专题3-胚胎工程培训讲学.ppt
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1、专题3-胚胎工程 体内受精和早期胚胎发育体内受精和早期胚胎发育(一)精子和卵子的发生(一)精子和卵子的发生(二)受精阶段(二)受精阶段(三)胚胎发育(三)胚胎发育3.1 体内受精和早期胚胎发育体内受精和早期胚胎发育(胚胎工程的理论基础)(胚胎工程的理论基础)(一)精子和卵子的发生(一)精子和卵子的发生l减数分裂形成(基本过程)一、精子的发生一、精子的发生1、场所:、场所:2、时期:、时期:3、过程:、过程:1、场所:、场所:睾丸睾丸2、时期:、时期:初情期初情期到到生生 殖功能衰退殖功能衰退3、过程:、过程:三个阶段三个阶段精原细胞(精原细胞(2N)有丝分裂有丝分裂初级精母细胞初级精母细胞次级
2、精母细胞次级精母细胞精子细胞精子细胞精子精子M第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段M精精子子发发生生的的过过程程多个精原细胞多个精原细胞染色体复制染色体复制变形变形变形变形(2N)(N)(N)(N)变形第三阶段线粒体线粒体高尔基体高尔基体A、顶体的发生发育中的顶体发育中的顶体发育中的尾发育中的尾 (中心体中心体)B、尾的发育C、精子头的出现D、细胞质浓缩E、精子的形成原生质滴原生质滴尾尾线粒体鞘线粒体鞘顶体顶体第阶段:精子细胞第阶段:精子细胞变形变形成精子成精子精子细胞变形小结精子细胞变形小结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
3、.细胞内其他物质细胞内其他物质精子头部的主要部分精子头部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(球状球状,最后脱落最后脱落)便于便于运动运动“减负减负”精子的形态:精子的形态:(1)外形似蝌蚪,)外形似蝌蚪,分分_、_、_、三、三大部分。大部分。(2)不同种动物精子的形态)不同种动物精子的形态_,大,大小略有小略有_,与动物的体形大小,与动物的体形大小_。头头 颈颈 尾尾相似相似不同不同 无关无关关于男人的自觉 1.精子产生于睾丸中,精子需要大约精子产生于睾丸中,精子需要大约10周的时间达到成熟。周的时间达到成熟。2.成熟的精子储存在
4、附睾中。成熟的精子储存在附睾中。3.精子是体内最小的细胞,它需要均衡的能力补充。精子是体内最小的细胞,它需要均衡的能力补充。4.必须在低于体温必须在低于体温3-5度的温度下,才能产生大量健康的精度的温度下,才能产生大量健康的精 子。子。5.一个成年男性每天可产生一个成年男性每天可产生7000万万-1.5亿个精子。亿个精子。6.附睾中的精子通过附睾中的精子通过输精管输精管传输,传输,输精管输精管中有富含果糖的中有富含果糖的 流体,果糖相当于火箭的燃料,有助于精子的运输。流体,果糖相当于火箭的燃料,有助于精子的运输。7.精液中的大部分是碱性物质,它有助于精子的旅程。精液中的大部分是碱性物质,它有助
5、于精子的旅程。9、男性的精子在体外最多只活、男性的精子在体外最多只活24小时小时 二二.卵子的发生(部位有变化,历时长,卵子的发生(部位有变化,历时长,结构复杂)结构复杂)1)1)发生部位:卵巢与输卵管发生部位:卵巢与输卵管2)2)时间:胚胎性别分化以后直至生殖机能衰退时间:胚胎性别分化以后直至生殖机能衰退胚胎性别分化后卵原细胞有丝分裂增加数量,胚胎性别分化后卵原细胞有丝分裂增加数量,并经过间期形成初级卵母细胞;并经过间期形成初级卵母细胞;排卵前后排卵前后(减减I);精子和卵子结合的过程完成精子和卵子结合的过程完成(减减II)2 2、卵子的发生、卵子的发生 (1 1)分两个阶段)分两个阶段_:
6、动动物物的的胚胚胎胎在在性性别别分分化化后后,雌雌性性胎胎儿儿_内内的的卵卵原原细细胞胞通通过过_分分裂裂形形成成更更多多卵卵原原细细胞胞,卵卵原原细细胞胞进进一一步步演演变变为为_,它它被被_包围,形成包围,形成_卵巢卵巢有丝有丝初级卵母细胞初级卵母细胞卵泡细胞卵泡细胞卵泡卵泡胎儿期胎儿期2 2、卵子的发生、卵子的发生 (1 1)分两个阶段)分两个阶段 :继续进行减数分裂:继续进行减数分裂 减减数数第第一一次次分分裂裂是是在在雌雌性性动动物物_完完成成的的 产产生一个生一个_和第一极体,进入和第一极体,进入_,准准 备备 与与 精精 子子 受受 精精。减减 数数 分分 裂裂 第第 二二 次次
