2-3-1-胚胎工程的理論基礎(chǔ)-課件

Fromsociety00從社會中來我國對奶類的總需求量很大，但與奶業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比，我國奶牛的單產(chǎn)水平還存在一定差距。奶牛品種是影響產(chǎn)奶的主要因素之一，而引進(jìn)一頭成年奶牛往往需要數(shù)萬元，高昂的價(jià)格使得靠大量引進(jìn)優(yōu)良品種來提高產(chǎn)量不太可行。能不能讓引進(jìn)的兩種奶?？焖?、大量繁殖呢？遺憾的是，牛的生育率很低，一頭母牛一胎一般只產(chǎn)一頭犢牛，一生約生育四五次。如何解決這個(gè)難題呢？

可以通過體外受精、胚胎分割等技術(shù)獲得多個(gè)良種奶牛的胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代。

Embryoengineering00胚胎工程為什么進(jìn)行要胚胎工程？哺乳動(dòng)物自身繁殖率低畜牧業(yè)上需要快速大量繁殖良種家畜體外受精早期胚胎培養(yǎng)胚胎分割胚胎移植短內(nèi)時(shí)間內(nèi)可產(chǎn)生大量后代胚胎工程

Embryoengineering00胚胎工程指對生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞進(jìn)行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。胚胎工程技術(shù)包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。操作對象

目的技術(shù)種類操作水平主要集中在細(xì)胞水平上工程實(shí)質(zhì)在體外條件下，對動(dòng)物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進(jìn)行的模擬操作。理論基礎(chǔ)哺乳動(dòng)物受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律胚胎形成經(jīng)過了哪些過程？受精和早期胚胎發(fā)育的基本過程是怎樣的？胚胎工程的理論基礎(chǔ)CONTENTS目錄受精Fertilization01胚胎早期發(fā)育Earlyembryonicdevelopment02習(xí)題鞏固Exercisestoconsolidate03受精FertilizationPART01

Fertilization01受精受精定義階段受精前的準(zhǔn)備階段受精階段指精子和卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程。準(zhǔn)備階段Ⅰ——精子獲能準(zhǔn)備階段Ⅱ——卵子的準(zhǔn)備場所輸卵管內(nèi)

Fertilization01受精精子的發(fā)生(1)場所：在雄性動(dòng)物的

內(nèi)完成。(2)時(shí)期：從

開始到

衰退。睪丸初情期生殖機(jī)能精細(xì)胞次級精母細(xì)胞初級精母細(xì)胞大量精原細(xì)胞精子精原細(xì)胞有絲分裂染色體復(fù)制減Ⅰ減Ⅱ變形減數(shù)分裂前減數(shù)分裂變形曲細(xì)精管附睪輸精管精子的形成過程精原細(xì)胞（1個(gè)，間期）染色體復(fù)制初級精母細(xì)胞（1個(gè)，減Ⅰ）有同源染色體（2N）次級精母細(xì)胞（2個(gè)，減Ⅱ）無同源染色體（N）精細(xì)胞（4個(gè)）精子（4個(gè)，2種）變形

Fertilization01受精②尾的發(fā)育⑤精子形成③精子頭出現(xiàn)④細(xì)胞質(zhì)濃縮①頂體的發(fā)生

Fertilization——Thestructureofmaturesperm01受精——成熟精子的結(jié)構(gòu)頭頸線粒體鞘尾巴成熟精子含有的細(xì)胞質(zhì)很少細(xì)胞核（主要部分）高爾基體（頂體）中心體(尾的基部)細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)——原生質(zhì)滴(球狀,最后脫落)

Fertilization——Thestructureofmaturesperm01受精——成熟精子的結(jié)構(gòu)思考：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？（1）細(xì)胞核是精子儲存遺傳物質(zhì)的場所，決定后代的遺傳特性，

