【课件】2.3.1胚胎工程的理论基础课件高二下学期生物人教版选择性必修3

1、第3节胚胎工程一 胚胎工程的理论基础胚胎工程【胚胎工程】指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。体外受精、胚胎移植、胚胎分割等操作对象：技术手段：生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞工程实质： 在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。理论基础： 哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律。精原细胞精子【受精】(fertilization)指精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。1.概念3.过程准备阶段受精阶段准备阶段1：精子获能准备阶段2：卵子的准备

2、胚胎工程的理论基础受精细胞膜的功能：进行细胞间信息交流细胞膜具有：一定的流动性卵原细胞第一极体第二极体卵细胞2.场所输卵管准备阶段1：精子获能胚胎工程的理论基础受精（1 1）概念：）概念： 刚刚排出的精子刚刚排出的精子不能立即不能立即与卵子受精，必须在与卵子受精，必须在_发生发生_后，才能获得后，才能获得受精能力受精能力，这一生理现象称为，这一生理现象称为“精子获能精子获能”。雌性动物的生殖道雌性动物的生殖道相应的生理变化相应的生理变化（3 3）研究精子获能机制的意义：）研究精子获能机制的意义： 实现了各种哺乳动物在体外条实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能，为件下的获能，为_的建立奠定了基础

3、的建立奠定了基础体外受精技术体外受精技术肝素、肝素、GaGa2+2+（2 2）获能液：）获能液：准备阶段1：精子获能胚胎工程的理论基础受精牛猪绵羊马成熟精子和几种主要家畜的精子示意图头颈线粒体鞘尾高尔基体顶体细胞核线粒体中心体准备阶段2：卵子的准备胚胎工程的理论基础受精卵原细胞卵原细胞复制复制第一极体第一极体减减第二极体第二极体卵细胞卵细胞减减第三阶段：精子与卵子结合过程中完成M，次级卵母细胞经分裂产生一个成熟的卵子和第二极体。胚胎性别分化后形成卵泡。出生后停留在M前期卵子的发生卵巢(卵泡中)分裂过程不连续，有两次暂停。A.场所：B.时间：C.过程：卵子的准备：卵巢排出的卵子发育到M中期排卵前

4、后完成了M,次级卵母细胞第一极体，进入输卵管。胚胎在性别分化后受精阶段胚胎工程的理论基础受精受精阶段胚胎工程的理论基础受精精子精子穿越卵细胞膜穿越卵细胞膜外外的的结构，如结构，如透明带透明带释放出多种酶，释放出多种酶，以溶解这些结构以溶解这些结构精子精子接触卵细胞膜接触卵细胞膜透明带反应透明带反应精子精子形成形成雄原核、卵子雄原核、卵子完成减数分裂完成减数分裂，释放释放第二极体，形成雌原核第二极体，形成雌原核精子入卵精子入卵卵细胞膜反应卵细胞膜反应精子触及卵细胞膜的瞬精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会迅速发生间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的生理反应，阻止后来的精子进入透明带精子进入透明带

5、精子入卵后，卵细胞膜会精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内其他精子再进入卵内防止多精防止多精入卵的两入卵的两个屏障个屏障精子入卵后，尾部脱离，精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。核，叫做雄原核。雄原核雄原核雌原核雌原核放出第二放出第二极体极体第一极体第一极体受精阶段胚胎工程的理论基础受精雌、雄原核雌、雄原核靠近靠近核膜消失，形成受精卵。核膜消失，形成受精卵。第一次卵裂即将开始第一次卵裂即将开始受精受精完成完成的标志

6、的标志： 雌雄原核形成合子雌雄原核形成合子雌雄原核充分发育后，雌雄原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，相向移动，彼此靠近，核膜消失。这个含有核膜消失。这个含有两个染色体组的合子两个染色体组的合子就是受精卵。受精过就是受精卵。受精过程结束后，受精卵的程结束后，受精卵的发育也就开始了。发育也就开始了。受精的标志受精的标志：观察到两个极体或雌、雄原核观察到两个极体或雌、雄原核【典例典例】以下与受精作用有关的说法中，不正确的是()A.受精作用的实质是精子的核和卵细胞的核融合B.受精后的卵细胞能阻止其他精子的进入C.受精作用前后卵细胞的活跃状态不同D.受精卵中的染色体和DNA均由精子和卵细胞各提供一半D

7、胚胎工程的理论基础胚胎早期发育人卵细胞受精到受精卵卵裂后植入的过程受精卵受精卵卵裂卵裂桑葚胚桑葚胚囊胚囊胚原肠胚原肠胚一、场所：一、场所： 输卵管和子宫输卵管和子宫二、过程：二、过程：胚胎工程的理论基础胚胎早期发育细胞分裂方式是_ 场所_有丝分裂有丝分裂2.桑椹胚：细胞数目达到32个，排列紧密，形似桑椹。每个细胞具有全能性，属于全能性细胞。1.1.卵裂卵裂透明带内透明带内项目项目变化变化细胞数目细胞数目增多增多每个细胞体积每个细胞体积减小减小DNADNA总量总量增多增多每个细胞内的每个细胞内的DNADNA总量总量不变不变有机物总量有机物总量减少减少物质种类物质种类增多增多 胚胎工程的理论基础胚

