胚胎工程的理论基础【高效课堂+备课精研】 高二生物 精讲课件（人教版2019选择性必修3）

第3节胚胎工程第2章细胞工程一胚胎工程的理论基础从社会中来

我国对奶类的总需求量很大，但与奶业发达的国家相比，我国奶牛的单产水平还存在一定差距。奶牛品种是影响产奶量的主要因素之一，而引进一头成年奶牛往往需要数万元，高昂的价格使得靠大量引进优良品种来提高产量不太可行。能不能让引进的优良奶牛快速、大量繁殖呢？遗憾的是，牛的生育率很低，一头母牛一胎一般只产一头犊牛，一生约生育四五次。如何解决这个难题呢？

可以通过体外受精、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛的胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代。良种荷斯坦奶牛胚胎工程

胚胎工程是指对生殖细胞、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。1.操作对象：______________________________________；2.技术种类：________________________________；3.工程实质：__________________________________________；4.理论基础：______________________________________；动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞体外受精、胚胎移植、胚胎分割哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律在体外条件下，对动物自然受精和早起胚胎发育条件进行的模拟操作一、受精1.概念：受精是精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。2.场所：输卵管内3.过程：受精前的准备阶段和受精阶段一、受精(1)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_________________发生_______________后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能”雌性动物的生殖道相应的生理变化

实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能，为_____________的建立奠定了基础体外受精技术①概念：②研究精子获能机制的意义：头(细胞核）颈线粒体鞘（线粒体）尾（中心体）成熟精子和几种主要家畜的精子示意图注意：不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关。相关信息（56页）1.直接利用雌性动物的生殖道，使精子获能；2.将精子培养在人工配制的获能液中，使其获能等。

获能液的成分因动物种类不同有所差异,常见的有肝素，钙离子载体等。精子获能方法第一阶段：精原细胞进行数次有丝分裂，产生大量精原细胞。其中部分精原细胞经染色体复制和其他物质的合成，形成初级精母细胞。第二阶段：初级精母细胞经连续的两次细胞分裂（即减数分裂，包括MⅠ和MⅡ),产生四个精细胞。第三阶段：精细胞变形成为精子，精细胞变形为精子的过程中，细胞核变为精子头的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘，其他物质浓缩为原生质滴，而后脱落。精子形成过程课堂延展③精子头出现④细胞质浓缩⑤精子形成顶体（高尔基体）头（细胞核）原生质滴线粒体鞘尾（中心体）①顶体的发生细胞核高尔基体细胞质线粒体②尾的发育发育中的顶体中心体演变成尾精子形成过程课堂延展一、受精(2)准备阶段2—卵子的准备①卵子一般在排出______后才能被精子穿入②动物排出的卵子成熟程度不同：有的可能是____________，如马、犬等；有的可能是____________，如猪、羊等；③卵子成熟的场所：排出的卵子都要在________进一步成熟④卵子具备与精子受精能力的时期：2-3h初级卵母细胞次级卵母细胞输卵管内MⅡ⑤具备受精能力的卵子结构透明带卵细胞膜核第一极体输卵管卵巢子宫第三阶段：减数分裂Ⅱ是在精子与卵子结合的过程中哺乳完成的，次级卵母细胞经分裂产生一个成熟的卵子和第二极体。第一阶段：胚胎在性别分化后，雌性胎儿卵巢内的卵原细胞通过有丝分裂增加数量，部分卵原细胞经染色体复制和其他物质的合成，演变为初级卵母细胞，形成卵泡。第二阶段：排卵前后完成了减数分裂Ⅰ,产生一个次级卵母细胞和一个第一极体，进入输卵管。卵子发生的过程课堂延展排卵：卵子从卵泡中排出。卵泡：由卵母细胞和周围的卵泡细胞组成。卵子：一般指雌性动物的生殖细胞。第一极体卵母细胞膜卵丘细胞卵母细胞核透明带卵子发生的过程课堂延展（3）受精阶段：精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带释放出多种酶，以溶解这些结构精子接触卵细胞膜透明带反应精子形成雄原核、卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核精子入卵卵细胞膜反应精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内防止多精入卵的两个屏障精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。雄原核雌原核放出第二极体第一极体一、受精雌、雄原核靠近核膜消失，形成受精卵。第一次卵裂即将开始受精的标志：观察到两个极体或雌、雄原核。受精完成的标志：雌雄原核形成合子雌雄原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失。这个含有两个染色体组的合子就是受精卵。受精过程结束后，受精卵的发育也就开始了。

