6.生物繁殖.ppt
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1、生命科学纵横生命科学纵横理学院生命科学与生物工程研究院理学院生命科学与生物工程研究院 生物繁殖生物繁殖本章内容本章内容无性繁殖无性繁殖有性繁殖有性繁殖人类的繁殖人类的繁殖人工授精人工授精性传播疾病性传播疾病无性繁殖定义:定义:由亲体的一个至几个细胞或个体的一部分直由亲体的一个至几个细胞或个体的一部分直 接经细胞分裂和分化长成新一代个体的过程。接经细胞分裂和分化长成新一代个体的过程。无性繁殖的无性繁殖的优势优势:l单一个体就可完成,能保存能量。l在环境稳定的情况下,能保持遗传特征不变化。l每一个体均能繁殖后代。l繁殖后代的效率较高。无性繁殖的无性繁殖的劣势劣势:l不能实现基因的重组。l导致遗传的
2、静态与僵化。p无性繁殖常见的形式无性繁殖常见的形式1.营养生殖营养生殖:指不通过性细胞而用植物的营养器官进行的:指不通过性细胞而用植物的营养器官进行的2.繁殖,如枝条的压条、扦插,马铃薯块茎繁殖,如枝条的压条、扦插,马铃薯块茎繁繁3.殖等。殖等。虎尾虎尾兰兰的的繁殖繁殖 2.再生作用再生作用:一些动物可再生出受一些动物可再生出受伤的部分,在这些动物伤的部分,在这些动物中的一部分甚至从受伤中的一部分甚至从受伤的部分可生长处新的个的部分可生长处新的个体。体。如海星、蚯蚓等。如海星、蚯蚓等。3.出芽生殖出芽生殖:有些生物在适当环境下,有些生物在适当环境下,会由体侧凸出向外形成一个会由体侧凸出向外形成
3、一个球形芽体,这个芽体的养份球形芽体,这个芽体的养份全由母体供应,待成熟后由全由母体供应,待成熟后由母体相接处形成新的体壁,母体相接处形成新的体壁,再与母体分离成为独立的新再与母体分离成为独立的新个体的现象。个体的现象。许多海洋动物:如:珊瑚、许多海洋动物:如:珊瑚、水母、水螅等。水母、水螅等。4.芽胚生殖芽胚生殖母体释放一些特殊的细胞,这些细胞可发育成为其后代。如:海绵等。5.孢子生殖孢子生殖:孢子生殖是由母体产生孢子生殖是由母体产生出没有性别分化的孢子,出没有性别分化的孢子,这种繁殖细胞不经过两性这种繁殖细胞不经过两性结合,每个孢子能直接发结合,每个孢子能直接发育成新个体的生殖方式。育成新
4、个体的生殖方式。6.分裂生殖分裂生殖:又叫裂殖,是无性生殖中常见的一种方式,即母体又叫裂殖,是无性生殖中常见的一种方式,即母体分裂成两个(二分裂)或多个(复分裂)大小形状相分裂成两个(二分裂)或多个(复分裂)大小形状相同的新个体的生殖方式。同的新个体的生殖方式。7.单性繁殖单性繁殖:包括包括孤雌生殖孤雌生殖和和孤雄生孤雄生殖殖,是指由雌性或雄性生,是指由雌性或雄性生殖细胞未经受精而独立发殖细胞未经受精而独立发育成新个体的现象,以无育成新个体的现象,以无脊椎动物常见。脊椎动物常见。常见于:昆虫、鱼类、两常见于:昆虫、鱼类、两栖类、爬行类。栖类、爬行类。u 有些动物根据不同的条有些动物根据不同的条
5、件可分别进行无性与有性件可分别进行无性与有性生殖。生殖。有性繁殖:有性繁殖:指通过两性生殖细胞的结合形成指通过两性生殖细胞的结合形成 新个体的繁殖方式。新个体的繁殖方式。最早可追溯到最早可追溯到25-35亿年之前。亿年之前。有性繁殖有性繁殖的有性繁殖的优势优势:1.后代具有遗传特征的多样性。2.能适应不同的环境,不至于集体灭绝。3.有利于进化。4.能迅速消除不利的突变,或集中有利的突变。5.通过遗传重组与变异能较好的适应宿主与寄生关系(博弈)。6.后代分布广泛。有性繁殖的有性繁殖的劣势:劣势:1.需要父母双方参与,耗能较大(配偶的寻找、鉴别与交配)。2.在条件较为适应的情况下,遗传重组可能会给
