生物选修三体内受精和早期胚胎发育

生物选修三体内受精和早期胚胎发育第1页，共71页，2023年，2月20日，星期一专题3胚胎工程第2页，共71页，2023年，2月20日，星期一胚胎工程

胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类大各种需求。第3页，共71页，2023年，2月20日，星期一操作对象：技术手段：理论基础：早期胚胎和配子胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等哺乳动物的受精卵和早期胚胎的发育规律第4页，共71页，2023年，2月20日，星期一胚胎工程的建立一.胚胎移植技术的研究胚胎移植技术成为许多胚胎工程不可缺少的基础环节。二.胚胎移植技术的成功和应用带动和加速了体外受精技术的研究。三.胚胎移植和体外受精使胚胎分割、性别鉴定、体细胞克隆、转基因胚胎、胚胎干细胞培养等技术应运而生。第5页，共71页，2023年，2月20日，星期一§3.1体内受精和早期胚胎发育第6页，共71页，2023年，2月20日，星期一学习目标：1.简述哺乳动物的精子和卵子的发生及受精过程。2.简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。3.认同胚胎工程建立及发展意义。学习重、难点：1.哺乳动物精子和卵子的发生及受精过程。2.哺乳动物的胚胎发育。第7页，共71页，2023年，2月20日，星期一一、精子的发生二、卵子的发生三、受精四、胚胎发育3.1体内受精和早期胚胎发育第8页，共71页，2023年，2月20日，星期一一、精子的发生3、过程：1、场所:2、时期:睾丸的曲细精管初情期生殖机能衰退分三个阶段第9页，共71页，2023年，2月20日，星期一方式：减数分裂第10页，共71页，2023年，2月20日，星期一第１阶段—初级精母细胞的形成精原细胞多个初级精母细胞有丝分裂3、过程：大量的精原细胞染色体复制第11页，共71页，2023年，2月20日，星期一第２阶段：精子细胞的生成初级精母细胞次级精母细胞精子细胞MⅠMⅡ减数分裂3、过程：第２阶段：精子细胞的生成第12页，共71页，2023年，2月20日，星期一精子细胞精子自主阅读:1.整理精子细胞变形成精子的过程.2.注重精子各组成分别由精子细胞的哪一部分形成?3、过程：第３阶段：精子细胞变形成精子第13页，共71页，2023年，2月20日，星期一

1.细胞核2.高尔基体3.中心体4.线粒体5.细胞内其他物质精子头的主要部分头部的顶体精子的尾线粒体鞘(尾的基部)

原生质滴(球状,最后脱落)精子细胞变形总结第３阶段：精子细胞变形成精子便于运动——“减负”第14页，共71页，2023年，2月20日，星期一第３阶段：精子细胞变形成精子第15页，共71页，2023年，2月20日，星期一4、精子的形态：（1）外形似蝌蚪，分__、__、__、三大部分。（2）不同种动物精子的形态____，大小略有____，与动物的体形大小___。头颈尾相似不同无关第16页，共71页，2023年，2月20日，星期一精原细胞（2N)有丝分裂初级精母细胞次级精母细胞精子细胞精子MⅠ第一阶段第二阶段第三阶段MⅡ精子发生的过程多个精原细胞染色体复制变形（2N）（N）（N）（N）小结：第17页，共71页，2023年，2月20日，星期一

提示：不是。其一，在自然繁殖的条件下，可以说是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制；其二，在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部位，将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到达受精部位(输卵管）的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。1.家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通常只有一个精子能够与卵子结合，这能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？问题讨论:保障有最好的精子与卵细胞受精第18页，共71页，2023年，2月20日，星期一

提示：细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体则是有氧呼吸产生运动能量的场所。精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。2.精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？第19页，共71页，2023年，2月20日，星期一二、卵子的发生1、场所：卵巢2、时期：胚胎在性别分化以后，完成卵泡的形成和在卵巢内的储备第20页，共71页，2023年，2月20日，星期一卵子结构图资料:第21页，共71页，2023年，2月20日，星期一第22页，共71页，2023年，2月20日，星期一3、过程自主阅读：１．理清卵子的形成过程（借助减数分裂知识）２．注意新的专业术语指向和理解３．注重卵子形成与精子形成的差异第23页，共71页，2023年，2月20日，星期一胎儿期透明带卵黄膜卵原细胞初级卵母细胞有丝分裂