它參與受精過程。（2）線粒體是精子進(jìn)行有氧呼吸的主要場所，為精子的生存和

運(yùn)動(dòng)提供能量。

Fertilization——Capacitation01受精——精子獲能張明覺1951年，他發(fā)現(xiàn)“精子獲能”的生理現(xiàn)象。同年，澳大利亞學(xué)者奧斯汀博士也在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)相同現(xiàn)象。國際生理學(xué)界把他們倆的研究成果命名為“張—奧原理”。這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)解開了精卵受精之謎，為哺乳類卵子體外受精的成功，奠定了理論基礎(chǔ)。1959年，他首次成功地把兔子的精子和卵子在體外結(jié)合，再放回到兔子子宮里，體外受精的卵子發(fā)育正常，文章發(fā)表在1959年的《自然》雜志上。正是他的研究，促成了第一個(gè)試管嬰兒的誕生，因此，張明覺博士也被譽(yù)為“試管嬰兒的先驅(qū)”。

Fertilization——Capacitation01受精——精子獲能（1）概念：

剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在雌性動(dòng)物的

發(fā)生

后，才能獲得受精能力，這一生理現(xiàn)象稱為“精子獲能”生殖道相應(yīng)的生理變化（2）研究精子獲能機(jī)制的意義：實(shí)現(xiàn)了各種哺乳動(dòng)物在體外條件下的獲能，為

的建立奠定了基礎(chǔ)。體外受精技術(shù)

Fertilization——Capacitation01受精——精子獲能研究精子獲能機(jī)制找到精子在體外獲能的方法實(shí)現(xiàn)哺乳動(dòng)物精子體外獲能為體外受精奠定了重要基礎(chǔ)直接利用雌性動(dòng)物的生殖道使精子獲能將精子培養(yǎng)在人工配制的獲能液中使其獲能獲能液中的有效成分有：肝素、Ca2+載體等。精子獲能實(shí)質(zhì)是指精子獲得受精“能力”，而不是獲得能量。

Fertilization——Ovumpreparation01受精——卵子的準(zhǔn)備卵子的發(fā)生卵巢性別分化卵原細(xì)胞初級卵母細(xì)胞第一極體第二極體第二極體第二極體間期減Ⅰ減Ⅱ減數(shù)分裂前退化消失原始卵泡成熟卵泡黃體次級卵母細(xì)胞(1)場所：在雌性動(dòng)物的

內(nèi)完成。(2)時(shí)期：動(dòng)物的胚胎在

以后。卵細(xì)胞次級卵母細(xì)胞

Fertilization——Ovumpreparation01受精——卵子的準(zhǔn)備原始卵泡成熟卵泡黃體次級卵母細(xì)胞排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？卵子從卵泡中排出正常情況下，一個(gè)卵巢中有多個(gè)卵泡，一個(gè)卵泡只能形成一個(gè)成熟的卵子。卵細(xì)胞的形成過程卵原細(xì)胞MI初級卵母細(xì)胞聯(lián)會細(xì)胞質(zhì)不均等分裂卵細(xì)胞的形成過程MII次級卵母細(xì)胞第二極體卵細(xì)胞第一極體均等分裂不均等分裂卵細(xì)胞獲得較多的細(xì)胞質(zhì),可為受精后形成的受精卵和早期胚胎發(fā)育提供足夠的物質(zhì)和能量

Fertilization——Ovumpreparation01受精——卵子的準(zhǔn)備①不同動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同卵原細(xì)胞初級卵母細(xì)胞次級卵母細(xì)胞馬、犬等少數(shù)哺乳動(dòng)物排出的卵子是初級卵母細(xì)胞豬、羊等多數(shù)哺乳動(dòng)物排出的卵子是次級卵母細(xì)胞馬、犬排卵豬、羊排卵

Fertilization——Ovumpreparation01受精——卵子的準(zhǔn)備②卵子的成熟卵原細(xì)胞初級卵母細(xì)胞次級卵母細(xì)胞馬、犬排卵豬、羊排卵MⅡ(中)期卵母細(xì)胞發(fā)育排出的卵子要在輸卵管內(nèi)發(fā)育到MⅡ(中)期時(shí)，才具備與精子受精的能力。

Fertilization——Ovumpreparation01受精——卵子的準(zhǔn)備②卵子的成熟MⅡ(中)期卵母細(xì)胞透明帶卵細(xì)胞膜核（紡錘體—染色體復(fù)合物）第一極體成熟卵母細(xì)胞卵子一般在排出

