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高中生物3.1体内受精和早期胚胎发育(改版)(1)

时间:2013-01-23


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
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:早期胚胎和配子
?技术手段:体外受精、胚胎移植、 胚胎分割、胚胎干细胞培

养等
?理论基础:哺乳动物受精和早期胚胎 发育的规律

一、精子和卵细胞的发生 1、精子的发生
(1)场所:精子的发生是在 睾丸 内的 曲细精管中完 成的。

(2)时期:(雄性动物)从
初情期到 生殖机能衰退。
哺乳动物睾丸示意图

精原细胞

(3) 第一阶段 精 子 发 第二阶段 生 的 过 程 第三阶段

有丝分裂

初级精母细胞
MⅠ

次级精母细胞
MⅡ

精子细胞
变形

精子

精子细胞

①精子细胞变形成精子的过程
高尔基体 发育中的顶体

线粒体

发育中的尾 (中心体)

A、顶体的发生
顶体 线粒体鞘

B、尾的的发育

C、精子头的出现

E、精子的形成

原生质滴 尾

D、细胞质浓缩

精子细胞变形中的主要变化
细 胞 核 高尔基体
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

精子细胞

精子

1.理清精子细胞变形成精子的过程。 2.注重精子各组成分别由精子细胞 的哪一部分形成?

②精子的形态:
?外形似蝌蚪,分 头 颈 尾 __、__、__、三 大部分。

相似 ?不同种动物精子的形态____,大小 不同 无关 略有____,与动物的体型大小____ 。

讨论:(教材P62)
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? 提示: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。

讨论:(教材P62)
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? 提示: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膜,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

2、卵子的发生
(1)场所:卵子的发生 是在 卵巢 内中完成 的。 (2)时期:(动物胚胎) 在 性别分化 以后,

即 胎儿期 。
动物细胞卵巢、卵 泡和卵子的关系图

卵原细胞

(3)

有丝分裂

卵子 发生 过程

初级卵母细胞
MⅠ

被 卵泡细胞包

围,形成卵泡

胎 儿 时 期

次级卵母细胞
MⅡ

第一极体
一般不 进行MⅡ

在 排卵前后 完成

在 受精过程 中,

卵子
受精

第二极体
退化消失

场所为 输卵管 。

合子

排卵 卵泡细胞 第一极体 卵丘细胞 核 透明带 卵黄膜

不 同 发 育 阶 段 的 卵 泡

黄体 退化 黄体

卵巢中有卵泡,每个卵泡中有一个初级卵母细胞。

卵 子 结 构 图

(卵黄膜)

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。

讨论:(教材P63)
1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子? 提示:正常情况下,一个卵泡只能形成 一个成熟的卵子。

2.排卵是指卵子从卵泡中排出,还是指
卵泡从卵巢中排出? 提示:是指卵子从卵泡中排出。

讨论:(教材P63) 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? 提示: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。

3.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。

(2).不同点:
发生 时间 精 子

场所

子细胞 数目

变形 形状
蝌蚪形

初情期 两次分裂连 4个 是 续,在睾丸 以后 精子细胞 曲细精管
两次分裂不 1个卵细 胎儿时 连续,在卵 胞2个极体 否 期 巢和输卵管

卵 子

圆形

重要 哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是 区别 在出生前完成的;精子是从初情期开始的

练习:
1.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 2.一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

3.以下说法正确的是

A.哺乳动物卵泡的形成是在初情期
B.排卵是指排出成熟的卵泡

C.排卵实际上是排出初级卵母细胞
D.排卵实际上是排出次级卵母细胞

4.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

二、受精
1、概念:指 精子 和 卵子 结合形成 合子 (即 受精卵 )的过程。 2、标志:在 卵黄膜 和 透明带 的间隙可以 观察到两个极体时。

3、场所:受精是在 输卵管 内完成的。

4、过程
(1)受精前准备阶段:
准备阶段1:精子获能
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。 准备阶段2:卵子的准备 即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。

(2)受精阶段 ①精子穿越放射冠和透明带;

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。

卵子的外层被一 层透明的薄膜保 护着,这使它看 起来像一个悬浮 在天体中的漂亮 的星球。

精子触及卵黄膜的瞬间,产生透明带反
应,防止多精进入卵的第一道屏障。

(2)受精阶段

②进入卵黄膜;

(2)受精阶段 ③雌雄原核形成和配子结合。 精子入 卵后, 发生了 哪些变 化?


子 注 入 卵 后

变化①

产生卵黄膜 封闭作用

形成第二道 屏障

变化②

尾部脱离核 膜破裂 激活卵子完 成减数第二 次分裂,排 出第二极体

形成雄 原核

变化③

形成雌 原核

发育 移动 接触 合并

形 成 受 精 卵

形成受精卵:
精子进入卵 子后,其细胞核 变大到和卵子细 胞核相似,精子 细胞核(雄原核) 和卵子细胞核 (雌原核)同时 向细胞中部靠拢, 并相互融合成一 个细胞核,这时 称受精卵。

受精过程小结:
受精前的 准备阶段 准备阶段1: 精子获能 卵子的准备 准备阶段2:

受 精 过 程

精子穿越 放射冠和 透明带
受精阶段 精子进入卵黄膜 雌雄原核形成 和 配子的结合

1.什么叫顶体反应?

