第一节 胚胎工程的理论基础1(北师大)

可刺激雄性生殖细胞和精子的发育与成熟
思考与讨论：
1.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。 受精过程中，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。
发育中的顶体
线粒体 A、顶体的发生
顶体
发育中的尾 (中心体) B、尾的发育
C、精子头的出现
线粒体聚集在尾 线粒体鞘 的基部形成
原生质滴
E、精子的形成
尾 D、细胞质浓缩
4、精子的形态结构：
细胞核
头
顶体(内含水解酶)
精子
颈： 尾: 线粒体为精子尾
部摆动提供能量
精子细胞变形中的主要变化
细 胞 核 高尔基体
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。
讨 论：
1、成熟卵子的形成与哪些部位有关？
卵巢和输卵管 2、一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？ 正常情况下，一个卵泡只能形成一个成 熟的卵子。
变为
发育为 演变为 形成 浓缩成
精子头的主要部分 头部的顶体
中 心 体
线 粒 体
精子的尾
线粒体鞘膜(尾的基部) 原生质滴(球状)
细胞内其他物质
M2
间期 M1 M2 精原细胞 初级精 母细胞 次级精 母细胞
变形
变形
精子细胞
精子
第一阶段
第二阶段
第三阶段
历时两个月左右
5、精子发生的激素调节：
曲细精管之间的间质细胞分泌的雄性激素
胚胎期
卵原细胞
初级卵母细胞
第一 极体 次级卵 末期1 母细胞 卵细胞
间期1
前期1
中期1
后期1
前期2
中期2
后期2
末期2
第二 极体
前期2
中期2 后期2 末期2
次级卵母细胞（极体）
卵细胞（极体）
胎 儿 期
卵原细胞
初级卵母细胞
2N
有丝分裂 生长、演变
数目增多
原始卵泡
初级卵母细胞生长 透明带形成
初级卵母细胞
4、精子和卵子的发生异同 （1）相似点： 最初阶段均进行有丝分裂，不断
增加生殖原细胞的数量；
经过减数分裂（MⅠ和MⅡ）才能 形成精子或卵子。
精子与卵子的发生比较
开始时 场所 间 细胞增 殖方式 子细胞数 目 是否变 形 重要区别
精 睾 初情期 子 丸 以后 先有丝
分裂 后减数 1个 胚胎期 分裂 卵巢 卵细胞 卵 输卵 性别分 3个 子 管 化以后
2N
2N
N
2N
原始生 分化 殖细胞
卵原细胞
有丝分裂 染色体复制
多个卵原细胞
初 情 期 后
︵
胎儿时 期完成
两个第 青 卵细 第二极体 二极体 春
期 后
︶
初级卵母细胞 被卵泡细胞包围,形成卵泡 MⅠ 排卵前后完成 次级卵母细胞 第一极体 MⅡ 在受精过程完成 退化消失
在输卵管中完 成受精过程
胞
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？
初 情 期 后
2N
MⅠ分裂 次级卵母细胞 + 第一极体
N
透明带 阻止过多 卵黄膜
的精子入 卵
排卵
排卵
减数第一次分裂是在 雌性动物排卵 前、后完成的
成熟卵泡
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
卵原细胞
初级卵母细胞
2N
பைடு நூலகம்
有丝分裂 生长、演变
数目增多
初级卵母细胞
3.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵 泡从卵巢中排出？ 是指卵子从卵泡中排出。
4.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 第 一 次减数分裂，需要在输卵管内进一 步成熟，直到减数第二次分裂的中期 才能 与精子结合完成受精过程。
排出的卵子是在 输卵管 内与精子受精的。
（二）卵细胞的发生
1、场所：卵巢
青春期 2、时期：胚胎期（性别分化以后）—初情期
－生殖机能退化
