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胚胎工程的概念胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。•操作对象：•技术手段：理论基础：早期胚胎或配子体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律胚胎工程的许多技术，实际是在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。因此要了解动物受精和早期胚胎发育。精子和卵子的发生精子的发生、卵子的发生胚胎发育桑椹胚、囊胚、原肠胚受精准备阶段、受精阶段学习目标输精管附睾一、精子和卵子的发生1.精子的发生睾丸的曲细精管内不断地产生精子睾丸（1）场所：（2）时间：初情期（青春期）开始，直到生殖机能衰退（3）精子发生的过程精原细胞（特殊的体细胞），能进行有丝分裂和减数分裂染色体数目减半发生在减数第一次分裂末期精原细胞（2N）有丝分裂一个初级精母细胞（2N）两个次级精母细胞（N）四个精细胞（单倍染色体，N）四个精子（N，两两相同）MⅠ（均分）第一阶段第二阶段第三阶段MⅡ（均分）精子发生的过程多个精原细胞（2N）染色体复制一次变形如何变形？A.顶体的发生B.尾的发育C.精子头出现D.细胞质浓缩E.精子的形成原生质滴尾线粒体鞘顶体①精子细胞变形成精子的过程头①顶体的发生②尾的发育③精子头出现④细胞质浓缩⑤精子形成高尔基体发育为头部的顶体中心体演变为精子的尾线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘细胞内其他物质浓缩成球状，称为原生质滴。随着精子的成熟过程向后移动，直到最后脱落。头的主要部分为细胞核发育为演变为形成浓缩成变为精子头的主要部分头部的顶体精子的尾线粒体鞘膜（尾基部）原生质滴（球状，最后脱落）细胞核高尔基体中心体线粒体细胞内其他物质精细胞变形的主要变化②精子的形态：外形似蝌蚪，分__、__、__、三大部分。不同种动物精子的形态____，大小略有____，与动物的体型大小____。精子在睾丸内形成的时间为个月左右。头颈尾相似不同无关21.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？怎样理解这一现象？不是其一，在自然繁殖的条件下，可以说是动物为繁殖后代、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，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。2.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？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，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。充满活力的精子卵细胞(1)发生部位：(2)开始时间：卵巢胎儿期（有性别分化以后）2.卵子的发生不同发育阶段的卵泡排卵黄体退化黄体卵泡细胞第一极体卵丘细胞核透明带卵黄膜卵巢中有卵泡，每个卵泡中有一个初级卵母细胞。卵泡＝卵泡细胞＋初级卵母细胞卵泡细胞排出的卵结构示意图放射冠（卵丘细胞）透明带卵细胞膜（卵黄膜）核第一极体减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成(1)发生部位：(2)开始时间：减数第一次分裂是在前后完成；产生。减数第二次分裂是在的过程完成的，场所在。雌性动物排卵精子和卵子结合卵巢胎儿期（有性别分化以后）2.