初级卵母细胞次级卵母细胞第一极体第二极体时间：排卵前后M

Ⅰ生长，透明带生成第一极体MⅡ发生时间:受精时发生地点:输卵管合子和两个极体受精初情期后(被卵泡细胞包围,形成卵泡)第24页，共71页，2023年，2月20日，星期一注意:

①卵子受精的标志：

当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。

②精子和卵子发生的重要区别哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的贮备是在出生前（即胎儿时期）完成的，第25页，共71页，2023年，2月20日，星期一卵原细胞有丝分裂多个卵原细胞染色体复制初级卵母细胞MⅠ第一极体次级卵母细胞第二极体卵子退化消失小结：卵子发生过程MⅡ排卵前后完成在受精过程完成胎儿期初情期后卵巢输卵管第26页，共71页，2023年，2月20日，星期一在卵黄膜和透明带间隙有两个极体是卵子是否受精的重要标志思考：1.卵子是否受精的重要标志是什么？

减数第二次分裂过程是在输卵管中3.排出的卵子是什么时期的细胞？排出卵子是不成熟的，且成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，例如猪、羊，有的可能是初级卵母细胞，例如马、犬。2.产生卵子的过程是否都发生在卵巢中？第27页，共71页，2023年，2月20日，星期一1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？

答：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成减数第一次分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。

答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。

答：是指卵子从卵泡中排出。讨论：第28页，共71页，2023年，2月20日，星期一探究展示：相同点：精子和卵子的发生有何异同?①原始生殖细胞的增殖为有丝分裂②生殖细胞的成熟为减数分裂③成熟细胞均经一次复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半第29页，共71页，2023年，2月20日，星期一项目精子的发生卵子的发生区别处所时间过程特点结果是否变形重要区别睾丸卵巢、输卵管初情期后胎儿时期、初情期后连续的，需变形；细胞质均等分配MⅠMⅡ是不连续的，不需变形；细胞质不均等分配4个精子一个卵子和3个极体需要不需要发生的时期和场所不同点：第30页，共71页，2023年，2月20日，星期一三、受精1、概念:

指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。2、标志:

在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。3、场所:

输卵管第31页，共71页，2023年，2月20日，星期一一)受精前的准备阶段:1)精子获能:精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后,才获得受精能力的生理现象.2)卵子的准备:在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期,才具有与精子受精的能力3.过程：4、过程第32页，共71页，2023年，2月20日，星期一二)受精阶段:1)精子穿越放射冠和透明带

顶体反应是顶体内的酶释放出来并溶解卵丘细胞群之间的物质，形成精子穿越放射冠的通道。穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿放射冠。第33页，共71页，2023年，2月20日，星期一穿过透明带：精子与透明带接触，顶体酶将透明带溶出一条通道，精子借自身运动穿过透明带并接触卵黄膜。在精子接触卵黄膜的瞬间，会产生使后来的精子不能进入透明带的生理反应，这个反应称为透明带反应。透明带反应（防止多精子入卵受精的第一道屏障）第34页，共71页，2023年，2月20日，星期一二)受精阶段:2)精子进入卵黄膜卵黄膜表面有大量的微绒毛，当精子与卵黄膜接触时，立即被卵黄膜抱合，随后，精子的外膜和卵黄膜相互融合，精子入卵。

当第一精子进入卵黄膜后，卵黄膜立刻紧缩、增厚、阻止其他精子进入卵内与卵子结合受精卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障第35页，共71页，2023年，2月20日，星期一多精子入卵的结果将形成多个雄原核与一个雌原核融合完成受精，产生多倍体受精卵，属于异常受精现象，意味着受精的失败，不能继续发育和产生后代。第36页，共71页，2023年，2月20日，星期一二)受精阶段:3)原核形成：雄原核形成和雌原核形成精子进入卵子后,原核膜破裂，形成新核膜，形成雄原核。卵子被激活完成减二分裂，排出第二极体后，形成雌原核。第37页，共71页，2023年，2月20日，星期一二)受精阶段:4)配子结合：雌雄原核融合形成合子(受精卵)

