1、胚胎工程胚胎工程 胚胎工程胚胎工程 胚胎工程指对动物胚胎工程指对动物早期胚胎早期胚胎或或 配子配子所进行的多种显微操作和处理技所进行的多种显微操作和处理技 术，如术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分胚胎移植、体外受精、胚胎分 割、胚胎干细胞培养割、胚胎干细胞培养等技术。经过处等技术。经过处 理后获得的胚胎，还需要移植到理后获得的胚胎，还需要移植到雌性雌性 动物体内生产后代，以满足人类的各动物体内生产后代，以满足人类的各 种需求。种需求。 早期胚胎和配子早期胚胎和配子 操作 对象 哺乳动物的受精和早期胚胎哺乳动物的受精和早期胚胎 的发育规律的发育规律 理论 基础 胚胎工程胚胎工程 技术 手段 胚胎移
2、植、体外受精、胚胎分胚胎移植、体外受精、胚胎分 割、胚胎干细胞培养等割、胚胎干细胞培养等 专题专题3:3:胚胎工程胚胎工程 一一. .精子和卵子的发生精子和卵子的发生 （一）精子的发生（一）精子的发生 1.1.场所场所: : 在在 内的内的 中中 完成的。完成的。 2.2.时期时期: : ( (雄性动物雄性动物) ) 从从 到到 。 睾丸睾丸 曲细精管曲细精管 初情期初情期 生殖机能衰退生殖机能衰退 方式：减数分裂方式：减数分裂 3.1 体内受精和早期胚胎发育体内受精和早期胚胎发育 1.1.哺乳动物精子的发生哺乳动物精子的发生 发生场所：睾丸发生场所：睾丸 时间：时间： 初情期（青春期）初情期
3、（青春期）生生 殖机能衰退殖机能衰退 发生的过程大致分为三发生的过程大致分为三 个阶段：个阶段： 3.3.精子发生的过程精子发生的过程: : （教材（教材6161页）页） 精原细胞精原细胞 多个精原细胞多个精原细胞 初级精母细胞初级精母细胞 有丝分裂有丝分裂 染色体复制和其他物质的合成染色体复制和其他物质的合成 次级精母细胞次级精母细胞 精子细胞精子细胞 M 精子精子 变形变形 第一阶段第一阶段 初级精母细初级精母细 胞的形成胞的形成 第二阶段第二阶段 精子细胞的形成精子细胞的形成 第三阶段第三阶段 变形变形 M MM与与MM是是 连续连续进行的进行的 1.细胞核细胞核 2.高尔基体高尔基体
4、3.中心体中心体 4.线粒体线粒体 5.细胞内其他物质细胞内其他物质 精子头的主要部分精子头的主要部分 头部的顶体头部的顶体 精子的尾精子的尾 线粒体鞘线粒体鞘(尾的基部尾的基部) 原生质滴原生质滴( (最后脱落最后脱落) ) 教材教材61、62页页 外形似蝌蚪，分外形似蝌蚪，分 _、_、_、三、三 大部分。大部分。 不同种动物精子的形态不同种动物精子的形态_，大小略，大小略 有有_，与动物的体型大小，与动物的体型大小_ 。 头头 颈颈 尾尾 相似相似 不同不同 无关无关 精子的形态：（精子的形态：（P62） 提示提示：不是。其一，动物在自然繁殖的条件下：不是。其一，动物在自然繁殖的条件下 为
5、繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制；其二，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，在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部位， 在通过母畜生殖道的过程中，复杂的组织结构和生在通过母畜生殖道的过程中，复杂的组织结构和生 理环境将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中理环境将对精子进行筛选，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。最后到死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到 达受精部位（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子达受精部位（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子 完成受精的只有一个。完成受精的只有一个。 1.1.家畜每次
