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课时38 胚胎工程 一.生殖细胞的发生和受精作用 (一)精子的发生 1.场所：睾丸的曲细精管 2.时间：从性成熟开始，到生殖机能衰退 3.过程1）精原细胞→多个初级精母细胞（通过数次有丝分裂） 2）1个初级精母细胞→2个次级精母细胞→4个精子细胞(减数分裂) 3）精子细胞→精子（通过变形） 4.精子（1）形态：形似蝌蚪，分头、颈和尾三部分 　　　（2）结构：高尔基体——头部的顶体 细胞核 -----精子头的主要部位 线粒体——尾的基部 　 (3)特性：尾部能够剧烈摆动，使精子获得运动能力 （二）卵子的发生 1、场所：卵巢 2、 时间及过程： 胎儿期：动物的胚胎在性别分化后以后，卵原细胞通过有丝分裂不断增加数量，并进一 步演变为初级卵母细胞，这时，它被卵泡细胞包围，形成卵泡。 性成熟后：减数第一次分裂：是在雌性动物排卵前后完成的，结果产生1个初级卵母细胞和1个第一极体，进入输卵管，准备与精子受精。 精子和次级卵母细胞（减Ⅱ中期）结合的过程中：减数第二次分裂：次级卵母细胞产生1个卵子和1个第二极体。（当在卵黄膜和透明带的间隙观察到2个极体时，说明卵子已经完成了受精，这是判断卵子是否受精的重要标志） （三）受精 准备阶段1——精子获能 刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道（子宫和输卵管）发生相应的生理变化后，才能获得受精的能力，这种现象称为“精子获能”。 （卵泡液、输卵管分泌物、血清等液体可使精子获能） 准备阶段2——卵子的准备 动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，有的可能是初级卵母细胞，它们都要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂中期时，才具备与精子结合的能力。 受精阶段 （1）场所：输卵管 （2）主要过程：精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，原核形成和配子结合。 a顶体反应：精子释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质，穿越放射冠。 b透明带反应：顶体酶可将透明带溶出孔道，精子穿入，在精子触及卵黄膜的瞬间阻止后来精子进入透明带的生理反应[它是防止多精子入卵受精的第一道屏障]； c卵黄膜的封闭作用：精子外膜和卵黄膜融合，精子入卵后，卵黄膜会拒绝其他精子再进入卵内的过程[它是防止多精子入卵受精的第二道屏障]； 精子尾部脱落，核膜破裂形成雄原核，同时卵子完成减二分裂，形成雌原核 [注意：受精标志是第二极体的形成；受精完成标志是雌雄原核融合成合子]。 二、哺乳动物胚胎发育的基本过程 1、胚胎发育概念： 是指受精卵发育成幼体的过程，包括卵裂、囊胚、原肠胚、胚层分化等主要阶段。 2、胚胎发育过程：从时间上分为3个时期 胚卵期（受精卵→第1周末）→胚胎期（第2周→第8周）→胎儿期（第9周始） ①卵裂期细胞数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或有所缩小。 卵裂期细胞数目为32个左右时的胚胎，叫做桑椹胚。桑椹胚时期及其以前的细胞，每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能干细胞 ②囊胚中有一个囊胚腔，细胞开始出现分化，个体较大的细胞称为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。沿透明带内壁扩展和排列的个体较小的细胞，称为滋养层细胞，将来发育成胎盘和胎膜，胚胎内部逐渐出现囊胚腔 [注：囊胚的扩大会导致透明带的破裂，胚胎伸展出来，这一过程叫孵化]；囊胚进入母体子宫内并植入子宫内膜中，着床后，胚胎通过胎盘与母体相连，从母体获得生长发育所需的营养 。 ③原肠胚由三个胚层构成，内细胞团表层细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层。三个胚层在后期的发育过程中，分化成不同的组织器官，在原肠胚期出现一个新的空腔——原肠腔 特点：有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。 ④器官的形成：外胚层：皮肤上皮（包括各种衍生物）；神经系统；感觉器官 中胚层：肌肉；结缔组织（骨骼、血液、肌腱、韧带）；大部分排泄器官、生殖器官； 内胚层：消化道中肠上皮；肝、胆、胰；小部分呼吸、排泄、生殖器官。 三、胚胎工程的主要技术与应用 理论基础：胚胎发育学 操作对象：生殖细胞、受精卵和早期胚胎细胞 1．体外受精技术 1.1概念：是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。[属有性生殖过程] 1.2基本原理：人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用，并有计划地保存胚胎等。 1.3主要步骤： （1）卵母细胞的采集和培养 对体型小的动物用促性腺激素处理，排出更多的卵子，从输卵管冲取卵子（可直接受精）；对体型大的动物从屠宰母畜或活体动物的卵巢中吸取卵母细胞细胞（要在体外培养成熟才能与获能精子受精）。 （2）精子的收集和获能 收集的方法：假阴道法、手握法、电刺激等 获能处理：培养法：啮齿动物、家兔和猪等动物的精子放入人工配制的活能液中，培