1、实际问题实际问题鲁西黄牛是我国名贵鲁西黄牛是我国名贵牛种之一，其体躯高牛种之一，其体躯高大，结构匀称，健壮大，结构匀称，健壮威武，肉用价值高，威武，肉用价值高，闻名海内外闻名海内外 怎样在一年内繁殖多头这样的鲁西黄牛？怎样在一年内繁殖多头这样的鲁西黄牛？专题三 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所进行的多种显微操作和处理技术，如种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到得的胚胎，还需要移植到雌性雌性动物体内生产
2、后代，动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。以满足人类的各种需求。早期胚胎或配子早期胚胎或配子胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等胚胎干细胞培养等哺乳动物的自然受精和早期胚胎的哺乳动物的自然受精和早期胚胎的发育规律发育规律 生产后代，满足人类需求生产后代，满足人类需求操作对象：操作对象：技术手段：技术手段：理论基础：理论基础：操作目的：操作目的：初情期初情期生殖机能衰退生殖机能衰退精原细胞形成成熟精子的过程精原细胞形成成熟精子的过程一、精子的发生一、精子的发生1 1、场所、场所:2 2、时期、时期:睾丸的曲细精管睾丸的曲细精管3 3、过程：、过程：分三
3、个阶段分三个阶段（一）减数第一次分裂（一）减数第一次分裂 精原细胞精原细胞四分体四分体复制复制联会联会同源染色同源染色体分离体分离初级精母细胞初级精母细胞次级精次级精母细胞母细胞着丝点着丝点分裂分裂精细胞精细胞精子精子（二）减数第二次分裂（二）减数第二次分裂 变形变形次级精母细胞次级精母细胞 一、精子的发生一、精子的发生前期前期中期中期后期后期前期前期中期中期后期后期末期末期次级精母细胞次级精母细胞MM 第一阶段第一阶段精子细胞精子细胞MM初级精母细胞初级精母细胞染色体复制染色体复制变形变形精原细胞精原细胞 精精 子子精子发生的过程 第二阶段第二阶段 两次分裂两次分裂 第三阶段第三阶段 细胞变
4、形细胞变形有丝分裂有丝分裂大量精原细胞大量精原细胞1.1.细胞核细胞核2.2.高尔基体高尔基体3.3.中心体中心体4.4.线粒体线粒体5.5.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（1）外形似蝌蚪，分头、颈、尾三大部分。（2）不同种动物精子的形态相似，大小略有不 同，与动物的体形大小无关。4 4、时间：、时间：多数家畜多数家畜两个月左右两个月左右 不是。其一，在自然繁殖的条件下，可以说是动不是。其一，在自然繁殖的条件下，可以说是动物为物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制繁殖后代、延
5、续物种的一种生理保障机制；其；其二，在自然条件下，二，在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部精子从射精部位运行到受精部位位，将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死，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，亡，被分解或排除，造成精子大量损耗造成精子大量损耗。最后到达。最后到达受精部（输卵管）的精子只剩百余个，受精部（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子与卵子 完成完成受精的只有一个。受精的只有一个。1.1.家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通常只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？有一个精子能够与卵子结合，这能说是一种浪费吗
6、？怎样理解这一现象？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的场所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，场所。精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是是精子维持生存和运动能量的精子维持生存和运动能量的“动力工厂动力工厂”2.2.精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而失，而细胞核和线粒体细