6、射精排出的精子数以亿计，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？能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？ 提示：提示：细胞核是精子遗传物质储存和复制细胞核是精子遗传物质储存和复制 的场所，也是参与精、卵结合和的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性后代遗传特性 与细胞代谢活动的控制中心与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体是有氧。而线粒体是有氧 呼吸产生运动能量的场所。精子的线粒体集中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，是精子维持生于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子
7、维持生 存和运动能量的存和运动能量的“动力工厂动力工厂”或或“发动发动 机机”。 2.2.精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结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？中在尾的基部？ （二）卵子的发生（二）卵子的发生 卵子的发生场所主要是：卵子的发生场所主要是： 卵巢卵巢 输卵管输卵管 卵子的发生 场所：卵巢 输卵管 卵泡卵泡= =卵泡细胞卵泡细胞+ +初级卵母细胞初级卵母细胞 卵子卵子= =次级（或初级）卵母细胞次级
8、（或初级）卵母细胞+ +透明带透明带+ +放射冠放射冠 排卵：卵子从卵泡中排出排卵：卵子从卵泡中排出 胎胎 儿儿 期期 卵原细胞卵原细胞 有丝分裂增加数量有丝分裂增加数量 染色体复制染色体复制 初级卵母细胞初级卵母细胞 被卵泡细胞包围被卵泡细胞包围 教材教材P63 初初 情情 期期 后后 初级卵母细胞生长初级卵母细胞生长 透明带形成透明带形成 初级卵母细胞初级卵母细胞 卵黄膜卵黄膜 透明带透明带 次级卵母细胞次级卵母细胞 + 第一极体第一极体 合合 子子 + 第二极体第二极体 M M 马、犬马、犬 排卵排卵 受精受精 绵羊绵羊 牛牛 猪猪 指卵子从卵泡指卵子从卵泡 中排出进入中排出进入输输 卵
9、管卵管 排出的卵是排出的卵是 _ 初级卵母细胞初级卵母细胞 排出的卵是排出的卵是 _ 次级卵母细胞次级卵母细胞 透明带与卵黄膜之间透明带与卵黄膜之间 有有_极体极体 受精的标志受精的标志 2 2个个 初初 情情 期期 后后 初级卵母细胞生长初级卵母细胞生长 透明带形成透明带形成 初级卵母细胞初级卵母细胞 卵黄膜卵黄膜 透明带透明带 次级卵母细胞次级卵母细胞 + 第一极体第一极体 合合 子子 + 第二极体第二极体 M M 马、犬马、犬 排卵排卵 受精受精 绵羊绵羊 牛牛 猪猪 指卵子从卵泡指卵子从卵泡 中排出进入中排出进入输输 卵管卵管 排出的卵是排出的卵是 _ 初级卵母细胞初级卵母细胞 排出的
10、卵是排出的卵是 _ 次级卵母细胞次级卵母细胞 透明带与卵黄膜之间透明带与卵黄膜之间 有有_极体极体 受精的标志受精的标志 2 2个个 卵原细胞卵原细胞 多个卵原细胞多个卵原细胞 初级卵母细胞初级卵母细胞 次级卵母细胞次级卵母细胞 + +第一极体第一极体 合子和两个极体合子和两个极体 有丝分裂有丝分裂 胎胎 儿儿 期期 （形成卵泡）（形成卵泡） 初初 情情 期期 后后 进入输卵管进入输卵管 前后排卵前后排卵 在受精过程在受精过程 中完成中完成 卵原细胞卵原细胞 多个卵原细胞多个卵原细胞 初级卵母细胞初级卵母细胞 次级卵母细胞次级卵母细胞 + +第一极体第一极体 合子和两个极体合子和两个极体 有丝
11、分裂有丝分裂 胎胎 儿儿 期期 （形成卵泡）（形成卵泡） 初初 情情 期期 后后 进入输卵管进入输卵管 前后排卵前后排卵 在受精过程在受精过程 中完成中完成 初级卵母细胞的形成在胎儿期初级卵母细胞的形成在胎儿期 减数第一次分裂是在雌性动物减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后排卵前后完成；完成； 减数第二次分裂是在减数第二次分裂是在精子和卵子结合精子和卵子结合的过程的过程 完成的。完成的。 1 1、部位：、部位： 2 2、时间：、时间： 二、卵子的发生二、卵子的发生 卵巢（卵巢（MM）、输卵管（）、输卵管（MM） 1.1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？ 2.2.排
