动物生殖规律克隆.ppt
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1、动物克隆,动 物 克 隆,南京农业大学公共选修课,王 锋王子玉南京农业大学动物胚胎工程技术中心南京农业大学动物科技学院遗传育种与繁殖系,动物克隆,第一章 动物生殖概论,第一节 雄性生殖第二节 雌性生殖第三节 受精与早期胚胎发育第四节 妊娠与分娩第五节 激素与生殖,动物克隆,第一节 雄性生殖,动物克隆,一、雄性生殖器官,动物克隆,组 成,睾丸、附睾、阴囊、输精管、副性腺、尿生殖道和阴茎等。,动物克隆,组成分类,性 腺:睾丸(形状),隐睾副性腺:精囊腺、前列腺、尿道球腺输精管道:附睾、输精管、尿生殖道、外生殖器:阴茎附属器官:阴囊、包皮,动物克隆,1.1 睾丸精子生成 生殖细胞经过四次有丝分裂和两
2、次减数分裂形成精子细胞,每克睾丸组织的精子日产量随品种不同而异。激素分泌 位于精细管之间的间质细胞分泌雄激素。维持性欲,促进精子生成,动物克隆,1.2 附睾精子成熟和贮存的场所1.3 副性腺包括精囊腺、前列腺、尿道球腺。射精时其分泌物与输精管壶腹的分泌物混合形成精清,与精子共同组成精液。,动物克隆,二、精子的发生和成熟,精子(sperm)是睾丸分化出来的特殊细胞,雄性动物到一定年龄,睾丸在垂体分泌的促性腺激素的作用下分泌雄激素,使精子在睾丸中发生。刚从睾丸释放出的精子没有运动和受精能力,需在附睾中,受附睾微环境的pH值、渗透压、离子、大分子物质的作用才逐步获得运动和受精能力。,动物克隆,雄性动
3、物在初情期至性机能减退的整个生殖年龄中,可以全年或季节性地产生大量精子。精子的发生过程中,精原细胞最终成为精子,完成染色体数目减半和细胞质及细胞核的变化,形成精子特有的形态与结构。,动物克隆,精子发生(spermatogenesis)指精子在睾丸内产生的全过程,包括精细管上皮的生精细胞(spermatogenic cells)由精原细胞经过精母细胞(spermatocytes)到精子细胞(spennatids)的增殖发育过程和精子形成过程。,1 精子发生概念,动物克隆,2 精子发生的过程,曲精细管内的生精细胞经过分化、分裂,经过精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞和精子细胞阶段,最终成熟为精子
4、。理论上1个精原细胞生成64个精子。生成的精子进入附睾内贮存和成熟,在动物射精时,精子随精液射出。精子发生过程可分为三个阶段:精原细胞增殖、精母细胞发育与成熟分裂、精子的形成。,动物克隆,精子的形成是指精子细胞发生复杂的形态结构变化而演变为精子的过程。圆形精子细胞变形之后精子细胞成为蝌蚪样的精子。这一形态变化过程主要涉及顶体的发生、核的浓缩拉长、尾的形成和多余细胞质的脱落等过程。,动物克隆,3 精液,精液的组成:精液=精子+精清精液的理化形状:外观、气味、精液量、精子密度、pH值、渗透压、比重、粘度、导电性及光学特性。,动物克隆,4 精液品质检查(录像),精液品质检查(semen qualit
5、y measurement)是为了鉴别精液质量的优劣。评定的各项指标,既是确定精液取舍、新鲜精液进行稀释保存的依据,又能反映雄性动物饲养管理水平和其生殖器官的机能状态。因此,常用作诊断公畜不育或确定其种用价值的重要手段,同时也是衡量精液在稀释、保存和运输过程中的品质变化和处理效果的重要判断依据。,动物克隆,精子活力(motility)指精液中呈前进运动的精子所占百分率,也称活率。由于它与精子的受精能力直接相关,所以是评价精液品质的一个重要指标。通常在采精后,精液处理前、后,冷冻精液解冻后和输精前进行检查精子顶体异常率(abnormal acrosome rate):精子顶体在受精过程中具有重要