6、后代造成不利。3.仅有一半的个体(母体)生产后代。4.传递基因的效率较慢。5.由于重组造成好的基因组合被分开。p有性生殖的方式主要有两种:有性生殖的方式主要有两种:1.接合生殖接合生殖:两种不同性别的细胞彼此靠拢,或者直接以细胞膜两种不同性别的细胞彼此靠拢,或者直接以细胞膜(细胞壁)相互紧贴(草履虫),或者各自向对方长出特(细胞壁)相互紧贴(草履虫),或者各自向对方长出特异的异的“结合管结合管”(真菌,水绵)。(真菌,水绵)。随后细胞膜(壁)化解,双方细胞核(随后细胞膜(壁)化解,双方细胞核(DNA)接合,)接合,彼此交换部分遗传物质,细胞分裂时,这两个细胞核彼此交换部分遗传物质,细胞分裂时,
7、这两个细胞核(DNA)分开。)分开。2.配子生殖配子生殖:指雌雄两性个体或同一个体中的两种器官生产出指雌雄两性个体或同一个体中的两种器官生产出专司生殖功能的雌性或雄性配子(单倍体),然后专司生殖功能的雌性或雄性配子(单倍体),然后 雌雄配子结合产生新一代个体的过程。雌雄配子结合产生新一代个体的过程。p个体与性别l雌雄同体雌雄同体:个体具有雌雄两套器官,可进行自体受 精与异体受精。植物中最为常见;动物中主要见于交配困难的生物。l雌雄转换雌雄转换:通常先雄后雌,在此过程中伴随着体积 与重量的改变。l雌雄异体雌雄异体:个体仅有一套生殖器官。见于高等生物。见于高等生物。雌性雌性雄性雄性p受精方式受精方
8、式1.体外受精体外受精:不能很好地保护配子;需要很多的配子以确保后代的数目;需要一定湿度条件。2.体内受精(雌性体内)体内受精(雌性体内):对受精卵具有保护性;需要交配器官;相对成活率较高。根据受精卵的发育状况分为:根据受精卵的发育状况分为:不在体内发育-卵生:一些昆虫,两栖类在体内发育一定阶段-卵生:爬行动物,鸟类在体内发育直到成熟阶段-胎生:哺乳类p体内受精胚胎的发育(动物)体内受精胚胎的发育(动物)1.卵生卵生 受精卵排出受精卵排出体体外外,新个体在母体外产生,发育所需的养,新个体在母体外产生,发育所需的养分由卵内的分由卵内的靠卵黃及卵白靠卵黃及卵白供应,在供应,在一定一定温度条件下温度
9、条件下,经一,经一段时间后破壳而段时间后破壳而出出。卵卵壳壳卵膜卵膜气室气室卵白卵白卵卵黄黄系带系带胎盘家禽、家禽、鸟类鸟类、蛇、蛇、龟龟鸡的繁殖7d14d20d21d2.2.卵胎生卵胎生:是一是一种既种既像卵生又像胎生的像卵生又像胎生的生殖生殖方式,受精卵方式,受精卵在母在母体内发体内发育,育,但但胎胎儿并儿并不吸收母不吸收母体内体内的的养养分,分,而是依靠而是依靠受精卵本身的受精卵本身的养养分分进行进行胚胎胚胎发发育,育,直直到到发发育完全才生出來。育完全才生出來。它是介于卵生和胎生之间的情况。它是介于卵生和胎生之间的情况。如如:鸭鸭嘴嘴兽兽、孔、孔雀雀鱼鱼、黑姑、黑姑娘、青竹娘、青竹丝丝
10、、部分部分鲨鱼、鲨鱼、蝮蛇、海蛇、蝮蛇、海蛇、胎生蜥、铜胎生蜥、铜石龙蜥等石龙蜥等孔雀鱼孔雀鱼青竹丝青竹丝鲨鱼鲨鱼海鲫海鲫3.3.胎生胎生:动动物的受精卵在母物的受精卵在母体体的子的子宫内发宫内发育,由母育,由母体体供供给营养给营养。等到。等到发发育成型以育成型以后后才生出來,幼才生出來,幼儿儿出生出生后后,母,母体体分泌分泌乳汁乳汁哺育幼哺育幼儿,胎生动物都是哺乳动物。儿,胎生动物都是哺乳动物。人类的繁殖(一)正常生活环境的人群(一)正常生活环境的人群个体的发育过程个体的发育过程精子和卵子的结合第八周第九周12周周16周周38周周p胎盘胎盘来自母亲的动脉血(含氧)来自母亲的动脉血(含氧)羊膜
11、绒毛羊膜绒毛脐静脉脐静脉脐动脉脐动脉回到母体的静脉血(缺氧)回到母体的静脉血(缺氧)p环境因素对生殖的影响环境因素对生殖的影响环境对生育力的影响,男性比女性更敏感环境对生育力的影响,男性比女性更敏感男性生育能力明显下降:男性生育能力明显下降:南非等国家的科学家研究报告表明,男性精液质量随不同年代呈明显降低,而中国男性精液质量也呈明显下降趋势。调查数据:调查数据:19992001年:在中国河南省的南阳市、新密市和唐河县,以及山东省胶州市,对434例有生育能力和6例生育力不明的男性的精液质量进行检测,并与该实验室在20世纪80年代前期110例数据相比较,得出了触目惊心的结论:男性精液质量明显下降。