7、胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样都保留下来，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？理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？胎儿期（性别分化后）：形成胎儿期（性别分化后）：形成初级卵母细胞初级卵母细胞；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完成的。的过程完成的。卵巢卵巢(和输卵管）和输卵管）1 1、场所：、场所：2 2、时间：、时间：二、卵子的发生二、卵子的发生胎胎儿儿期期卵原细胞卵原细胞初级卵母细胞初级卵母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
8、复制储存于储存于卵泡卵泡中中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细胞膜卵细胞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+MM 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卵是排出的卵是_次级卵母细胞次级卵母细胞卵细胞膜与透明带的卵细胞膜与透明带的间隙可以观察间隙可以观察到到_极体极体卵子是否受卵子是否受精的标志精的标志2 2个个第二极体第二极体+第一极体第一极体31.1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？一个
9、卵泡中能形成几个成熟的卵子？2.2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？排出？3.3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位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？与精子受精？刚排出的卵子尚未完全成熟，刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成减数第一次分仅完成减数第一次分裂裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂减数第二次分裂的中期的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在输卵管内输卵管内与精子受精的。与精子受精的。正常情况下，一个卵泡
10、只能形成正常情况下，一个卵泡只能形成一个一个成熟的卵子。成熟的卵子。指卵子从卵泡中排出。指卵子从卵泡中排出。讨论：讨论：2 项目项目 精子的发生精子的发生 卵子的发生卵子的发生 区别区别处所处所时间时间过程特点过程特点结果结果是否变形是否变形 重要区别重要区别 相同点相同点睾丸睾丸 曲细精管曲细精管卵巢卵巢(MM)、输卵管、输卵管(M)M)初情期后初情期后胎儿时期开始、初情期胎儿时期开始、初情期后受精过程中完成后受精过程中完成连续的，需变形；连续的，需变形；细胞质均等分配细胞质均等分配MMMM是不连续的，不是不连续的，不需变形；细胞质不均等需变形；细胞质不均等分配分配4 4个精子个精子一个卵子
11、和一个卵子和3 3个极体个极体需要（蝌蚪形）需要（蝌蚪形）不需要（圆形）不需要（圆形）哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前（性别分化后）完成的；精子是在出生前（性别分化后）完成的；精子是从初情期开始的从初情期开始的原始生殖细胞的增殖为有丝分裂原始生殖细胞的增殖为有丝分裂生殖细胞的成熟为减数分裂生殖细胞的成熟为减数分裂成熟细胞均经一次复制和两次分裂，子细胞成熟细胞均经一次复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半中染色体数目减半二、受精二、受精1 1、概念、概念:2 2、场所、场所:输卵管输卵管3 3、过程：、过程：受精前的受精前的准备阶段准备阶段受精阶段