多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体，观察到的两个极体为一个第一极体，一个第二极体；（3）受精阶段：一、受精一、受精（1）精子如何穿越卵细胞膜外结构______________________________（2）防止多精入卵的两个屏障__________________________________（3）透明带反应具体表现______________________________________________________________________________________________（4）卵细胞膜反应具体表现____________________________________（5）透明带反应发生时间___________________________________（6）卵细胞膜反应发生时间___________________________________释放多种酶，溶解这些结构透明带反应、卵细胞膜反应精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内精子触及卵细胞膜的瞬间精子入卵后常考点必背（7）雄原核的形成精子入卵后，尾部______，原有的核膜_____并__________________，最后形成一个____________________的核，叫做雄原核；（8）雌原核的形成精子入卵后,被_______的卵子完成____________，______________后，形成雌原核脱离破裂形成一个新的核膜比原来精子的核还大激活减数分裂Ⅱ排出第二极体（9）受精的标志__________________________________________________________________________________①观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间）②观察到雌、雄原核一、受精（10）受精完成的标志：雌雄原核形成合子常考点必背二、胚胎早期发育输卵管和子宫原肠胚受精卵2023/1/30卵裂桑椹胚囊胚原肠胚1.场所：2.过程：（1）卵裂①概念：

胚胎发育早期，有一段时间是在透明带内进行分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂②场所：透明带内③分裂方式：有丝分裂不变二、胚胎早期发育2细胞4细胞8细胞受精卵二、胚胎早期发育卵裂期胚胎内细胞及物质的变化规律项目变化细胞数量胚胎总体积每个细胞体积DNA总量每个细胞内的DNA总量有机物种类有机物总量增加减小增多不变减少增加不变(2)桑葚胚①概念：

当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。②特点：

这一阶段及之前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。二、胚胎早期发育8细胞桑葚胚透明带(3)囊胚①概念：

胚胎进一步发育，细胞开始出现____，形成________、______；随着胚胎进一步发育，胚胎内部出现了含有____的囊腔—______，这个时期的胚胎叫做囊胚；分化内细胞团滋养层液体囊胚腔②特点：细胞开始出现分化二、胚胎早期发育透明带内细胞团囊胚腔滋养层③结构内细胞团：滋养层：囊胚腔：将来发育成胎儿的各种组织沿透明带内壁扩展和排列，将来发育成胎膜和胎盘④孵化：

囊胚进一步扩大，会导致_______破裂，胚胎从_______中________，这一过程叫做孵化透明带伸展出来透明带意义：孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育内细胞团细胞具有全能性________后，将发育形成______；

原肠胚表面的细胞层为_______，向内迁移的细胞形成_______；随着发育的进行，一部分细胞还会在内外两个胚层之间形成_______；

这三个胚层将________________________________；囊胚孵化原肠胚外胚层内胚层中胚层逐渐分化形成各种组织、器官等二、胚胎早期发育(4)原肠胚不同动物受精卵发育的比较几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间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细胞桑葚胚天发育阶段小鼠24~3838~5050~6060~7068~803桑葚胚绵羊36~38424867~72963~416细胞猪21~5151~6666~7290~110110~1142~2.54~6细胞马2430~3650~607298~1066囊胚牛27~4244~6546~9096~120120~1444~58~16细胞注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间讨论：1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段不同动物受精卵发育的比较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细胞桑葚胚天发育阶段小鼠24~3838~5050~6060~7068~803桑葚胚绵羊36~38424867~72963~416细胞猪21~5151~6666~7290~110110~1142~2.54~6细胞马2430~3650~607298~1066囊胚牛27~4244~6546~9096~120120~1444~58~16细胞讨论：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？如果换成牛又该怎样处理？

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，在实践中通常发育到囊胚阶段的胚胎进行移植；不同动物受精卵发育的比较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细胞桑葚胚天发育阶段小鼠24~3838~5050~6060~7068~803桑葚胚绵羊36~38424867~72963~416细胞猪21~5151~6666~7290~110110~1142~2.54~6细胞马2430~3650~607298~1066囊胚牛27~4244~6546~9096~120120~1444~58~16细胞讨论：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？

人们正是在认识自然受精和早期胚胎发育的规律的基础上，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中完成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等输卵管卵巢子宫卵裂桑葚胚囊胚次级卵母细胞受精课堂延展胚胎发育和个体发育课堂延展课堂总结练习与应用一、概念检测（P59）1.判断下列有关哺乳动物受精的表述是否正确。(1)在自然条件下，受精在子宫中完成。()(2)精子需要获能才能与卵子结合，而卵子一经排出就具备受精能力。()(3)精子人卵后，卵细胞膜会发生反应阻止其他精子人卵。()××√练习与应用一、概念检测（P59）2.下列有关哺乳动物早期胚胎发育的叙述,错误的是()A.在桑葚胚阶段，胚胎的内部开始出现含有液体的腔B，胚胎干细胞是一类未分化的细胞，可以从早期胚胎中分离获得C.桑葚胚的细胞一般都具有全能性，囊胚的细胞逐渐分化D.受精卵早期分裂时，胚胎中细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加A二、拓展应用（P59）练习与应用1.精母细胞在变成精子的过程中，很多结构会消失，而细胞核与线粒体都保留了下来，请尝试用你所了解的哺乳动物受精的相关知识来解释这一现象。提示:

细胞核和线粒体都是精子的重要结构。其中，细胞核是遗传