6、作用,一般认为只有呈前进运动、且顶体完整的精子才具有正常受精能力。密度,动物克隆,(未讲)精子畸形率(ASR)检查 凡形态和结构不正常的精子通称为畸形精子。在正常精液中也有一定比例的畸形精子,但一般不会超20%。优质精液,精子畸形率不能超过如下数值:牛18%,水牛15%,羊14%,猪18%,马12%,,动物克隆,第二节 雌性生殖,动物克隆,一、雌性生殖器官,内生殖器官:卵巢、输卵管、子宫、阴道,由阔韧带附着支持,上为直肠,下为膀胱。外阴部:阴道前庭、阴门。,动物克隆,1 卵巢,哺乳动物大都呈卵圆形,都成对存在(鸟类的右侧卵巢和输卵管退化)。由于各级卵泡及排卵后出现的一系列变化,致使牛、猪卵巢表
7、面凹凸不平。,动物克隆,卵巢为实质器官,实质为各级卵泡,包括原始卵泡、初级卵泡、生长卵泡和成熟卵泡。原始卵泡数量很多,但能成熟的卵泡很少,绝大部分退化成为闭锁卵泡。成熟卵泡排出卵细胞后,形成红体,随后形成黄体。黄体退化后由结缔组织填充,而成为白体。,动物克隆,1.1卵泡发育和排卵卵巢皮质部表层聚集着许多原始卵泡,由一个卵原细胞和周围的单层扁平卵泡细胞组成。成熟:随着卵泡的发育,经过初级卵泡、次级卵泡、生长卵泡和成熟卵泡阶段,卵原细胞经过初级卵母细胞、次级卵母细胞,最终发育为卵子,由卵巢排出。,动物克隆,1.2 激素分泌卵泡膜能合成雄激素,后者由卵泡细胞或颗粒细胞转化为雌激素。排卵后形成的黄体,
8、由颗粒黄体细胞和内膜黄体细胞组成。都能分泌孕激素。维持妊娠,猪卵泡囊肿,动物克隆,月经周期,在人类,青春期后,GnRH的分泌增加,FSH和LH分泌也随之增加,卵巢功能开始活跃,呈现周期性变化,表现为卵泡的生长发育、排卵与黄体形成,周而复始,在卵巢甾体激素周期性分泌的影响睛,子宫内膜发生周期性剥落,产生流血现象,称为月经,所以女性生殖周期称为月经周期(menstrual cycle)。哺乳动物也有类似周期,称为发情周期。,动物克隆,卵巢与子宫的周期性变化,是在下丘脑-垂体-卵巢轴的调控下完成的。卵巢的周期性变化是月经周期形成的基础。习惯上将卵巢周期分为卵泡期与黄体期两个阶段。,动物克隆,2 输
9、卵 管,2.1位置和形态 输卵管是一对细长而弯曲的管道,位于卵巢和子宫角之间。其前端膨大,呈漏斗状,称输卵管漏斗。输卵管除输送卵细胞外,还是受精和卵裂的场所。输卵管(oviduct)是卵子进入子宫的通道,通过宫管连接部与子宫角相连接。漏斗部壶腹部峡部,动物克隆,紧接漏斗的膨大部称输卵管壶腹,约占输卵管长的一半,是精子和卵子受精的部位。壶腹后段变细,称峡部。输卵管与子宫连接处称为宫管连接部。,动物克隆,2.2输卵管的功能(1).运送卵子和精子(2).精子的获能、卵子受精、受精卵卵裂 精子在受精前必须在输卵管内停留一段时间。以获得受精能力。输卵管壶腹为卵子受精的部位,受精卵边卵裂边向峡部和子宫角运
10、行。(3).分泌机能,动物克隆,3 子 宫,3.1位置和形态 子宫是胎儿生长发育和娩出的器官。子宫(uterus)大部分位于腹腔,少部分位于骨盆腔。背侧为直肠。腹侧为膀胱,前接输卵管,后接阴道,借助于子宫阔韧带悬于腰下腹腔。子宫角子宫体子宫颈,动物克隆,3.2 子宫的功能贮存、筛选和运送精液,有助于精子获能孕体的附植、妊娠和分娩调节卵巢黄体功能,导致发情,动物克隆,4 阴道,阴道位于骨盆腔内,其背侧为直肠,腹侧为膀胱及雌性尿道。阴道是母畜的交配器官及产道。,动物克隆,动物克隆,二 卵子发生,卵子是受精的基础,作为配子的一方,在卵泡中逐渐发育成熟。精子:提供遗传物质卵子:提供遗传物质,提供支持早
11、期胚胎发育的营养,动物克隆,1 卵子形态结构,哺乳动物的卵子为圆球形,其直径大小因所含的卵黄量不同,变异范围较大,透明带内卵黄的直径为80200um,为精子体积的1万倍。家畜卵的直径一般小于185um,牛为120140um,绵羊140185um,猪120170um。,动物克隆,卵子结构模式图1.放射冠 2.透明带 3.卵黄膜 4.卵黄 5.核与核仁,动物克隆,未成熟卵母细胞,动物克隆,脱去卵丘的未成熟卵母细胞,动物克隆,雌性生殖细胞的分化、增殖、成熟全过程称为卵子发生(oogenesis)。卵子发生起始于胚胎早期,由原始卵原细胞经过有丝分裂、减数分裂最后成为单倍体的卵细胞,持续时间很长,一般在