8、胎早期发育细胞开始出现分化滋养层将来发育成胎盘和胎膜内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。囊胚进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的囊腔囊胚腔。囊胚进一步扩大会导致透明带破裂破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。4.原肠胚结构结构外胚层：外胚层：内胚层：内胚层：中胚层：中胚层：表面的细胞层表面的细胞层向内迁移的细胞向内迁移的细胞内外两个胚层之间内外两个胚层之间逐渐分化形逐渐分化形成各种组织、成各种组织、器官等。器官等。外胚层外胚层中胚层中胚层内胚层内胚层3.囊胚【典例典例】右图是胚胎发育过程中某阶段示意图，下列有关叙述右图是胚胎发育过程中某阶段示意图，下列有关叙述错误的是错误的是()A.图中

9、图中将发育为胎膜和胎盘等结构将发育为胎膜和胎盘等结构 B.图中图中可发育成胎儿的各种组织可发育成胎儿的各种组织C.高等哺乳动物细胞分化开始于桑葚胚期高等哺乳动物细胞分化开始于桑葚胚期 D.胚胎从胚胎从中伸展出来的过程叫做孵化中伸展出来的过程叫做孵化C动物 种类受精卵发育的时间/h进入子宫时受精卵的 发育天数和发育阶段2细胞4细胞8细胞16细胞桑装胚天发育阶段小鼠243838 5050 6060 7068 803桑建胚绵羊3638424867 72963416细胞猪21 5151-66667290-110110-11422.546细胞马2430 3650 607298-1066囊胚牛274244

10、 6546 9096-120120-144458 16细胞不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异。请分析下表，讨论相关问题。几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间表。不同动物受精卵发育的比较注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间。1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？2. 将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时，应选择至少发育到什么阶段的胚胎?如果换成牛又该怎样处理？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?请结合所学习的内容举例说明。胚胎工程的理论基础胚胎早期发育提示：胚胎工程的许多技术都是在了解了哺乳动物在自然条件下受精和胚胎早期发育

11、规律的基础上实现的。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，获能的精子和培养成熟的卵子能在试管内完成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等。比较而言，马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段。小鼠应选择至少发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移植。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在816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。【课堂小结课堂小结】受精受精早期胚胎发育早期胚胎发育受精前的准备受精前的准备精子和卵子的结构精子和卵子的结构受精的过程受精的过程精子穿越透明

12、带精子穿越透明带囊胚囊胚原肠胚原肠胚精子进入细胞膜精子进入细胞膜雌雄原核的形成雌雄原核的形成核膜重构成受精核膜重构成受精卵卵卵裂卵裂桑葚胚桑葚胚胚胚胎胎工工程程的的理理论论基基础础【当堂检测当堂检测】1.下列不属于胚胎工程技术的是下列不属于胚胎工程技术的是()A.体外受精体外受精 B.胚胎移植胚胎移植C.杂交瘤技术杂交瘤技术 D.胚胎分割胚胎分割C2.下列有关哺乳动物体内受精表达正确的是()A.动物排出的卵子成熟程度不同，只有部分具备与精子受精的能力B.卵子形成过程中，减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的C.透明带和卵细胞膜发生相应反应来防止多精子入卵D.精子无需穿过透明带也可以与卵细胞膜接

13、触C3.下列有关哺乳动物受精卵在卵裂期发生的变化的叙述，正确的是()A.细胞的总面积与总体积的比值逐渐增大B.细胞的数量增多，有机物含量增加C.每个细胞的核DNA含量不断增加D.逐渐出现了原肠胚，并有了胚层的分化A4.下列有关动物早期胚胎发育过程的说法，错误的是()A.卵裂过程中细胞体积增大，有机物的总量不断下降B.桑葚胚期，细胞暂未分化，此时的细胞具有发育的全能性C.卵裂过程是在透明带内完成的，进行的是有丝分裂D.内、外两个胚层在原肠胚期形成AD5.如图表示动物早期胚胎发育过程中的某个时期，下列说法正确的是如图表示动物早期胚胎发育过程中的某个时期，下列说法正确的是()A.该时期为囊胚期，该时

14、期为囊胚期，3表示包裹早期胚胎的卵细胞膜表示包裹早期胚胎的卵细胞膜B.1表示未分化的滋养层细胞表示未分化的滋养层细胞C.2表示内细胞团细胞，将来发育成胎膜和胎盘表示内细胞团细胞，将来发育成胎膜和胎盘D.4表示囊胚腔，囊胚腔中含有液体表示囊胚腔，囊胚腔中含有液体6 6胚胎工程的许多技术，实际是在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎工程的许多技术，实际是在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。请根据动物受精和早期胚胎发育过程回答胚胎发育条件进行的模拟操作。请根据动物受精和早期胚胎发育过程回答下列问题：下列问题：(1)(1)在哺乳动物体内卵子的发生过程中，减数分裂在哺乳动物体内卵子的发生过程中，减数分裂完成的时间是在雌性完成的时间是在雌性个体排卵前后，当次级卵母细胞发育到个体排卵前后，当次级卵母细胞发育到_(_(时期时期) )时才具备与精子受时才具备与精子受精的能力，受精的场所是精的能力，受精的场所是_，判断卵子是否受精的重要标志是，判断卵子是否受精的重要标志是_ _ 。(2)(2)受精过程中防止多精入卵的两道屏