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16to 32 celts
(72 hours) Mo
implantation(8 to 14 days)
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Trochcblat
第二章第三節(jié) 一胚胎工程的理論基礎(chǔ)
Eqg Ce Mueceu spm Cel Naeus
divislon and
of inner cel mass
2- celit stage
(36 houos)
Coll
focmation
8-coll stage
(60 houe1)
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to 5days)
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本節(jié)聚焦
01 胚胎形成經(jīng)過(guò)了哪些過(guò)程
02 受精和早期胚胎發(fā)育的基本過(guò)程是怎樣的
從社會(huì)中來(lái)
2018年3月，地球上最后地球上最后一
頭雄性北方白犀牛“在肯尼亞死亡。地球上
剩下最后兩只雌性北方白犀牛。但研究人
員設(shè)法保存了雄性北方白犀牛的精子。
■ 什么方法能擴(kuò)大北方白犀牛種群數(shù)量 動(dòng)物體細(xì)胞核移植。
■克隆北方白犀牛可以快速繁育的，若如果繁育成功，該種群與自然種群有何區(qū)別
動(dòng)物細(xì)胞核移植(動(dòng)物克隆)屬于無(wú)性生殖，后代的遺傳多樣性低。
■ 要想獲得在遺傳多樣性上具有更大優(yōu)勢(shì)的后代，你能想出哪些繁育方法
可以通過(guò)模擬有性生殖，進(jìn)行體外受精，培育試管動(dòng)物。
胚胎工程：是指對(duì)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(lèi)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。 技術(shù)種類(lèi) 目 的
◆ 工程實(shí)質(zhì)：在體外條件下，模 擬 動(dòng) 物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件。
◆理論基礎(chǔ)：哺乳動(dòng)物受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律。
Day 5
Hp
Day 3
Day 3 vs.day 5 embryo transfer
操作對(duì)象
SMb
SMb
胚胎工程
IN-VITRO
FERTILIZATION
Day 1
SMb
受 精 ：精子與卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過(guò)程。
■ 受精體現(xiàn)了細(xì)胞膜的什么功能 怎樣的結(jié)構(gòu)特性
細(xì)胞膜進(jìn)行細(xì)胞間信息交流的功能，
和具有一定的流動(dòng)性。
哺乳動(dòng)物輸卵管內(nèi)
受精前的準(zhǔn)備階段
受精階段
精子獲能
卵子的準(zhǔn)備
場(chǎng)所：
階段：
受 精
受精 準(zhǔn)備階段1——精子獲能
科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在雌性動(dòng)物的生殖
道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力，這一生理現(xiàn)象稱(chēng)為 “精子獲能”
精子活能方法：
①直接利用雌性動(dòng)物的生殖道
②培養(yǎng)在人工配制的獲能液
生物種類(lèi)不同成分有差異
常見(jiàn)有效成分有肝素、Ca +載體等
成熟精子和幾種主要家畜的精子示意圖
牛
綿羊
受精 準(zhǔn)備階段2——卵子的準(zhǔn)備
出生后
初級(jí)卵
母細(xì)胞
胚胎期
2n
卵原細(xì)胞
增殖分裂
初級(jí)卵
母細(xì)胞 第一極體
卵巢卵泡內(nèi) 輸卵管內(nèi)
精子進(jìn)入后 完成減數(shù)第 二次分裂
精子
青春期后
完成減 數(shù)第一 次分裂
排卵
次級(jí)卵
母細(xì)胞
停止在減 數(shù)第一次 分裂前期
卵子
動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同，可能是初級(jí)卵母細(xì)胞，也可能是次級(jí)卵母細(xì)胞，