12、受精阶段指指精子和卵子精子和卵子结合形成结合形成合合 子子 (即即受精卵受精卵)的过程。的过程。根据胚胎形态的变化，可将早期发育的胚胎分为根据胚胎形态的变化，可将早期发育的胚胎分为以下几个阶段：以下几个阶段：三、胚胎发育三、胚胎发育桑椹胚桑椹胚卵裂期卵裂期受精卵受精卵囊胚囊胚原肠胚原肠胚幼体（胎儿）幼体（胎儿）3受精卵受精卵桑椹胚桑椹胚在在透明带内透明带内进行有丝分裂，细胞进行有丝分裂，细胞数量数量不断不断增加，胚胎增加，胚胎总体积总体积并不增加，或略有减少，并不增加，或略有减少，DNADNA增多增多，有机物减少有机物减少。由具有由具有全能性细胞全能性细胞构成，细胞数在构成，细胞数在3232个
13、左右，排列紧密，形似个左右，排列紧密，形似桑椹桑椹最初发育在最初发育在输卵管输卵管进行进行有丝分裂有丝分裂囊胚囊胚内细胞团内细胞团：发育成胎儿各组织：发育成胎儿各组织滋养层滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘细胞：发育成胎膜和胎盘 原肠胚原肠胚原肠腔原肠腔外胚层外胚层内胚层内胚层滋养层滋养层胎儿形成胎儿形成卵卵裂裂期期囊胚腔囊胚腔组织、器官的分化，幼组织、器官的分化，幼体的形成：体的形成：新生命的第五周新生命的第五周:看啊，看啊，眼的雏形出来了！眼的雏形出来了！新生命的第六周新生命的第六周:四肢和脑四肢和脑都开始初步分化了，真让人都开始初步分化了，真让人激动！激动！新生命的第七周新生命的第七周进一步发
14、育了，看个进一步发育了，看个整体的吧整体的吧新生命的第九周新生命的第九周:胎儿胎儿已基本成形，看看手已基本成形，看看手的进一步分化！的进一步分化！新生命的第十二周新生命的第十二周:理论上这理论上这时的胎儿已可以独立生活，但时的胎儿已可以独立生活，但其实出世的日子还早。其实出世的日子还早。新生命的第二十六周新生命的第二十六周中中间的很多周变化不大，是体间的很多周变化不大，是体内器官的逐步分化和成熟，内器官的逐步分化和成熟，就略过吧。二十六周的胎儿就略过吧。二十六周的胎儿如果出世，存活率已经很高如果出世，存活率已经很高了！看看就知道差不多了啊！了！看看就知道差不多了啊！新生命的第二十八周新生命的第
15、二十八周:请注意体位，现在已经请注意体位，现在已经为分娩做好准备了！为分娩做好准备了！1P P6767【资料分析资料分析】1.1.比较而言，马的胚胎进入比较而言，马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次子宫时发育程度最高，其次为小鼠。为小鼠。2.2.马马应选择应选择囊胚阶段囊胚阶段的胚胎。的胚胎。牛牛在自然情况下，胚胎虽然最早在自然情况下，胚胎虽然最早可在可在8-168-16细胞阶段细胞阶段进入子宫，但进入子宫，但为了提高移植后胚胎的为了提高移植后胚胎的发育率和发育率和妊娠率妊娠率，在实践中通常用发育到，在实践中通常用发育到囊胚阶段囊胚阶段的胚胎进行移植。的胚胎进行移植。3.3.胚胎工程的许多技术
16、都是在了解哺乳动物自胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。本节涉及的哺乳动物本节涉及的哺乳动物体内受精和胚胎发育都是体内受精和胚胎发育都是在自然条件下的特点和规律，在自然条件下的特点和规律，人们正是在认识人们正是在认识了这些自然规律的基础上，了这些自然规律的基础上，在体外进行在体外进行有效的有效的模拟，才使模拟，才使卵母细胞能在体外成熟卵母细胞能在体外成熟；精子能在精子能在体外完成获能体外完成获能；获能精子和成熟卵母细胞能在；获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精试管内完成受精；体外受精卵能在人工培养条；体外
17、受精卵能在人工培养条件下继续发育等，件下继续发育等，这些都有赖于体内自然条件这些都有赖于体内自然条件下的基础研究成果下的基础研究成果。P68思考与探究思考与探究1 1哺乳动物的受精过程主要包哺乳动物的受精过程主要包括括精子穿越放射冠、透明带、精子穿越放射冠、透明带、进入卵黄膜、原核形成和配进入卵黄膜、原核形成和配子融合等步骤子融合等步骤（详见教材中（详见教材中的受精过程）。的受精过程）。2 2 相似之处：相似之处：（1 1）细胞分裂的最初阶段为）细胞分裂的最初阶段为有丝分裂有丝分裂，不断增加生殖原细，不断增加生殖原细胞的数量；胞的数量；（2 2）经过减数）经过减数两次两次分裂（分裂（M M I
18、 I和和M IIM II）才能形成）才能形成精子或卵精子或卵子。子。不同之处：不同之处：（1 1）由）由一个一个精原细胞分裂最后精原细胞分裂最后可产生可产生4 4个精子；个精子；一个一个卵原细胞卵原细胞最后只能生成最后只能生成一个卵子一个卵子。（2 2）精子的形状为）精子的形状为蝌蚪状蝌蚪状；卵；卵子为子为球形球形。（3 3）多数哺乳动物）多数哺乳动物卵泡卵泡的的形成形成和在卵巢内的和在卵巢内的贮备贮备是在是在胎儿出生胎儿出生前前完成。完成。3、精液由、精液由精子精子和和精清精清（精浆）两（精浆）两部分组成。精清中含有一种能部分组成。精清中含有一种能抑制抑制精子获能精子获能的物质，因此，在一般