卵子的发生一个次级卵母细胞和第一极体输卵管卵子发生过程胎儿期初情期后卵原细胞初级卵母细胞次级卵母细胞+第一极体初级卵母细胞2N2NN有丝分裂，数目增多MⅠ分裂初级卵母细胞生长透明带卵黄膜透明带排卵减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的生长、演变排卵被卵泡细胞包围，形成卵泡说明：马排出的是初级卵母细胞；绵羊、牛、猪排出的是次级卵母细胞和第一极体胎儿期初情期后卵原细胞初级卵母细胞次级卵母细胞+第一极体合子(受精卵)+第二极体初级卵母细胞2N2NN2N有丝分裂数目增多MⅠ分裂MⅡ分裂初级卵母细胞生长透明带卵黄膜透明带排卵减数第一次分裂是在雌性动物排卵前、后完成的减数第二次分裂是在精子和卵细胞结合的过程中完成受精（场所在输卵管）生长、演变当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精判断卵子是否受精的重要标志判断卵子受精以观察到两个极体为标志，卵母细胞减数分裂不是形成三个极体吗？人类和大部分哺乳动物：第一极体很少再进行第二次分裂，只有少部分哺乳动物的第一极体才会分裂形成两个第二极体；即使分裂，在实际操作中也不容易三个都同时观察到，但只要能看到两个极体，就足以说明问题。思考：卵泡的形成和储备发生在什么时期？胎儿期判断卵子是否受精的重要标志？透明带卵细胞膜卵细胞膜与透明带之间有两个极体1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。是指卵子从卵泡中排出。3.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？刚排出的卵子尚未完全成熟。仅完成减数第次分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在内与精子受精的。一减数第二次分裂的中期输卵管（1）相似点：最初阶段均进行有丝分裂，不断增加性原细胞的数量；经过减数分裂（MⅠ和MⅡ）才能形成精子或卵子。3.精子与卵子的发生比较（2）不同点：发生时间场所子细胞数目变形形状精子卵子重要区别两次分裂连续，在睾丸曲细精管两次分裂不连续，在卵巢和输卵管初情期以后胎儿时期4个精细胞1个卵细胞是否蝌蚪形圆形哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前完成的；精子是从初情期开始的精子卵子不同点发生场所睾丸卵巢成熟场所睾丸输卵管生殖细胞数1→41→1排出时是否成熟是否是否变形是否开始时间初情期胎儿期（初情期后才有排卵）分裂连续性连续间断相同点有丝分裂产生性原细胞、初级性母细胞都经过减数分裂才形成性细胞对比：精子的发生和卵子的发生1.下例不属于精子和卵子发生的区别的是（）A.初级精母、卵母细胞的形成时间B.MⅠ和MⅡ的时间连续性C.成熟生殖细胞是否发生变形D.成熟生殖细胞中染色体的数量2.有一个精原细胞中含有A与a、B与b两对同源染色体，它形成的含有AB的配子有（）A.1个B.0或2个C.3个D.4个B3.以下说法不正确的是（）A.雄性动物从初情期开始产生精子B.1个精原细胞可以形成4个精子C.对多数家畜来说，精子在睾丸内形成的时间为两个月左右D.动物体型大的产生的精子多且大4.一个卵泡可以形成的卵子数目是（）A.1个B.2个C.3个D.4个二、受精1.概念：指和结合形成(即)的过程。2.卵子是否受精的标志：在（）的间隙可以观察到两个极体时。3.场所：受精是在完成的。精子卵子受精卵合子卵黄膜和透明带输卵管4.过程（一）受精前的准备阶段（二）受精阶段准备阶段1：精子获能准备阶段2：卵子的准备（一）受精前的准备阶段张明觉(台，美籍华人)发现问题：用各种方法处理兔附睾中的精子，无法实现体外受精。什么原因？观察现象：精子在雌性动物生殖道内运行的时间不长，但必须经过这一时段才能受精。得到启示：精子在雌性生殖道发生相应的生理变化后，才获得受精能力。——1951年，张明觉和奥斯汀发现了“精子获能”现象研究价值：找到精子在体外获能的物质，实现了各种哺乳动物精子在体外条件下的获能。精子获能雌性动物生殖道内发生相应生理变化准备阶段1：精子获能准备阶段2：卵子的准备（一）受精前的准备阶段即精子必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。卵子在输卵管内进一步成熟达到减数第二分裂中期（MⅡ）时，才具备受精能力。卵子在受精前也有类似于精子获能过程。动物排出的卵子成熟程度不同，都在输卵管中进一步成熟。