12、卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从 卵巢中排出？卵巢中排出？ 3.3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什 么部位与精子受精？么部位与精子受精？ 答：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次答：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次 减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二减数第二 次分裂的中期次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵才能与精子结合完成受精过程。排出的卵 子是在子是在输卵管输卵管内与精子受精的。内与精子受精的。 答：正常情况下，一个卵泡只能形成答
13、：正常情况下，一个卵泡只能形成一个一个成熟的成熟的 卵子。卵子。 答：是指答：是指卵子卵子从卵泡中排出。从卵泡中排出。 练一练：下图表示卵子发生过程，请据图回答有关问题。练一练：下图表示卵子发生过程，请据图回答有关问题。 卵原卵原 细胞细胞 初级卵初级卵 母细胞母细胞 卵原卵原 细胞细胞 次级卵次级卵 母细胞母细胞 +A +B 第二极第二极 体体 E C （1）图中）图中A是是 ，B是是 ，E是指是指 作用，作用， 阶段阶段C指指 ，阶段，阶段D是指是指 （2）当观察到第二极体时，可以表明）当观察到第二极体时，可以表明 （3）能发生染色体的着丝点分裂的阶段是）能发生染色体的着丝点分裂的阶段是
14、（填序号）（填序号） 第一极体第一极体 合子合子 受精受精 胎儿期胎儿期 初情期初情期 卵子己完成了受精卵子己完成了受精 D 比较精子和卵子的发生过程（比较精子和卵子的发生过程（作业作业） 精子发生精子发生 卵子发生卵子发生 场所场所 发生发生 时期时期 过程过程 特点特点 联系联系 精子发生精子发生 卵子发生卵子发生 场所场所 时期时期 过程过程 特点特点 联系联系 从初情期到生从初情期到生 殖机能衰退殖机能衰退 卵巢（卵巢（MM）、输卵管（）、输卵管（MM） 睾丸的曲细精管睾丸的曲细精管 胎儿期胎儿期 初情期后初情期后 MM与与MM连续连续 MM与与MM不连续不连续 原始生殖细胞均进行原始
15、生殖细胞均进行有丝分裂有丝分裂 生殖细胞成熟均为生殖细胞成熟均为减数分裂减数分裂 子细胞中子细胞中染色体数均减半染色体数均减半 不需不需变形变形 需需变形变形 细胞质细胞质均等均等分配分配 细胞质细胞质不均等不均等分配分配 （高考调研（高考调研2727页）页） 巩固练习巩固练习 1.1.下列不属于胚胎工程的是：下列不属于胚胎工程的是： （ ） A.A.体外受精体外受精 B.B.胚胎分割、胚胎移植胚胎分割、胚胎移植 C.C.胚胎干细胞培养胚胎干细胞培养 D.D.转基因鲤鱼的培育转基因鲤鱼的培育 2.2.有一个卵原细胞中含有有一个卵原细胞中含有A A与与AA、B B与与BB两对两对 同源染色体，它
16、形成的含有同源染色体，它形成的含有ABAB的配子有的配子有 （ ） A.1A.1个个 B.0B.0或或1 1个个 C.2C.2个个 D.4D.4个个 D B 三、受精 1、概念: 2、标志: 3、场所: 1、概念:指精子和卵子结合形成合子 (即受精卵)的过程。 2、标志:在卵黄膜和透明带的间隙可 以观察到两个极体时。 3、场所:受精是在输卵管内完成的。 一一) )受精前的准备阶段受精前的准备阶段: : 1)1)精子获能精子获能: :精子必须在雌性动物的精子必须在雌性动物的生殖生殖 道发生相应的生理变化后道发生相应的生理变化后, ,才获得受精才获得受精 能力的生理现象能力的生理现象. . 2)2
