(zhuǎn)基因胚胎、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。3.1體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育一、精子和卵子的發(fā)生

二、受精

三、胚胎發(fā)育男性生殖系統(tǒng)（正面）精囊腺（分泌黏液）輸精管（輸送精子）前列腺（分泌黏液）尿道（排出精液和尿液）陰莖（排出精液和尿液）附睪（儲存和輸送精子）陰囊（保護(hù)睪丸和附睪）睪丸（產(chǎn)生精子，分泌雄性激素）1.精子的發(fā)生一、精子和卵子的發(fā)生

1.精子的發(fā)生發(fā)生場所：睪丸的曲細(xì)精管內(nèi)時間：初情期（青春期）——生殖機(jī)能衰老輸精管附睪管直精小管睪丸網(wǎng)輸出小管鞘膜臟層睪丸小葉白膜鞘膜腔曲細(xì)精管

睪丸與附睪模式圖精原細(xì)胞有絲分裂初級精母細(xì)胞次級精母細(xì)胞精子細(xì)胞精子MⅠ第一階段第二階段第三階段MⅡ精子發(fā)生的過程精原細(xì)胞染色體復(fù)制變形生精上皮與睪丸間質(zhì)模式圖精細(xì)胞變形為精子的過程中段頂體多余細(xì)胞質(zhì)頂體泡中心體鞭毛線粒體細(xì)胞核——精子頭的主要部分高爾基體——頭部的頂體中心體——精子的尾線粒體——線粒體髓鞘（尾的基部）細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)——原生質(zhì)滴頭頸尾精子的產(chǎn)生還要具備以下兩個條件1.營養(yǎng)。精原細(xì)胞分裂演變成精子，尤其1變4的過程，需要大量的營養(yǎng)物質(zhì)，特別是蛋白質(zhì)。曲細(xì)精管里分泌一種液體，每100克睪丸組織每小時可分泌0.1-10毫升，其中有大量蛋白質(zhì)。精子產(chǎn)生時，血液與曲細(xì)精管之間存在一種隔膜，叫做“血-睪丸屏障”，使血液與曲細(xì)精管之間有選擇性地進(jìn)行物質(zhì)交換。睪丸酮、促性腺激素等物質(zhì)能很快地進(jìn)入曲細(xì)精管，而蛋白質(zhì)進(jìn)入很慢。2.適宜的溫度。精子成長時的一系列新陳代謝過程，尤其是蛋白質(zhì)的合成代謝，要求陰囊內(nèi)的溫度比體溫低至少1-1.5℃。睪丸的溫度太高，精子生長至半途即會夭折。曲細(xì)精管里產(chǎn)生的精子尚沒有生育能力，在附睪里才逐步成熟。附睪分泌一些營養(yǎng)物質(zhì)，使精子完成成熟。附睪對精子的作用有：加強(qiáng)運(yùn)動能力，使其從原地?cái)[動變?yōu)橄蚯斑\(yùn)動和向上爬行。略微縮小體形，使其變得更精悍、活潑、減少阻力。強(qiáng)化遺傳“密碼”，使之更具有生育能力。使精子外面產(chǎn)生一層抗原。精子抗原性增強(qiáng)，可以引起免疫性不育。62-討論題1.家畜每次射精排出的精子數(shù)以億計(jì)，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(fèi)嗎？怎樣理解這一現(xiàn)象？提示：不是?？梢詮膬煞矫嬲f明這一問題：其一，在自然繁殖的條件下，為了使母畜排出的1個或幾個卵子完成受精，公畜一次射出幾億到幾十億的精子到發(fā)情母畜的生殖道內(nèi)，可以說是動物為繁殖后代、延續(xù)物種的一種生理保障機(jī)制；其二，在自然條件下，精子從射精部位運(yùn)行到受精部位，在通過母畜生殖道的過程中，復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)和生理環(huán)境將對精子進(jìn)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(dá)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。2.精子細(xì)胞變成精子的過程中，細(xì)胞中很多結(jié)構(gòu)會消失，而細(xì)胞核和線粒體都保留下來，對這一現(xiàn)象怎樣理解？為什么精子中的線粒體集中在尾的基部？提示：細(xì)胞核和線粒體都是精子結(jié)構(gòu)中的重要部分。其中，細(xì)胞核是精子遺傳物質(zhì)儲存和復(fù)制的場所，也是參與精、卵結(jié)合和后代遺傳特性與細(xì)胞代謝活動的控制中心。而線粒體則是精子進(jìn)行有氧呼吸分解營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生運(yùn)動能量的場所。精子的線粒體在精子形成過程中，集中于尾的基部形成線粒體鞘膜，是精子維持生存和運(yùn)動能量的“動力工廠”或“發(fā)動機(jī)”。女性生殖系統(tǒng)圖（正面）胚胎和胎兒發(fā)育的場所輸送卵細(xì)胞產(chǎn)生卵細(xì)胞，分泌雌性激素精子進(jìn)入和胎兒產(chǎn)出的通道2.卵子的發(fā)生排卵次級卵母細(xì)胞第一極體透明帶放射冠輸卵管2.卵子的發(fā)生發(fā)生部位：卵巢時間：胎兒期－初情期（青春期）－生殖機(jī)能衰退減數(shù)第一次分裂前期是在出生前完成減數(shù)第一次分裂在雌性動物排卵前完成；減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結(jié)合的過程完成的。