12、其中以精子数目的降低最为明显,降低40%以上;精子活动率降低8.4%;精子正常形态降低了7.3%;精液量降低了4.9%。精液中精子数量标准精液中精子数量标准(中国)(中国)l1980年是5000万个/mL,当时的人群通过率是80%。l1990年是3000万个/mL,当时的人群通过率也约为80%。l现在,标准已经降到了2000万个/mL,但即便如此,仅有65%的达标。男人最终将从地球上灭绝?!男人最终将从地球上灭绝?!u在过去50年中,男性的精子数量已经急剧下降了20%,专家认为这可能和男性面临更大压力、滥用酒精以及环境污染等问题有关。u英国牛津大学人类遗传学教授布赖恩塞克斯宣称:男性独有的Y染
13、色体,正在随着人类的发展而逐步退化,根据Y染色体逐步消亡的速度计算,他认为男性最终将难逃灭绝厄运。每一代人中,都有1%男人的Y染色体会产生基因变异,这会使他们的生育能力降低10%。和成双成对的X染色体不一样的是,Y染色体只有一条,无法通过镜像复制修补自身的缺陷,所以它的基因缺陷永远都没法被修复。大约大约125000年后,男性也许就将从地球上灭绝,地年后,男性也许就将从地球上灭绝,地 球将变成真正意义上的球将变成真正意义上的“女儿国女儿国”。(1)男性的精子头部中主要是遗传物质DNA,在其周围仅有薄薄一层细胞质,其中没有细胞器,即缺乏DNA损伤修复系统,于是环境就极易对精子DNA造成损伤。(2)
14、Y染色体有95%序列不能与X染色体配对、交换,这样在Y染色体一旦造成损伤就会逐渐积累下来;(3)环境中什么物质对精子质量影响最大?是雌性激素样物质,这类物质可以来自饲料添加剂、某些生活日常用品的降解物(如塑料),某些农药等,他们可使动物和人类发生雌性化。原因分析:原因分析:在某些文章中在某些文章中Y染色体被比喻成是个孤僻不爱交际,社染色体被比喻成是个孤僻不爱交际,社交功能又一直退化的小孩。交功能又一直退化的小孩。Y染色体大部份都不跟其它染色体大部份都不跟其它染色体发生重组,则其中的突变就比较不能得到矫正。染色体发生重组,则其中的突变就比较不能得到矫正。食物链的层层累积:食物链的层层累积:虽然这
15、些有害物质在环境中(包括食物中)剂量虽然这些有害物质在环境中(包括食物中)剂量不高,但是由于在生物体内的层层富集,最终通过食不高,但是由于在生物体内的层层富集,最终通过食物链在人体中蓄积的量则相当惊人。物链在人体中蓄积的量则相当惊人。认为认为“低剂量、长期暴露的有害物质蓄积,是导低剂量、长期暴露的有害物质蓄积,是导致男性精液质量下降的直接原因致男性精液质量下降的直接原因。”不育与不孕的状况据世界卫生组织统计表明,约有10%的育龄夫妇患有不育症,其中男性不育占38%,女性不孕占40%,双方共同因素占22%。我国育龄夫妇约有255万人患有不育症,其中有1%的人无法复通输卵管,恢复生育能力。每100
16、对婚后不育的夫妇中,约40%是男方不育造成的。人工授精原因:(1 1)女性:排卵障碍、卵巢的)女性:排卵障碍、卵巢的储备储备能力减少、能力减少、输输卵管因卵管因 素、子素、子宫宫因素、子因素、子宫颈宫颈因素等。因素等。(2 2)男性:)男性:睾丸因素、精子数目不足、睾丸因素、精子数目不足、管道系管道系统统阻塞、阻塞、射精异常等。射精异常等。1.人工授精人工授精:如果女方生殖道正常(可以正常排卵,输卵管通畅),男方少如果女方生殖道正常(可以正常排卵,输卵管通畅),男方少精或是生殖障碍(如阳痿),可以用导管将优选的精子输入到女性生精或是生殖障碍(如阳痿),可以用导管将优选的精子输入到女性生殖道内(
17、一般是输卵管内),以达到受孕的目的。根据所选用精液的殖道内(一般是输卵管内),以达到受孕的目的。根据所选用精液的来源,分为丈夫精液人工授精和供精者人工授精。来源,分为丈夫精液人工授精和供精者人工授精。2.试管婴儿试管婴儿:如果女方输卵管堵塞等原因导致卵子未能与精子结合,可以通如果女方输卵管堵塞等原因导致卵子未能与精子结合,可以通过吸管导入或其他手段从卵巢中取出卵子,然后在体外(培养皿或试过吸管导入或其他手段从卵巢中取出卵子,然后在体外(培养皿或试管中)适宜的营养液和管中)适宜的营养液和 温度中使其授精(丈夫或供精者的精子),温度中使其授精(丈夫或供精者的精子),待受精卵分裂并发育成囊胚后,再植