17、)卵子的准备卵子的准备: :在输卵管中发育到在输卵管中发育到减数第减数第 二次分裂的中期二次分裂的中期, ,才具有与精子受精的才具有与精子受精的 能力能力 4 4：过程过程. .过程：过程： 3:受精阶段受精阶段 包括精子穿越包括精子穿越放射放射 冠冠和和透明带透明带，进入，进入卵黄膜卵黄膜， 原核形成原核形成和和配子结合配子结合。 哺乳动物受精过程示意图哺乳动物受精过程示意图 1)精子穿越放射冠和透明带精子穿越放射冠和透明带 顶体反应顶体反应 透明带反应透明带反应(第一道第一道) 2)精子进入卵黄膜精子进入卵黄膜 卵黄膜封闭作用（第二道）卵黄膜封闭作用（第二道） 3)原核形成原核形成 雄原核
18、和雌原核形成雄原核和雌原核形成 4)配子结合：配子结合： 雌雄原核融合形成合子雌雄原核融合形成合子(受精卵受精卵) 精、卵相遇精、卵相遇 顶体反应顶体反应 顶体酶释放顶体酶释放 顶体酶溶顶体酶溶 解透明带解透明带 接触透明带接触透明带 穿越放射冠穿越放射冠 溶解卵丘细胞溶解卵丘细胞 （放射冠）（放射冠） 穿越透明带穿越透明带 接触卵黄膜接触卵黄膜 产生透明带反应产生透明带反应 形成第一道屏障（作用形成第一道屏障（作用 ） 精子被微绒毛抱合精子被微绒毛抱合 精子外膜与卵黄膜融合精子外膜与卵黄膜融合 精子进入卵精子进入卵 防止多精入卵 精精 子子 进进 入入 卵卵 后后 变化变化 变化变化 变化变
19、化 产生卵黄膜产生卵黄膜 封闭作用封闭作用 形成第二道屏障形成第二道屏障 （作用（作用 ） 尾部脱离尾部脱离 核膜破裂核膜破裂 形成雄原核形成雄原核 形成雌原核形成雌原核 激活卵子完激活卵子完 成减数第二成减数第二 次分裂，排次分裂，排 出第二极体出第二极体 发育发育 移动移动 接触接触 合并合并 形形 成成 受受 精精 卵卵 防止多精入卵 穿过放射冠：穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先 穿放射冠。穿放射冠。 几个精子同几个精子同 时分解透明带，时分解透明带， 但只有一个精子但只有一个精子 能穿过透明带进能穿过透明带进 入卵子内，当第入卵子内，
20、当第 一个精子进入后，一个精子进入后， 透明带的穿透性透明带的穿透性 就立即发生变化，就立即发生变化， 从而阻止其他精从而阻止其他精 子穿越透明带。子穿越透明带。 穿过透明带：穿过透明带： 穿过透明带：几个精子同 时分解透明带，但只有一 个精子能穿过透明带进入 卵子内，当第一个精子进 入后，透明带的穿透性就 立即发生变化，从而阻止 其他精子穿越透明带。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 卵黄膜上的微绒毛抱住精子 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) 受精完成标志
21、精子进入卵精子进入卵 子后子后, ,其细胞核其细胞核 变大到和卵子细变大到和卵子细 胞核相似胞核相似, ,精子精子 细胞核细胞核( (雄原核雄原核) ) 和卵子细胞核和卵子细胞核( (雌雌 原核原核) )同时向细胞同时向细胞 中部靠拢中部靠拢, ,并相并相 互融合成一个细互融合成一个细 胞核胞核, ,这时称受这时称受 精卵。精卵。 形成受精卵：形成受精卵： 小结受精阶段: 精子穿越放射冠 精子穿越透明带 精子穿越卵黄膜 原核形成 配子结合 顶体反应 透明带反应 （第一道） 卵黄膜封闭作用 （第二道） 雄原核形成和雌原核形成 雌雄原核融合形成合子(受精卵) 受精的意义受精的意义 维持每种生物维持
22、每种生物前后代前后代体细胞中体细胞中染染 色体数目的恒定色体数目的恒定 ；对于生物的遗；对于生物的遗 传和变异十分重要。传和变异十分重要。 1精子与卵子结合过程中穿越的两道屏障是( ) 顶体反应 透明带反应 卵黄膜封闭作用 精子穿越放射冠 A B C D 2、当卵母细胞达到哪一时期时，才具备与精子受精的能力（ ） A.减数第二次分裂后期 B.减数第一次分裂末期 C.减数第二次分裂中期 D. 减数第二次分裂结束成熟 B C 课堂反馈课堂反馈 3、卵细胞的产生过程中减数第二次分裂发生在什么过程完成的？ （ ） A.在卵巢内 B.在受精前 C.精子和卵子结合 D.初级卵母细胞生成次级卵母细胞 C 4