它們需要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，達(dá)到減數(shù)第二次分裂中期(MⅡ 中 期 )時(shí) ，
才具備與精子受精的能力。
受精 ◆ 準(zhǔn)備階段2——卵子的準(zhǔn)備
透明帶
卵細(xì)胞膜
核
(紡錘體—染色體復(fù)合物)
第一極體
卵的外面具有外 被，其成分主要 是糖蛋白，是由 卵細(xì)胞或其它細(xì) 胞分泌的。其作 用是保護(hù)卵子，
阻止異種精子進(jìn)
入 。
精子入卵后，卵細(xì)胞膜會(huì)立即發(fā)生生理反應(yīng)， 拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)。
精子入卵后， 尾部脫離，原有的核膜破裂并形 成一個(gè)新的核膜，最后形成一個(gè)比原來(lái)精子的 核還大的核——雄原核；
卵子完成MⅡ, 釋放第二極體，形成雌原核。
雄原核
雌原核
—第一極體
放出的第二極體
精 子穿越卵細(xì)
胞膜外的結(jié)構(gòu)
精 子接觸卵細(xì) 胞膜
精子入卵
形 成雄原核、
雌原核
受精階段
精子釋放多種酶溶解膜外結(jié)構(gòu)，如透明帶。
精子觸及卵細(xì)胞的瞬間，透明帶會(huì)迅速發(fā)生生 理反應(yīng)， 阻止后來(lái)的精子進(jìn)入透明帶。
受精
卵細(xì)胞膜反應(yīng)
透明帶反應(yīng)
受精階段
雌雄原核充分發(fā)育后，相向移動(dòng)，彼此靠近，
核膜消失。
這個(gè)含有兩個(gè)染色體組的合子就是受精卵。
受精完成的標(biāo)志：雌雄原核形成合子
!!! 胚胎工程操作 中受精的標(biāo)志：
觀察到兩個(gè)極體或雌
雄原核
雌、雄原核
靠近
核膜消失，形
成受精卵
多數(shù)哺乳動(dòng)物
的第一極體不
進(jìn)行減數(shù)分裂
II, 因而不會(huì)
形成兩個(gè)第二
極 體 。
受精
■ 受精過(guò)程中卵子的哪些結(jié)構(gòu)發(fā)生生理反應(yīng)可以防止 多精入卵 這有什么意義
透明帶反應(yīng)： 在精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間，透明帶會(huì)
迅速發(fā)生生理反應(yīng)，阻止后來(lái)的精子進(jìn)入透明帶。
卵細(xì)胞膜反應(yīng)： 精子入卵后，卵細(xì)胞膜會(huì)立即發(fā)生生 理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)
其意義是保證受精卵中遺傳物質(zhì)與親代體細(xì)胞一致， 從而保證遺傳的穩(wěn)定性。
■ 分析受精卵遺傳物質(zhì)的來(lái)源。
受精卵的核基因是精子和卵子各占一半；受精卵的質(zhì) 基因幾乎全部來(lái)自卵子。
精子穿越卵細(xì)胞膜外
的結(jié)構(gòu)
精子接觸卵細(xì)胞膜
精子入卵
形成雄原核、雌原核
雌、雄原核靠近，核 膜消失，形成受精卵
受 精 受精階段
胚胎早期發(fā)育
場(chǎng) 所 ：
輸卵管、子宮
◆ 分裂方式：
有絲分裂
◆ 過(guò)程：
受精卵 2細(xì)胞
卵裂期
4細(xì)胞 8細(xì)胞 桑葚胚 囊胚 原腸胚 幼體
桑葚胚
囊胚
內(nèi)細(xì)胞團(tuán)
滋養(yǎng)層
卵巢
2細(xì)胞期 4細(xì)胞期
8細(xì)胞期
精核
卵核一
受精
胚胎發(fā)育
排卵
卵
項(xiàng) 目
變化
受精卵 2細(xì)胞 4細(xì)胞 8細(xì)胞 桑葚胚 細(xì)胞數(shù)目
增加
每個(gè)細(xì)胞體積
減小
D N A 總 量
增多
compaction cavit 每個(gè)細(xì)胞內(nèi)的DNA總量
不變
有機(jī)物總量
減少
物質(zhì)種類(lèi)
增多
胚胎早期發(fā)育
胚胎發(fā)育早期，有一段時(shí)間是在透明帶內(nèi)進(jìn)行分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，胚胎
總體積不增加，這種受精卵的早期分裂稱(chēng)為卵裂。
展出來(lái)，這一過(guò)程叫做孵化。
滋養(yǎng)層
囊胚腔
內(nèi)細(xì)胞團(tuán)
滋養(yǎng)層細(xì)胞發(fā)育為： 胎盤(pán)和胎膜；
內(nèi)細(xì)胞團(tuán)發(fā)育為： 胎兒的各種組織。 有全能性