2.什么叫透明带反应?
3.什么叫卵黄膜的封闭作用? 4.防止多精入卵受精有哪些生理反应?

三、胚胎发育
1、胚胎发育的过程:
根据胚胎形态的变化,分几个阶段:

受精卵

卵裂(包括2细胞期、4细胞期、8细
桑椹胚

胞、16细胞期、32细胞期) 囊胚期 和原肠腔)

原肠胚期(包括内、中、外三胚层 幼体

2、卵裂 (1)、卵裂过程

(2)、卵裂期的特点:
有丝分裂 细胞分裂方式为_______

增加 细胞数目____
不增加 胚胎总体积______或略 缩小 有____ 减小 每个细胞体积_____

增加 DNA数目_____ 减少 有机物总量_____ 增加 有机物种类_____

3、桑椹胚

当胚胎细胞数目 达到32个左右时, 胚胎形成致密的 细胞团,形似桑 椹,叫做桑椹胚。 桑椹胚中的每个 细胞都属于全能 细胞。

4、囊胚
细胞开始分化
内细胞团细胞:即胚胎干细 胞,是一种未分化的细胞, 具有全能性,能发育成完整 的胎儿的各种组织 滋养层:发育成胎膜和胎盘,胚胎可通过这 些组织从母体中获得正常发育所需的氧气和 营养物质 囊胚腔:

内细胞团

滋养层

孵化:胚胎从透明带中伸展出来的过程

5、原肠胚 内细胞团表层 外胚层 的细胞 内细胞团下方 内胚层 的细胞 中胚层 原肠腔 内胚层包围的囊腔

归纳:早期胚胎发育的几个阶段
桑椹胚:细胞属于 全能细胞 。

囊胚:细胞开始 分化 ; 内细胞团 将来 滋养层 将来发育成 发育成 各种组织 , 胎膜、胎盘,出现 囊胚腔 后,进一步
扩大会导致 孵化 。

原肠胚:内细胞团 表皮的细胞 形成
外胚层 , 下方的 细胞形成 内胚层 ,出

现 原肠腔 。

胚胎发育小结:
受精卵 :最初发育在输卵管进行有丝分裂

卵裂期
桑椹胚

:在透明带内进行有丝分裂,细胞数量不断 增加,但胚胎总体积并不增加,或略有减少。

囊胚(内含囊胚腔)

:由具有全能性细胞构成,细胞数在32个左右, 排列紧密,形似桑椹 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 外胚层 中胚层 内胚层 原肠腔

原肠胚(内含原肠腔) 胎儿形成

原肠胚3胚层的发育

外胚层:表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官 内胚层:消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体 中胚层:皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、 循环系统、排泄系统、生殖系统 外表神经和感官;内呼消化胰与肝;其余都为中胚层

资料分析:(教材P67)
1. 表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最 高?
提示:马的胚胎进入子宫时发育程度最高,其次 为小鼠。 2.将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时,应选 择什么阶段的胚胎?如果换成牛又该怎样处理? 提示:马应选择囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况 下,胚胎虽然最早可在8~16细胞阶段进入子宫, 但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率,在实 践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。

3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究, 会为胚胎工程提供理论基础?请结合本节内容举例 说明。 提示:胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物自 然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。本 节涉及的哺乳动物体内受精和胚胎发育都是在自然 条件下的特点和规律,人们正是在认识了这些自然 规律的基础上,在体外进行有效的模拟,才使卵母 细胞能在体外成熟;精子能在体外完成获能;获能 精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精;体外受 精卵能在人工培养条件下继续发育等,这些都有赖 于体内自然条件下的基础研究成果。

受精后8天。胚芽完成"着陆",微微嵌入子宫 内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。

原肠胚的形成

受精卵——卵裂——囊胚

按照一定的 ———————内胚层——中胚层——原肠胚 次序向内运动

外胚层
中胚层 原肠腔 囊胚腔

内胚层

胚的发育:

第三次卵裂 第二次卵裂 第一次卵裂 原肠胚 受精卵 囊胚

受精后6星期,人形已隐约可见。这时,胚胎的 心跳每分钟140—150下.是母亲心跳的两倍。

人类胚胎第8周时在子宫内的照片

此时胎儿已长到20周,他移动手臂,把手指放在唇 边,这可以促进它对吮吸的反映 。

桑椹

功效:补益肝肾之阴,兼能凉血退热,适用于肝 肾阴虚之头晕耳鸣、目暗昏花、关节不利、失眠、 须发早白等症。

精、卵相遇

顶体反应

顶体酶释放 溶解卵丘细 胞之间物质 接触卵黄膜 产生透明带 反应

接触透明带 顶体酶溶解 透明带 精子被微绒 毛抱合

穿越放射冠

穿越透明带 形成第一道 屏障

精子外膜与卵黄膜融合

精子注入卵

经过种种障碍的精子终于与卵子相遇

精子试图进入卵子

此时, 精子的头已经钻进去了, 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,在尾巴拍打的驱动下,努力进入卵子。


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