后才能被精子穿入。2-3h

Fertilization01受精第1步：精子穿越卵細(xì)胞膜外結(jié)構(gòu)頂體反應(yīng)獲能后的精子與卵子在輸卵管相遇釋放多種酶（頂體酶）溶解卵細(xì)胞膜外的一些結(jié)構(gòu)（如透明帶）借助精子自身運(yùn)動(dòng)精子接觸卵細(xì)胞膜

Fertilization01受精第2步：透明帶反應(yīng)在精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間，卵細(xì)胞膜外面的透明帶會迅速發(fā)生生理反應(yīng)，阻止后來的精子進(jìn)入透明帶。阻止多精入卵的第一道屏障

Fertilization01受精第3步：精子入卵精子入卵后，卵細(xì)胞膜會立即發(fā)生生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)。阻止多精入卵的第二道屏障第4步：卵細(xì)胞膜發(fā)生生理反應(yīng)精子外膜與卵細(xì)胞膜融合，精子入卵。

Fertilization01受精第5步：雌雄原核的形成雄原核的形成：精子如卵后，尾部脫離，原有的核膜破裂并形成一個(gè)新的核膜，形成一個(gè)比原來精子的核還大的核，叫做雄原核。雌原核的形成：精子入卵后被激活的卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，排出第二極體，形成雌原核。雄原核雌原核第一極體放出的第二極體

Fertilization01受精第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成雌、雄原核充分發(fā)育相向移動(dòng)，彼此靠近核膜消失，形成含有兩個(gè)染色體組的合子，受精卵形成雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即將開始

Fertilization01受精受精的標(biāo)志放出的第二極體第一極體多數(shù)哺乳動(dòng)物的第一極體不進(jìn)行減數(shù)分裂Ⅱ雄原核雌原核觀察到兩個(gè)極體或者雌、雄原核。受精完成的標(biāo)志：雌雄原核形成合子

Fertilization01受精受精精子獲能受精前的準(zhǔn)備卵子準(zhǔn)備剛排出的精子必需在雌性動(dòng)物的生殖道發(fā)生相應(yīng)生理變化后，才能獲得受精能力，這一現(xiàn)象稱為“精子獲能”卵子排出后需要在輸卵管中進(jìn)一步成熟，到MⅡ期，才具備與精子受精的能力精子獲能的方法：利用雌性動(dòng)物的生殖道；將精子培養(yǎng)到獲能液（Ca2+載體、肝素等）中使其獲能精子穿過卵細(xì)胞外結(jié)構(gòu)精子接觸卵細(xì)胞膜精子入卵稱為雄原核；卵子釋放第二極體，形成雌原核雌雄原核靠近核膜消失

Fertilization01受精第1步：精子穿越卵細(xì)胞膜外結(jié)構(gòu)第2步：透明帶發(fā)生生理反應(yīng)第3步：精子入卵第4步：卵細(xì)胞膜發(fā)生生理反應(yīng)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兩道屏障01習(xí)題鞏固

Exercisestoconsolidate1.下圖表示精子入卵后，發(fā)生(或引起的)一系列變化形成受精卵

的過程，下列敘述錯(cuò)誤的是（）A.圖中X指卵細(xì)胞膜反應(yīng)，Y指卵子的減數(shù)第二次分裂B.經(jīng)圖中Y過程只形成了雌原核C.精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細(xì)胞膜融合D.精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶體的作用下自溶B01習(xí)題鞏固

Exercisestoconsolidate2.精子內(nèi)的頂體由溶酶體特化而來。精卵識別后，頂體膜與精子細(xì)胞膜融合，釋放溶酶體酶使卵子外層形成孔洞，以利于精卵融合形成受精卵。下列敘述正確的是()A.頂體內(nèi)儲存的溶酶體酶是在精子的溶酶體中合成的B.精子游向卵子所需的能量來自線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)C.頂體膜和精子細(xì)胞膜融合體現(xiàn)了生物膜的選擇透過性D.受精卵中的遺傳物質(zhì)一半來自父方另一半來自母方