12、初情期以后开始,至受精过程中才能完成。,动物克隆,2 卵子发生特点,卵子发生和精子发生的过程很相似,都要经过增殖期、生长期和成熟期三个阶段,但与精子发生相比也有许多不同之处。首先,卵原细胞经过有丝分裂的增殖形成初级卵母细胞,初级卵母细胞经过两次减数分裂,每次分裂均生成大小不等的两个细胞,小的称为极体。多余的染色体被排出,最后形成一个成熟的卵子。,动物克隆,动物克隆,其次,哺乳动物的卵原细胞分裂形成初级卵母细胞都是在胎儿出生以前或出生后不久完成的。在动物性成熟以前,卵母细胞不再增长,停留在第一次减数分裂前期。到性成熟以后,每个性周期都会有部分卵母细胞发育,但多数卵母细胞在发育过程中退化,只有少数
13、卵母细胞发育到成熟并排卵。(几百万与几百个),动物克隆,第三,卵母细胞在生长发育过程中要积累大量的营养物质和遗传信息,为受精和胚胎发育提供营养和信息。尽管哺乳动物的胚胎是在母体子宫内发育,可以直接吸收母体的营养物质,不像鸟类、两栖类、爬行类动物的卵需要存贮大量的卵黄物质,但一些母源性的合成还是必需的。,动物克隆,3 卵子发生过程,卵子发生的过程可划分为卵原细胞的增殖、卵母细胞的生长和成熟三个阶段。,动物克隆,1.增殖2.生长3.成熟,卵子发生的主要成熟阶段,动物克隆,三 排 卵,卵子从卵巢的成熟卵泡中排出的过程,称为排卵。排卵类型根据卵巢排卵特点和黄体的功能分为自发排卵和诱发排卵。,动物克隆,
14、动物克隆,动物克隆,第三节 受精与早期胚胎发育,一、受 精二、早期胚胎发育三、胎膜、胎水与胎盘,动物克隆,受精是两性配子(精子和卵子)相互作用,结合产生新的个体即合子(zygote)的过程。妊娠(怀孕):哺乳动物所特有的一种生理现象,是自卵子受精开始一直到胎儿发育成熟后与其附属物共同排出前,母体所发生的复杂生理过程。妊娠是新个体产生的过程,包括受精、着床、妊娠的维持、胎儿的生长以及分娩。,动物克隆,胚胎发生过程:受精 卵裂 受精后72h 受精后5-7天精子+卵子 合子 卵裂球 桑椹胚 囊胚人:受精后72小时进入宫腔,达16个细胞 滋养层胎盘及胎儿附属结构囊胚 内胚层消化道、呼吸道上皮和腺体;肝
15、;胆;胰。内细胞群 中胚层结缔组织;血液;肌肉;骨骼;泌尿生殖系统 外胚层体表结构;神经系统人植入 时间:受精后6-8d开始,11-12d完成;部位:子宫后壁中线,动物克隆,卵裂的同时合子向子宫移动,并在其特定阶段进入子宫,然后定位和附植。胚胎一旦在子宫中定位,便结束游离状态,开始同母体建立紧密的联系,这个过程称为着床或附植。合子2细胞4细胞、桑椹胚囊胚扩展囊胚孵化囊胚原肠胚神经胚,动物克隆,一、受精,(一)受精前的准备 1.精子:(1)在雌性生殖道的运行(2)精子的获能与顶体反应 2.卵子:(1)卵子的接纳(2)卵子在输卵管的运行(3)卵子在受精前的准备,动物克隆,受精过程始于精子与卵子相遇
16、,两性原核合并形成合子时结束。精子穿过放射冠 穿过透明带 精子进入卵黄(皮质、卵黄膜、透明带反应)原核形成 配子配合。,(二)受精过程 受精是两性配子(精子和卵子)相互作用,结合产生新的个体即合子(zygote)的过程。,动物克隆,二、早期胚胎发育,(一)卵裂与囊胚的形成,受精卵的发育1.受精卵单细胞团;2.2细胞团;3.4细胞团;4.8细胞团;5.桑椹胚;6.囊胚期,动物克隆,桑椹期,合子经几次卵裂后的胚胎,形成像桑椹样的致密细胞团,称桑椹胚。,动物克隆,(二)早期胚胎的迁移,受精卵在输卵管中下降的示意图,动物克隆,(三)胚胎的附植,胚胎经过一段游离状态后,开始同母体建立紧密联系,这一过程称
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