胚胎早期發(fā)育
當(dāng)卵裂產(chǎn)生的子細(xì)胞逐漸形成致密
的細(xì)胞團(tuán)，形似桑葚時(shí)，這時(shí)的胚 胎稱(chēng)為桑葚胚。
囊 胚 ：胚胎進(jìn)一步發(fā)育，細(xì)胞逐漸分化。
囊胚擴(kuò)大導(dǎo)致透明帶破裂破裂，胚胎從其中伸
每個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的
潛能，屬于全能細(xì)胞。
Formation of Inner cell Amniotic extraembryonic masS cavity membranes Trophoblast Ectoderm Endoderm Primitive streak
Mesoderm
外胚層：表面的細(xì)胞層
內(nèi)胚層：向內(nèi)遷移的細(xì)胞
中胚層：內(nèi)外兩個(gè)胚層之間
胚胎早期發(fā)育
外胚層
中胚層 內(nèi) 胚 層 原腸腔
逐漸分化形成各種組織、器官等
原腸胚
全能細(xì)胞 細(xì)胞分化
孵化
繼續(xù)
分化
2細(xì)胞 →4細(xì)胞 → →8細(xì)胞一桑葚胚
卵裂期
胚胎發(fā)育
個(gè)體發(fā)育
成熟個(gè)體
幼體
胚胎早期發(fā)育
原腸胚
外胚層
中胚層
內(nèi)胚層(原腸腔)
→ 囊 胚
內(nèi)細(xì)胞團(tuán)
滋養(yǎng)層細(xì)胞
囊胚腔
性
出 生 ，
發(fā)育
受精卵
動(dòng)物 種類(lèi) 2細(xì)胞 4細(xì)胞 受精卵發(fā)育/h 8細(xì)胞 16細(xì)胞 桑棋胚 進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育 天數(shù)和發(fā)育階段 天
發(fā)育階段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3
桑葚胚
山羊 24~38 48~60 72 72~96 96~120 4
10~16細(xì)胞
綿羊 36~38 42 48 67~72 96 3~4
16細(xì)胞
豬 21~51 51~66 66~72 90~110 110~114 2~2.5
4~6細(xì)胞
馬 牛 24 27~42 30~36 44~65 50~60 46~90 72 96~120 98~106 120~144 6 4~5
囊胚
8~16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
幾種動(dòng)物受精卵發(fā)育及其進(jìn)入子宮的時(shí)間表
分析胚胎早期發(fā)育過(guò)程
思考 · 討論
■ 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
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。
■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。
■不同動(dòng)物胚胎進(jìn)入子宮所處的時(shí)期不同，這個(gè)胚胎工程提供了什么啟示
體外受精形成的胚胎，發(fā)育到一定階段方可移植到子宮中。
分析胚胎早期發(fā)育過(guò)程
思考 · 討論
拓展應(yīng)用
■ 精母細(xì)胞在變成精子的過(guò)程中，很多 結(jié)構(gòu)會(huì)消失，而細(xì)胞核與線粒體都保 留了下來(lái)，請(qǐng)嘗試用你所了解的哺乳 動(dòng)物受精的相關(guān)知識(shí)來(lái)解釋這一現(xiàn)象。
細(xì)胞核和線粒體都是精子的重要結(jié)構(gòu)。
其中，細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存的場(chǎng)所，
決定后代的遺傳特性，它參與受精過(guò)程。
線粒體是精子進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所，
為精子的生存和運(yùn)動(dòng)提供能量。
線粒體鞘
B88
尾
原生質(zhì)滴
發(fā)育中的頂體 中心體演變成尾
②尾的發(fā)育
③精子頭出現(xiàn) ④細(xì)胞質(zhì)濃縮
細(xì)胞核
高爾基體一
細(xì)胞質(zhì)-
線粒體
①頂體的發(fā)生
⑤精子形成
頂體
頭

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