7、 分分 裂裂 是是 在在_完完成成的的,次次级级卵卵母母细细胞胞经经分分裂裂产产生生一一个个成成熟熟的的卵卵子子和和第第二二极极体体。当当在在卵卵黄黄膜膜和和透透明明带带的的间间隙隙可可以以观观察察到到两两个个极极体体时时,说说明明卵卵子子已已经经完完成了受精,这是判断卵子是否受精的重要标志。成了受精,这是判断卵子是否受精的重要标志。初情期后初情期后排卵前后排卵前后次级卵母细胞次级卵母细胞输卵管输卵管精子和卵子结合的过程中精子和卵子结合的过程中排卵排卵卵卵子子结构构图(卵黄膜)(卵黄膜)(卵丘(卵丘细胞)胞)讨论讨论1 1、一个卵泡中一般形成一个成熟的卵子。、一个卵泡中一般形成一个成熟的卵子。
8、2 2、排卵是指卵子从卵泡中排出。、排卵是指卵子从卵泡中排出。3 3、刚排出的卵子尚未完全成熟,一般仅完成减数、刚排出的卵子尚未完全成熟,一般仅完成减数第一次分裂,需要在输卵管内进一步成熟。第一次分裂,需要在输卵管内进一步成熟。思考思考1、卵子是否受精的重要标志是什么?、卵子是否受精的重要标志是什么?当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。体时。2、实际上马排出的卵子指什么?牛排出的卵子、实际上马排出的卵子指什么?牛排出的卵子指什么?指什么?初级卵母细胞初级卵母细胞 次级卵母细胞次级卵母细胞3、精子和卵子在发生上的重要区别?、精子和卵子在发生上的重
9、要区别?哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备,是在哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备,是在出生前(即胎儿时期)完成的。出生前(即胎儿时期)完成的。(二)受精(二)受精精子和卵子结合形成受精卵的过程精子和卵子结合形成受精卵的过程1 1、受精部位、受精部位:2 2、包括、包括:受精前的准备阶段受精前的准备阶段受精阶段受精阶段输卵管输卵管过程过程受精前的准受精前的准备阶段备阶段受精阶段受精阶段精子获能精子获能卵子的准备卵子的准备在雌性动物的生殖道在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化发生相应的生理变化后后,才获得受精能力才获得受精能力(达到(达到减数第二次分裂中期减数第二次分裂中期时才具备与精子受精的能
10、力)时才具备与精子受精的能力)受精阶段受精阶段:1)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是防止多精入卵受精的是防止多精入卵受精的第一道屏障第一道屏障2)2)精子进入卵黄膜精子进入卵黄膜 卵黄膜封闭作用卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的是防止多精入卵受精的第二道屏障第二道屏障3)3)原核形成:原核形成:雄原核形成和雌原核形成雄原核形成和雌原核形成4)4)配子结合:配子结合:雌雄原核雌雄原核融合融合形成合子受精卵形成合子受精卵 (受精完成)(受精完成)放射冠放射冠放射冠放射冠(卵丘细胞)(卵丘细胞)(卵丘细胞)(卵丘细胞)透明带透明带透明带透明带
11、卵黄膜卵黄膜卵黄膜卵黄膜细胞核细胞核细胞核细胞核第一极体第一极体第一极体第一极体顶体反应顶体反应,穿越放射冠穿越放射冠精子触及卵黄精子触及卵黄膜的瞬间,发膜的瞬间,发生透明带反应,生透明带反应,阻止多精入卵阻止多精入卵形成雄原核;形成雄原核;卵子完成减数第二次卵子完成减数第二次分裂,排出第二极体,分裂,排出第二极体,形成雌原核;形成雌原核;染色体合为一组。染色体合为一组。经过种种障碍的精子终于与卵子相遇经过种种障碍的精子终于与卵子相遇精子试图进入卵子精子试图进入卵子瞬间瞬间 此时此时,精子的头已经钻进去了精子的头已经钻进去了,我们还可以看我们还可以看 到它的中部和尾部,它就像一个不断旋转的钻头
