胚胎工程的理论基础课件 【备课精讲精研】 高二下学期生物人教版选择性必修3

2.3.1胚胎工程的理论基础本节聚焦：胚胎形成经过了哪些过程？受精和早期胚胎发育的基本过程是怎样的？第3节

胚胎工程国家统计局数据显示，我国结婚登记女性的年龄占比中，35岁及以上非最佳育龄妇女的占比正逐年增加。晚婚晚育与不孕不育增加的趋势也高度重合。目前，我国育龄夫妇的不孕不育率已经攀升至约12%-18%。这些夫妇特别想要一个自已的孩子，有什么好的建议能让他们实现心愿么？

我国奶牛的单产水平无法满足国民对牛奶的需求。拥有人气明星“黑白花”奶牛之称的美国荷斯坦奶牛泌乳量高居各乳用牛之冠，母牛一般产乳量高达7000kg（305天）。引进一头成年荷斯坦奶牛奶牛往往需要数万元；同时，牛的生育率很低，一生约生育四五次。你有什么方案可以实现荷斯坦奶牛的快速大量繁殖呢？模拟有性生殖，进行体外受精，培育试管动物。核移植技术进行克隆试管婴儿1988年3月10日，当张丽珠教授手托婴儿头、取出婴儿时，一阵清脆的婴儿啼哭声把医护人员震得心花怒放。张丽珠和长大后的郑萌珠合影试管婴儿2.3胚胎工程1.概念：胚胎工程的许多技术，实际上是在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。2、常用技术：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。体外受精、胚胎移植、胚胎分割受精一精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。1、概念：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2、场所：哺乳动物的输卵管内。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：卵子的准备场所：睾丸内的曲细精管时期：从初情期开始直到生殖机能衰退形成过程：精原细胞次级精母细胞初级精母细胞精细胞精子精原细胞初级精母细胞（整个过程连续进行，不间断）知识回顾必修二减数分裂与受精作用受精一准备阶段1——精子获能精子的形态：不同动物精子形似蝌蚪，但其大小略有不同与动物体型大小无关。（细胞核——遗传物质的储存场所)（线粒体——为精子运动提供能量)（是精子代谢和运动的器官)受精一准备阶段1——精子获能准备阶段1——精子获能注意：①精子获能实质是指精子获得受精的“能力”，而不是获得能量。②精子获能的场所：雌性动物的生殖道。方法：①利用雌性生殖道让精子受精。②将精子培养在人工配置的获能液中使其获能等。

常用有效成分：Ca2+载体、肝素等顶体（含有多种水解酶）精核细胞质中心体中段线粒体尾部含有“9+2型”微管受精一知识回顾必修二减数分裂与受精作用场所：时期：形成过程：雌性动物的卵巢中胎儿性别分化到生殖机能衰退分裂过程不连续，有两次暂停。受精一准备阶段2——卵子的准备02卵细胞的形成是一个不连续的过程知识回顾必修二减数分裂与受精作用受精一形成过程：准备阶段2——卵子的准备受精一（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

内进一步成熟。（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MⅡ（减数第二次分裂中期）受精阶段自主阅读课本P57“受精阶段”文字部分，回答以下问题1.受精时，精子依次穿过了哪些结构？2.防止多精入卵的机制有哪些？这有什么意义？3.入卵后，精子和卵子发生了哪些变化？4.卵细胞受精的标志是什么？受精完成的标志是什么？受精一两个极体雌雄原核受精标志受精一精子释放蛋白酶溶解膜外结构透明带反应透明带发生的阻止精子进入的生理反应卵细胞膜反应卵细胞膜发生的阻止精子进入的生理反应受精的标志：观察到两个极体和雌雄原核受精一受精阶段1、过程

精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带精子释放多种酶溶解膜外结构

精子接触卵细胞膜透明带反应精子触及卵细胞的瞬间，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

精子形成雄原核、卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核卵细胞膜反应精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内雄原核第一极体雌原核第二极体精子入卵后，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——雄原核防止多精入卵的两个屏障受精一受精阶段雌、雄原核靠近核膜消失，形成受精卵。第一次卵裂即将开始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。受精的标志：观察到两个极体或雌雄原核2、受精完成的标志：两个极体雌雄原核受精标志雌雄原核形成合子受精一受精阶段人卵细胞受精到受精卵卵裂后植入的过程受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚囊胚原肠胚胚胎早期发育二细胞数目达到32个，排列紧密，形似桑葚。每个细胞具有全能性，属于全能性细胞。卵裂期受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚胚胎早期发育二细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积不增加。项目变化细胞数目每个细胞体积DNA总量每个细胞内的DNA总量有机物总量物质种类增多减小增多不变减少增多卵裂期场所：输卵管分裂方式：有丝分裂胚胎早期发育二囊胚卵裂期受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚囊胚细胞开始出现分化内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。滋养层将来发育成胎盘和胎膜囊胚进一步发育，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。胚胎早期发育二卵裂期受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚囊胚原肠胚原肠胚囊胚孵化后，原肠胚表面的细胞层为外胚层，向内迁移的细胞形成内胚层。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中胚层。由原肠胚的三个胚层进一步发育为不同的组织、器官、系统原肠胚三胚层的发育外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官中胚层：皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体胚胎早期发育二受精卵卵裂期桑葚胚囊胚（内含囊胚腔）原肠胚（内含原肠腔）胎儿形成外胚层中胚层内胚层：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。：由全能细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑葚内细胞团：发育成胎儿各组织滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘：最初在输卵管进行有丝分裂胚胎发育小结主要特点：进一步发育为不同的组织、器官、系统受精后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。拓展：了解胚后发育（幼体——成体）1.过程拓展了解——胚胎发育和个体发育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24~3838〜5050〜6060〜7068〜803桑建胚绵羊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。二讨论1.

表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？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。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?请结合所学习的内容举例说明。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胚胎?如果换成牛又该怎样处理？【课堂小结】受精早期胚胎发育受精前的准备精子和卵子的结构受精的过程精子穿越透明带囊胚原肠胚精子进入细胞膜雌雄原核的形成核膜重构成受精卵卵裂桑葚胚胚胎工程的理论基础练习与应用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）精子入卵后，卵细胞膜会发生反应阻止其他精子入卵。（

）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概念检测练习与应用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。2.精子在雌性动物的生殖道内是如何获能的?除了教材中介绍的，防止多精入卵的机制还有哪些?感兴趣的话，请通过查阅相关资料或请教专家来进行了解。关于受精作用，你还能提出其他问题吗?提示：细胞核和线粒体都是精子的重要结构。其中，细胞核是遗传物质储存的场所，决定后代的遗传特性