B01習(xí)題鞏固

Exercisestoconsolidate3.下列細(xì)胞，哪一個(gè)代表已經(jīng)完成受精的卵子()C透明帶和卵細(xì)胞膜之間的兩個(gè)極體是不同的，分別是第一極體和第二極體胚胎早期發(fā)育EarlyembryonicdevelopmentPART02Earlyembryonicdevelopment02胚胎早期發(fā)育次級卵母細(xì)胞受精2細(xì)胞期4細(xì)胞期8細(xì)胞期桑葚胚囊胚1.場所輸卵管、子宮2.分裂方式有絲分裂卵裂胚胎發(fā)育早期，有一段時(shí)間在透明帶內(nèi)進(jìn)行，細(xì)胞的數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體積不斷增加，這種受精卵的早期分裂稱為卵裂。Earlyembryonicdevelopment02胚胎早期發(fā)育原腸胚受精卵2細(xì)胞4細(xì)胞8細(xì)胞桑葚胚囊胚卵裂(細(xì)胞未分化)Earlyembryonicdevelopment02胚胎早期發(fā)育項(xiàng)目變化細(xì)胞數(shù)目每個(gè)細(xì)胞體積DNA總量每個(gè)細(xì)胞內(nèi)的DNA總量有機(jī)物總量物質(zhì)種類胚胎總體積增多減小增多不變減少增多卵裂期的特點(diǎn)不增加或略有減小Earlyembryonicdevelopment02胚胎早期發(fā)育桑葚胚當(dāng)卵裂產(chǎn)生的子細(xì)胞數(shù)目達(dá)到32個(gè)，逐漸形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑葚時(shí)，這時(shí)的胚胎稱為桑葚胚。桑葚胚桑葚每個(gè)細(xì)胞具有全能性，屬于全能性細(xì)胞。Earlyembryonicdevelopment02胚胎早期發(fā)育囊胚

內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞未分化，可以作為胚胎干細(xì)胞的來源。內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)層囊胚腔透明帶發(fā)育胎盤和胎膜發(fā)育胎兒的各種組織滋養(yǎng)層細(xì)胞已經(jīng)分化細(xì)胞開始出現(xiàn)分化內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞具有全能性Earlyembryonicdevelopment02胚胎早期發(fā)育孵化內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)層囊胚腔透明帶囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大，會導(dǎo)致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫做孵化。如果不能正常孵化，胚胎就無法繼續(xù)發(fā)育。囊胚孵化后，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層的細(xì)胞形成外胚層，下方的細(xì)胞形成內(nèi)胚層，出現(xiàn)由內(nèi)胚層包圍的空腔叫做原腸腔。由原腸胚的三個(gè)胚層進(jìn)一步發(fā)育為不同的組織、器官、系統(tǒng)。Earlyembryonicdevelopment02胚胎早期發(fā)育原腸胚滋養(yǎng)層內(nèi)胚層外胚層原腸腔結(jié)構(gòu)外胚層：內(nèi)胚層：中胚層：表面的細(xì)胞層向內(nèi)遷移的細(xì)胞內(nèi)外兩個(gè)胚層之間Earlyembryonicdevelopment02胚胎早期發(fā)育原腸胚外胚層：表皮及其附屬結(jié)構(gòu)、神經(jīng)系統(tǒng)、感覺器官中胚層：皮膚真皮、脊索、肌肉、骨骼、內(nèi)臟器官外膜、循環(huán)系統(tǒng)、排泄系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)內(nèi)胚層：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺體Comparisonoffertilizedeggdevelopmentindifferentanimals02不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較動(dòng)物種類受精卵發(fā)育的時(shí)間/h進(jìn)入子宮時(shí)受精卵的發(fā)育天數(shù)和發(fā)育階段2細(xì)胞4細(xì)胞8細(xì)胞16細(xì)胞桑裝胚天發(fā)育階段小鼠24~3838?5050?6060?7068?803桑建胚綿羊36~38424867?72963~416細(xì)胞豬21?5151-6666~7290-110110-1142~2.54~6細(xì)胞馬2430?3650?607298-1066囊胚牛27~4244?6546?9096-120120-1444?58~16細(xì)胞注：馬、牛為排卵后時(shí)間，其他動(dòng)物為交配后時(shí)間。Comparisonoffertilizedeggdevelopmentindifferentanimals02不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較討論1.