人早在胚胎時期，卵原細(xì)胞就已陸續(xù)分裂分化而產(chǎn)生了初級卵母細(xì)胞。初生女嬰的兩個卵巢中共有初級卵母細(xì)胞(初級卵泡)約兩百萬個，它們都已進(jìn)入了第一次減數(shù)分裂的前期Ⅰ時期，并停留在前期Ⅰ階段不再發(fā)育，直到女孩進(jìn)入性成熟時期。此時約有400000個初級卵母細(xì)胞保留下來。初級卵母細(xì)胞受性激素的刺激才蘇醒過來，重新繼續(xù)發(fā)育。但是，并不是這400000個初級卵母細(xì)胞同時蘇醒，同時發(fā)育，而是從性成熟期開始，每28d左右，只有一個(偶然2個)初級卵母細(xì)胞繼續(xù)發(fā)育。也就是說，如果女子從15歲開始排卵，持續(xù)35a，她的400000個初級卵母細(xì)胞中只有420個能發(fā)育成卵。在這420個有幸發(fā)育成卵的初級卵母細(xì)胞中，最早的一個是等待15a，而最后的一個是等待了50a才重新發(fā)育的。那些不能繼續(xù)發(fā)育的初級卵母細(xì)胞就逐漸死亡了。透明帶形成卵原細(xì)胞有絲分裂初級卵母細(xì)胞前Ⅰ胎兒期第一極體次級卵母細(xì)胞第二極體合子卵子發(fā)生過程MⅡ初級卵母細(xì)胞MⅠ精子+初情期后輸卵管卵子受精的標(biāo)志當(dāng)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。黃體（corpusluteum）為排卵后由卵泡迅速轉(zhuǎn)變成的富有血管的腺體樣結(jié)構(gòu)。如未受精形成的稱月經(jīng)黃體，如受精則為妊娠黃體。黃體細(xì)胞以顆粒細(xì)胞占多數(shù)，細(xì)胞大，著色淺，分泌孕酮；泡膜黃體細(xì)胞小，大部位于黃體外周，細(xì)胞較少，核和質(zhì)都較黃體細(xì)胞深，分泌雌激素。黃體存在時間多少，視排出的卵受精與否，若卵子未受精，黃體僅維持二周即萎縮，被結(jié)締組織結(jié)疤所代替，即白體；若卵子受精成功并開始妊娠，黃體繼續(xù)增長，至妊娠2～3月后慢慢萎縮。哺乳動物精子和卵子的發(fā)生主要有哪些相似點(diǎn)或不同點(diǎn)？相似點(diǎn)：最初階段均進(jìn)行有絲分裂，不斷增加生殖原細(xì)胞的數(shù)量；經(jīng)過兩次減數(shù)分裂（MⅠ和MⅡ）才能形成精子和卵子。不同點(diǎn)：一個精原細(xì)胞——多個精子；一個卵原細(xì)胞——一個卵子；精子形狀為蝌蚪狀；卵子為球形。多數(shù)哺乳動物卵子的形成和在卵巢內(nèi)的貯備是胎兒出生前完成的1.一個卵泡中能形成幾個成熟的卵子？答：正常情況下，一個卵泡只能形成一個成熟的卵子。2.排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？答：是指卵子從卵泡中排出。3.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？答：剛排出的卵子尚未完全成熟，僅完成第一次減數(shù)分裂，需要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，直到第二次減數(shù)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。63-討論題二、受精概念：是精子和卵子結(jié)合形成合子（即受精卵）的過程。場所：輸卵管受精前的準(zhǔn)備階段受精階段精子獲能卵子的準(zhǔn)備二、受精-----⒈受精前的準(zhǔn)備階段精子獲能精子必須在雌性動物的生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才獲得受精能力的生理現(xiàn)象。卵子的準(zhǔn)備在輸卵管中發(fā)育到減Ⅱ中期，才具有與精子受精的能力排出初級卵母細(xì)胞：馬、犬排出次級卵母細(xì)胞：豬、羊二、受精-----⒉受精階段精子穿越放射冠和透明帶精子進(jìn)入卵黃膜原核形成配子結(jié)合①穿過放射冠在卵子外圍集聚有幾十個精子，它們首先穿放射冠頂體酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì)，形成精子穿越放射冠的通路②穿過透明帶幾個精子同時分解透明帶，但只有一個精子能穿過透明帶，并接觸卵黃膜；當(dāng)精子接觸卵黃膜的瞬間，會產(chǎn)生阻止后來精子透明帶的生理反應(yīng)，這個反應(yīng)稱為透明帶反應(yīng)。透明帶反應(yīng)是防止多個精子進(jìn)透明帶，引起多精子入卵受精的第一道屏障③精子入卵精子與卵黃膜接觸時，立即被微絨毛抱合，隨后，精子外膜和卵黃膜相互融合，精子入卵。精子入卵后，卵黃膜會立即發(fā)生一種生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)，這種生理反應(yīng)稱作卵黃膜封閉作用。防止多精子入卵受精的第二道屏障④雄原核和雌原核的形成精子進(jìn)入卵子后，尾部脫離，原有核膜破裂；隨后，精子形成一個新的核膜，形成一個比原來精子核還大的核，雄原核精子進(jìn)入卵后被激