23、、下列过程，哪些发生在精子入卵后（ ） A.精子继续完成减数第二次分裂，形成雄原核 B.精子发生顶体反应 C.发生卵黄膜封闭作用 D.卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核 CD 受精卵受精卵 卵裂期卵裂期 桑椹胚桑椹胚 囊胚（内含囊胚腔）囊胚（内含囊胚腔） 原肠胚（内含原肠腔）原肠胚（内含原肠腔） 胎儿形成胎儿形成 ：在：在透明带内透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断进行有丝分裂，细胞数量不断 增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。 ：由具有全能性细胞构成，细胞数在由具有全能性细胞构成，细胞数在3232个左右，个左右， 排列紧密，形似桑椹排列紧密，形似桑椹
24、 内细胞团：发育成胎儿各组织内细胞团：发育成胎儿各组织 滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘 ：最初发育在输卵管进行有丝分裂最初发育在输卵管进行有丝分裂 三三. .胚胎发育胚胎发育 滋养层滋养层 外胚层外胚层 中胚层中胚层 内胚层内胚层 原肠腔原肠腔 1、卵裂期的特点：、卵裂期的特点： 细胞分裂方式为细胞分裂方式为_ 细胞数目细胞数目_ 每个细胞体积每个细胞体积_ 胚胎总体积胚胎总体积_或略有或略有 _ DNA数目数目_ 有机物总量有机物总量_ 有机物种类有机物种类_ 有丝分裂有丝分裂 增加增加 不增加不增加 缩小缩小 减小减小 增加增加 减少减少 增加增加 胚胎发育胚胎发
25、育 增加增加 桑 椹 桑 椹 胚 囊胚期 滋养层：发育成胚胎的附属结构或胚外结构， 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 内细胞团细胞：即胚胎干细胞，是一种未分化 的细胞，具有全能性，能发育成完整的胚胎 滋养层 内细胞团 囊胚的形成 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 原肠腔 原肠胚 外胚层 中胚层 内胚层 内胚层中胚层原肠胚 胚的发育： 按照一定的 次序向内运动 受精卵卵裂囊胚 原肠胚的形成 （09海南卷）26.（18分）（选修模块3：现代生物科技丏题） 请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题： （1）精细胞经变形后，高尔基体发育形成
26、精子的顶体，顶体内 含有的 能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。 （2）某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于 卵母细胞阶段，当该细胞发育至减数第二次分裂 期时， 才具备受精能力。若在卵黄膜和透明带之间看到两个极体，则表 明 过程已完成。 顶体酶顶体酶 初级初级 中中 受精受精 （3）动物的早期胚胎移植到同种丐 与供 体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的 技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎 ，常用 激素对供体进行处理，其目的是 获得更多的 ，经人工受精后可得到早期 胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时 ，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细 胞膜 。 （4）若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同 的两个新个体，可对发育到桑葚期或囊胚期阶 段的早期胚胎进行 处理，再植入到受体 内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置 于 条件下。 生理状态生理状态 促性腺促性腺 卵母细胞卵母细胞 对物质的吸收具有选择透过性（对物质的吸收具有选择透过性（2分分） 胚胎分割胚胎分割 冷冻（或液氮）冷冻（或液氮）