表中哪種動(dòng)物的胚胎在進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高？比較而言，馬的胚胎進(jìn)入子宮時(shí)，發(fā)育程度最高，它處于囊胚階段。討論2.將體外培養(yǎng)的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時(shí)，應(yīng)選擇至少發(fā)育到什么階段的胚胎?如果換成牛又該怎樣處理？

小鼠應(yīng)選擇至少發(fā)育到桑葚胚階段的胚胎進(jìn)行移植。牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在8~16細(xì)胞階段進(jìn)入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實(shí)踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。Comparisonoffertilizedeggdevelopmentindifferentanimals02不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較

胚胎工程的許多技術(shù)都是在了解了哺乳動(dòng)物在自然條件下受精和胚胎早期發(fā)育規(guī)律的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。人們正是在認(rèn)識了這些自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，在體外進(jìn)行有效的模擬，才使卵母細(xì)胞能在體外成熟，精子能在體外完成獲能，獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子能在試管內(nèi)完成受精，獲得的受精卵能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等。討論3.為什么說關(guān)于動(dòng)物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)?請結(jié)合所學(xué)習(xí)的內(nèi)容舉例說明。03習(xí)題鞏固

Exercisestoconsolidate3.(2019·南通質(zhì)檢)關(guān)于桑椹胚和囊胚的比較，以下說法錯(cuò)誤的是A.桑椹胚的各細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能基本相同B.囊胚期細(xì)胞分化是由于遺傳物質(zhì)突變引起的C.囊胚期的細(xì)胞出現(xiàn)了分化，但遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變D.囊胚期內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層細(xì)胞的差異不是復(fù)制水平上的差異，而是轉(zhuǎn)錄水平上的差異引起的√03習(xí)題鞏固

Exercisestoconsolidate4.下列關(guān)于蛙胚胎發(fā)育過程的敘述，正確的是A.通過細(xì)胞分裂不斷增加細(xì)胞數(shù)量，并在一定時(shí)期發(fā)生細(xì)胞分化B.胚胎發(fā)育過程中細(xì)胞不斷分裂，但不發(fā)生凋亡C.隨著細(xì)胞分裂次數(shù)的增加，蛙胚的有機(jī)物總量不斷增加D.發(fā)育過程中蛙胚從環(huán)境中獲得的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)逐漸增加√03課堂小結(jié)

Briefsummary03課堂小結(jié)

Briefsummary(2)個(gè)體發(fā)育過程中，從囊胚階段開始出現(xiàn)細(xì)胞分化，但此階段細(xì)胞的全能性仍很高，可用于胚胎分割。(3)原腸胚階段是個(gè)體發(fā)育過程中分化程度最高的階段，但應(yīng)注意細(xì)胞分化貫穿于生物整個(gè)個(gè)體發(fā)育過程中。(4)早期胚胎發(fā)育的營養(yǎng)物質(zhì)來自卵黃，發(fā)育后期通過胎盤從母體吸收。受精精子獲能受精前的準(zhǔn)備卵子準(zhǔn)備MⅡ期具備受精能力雌性動(dòng)物的生殖道或培養(yǎng)到獲能液(肝素或Ca2+載體)中精子穿過卵細(xì)胞外結(jié)構(gòu)精子接觸卵細(xì)胞膜精子入卵稱為雄原核；卵子釋放第二極體，形成雌原核雌雄原核靠近核膜消失桑葚胚受精卵每個(gè)細(xì)胞能發(fā)育成組成個(gè)體的任何細(xì)胞類型及胚外組織囊胚原腸胚卵裂細(xì)胞在透明帶內(nèi)分裂，胚胎總體積并不增加孵化內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)層組成個(gè)體的各種組織細(xì)胞胎盤、胎膜等胚外組織細(xì)胞外胚層內(nèi)胚層中胚層課堂小結(jié)習(xí)題鞏固ExercisestoconsolidatePART0303習(xí)題鞏固

Exercisestoconsolidate1.判斷下列有關(guān)哺乳動(dòng)物受精的表述是否正確。（1）在自然條件下，受精在子宮中完成。（

）（2）精子需要獲能才能與卵子結(jié)合，而卵子一經(jīng)排出就具備

受精能力。

（

）（3）精子入卵后，卵細(xì)胞膜會發(fā)生反應(yīng)阻止其他精子入卵。

（

）××√03習(xí)題鞏固

Exercisestoconsolidate2.下列有關(guān)哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育的敘述，錯(cuò)誤的