19、情的物质，因此，在一般情况下，精液中的况下，精液中的精子无法获能精子无法获能。只。只有当交配后精液进入雌性动物的生有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物殖道时，由生殖道分泌产生一种物质质解除对精子获能的抑制解除对精子获能的抑制，才能引，才能引起起精子获能精子获能。精子在。精子在雌性雌性动物生殖动物生殖道内道内获能获能的部位因种类而异，但主的部位因种类而异，但主要是要是子宫和输卵管子宫和输卵管。防止多精入卵主要通过透明带反应和防止多精入卵主要通过透明带反应和卵黄膜封闭作用两道屏障。在受精过卵黄膜封闭作用两道屏障。在受精过程中，当精子程中，当精子穿越透明带触及卵黄膜穿越透明带
20、触及卵黄膜时，时，透明带会立即封闭，阻止后来的透明带会立即封闭，阻止后来的精子进入透明带，可看作是防止多精精子进入透明带，可看作是防止多精受精的第一道屏障。而精子入卵后，受精的第一道屏障。而精子入卵后，卵黄膜会立即拒绝其他精子再进入卵卵黄膜会立即拒绝其他精子再进入卵内，内，可看作是防止多精受精的第二道可看作是防止多精受精的第二道屏障。其生理、生化机制，请参阅有屏障。其生理、生化机制，请参阅有关专著。关专著。特点：有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚 胎总体积并不增加，或略有缩小。卵裂期思考：思考：在卵裂过程中，每个细胞的体积，有 机物总量，DNA总量会发生怎样的变化？卵裂期卵裂期细胞分裂方式为细胞
21、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_DNADNA总量总量_每个细胞的每个细胞的DNADNA量量_有机物总量有机物总量_有机物种类有机物种类_细胞表面积与体积之比细胞表面积与体积之比_有丝分裂有丝分裂不断增加不断增加不增加不增加缩小缩小不断减小不断减小不断增加不断增加增加增加不断减少不断减少不变不变不断增大不断增大桑桑 椹椹 桑桑椹椹胚胚 这个阶段前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞囊囊胚胚孵化：孵化：囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎 从其中扩展出来。从其中扩展出来。内细胞团
22、内细胞团（聚集在胚胎一端，个体较大的细胞）（聚集在胚胎一端，个体较大的细胞）胎儿各种组织发育胎膜和胎盘发育（沿透明带内壁扩展和排（沿透明带内壁扩展和排列，个体较小）列，个体较小）内细胞团内细胞团表层细胞表层细胞内细胞团内细胞团下方细胞下方细胞原肠胚发育为胎发育为胎儿的胎膜儿的胎膜和胎盘和胎盘准备阶段准备阶段1 1：精子获能精子获能精子在精子在雌性动物生殖道内雌性动物生殖道内发生相应生理变发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。化后，才能获得受精能力的现象。准备阶段准备阶段2 2：卵子的准备卵子的准备卵子在卵子在输卵管内输卵管内达到达到减数第二分裂减数第二分裂中期（中期（MM）时，才具备受精
23、能力。时，才具备受精能力。精卵相遇，发生顶体反精卵相遇，发生顶体反应，精子穿入放射冠应，精子穿入放射冠精子接触并穿过透明带，精子接触并穿过透明带，并接触卵细胞膜并接触卵细胞膜 精子头部膨胀，精子头部膨胀，同时卵子完成第同时卵子完成第二次成熟分裂，二次成熟分裂，释放第二极体释放第二极体雌雄原雌雄原核形成核形成核膜消失，核膜消失，两个原核两个原核融合融合第一次第一次卵裂即卵裂即将开始将开始透明带反应透明带反应卵细胞膜反应卵细胞膜反应释放顶体酶，溶解卵丘细胞之间物质雄原核雄原核雌原核雌原核卵子是否受精的重要标志3、进入卵黄膜4、原核形成5、配子结合雌雄原核融合形成雌雄原核融合形成合子合子(受精作用完成受精作用完成)1、精子穿越放射冠顶体反应顶体反应卵卵黄黄膜封闭作用膜封闭作用（第二（第二道道屏障）屏障）雄原核和雌原核形成雄原核和雌原核形成2、穿越透明带透透明明带反应（带反应（第一第一道道屏障屏障）透明带形成透明带形成卵泡壁卵泡壁卵泡腔，充满卵泡液卵泡腔，充满卵泡液卵丘细胞（紧贴透明带的一层卵泡细胞）卵丘细胞（紧贴透明带的一层卵泡细胞）