精子细胞核(雄原核)和卵子细胞核(雌原核)充分发育成熟后，相向移动，彼此接触，二者体积缩小、合并，两组核染色体合为一组，形成一个含二倍体染色体的合子，也称受精卵。受精完成标志第38页，共71页，2023年，2月20日，星期一小结：受精阶段包括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。哺乳动物受精过程示意图1)精子穿越放射冠和透明带顶体反应透明带反应(第一道)2)精子进入卵黄膜卵黄膜封闭作用（第二道）3)原核形成雄原核和雌原核形成4)配子结合：雌雄原核融合形成合子(受精卵)第39页，共71页，2023年，2月20日，星期一精、卵相遇顶体反应顶体酶释放顶体酶溶解透明带接触透明带穿越放射冠溶解卵丘细胞（放射冠）穿越透明带接触卵黄膜产生透明带反应形成第一道屏障（作用）精子被微绒毛抱合精子外膜与卵黄膜融合精子进入卵第40页，共71页，2023年，2月20日，星期一精子进入卵后变化①变化②变化③产生卵黄膜封闭作用形成第二道屏障（作用）尾部脱离核膜破裂形成雄原核形成雌原核激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体发育移动接触合并形成受精卵第41页，共71页，2023年，2月20日，星期一5.意义维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定

；对于生物的遗传和变异十分重要。区分受精的标志和受精完成的标志

受精的标志是第二极体的形成，也就是减数分裂的第二次分裂形成的极体；而受精完成的标志是雌雄原核形成合子，才是受精完成的标志。第42页，共71页，2023年，2月20日，星期一1、胚胎发育的起点：受精卵四、胚胎发育最初发育在输卵管进行有丝分裂,这一时期，受精卵仍在透明带内，称为卵裂期。胚胎发育指由受精卵分裂直至发育成为成熟的胎儿的过程。可将早期发育的胚胎分为以下几个阶段：第43页，共71页，2023年，2月20日，星期一卵裂期的特点：细胞分裂方式为_______细胞数目____每个细胞体积_____胚胎总体积_____或略有___DNA数目_____有机物总量_____有机物种类_____有丝分裂增加不增加缩小减小增加减少增加四、胚胎发育第44页，共71页，2023年，2月20日，星期一四、胚胎发育2、桑椹胚由具有全能性细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑椹第45页，共71页，2023年，2月20日，星期一3、囊胚四、胚胎发育内细胞团：个体较大，是一种未分化的细胞，具有全能性，发育成胎儿各组织，形成完整的胚胎滋养层细胞：沿透明带内壁，个体较小，发育成胎膜和胎盘，胚胎可通过这些组织从母体中获得正常发育所需的氧气和营养物质囊胚腔：内有液体孵化：胚胎从透明带中伸展出来第46页，共71页，2023年，2月20日，星期一四、胚胎发育4、原肠胚内胚层包围的囊腔叫原肠腔内细胞团表层外胚层下方的细胞内胚层滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘第47页，共71页，2023年，2月20日，星期一受精卵第一次卵裂第二次卵裂第三次卵裂囊胚囊胚囊胚腔原肠腔原肠胚外胚层中胚层内胚层———————内胚层——中胚层——原肠胚胚的发育：按照一定的次序向内运动受精卵——卵裂——囊胚原肠胚的形成第48页，共71页，2023年，2月20日，星期一受精卵桑椹胚在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积并不增加，或略有减少，DNA增多，有机物减少。由具有全能性细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑椹最初发育在输卵管进行有丝分裂早期胚胎发育的几个阶段小结卵裂期第49页，共71页，2023年，2月20日，星期一囊胚（内含囊胚腔）原肠胚（内含原肠腔）胎儿形成内细胞团：发育成胎儿各组织滋养层细胞：将发育成胎膜和胎盘外胚层、内胚层滋养层原肠腔早期胚胎发育的几个阶段小结第50页，共71页，2023年，2月20日，星期一个体发育的过程；受精卵（2N）（起点）卵裂桑椹胚囊胚原肠胚分化幼体性成熟个体（2N）胚胎发育胚后发育减数分裂卵细胞（N）♀精子（N）♂受精作用受精卵（2N）（起点）性成熟个体（2N）个体发育第51页，共71页，2023年，2月20日，星期一第52页，共71页，2023年，2月20日，星期一1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？2.将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应选择什么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？资料分析<讨论>答：马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。答：马应选择囊胚阶段的胚胎。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。第53页，共71页，2023年，2月20日，星期一3.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？请结合本节内容举例说明。