只有约420个能发育成卵。在这420个有幸发育成 注意：初生女婴的两个卵巢中共有初级卵母细胞 直到女孩进入性成熟时期。此时约有40万个初级 卵的次级卵母细胞中，最早的一个是等待15年， (初级卵泡)约两百万个，它们都已进入了减数第 卵母细胞保留下来。初级卵母细胞受性激素的刺 而最后的一个是等待了50年才重新发育的。 一次分裂的前期，并停留在前期不再发育。 激才苏醒过来，重新继续发育。 卵巢中有不 同发育阶段 的卵泡 性别分化后开始到出生前（胚胎时期） 原始生殖细胞→卵原细胞→初级卵母细胞 卵细胞 发育的 场所
卵原细胞 一、胚胎时期：卵原细胞经 胎 有丝分裂，增加数量，并演变 儿 初级卵 期 母细胞 成初级卵母细胞。 二、青春期后：初级卵母 初级卵 母细胞 细胞分批发育，在排卵前后完 成第一次减数分裂，生成一个 初 情 次级卵母 体积较大的次级卵母细胞。 细胞和第 三、在受精时精子穿入的 期 一极体 激发下，次级卵母细胞完成第 后 合子 二次减数分裂，形成一个成熟 三个极体 的卵子。
1.操作对象： 早期胚胎和配子
2.技术手段： 胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细 胞培养等 3.理论基础： 哺乳动物的受精卵和早期胚胎的发育规律
•一、生殖细胞的形成 •二、受精作用 •三、胚胎的发育
一、生殖细胞的形成
（一）精子的发生
（二）卵细胞的发生
（一）精子的发生
1、场所: 睾丸的曲细精管 2、时期: 初情期
2.精子细胞变成精子的过程中,细胞中很多结构会 消失,而细胞核却保留了下来,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。 • 线粒体则是精子进行有氧呼吸分解营养物 质产生运动能量的场所。 • 精子的线粒体集中在精子的尾部，是精子 维持生存和运动能量的“动力工厂”或 “发动机”。
罗伯特· 爱 德华兹
试管婴儿
比利时兔
安哥拉兔
英国人W· 希普于1890年在剑桥大学将纯种安 哥拉兔的两个4细胞胚胎移植到一只毛色特征完 全不同的比利时兔的输卵管内。结果生出两只纯 种的安哥拉子免。这是世界上第一例胚胎移植， 胚胎移植技术由此创始。
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 胚胎 雌性 理后获得的 ，还需要移植到 动物 体内生产后代，以满足人类的各种需求。
初 情 期 后
2N
MⅠ分裂
次级卵母细胞 + 第一极体 MⅡ分裂 合子 + 第二极体
2N N
初级卵母细胞生 长透明带形成 透明带 减数第一次分裂是在 卵黄膜 雌性动物排卵 前、后完成的
排卵
减数第二次分裂是在 受精 精子和卵细胞结合的 过程中完成
当在卵黄膜和透明带的间隙可 卵子是否受精的重要标志 以观察到两个极体时，说明卵 子已经完成了受精
4个 精子 细胞
变形 为蝌 蚪形 球形 不变 形
精子是从初 情期开始的； 而哺乳动物 卵泡的形成 和在卵巢内 的储备是在 出生前完成 的
极体
5、卵细胞发生的激素调节
卵泡刺激素（FSH） 促进卵泡细胞释 垂体
促进卵泡细胞 生长和发育 放更多雌激素
黄体生成素（LH）
促进卵泡生长
14．下图表示哺乳动物精子和卵细胞发生 和成熟示意图。请据图回答下列问题。 （1）请写出①②③④表示的过程： ① 有丝分裂 ；② 减数分裂 ； ③ 精子变形 ；④ 受精作用 。 （2）雄性动物精子产生的时期是从初情期 到 生理机能衰退 。雌性动物卵泡的形成是 在 胎儿 时期完成的，这是精子和卵 子在发生上的重要区别。 （3）初级卵母细胞进行Ⅰ过程是在雌性 动物 排卵前后 时期完成的，Ⅱ过程是 在受精作用 过程中完成的，这也是精 子和卵子在发生上的重要区别。 （4）④过程在 输卵管 内完成，条件是 精子必须发生 精子获能 现象，卵子必须 达到 减数第二次分裂中期 时期。
青春期
生殖机 能衰退
3、过程：
①增殖期：
精原细胞
有丝分裂
继续增殖 进入生长期
②生长期：
精原细胞
染色体的复制 其他物质的合成
初级精母细胞
③成熟期：精细胞的生成
MⅠ 次级精母细胞 MⅡ 精细胞
初级精母细胞
减数分裂
连续两次分裂
④精子形成期：精细胞变形成精子
精细胞 精子
精子形成期：精细胞变形成精子
高尔基体