12、,到它的中部和尾部,它就像一个不断旋转的钻头,在尾巴拍打的驱动下,努力进入卵子。在尾巴拍打的驱动下,努力进入卵子。精精子子试试图图进进入入卵卵子子 瞬瞬间间(三)胚胎发育(三)胚胎发育1、合子形成后在输卵管、合子形成后在输卵管内进行有丝分裂内进行有丝分裂2、卵裂期及其特点、卵裂期及其特点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)胎儿形成胎儿形成中胚层中胚层外胚层外胚层内胚层内胚层原肠腔原肠腔:在:在透明带内透明带内进行有丝分裂,细胞数量不断增加,进行有丝分裂,细胞数量不断增加,但但胚胎总体积并不增加,或略有减少胚胎总体积并不
13、增加,或略有减少。: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个左右个左右,排列紧密,形似桑椹排列紧密,形似桑椹内细胞团: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:最初最初在在输卵管输卵管进行有丝分裂进行有丝分裂最初发育在输卵管,进行有丝分裂。最初发育在输卵管,进行有丝分裂。桑桑椹椹胚胚:由由具具有有全全能能性性的的细细胞胞构构成成,细细胞胞数数在在3232个左右,排列紧密,形似桑椹。个左右,排列紧密,形似桑椹。囊胚囊胚受精后受精后8 8天。胚牙完成天。胚牙完成 着陆着陆,微微嵌入子宫微微嵌入子宫内膜。此时它
14、分裂发育为几百个细胞内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。受精后受精后6 6星期,人形已隐约可见。这时,胚胎的星期,人形已隐约可见。这时,胚胎的心跳每分钟心跳每分钟140150140150下是母亲心跳的两倍。下是母亲心跳的两倍。19周的早产儿鸟类胚胎3.23.2体外受精和早期胚胎培养体外受精和早期胚胎培养试管动物技术试管动物技术试管动物技术的三个基本操作环节:试管动物技术的三个基本操作环节:第一步:体外受精第一步:体外受精 第二步:胚胎的早期培养第二步:胚胎的早期培养第三步:胚胎移植第三步:胚胎移植精子精子卵子卵子受精卵受精卵早期早期胚胎胚胎幼体幼体新个体新个体试管试管 动物动物存在困难:存在困难
15、:1 1、引进一头良种成年奶牛需要、引进一头良种成年奶牛需要3 3万万5 5万元。万元。2 2、牛的生育率低,一头牛一胎只一个,一生、牛的生育率低,一头牛一胎只一个,一生 只能生育四五次。(牛的妊娠期约只能生育四五次。(牛的妊娠期约280280天)天)讨论讨论1:是否有可能是否有可能让引进的良种牛快速让引进的良种牛快速大量的繁殖?大量的繁殖?一、从试管牛说起一、从试管牛说起牛牛的的生生育育率率虽虽然然很很低低,但但是是牛牛的的卵卵母母细细胞胞却却相相当当的的多多,其其卵卵巢巢中中卵卵母母细细胞胞数数目目要要比比一一生中排卵数多生中排卵数多10001000倍左右倍左右。公牛产生的精子数目就更多了
16、公牛产生的精子数目就更多了(精子数(精子数:50:50亿亿/mL)/mL)理论基础:理论基础:讨论讨论2 2:如何如何 让引进的良种牛快速大量的繁殖?让引进的良种牛快速大量的繁殖?方法方法1 1:给供体注射:给供体注射促性腺激素促性腺激素,使一头母,使一头母畜的卵巢一次排出比自然情况下多几倍到十几畜的卵巢一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的卵子倍的卵子(超数排卵)超数排卵),之后从之后从输卵管输卵管中冲取中冲取卵子。卵子。1 1、卵母细胞的采集和培养、卵母细胞的采集和培养可直接与获能的精子在体外受精可直接与获能的精子在体外受精适用生物:小鼠、兔,以及家畜猪、羊等。适用生物:小鼠、兔,以及家畜猪
17、、羊等。牛卵巢牛卵巢牛卵巢中采卵牛卵巢中采卵B B超活采仪超活采仪借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜的引导,从活母畜卵借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜的引导,从活母畜卵巢采集卵母细胞。操作员先将带有巢采集卵母细胞。操作员先将带有超声波探头超声波探头和吸卵针的和吸卵针的采卵器通过生殖道插入子宫,同时将探头贴在卵巢上。根采卵器通过生殖道插入子宫,同时将探头贴在卵巢上。根据据B B超屏幕所显示的卵泡位置,利用采卵针穿刺卵泡并同超屏幕所显示的卵泡位置,利用采卵针穿刺卵泡并同时抽吸卵母细胞。时抽吸卵母细胞。方法方法3 3:从活体卵巢中采集卵母细胞:从活体卵巢中采集卵母细胞1 1、比较三种方法采集的卵母细胞