提示：胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。本节涉及的哺乳动物体内受精和胚胎发育都是在自然条件下的特点和规律，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；获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精；体外受精卵能在人工培养条件下继续发育等，这些都有赖于体内自然条件下的基础研究成果。第54页，共71页，2023年，2月20日，星期一旁栏思考题进行体外受精时，将卵母细胞取出后，是否应当将它置于与输卵管中相似的环境，让它进一步成熟？是的。从卵巢上取出的卵母细胞还没有成熟，应在体外人工模拟输卵管环境进行培养，才能使其成熟，即达到受精前的成熟阶段。第55页，共71页，2023年，2月20日，星期一提示：哺乳动物的受精过程主要包括精子穿越放射冠、透明带、进入卵黄膜、原核形成和配子融合等步骤（详见教材中的受精过程）。（一）思考与探究1.以精子的运行途径为线索，设计一幅简图，来说明哺乳动物的受精过程。第56页，共71页，2023年，2月20日，星期一相似之处：细胞分裂的最初阶段为有丝分裂，不断增加生殖原细胞的数量；经过两次减数分裂（MI和MII）才能形成精子或卵子。不同之处：由一个精原细胞分裂最后可产生多个精子；一个卵原细胞最后只能生成一个卵子。精子的形状为蝌蚪状；卵子为球形。多数哺乳动物卵子的形成和在卵巢内的贮备是在胎儿出生前完成。2.哺乳动物精子和卵子的发生主要有哪些相似点或不同点？第57页，共71页，2023年，2月20日，星期一3.当你了解到精子需要获能，受精过程中有防止多精入卵的现象时，你是否提出过这样的问题：精子在雌性生殖道内是如何获能的？防止多精入卵的两道防线的形成机制究竟是什么？精液由精子和精清（精浆）两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管。第58页，共71页，2023年，2月20日，星期一防止多精入卵主要通过透明带反应和卵黄膜封闭作用两道屏障。在受精过程中，当精子穿越透明带触及卵黄膜时，透明带会立即封闭，阻止后来的精子进入透明带，可看作是防止多精受精的第一道屏障。而精子入卵后，卵黄膜会立即拒绝其他精子再进入卵内，可看作是防止多精受精的第二道屏障。第59页，共71页，2023年，2月20日，星期一以下说法对吗？1.精原细胞生成精子需经过三次分裂。2.初级精母细胞经过两次减数分裂生成精子细胞。3.曲细精管中的细胞都在进行减数分裂。4.从初情期到衰老，雄性动物一直在产生精子。瞬时巩固:第60页，共71页，2023年，2月20日，星期一巩固练习1．精子与卵子结合过程中穿越的两道屏障是（）①顶体反应②透明带反应③卵黄膜封闭作用④精子穿越放射冠

A．①②B．②③C．③④D．②④2．在受精过程中（）①精子必须发生顶体反应，释放顶体酶②顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带、卵细胞膜③卵细胞恢复并很快完成了第一次减数分裂④精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核⑤透明带反应防止了多精入卵和多精受精的发生

A．①②⑤

B．①④⑤

C．②③④

D．②④⑤BB第61页，共71页，2023年，2月20日，星期一3、在动物胚胎发育过程中，早期原肠胚的细胞从一个部位移植到另一部位时，被移植的细胞能适应新的部位并参与那里的器官形成，但如果在原肠胚的末期，把未来发育为蝾螈后肢的部分移植到另一蝾螈胚胎不长后肢的部分，将发育为一条额外的腿，这说明（）A.原肠胚末期已出现了组织分化和器官的形成B.细胞是全能的C.原肠胚末期出现了细胞分化D.原肠胚已出现了三个胚层C第62页，共71页，2023年，2月20日，星期一4、当卵细胞达到（）时期时，才具备与精子受精的能力A.减数第二次分裂后期B.减数第一次分裂末期C.减数第二次分裂中期D.减数第二次分裂结束成熟C第63页，共71页，2023年，2月20日，星期一5、关于桑椹胚和囊胚的比较,以下说法正确的是()(多选)A.囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的B.囊胚期的细胞出现了细胞分化,但遗传物质未发生改变C.桑椹胚的各细胞结构功能基本相同D.囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起的。BCD第64页，共71页，2023年，2月20日，星期一6、下列有关哺乳动物的胚胎发育早期的卵裂期过程的叙述中，错误的是（）A.细胞数目不断增多B.细胞的分裂方式是有丝分裂C.胚胎中DNA的总量增加D.每个细胞的DNA含量不断增加，细胞全能性变小D第65页，共71页，2023年，2月20日，星期一7、下列能正确表示高等动物胚胎发育顺序的是 （）A.受精卵→卵裂→原肠胚→囊胚→组织器官的分化B.卵→卵裂→原肠胚→组织器官分化C.受精卵→桑椹胚→原肠胚→幼体D.受精卵→桑椹胚→囊胚→原肠胚→组织器官的分化D第66页，共71页，2023年，2月20日，星期一8、桑椹胚是指（）A．含有一个充满液体的腔