18、回母体子宫内待受精卵分裂并发育成囊胚后,再植回母体子宫内(代理母体)(代理母体),自然生长发育至足月分娩,该过程称为体外授精与胚胎移植,又称为自然生长发育至足月分娩,该过程称为体外授精与胚胎移植,又称为试管婴儿。试管婴儿。“试管婴儿试管婴儿”可以简单地理解成由实验室的试管代替了输卵管的可以简单地理解成由实验室的试管代替了输卵管的功能而称为功能而称为“试管婴儿试管婴儿”。解决不育与不孕的方法体外受精体外受精/胚胎移植及其衍生技术的种类胚胎移植及其衍生技术的种类体外受精/胚胎移植(第一代)配子/合子输卵管内移植或宫腔内移植卵胞浆内单精子注射(第二代)植入前胚胎遗传学诊断(第三代)卵子赠送、胚胎赠送
19、精子库(The bank of insemination)人们可以把精液冷冻在人们可以把精液冷冻在-196.5的液态氮中保存,的液态氮中保存,尽管冷冻精子授精能力约为新鲜精子的尽管冷冻精子授精能力约为新鲜精子的2/3,但对,但对人工授精的成功率没有太大的影响。人工授精的成功率没有太大的影响。冷冻卵子库。冷冻卵子库。冷冻胚胎库冷冻胚胎库。人工授精的历史1799年,英国外科医生约翰亨特(JohnHunter)用海绵方法试验成功,为人类最早实施人工授精技术。美国纽约妇产科医院马里恩(Marien)于1866年用其丈夫的精液试验成功。1890年杜莱姆逊(Dulemson)试用于临床,到20世纪30年代
20、使用者与日俱增。1973年全世界用冷冻精子库的精子诞生了1千名左右的婴儿,估计美国每年总计有1万人通过人工授精怀孕。1978年7月25日,在英国兰开夏奥德姆医院诞生了世界上第一个“试管婴儿”,同年10月30日,在印度加尔各答的一所医院里诞生了世界上第二个“试管婴儿”。1983年我国湖南医学院生殖工程研究组用冷冻精液的人工授精取得成功,婴儿顺利成功。1984年上海第二医学院用洗涤过的丈夫精子施行人工授精获得成功。1986年青岛医学院建成了我国第一座人类精子库。1988年年3月月10日我国大陆首例试管婴儿于在北京医科大学第三医院平安日我国大陆首例试管婴儿于在北京医科大学第三医院平安诞生。诞生。人类
21、的人工受精的社会现象与伦理思考人类的人工受精的社会现象与伦理思考1.父亲?父亲?l 人工授精子女的地位和父亲的角色人工授精子女的地位和父亲的角色 如何确定?如何确定?l 究竟谁是人工授精出生孩子的合法究竟谁是人工授精出生孩子的合法 父亲、谁有抚养后代的责任和义务?父亲、谁有抚养后代的责任和义务?l 社会学父母应该负的责任是什么?社会学父母应该负的责任是什么?l 怎样确定每个角色的具体义务与权怎样确定每个角色的具体义务与权 利?利?2.精子的地位精子的地位法律权利?用亡夫的精子生下的后代是否同自然生殖的后代享有同样的法律权利?精子商品化?(1)精子商品化可能造成供体不关心自己行为的后果,有意或无
22、意地隐瞒自己身体上、行为上、心理上的 缺陷。(2)精子库可能由于竞争或追求利润最大化,而忽视精 子的质量,精子库为了追求高质量,只提供一类他 们认为“最佳的”精子,结果使人类基因可能变得 单调而缺乏多样性。(3)精子商品化促使其他人体组织、人体器官商品化。3.“代理母亲代理母亲”“代理母亲”替人生孩子,满足由于子宫患有疾病或子宫切除的妇女或夫妇抚养一个健康孩子的愿望是否可以?是否允许商业性的代理母亲存在?为了金钱而怀孩子,把自己的子宫变成制造婴儿、换取货币的机器,是否道德?那些想要孩子而又不愿亲自怀孕的可以怀孕的妇女凭借手中的金钱借腹生子,是否道德?4.其它问题其它问题l 非婚妇女、女同性恋、
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