18、在体外受精前的处理、比较三种方法采集的卵母细胞在体外受精前的处理有何不同?有何不同?讨论:讨论:从输卵管中冲取的卵子可直接与获能精子在体外受精。从输卵管中冲取的卵子可直接与获能精子在体外受精。后两种方式方法采集到的卵母细胞都要在体外经人工后两种方式方法采集到的卵母细胞都要在体外经人工培养培养成熟成熟后,才能与获能精子受精。后,才能与获能精子受精。2、培养到、培养到成熟指什么成熟指什么?培养到减数第二次分裂中期培养到减数第二次分裂中期2.2.精子的收集和获能精子的收集和获能1)1)收集的方法收集的方法:假阴道法假阴道法,手握法手握法和和电刺激法电刺激法等等2)获能处理获能处理:培养法:培养法:把
19、精子放入把精子放入获能液获能液中。中。(啮齿动物、家兔和猪)(啮齿动物、家兔和猪)化学诱导法:化学诱导法:把精子放入一定浓度把精子放入一定浓度肝素肝素或或钙离子载体钙离子载体A23187溶液溶液中。中。(牛、羊)(牛、羊)3.3.体外受精体外受精 在在获能溶液获能溶液或或专用的专用的受精溶液受精溶液中完成受精中完成受精过程过程离心的目的是什么?离心的目的是什么?卵母细胞的培养的卵母细胞的培养的目的是什么?目的是什么?二、胚胎的早期培养二、胚胎的早期培养 发育培养液发育培养液成分成分:无机无机盐盐、有机、有机盐盐、维生维生素素、激、激素素、氨基氨基酸酸、核苷、核苷酸酸以及动物以及动物血清血清等等
20、.两盐、两盐、两素、两素、两酸两酸 +血清血清不同动物移植时间:不同动物移植时间:牛、羊:牛、羊:桑椹胚或囊胚阶段桑椹胚或囊胚阶段小鼠、家兔:小鼠、家兔:卵裂期或囊胚阶段卵裂期或囊胚阶段试管婴儿:试管婴儿:8 8或或1616个细胞阶段个细胞阶段 胚胎培养发育到适宜阶段时,可将其取胚胎培养发育到适宜阶段时,可将其取出向受体移植或冷冻保存。出向受体移植或冷冻保存。保存剩余的卵子和精子的方法是什么?保存剩余的卵子和精子的方法是什么?卵母细胞的成熟培养:卵母细胞的成熟培养:CO2培养箱培养箱胚胎移植胚胎移植采集卵母细胞采集卵母细胞体外培养体外培养采集精子采集精子体外获能体外获能体外受精体外受精早期胚胎
21、培养早期胚胎培养受体受体小小结结(时期时期:)1 1)超数排卵)超数排卵(试剂)(试剂)2 2)活体取卵)活体取卵(仪器)(仪器)3 3)从屠宰的卵巢取卵)从屠宰的卵巢取卵方法方法(方法,试剂方法,试剂)(试剂)(试剂)(培养条件)(培养条件)成熟的卵子成熟的卵子获能的精子获能的精子MIIMII中期中期方法方法(移植时间)(移植时间)试管动物试管动物克隆动物克隆动物生殖方式生殖方式技术手段技术手段遗传物质遗传物质遗传规律遗传规律有性生殖有性生殖无性生殖无性生殖体外受精、体外受精、早期胚胎培养、早期胚胎培养、胚胎移植胚胎移植核移植技术、核移植技术、胚胎移植胚胎移植遵循遵循不遵循不遵循比较试管动物
22、和克隆动物比较试管动物和克隆动物来自双亲来自双亲主要来自核供体主要来自核供体 第一个试管婴儿第一个试管婴儿于于1978年年7月月25日在英国的奥尔德姆市医院诞日在英国的奥尔德姆市医院诞生,她的名字叫生,她的名字叫路易丝路易丝.布朗布朗。路。路易丝易丝.布朗的母亲梅布朗的母亲梅.布朗因输卵布朗因输卵管阻塞而不能生育。管阻塞而不能生育。首例试管婴儿首例试管婴儿 医生从梅.布朗(时年31岁)体内提取卵子,再取她丈夫(时年38岁)的精液,经处理在体外使卵子受精,受精卵分裂形成16细胞胚后重新植入梅.布朗的子宫内。9个多月后就生下了路易丝.布朗。世界上第一位试管婴儿,如今自己也已经当上了妈妈。图为她世界
23、上第一位试管婴儿,如今自己也已经当上了妈妈。图为她抱着自己的两个双胞胎孩子。和她的妈妈一样,这对双胞胎也抱着自己的两个双胞胎孩子。和她的妈妈一样,这对双胞胎也是试管婴儿。是试管婴儿。19881988年年3 3月月1010日我国首例试管婴儿诞生日我国首例试管婴儿诞生著名妇产科专家张丽珠教著名妇产科专家张丽珠教授与中国首例试管婴儿授与中国首例试管婴儿3.3 胚胎工程的应用及前景胚胎移植胚胎分割体外生产胚胎技术湛江产天价牛肉湛江产天价牛肉 千元一斤有钱还难买千元一斤有钱还难买 新闻新闻日日本本神神户户牛牛肉肉(雪雪花花牛牛肉肉)这是和牛(又称这是和牛(又称日本神户牛),是当日本神户牛),是当今世界公
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