精子和卵子相向运动（二）受精阶段（1）精子穿越放射冠和透明带（2）精子进入卵细胞膜（3）雌、雄原核形成（4）融合（配子结合）排出的卵结构示意图放射冠（卵丘细胞）透明带卵细胞膜（卵黄膜）核第一极体①精卵相遇，发生顶体反应，精子穿入放射冠②精子接触透明带释放顶体酶，溶解卵丘细胞之间物质③精子穿过透明带，接触卵细胞膜顶体酶透明带放射冠第一极体①精卵相遇，发生顶体反应，精子穿入放射冠②精子接触透明带③精子穿过透明带，接触卵细胞膜思考：这些过程只有一个精子参与吗？穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿放射冠。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。②精子接触透明带③精子穿过透明带，接触卵细胞膜精子触及卵细胞膜瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，称透明带反应意义：防止多个精子进入透明带，引起多精子入卵受精的第一道屏障透明带反应③精子穿过透明带，接触卵细胞膜透明带反应卵细胞膜反应精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，称卵细胞膜反应意义：防止多精子入卵受精的第二道屏障透明带反应卵细胞膜反应③精子穿过透明带，接触卵细胞膜精子头部膨胀，同时卵子完成第二次成熟分裂，释放第二极体精子头膨胀第一极体第二极体④精子头膨胀，同时卵子完成第二次成熟分裂，释放第二极体。卵细胞膜和透明带间隙看到两个极体：卵子是否受精的标志透明带反应卵细胞膜反应雄原核雌原核（略小）⑤雌、雄原核形成⑥核膜消失，两原核融合成合子⑦第一次卵裂即将开始相向移动，彼此接触，二者体积缩小，合并，形成一个含二倍染色体的合子（受精卵）雌雄原核不能理解成卵子和精子原来的细胞核，是新核。精卵相遇，发生顶体反应，精子穿入放射冠精子接触并穿过透明带，并接触卵黄膜精子头部膨胀，同时卵子完成第二次成熟分裂，释放第二极体雌雄原核形成核膜消失，两个原核融合第一次卵裂即将开始透明带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雌原核精、卵相遇顶体反应顶体酶释放溶解卵丘细胞之间物质穿越放射冠接触透明带顶体酶溶解透明带穿越透明带接触卵黄膜产生透明带反应形成第一道屏障精子被微绒毛抱合精子外膜与卵黄膜融合精子入卵精子注入卵后变化①变化②变化③产生卵细胞膜反应形成第二道屏障尾部脱离，核膜破裂形成雄原核激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体形成雌原核发育移动接触合并形成受精卵卵子受精的标志：当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。受精完成的标志：雌雄原核形成合子，是受精完成的标志防止多精入卵受精的第一道屏障是？防止多精入卵受精的第二道屏障是？透明带反应：精子接触卵黄膜的瞬间，产生阻止其他精子进入透明带的反应。卵黄膜封闭作用：精子入卵后，卵黄膜会立即发生一种生理反应，阻止其他精子再进入卵内。误点警示：1.成熟的精子无受精能力，需要在雌性动物生殖道内获能后方能受精。2.动物排出的卵子并未成熟，只有达到减数第二次分裂中期时，才具备受精能力。3.受精卵的遗传物质中，细胞核遗传物质一半来自精子，一半来自卵子；细胞质遗传物质几乎全来自卵子。（1）恢复染色体数目（二倍体）（2）决定遗传性别：Y+X→X+X→（3）激活卵细胞，启动卵裂维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定；对于生物的遗传和变异十分重要。原核的形成及融合二细胞期四细胞期八细胞期桑椹胚原肠胚受精卵受精卵卵裂期（包括2细胞期、4细胞期、8细胞、16细胞期）桑椹胚囊胚原肠胚胎儿三、胚胎发育根据胚胎形态的变化，分几个阶段：受精卵开始发育的地方：输卵管（有丝分裂）胚胎发育的过程受精卵(合子)在输卵管进行有丝分裂，开始发育1.卵裂期（透明带内进行）细胞分裂方式为_______细胞数目____胚胎总体积______或略有____每个细胞体积_____DNA数目_____有机物总量_____有机物种类_____减少卵裂期的特点有丝分裂增加不增加缩小减小增加增加二细胞期四细