胚胎工程的理论基础-高二生物教学精优课件（人教版2019选择性必修3）

第3节

胚胎工程——胚胎工程的理论基础贺老师第2章细胞工程

我国对奶类的总需求量很大，但我国奶牛的单产水平并不高。而引进一头外国高产成年奶牛往往需要数万元。1、能不能让引进的良种奶牛快速、大量繁殖呢?

牛的生育率很低！一头母牛每年只能产一胎，每胎生一个牛仔,每胎产2个牛仔的情况比较少见，一头母牛一生大约生育四五次。2、但克隆技术又不够成熟，克隆动物可能存在健康问题，

如果你花了几万元买了一公一母两头良种牛，如何实现大量繁殖？动物体细胞核移植技术进行克隆可以通过体外受精（有性生殖）、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代。问题探讨良种荷斯坦奶牛——胚胎工程技术操作对象技术种类工程实质理论基础动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞体外受精、胚胎分割、胚胎移植在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律胚胎工程的定义

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。细胞间的信息交流（细胞膜上的糖蛋白有识别作用）细胞膜具有一定的流动性问题1：精卵相互识别的体现细胞膜什么功能？问题2：精卵融合的结构基础是什么？胚胎工程的理论基础——受精受精前的准备阶段受精阶段指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。准备阶段Ⅰ——精子获能准备阶段Ⅱ——卵子的准备输卵管受精场所：阶段：定义：胚胎工程的理论基础——受精精子的形成过程精原细胞大量精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞精子染色体复制及相关蛋白质合成细胞变形减数分裂Ⅰ减数分裂Ⅱ（2）精子的结构：头颈线粒体鞘尾巴顶体（主要是细胞核）（为精子运动提供能量）（由中心体演变而来）（1）场所：曲细精管在雄性动物的

内完成。睾丸有丝分裂大鼠的精子190μm长而大象的精子却只有50μm长。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⑤精子形成④细胞质浓缩①顶体的发生②尾的发育③精子头出现精细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，为什么细胞核和线粒体都保留下来？细胞核是遗传物质储存的场所，决定后代的遗传特性，它参与受精过程。线粒体是精子进行有氧呼吸的主要场所，为精子的生存和运动提供能量。精子变形的过程胚胎工程的理论基础——受精1准备阶段1——精子获能科学研究发现，刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能”精子获能的原因：精液由精子和精浆组成，精浆中含有抑制精子获能的物质，只有精子进入雌性动物的生殖道后，由生殖道分泌产生相关物质解除对精子的抑制，才能使精子获得受精的能力。1、精子获能的方法：①自然：直接利用雌性动物的生殖道②胚胎工程：培养在人工配制的获能液Ca2＋载体肝素等精子获能指精子获得受精能力，而不是获得能量。2、研究精子获能机制的意义：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。体外受精技术张明觉，美籍华人，生殖生物学家、育种学家和避孕药的创始人。1951年发现“精子获能”现象，为哺乳动物体外受精奠定了理论基础。由于他在体外受精和胚胎移植研究中作出的重大贡献，被人们誉为“试管婴儿”的先驱。胚胎工程的理论基础——受精1准备阶段1——精子获能胚胎工程的理论基础——受精卵子的形成过程1、形成场所：在雌性动物的

内完成。卵巢卵泡中的卵母细胞在排卵前都处于

。卵细胞的形成是一个

的过程，有

次暂停不连续两2、特点：性成熟后，受______刺激，继续分裂减数分裂Ⅰ前期性激素③卵子成熟的场所：排出的卵子都要在________内进一步成熟。②不同动物排出的卵子成熟程度

：有的可能是________________，如马、犬等；有的可能是________________，如猪、羊等；初级卵母细胞次级卵母细胞①卵子一般在排出

后才能被精子穿入。2-3h不同输卵管④卵子具备与精子受精能力的时期：___________________期。胚胎工程的理论基础——受精2准备阶段2——卵子的准备MⅡ（减Ⅱ中期）思考：在进行体外受精操作时，需要对精子和卵子进行什么处理？精子——获能处理；

卵子——培养成熟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？3.精子入卵后，结构发生了哪些变化？4.卵细胞受精的标志是什么？受精完成标志是？胚胎工程的理论基础——受精【任务一】观看视频，思考以下几个问题：3受精阶段胚胎工程的理论基础——受精3受精阶段获能后的精子与卵子在

相遇释放多种酶（顶体酶）溶解卵细胞膜外的一些结构（如透明带）借助精子自身运动精子接触卵细胞膜顶体反应第1步：精子穿越卵细胞膜外结构（放射冠和透明带）放射冠透明带细胞核卵细胞膜受精作用输卵管第2步：透明带反应在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外面的透明带会迅速发生生理反应，

。阻止多精入卵的第一道屏障精子入卵后，

会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。阻止多精入卵的第二道屏障第4步：卵细胞膜反应第3步：精子入卵精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。3受精阶段阻止后来的精子进入透明带卵细胞膜第5步：雌雄原核的形成①雄原核的形成：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，形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。②雌原核的形成：精子入卵后被激活的卵子完成

，排出第二极体，形成雌原核。雄原核第一极体放出的第二极体卵子完成减数分裂Ⅱ输卵管精子入卵激活后发生场所：发生时间：雌原核注意：雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ3受精阶段减Ⅱ第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成雌、雄原核充分发育相向移动，彼此靠近核膜消失，形成含有两个染色体组的合子，受精卵形成雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即将开始3受精阶段两个极体雌雄原核受精的标志：a.观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间）b.观察到雌、雄原核。受精完成的标志：雌、雄原核融合形成合子核遗传物质:精子和卵子各占一半质遗传物质:几乎全部来自卵子受精卵的遗传物质准备阶段准备阶段1：精子获能准备阶段2：卵子的准备：精子穿越卵细胞膜外的结构（放射冠和透明层）透明带反应(阻止多精入卵的第一道屏障)精子接触卵细胞膜精子入卵(进入卵细胞膜)卵细胞膜反应(阻止多精入卵的第二道屏障)雄、雌原核形成雌、雄原核融合形成合子受精阶段(受精的标志：观察到两个极体或雌、雄原核)——受精完成的标志雌性动物生殖道人工配制的获能液在输卵管内发育到MⅡ期保证受精卵中的遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证了遗传的稳定性。3受精作用小结(1)图中a、b、c表示细胞分裂，依次为

，在精子与卵子结合过程中完成的分裂是

(填“a”“b”或“c”)。图中的p、q表示的结构依次是

。c过程发生的场所为

。1.观察家畜卵子的发生和成熟示意图，思考并回答下面的问题：有丝分裂、减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱc透明带、卵细胞膜输卵管(2)卵子成熟后，即可进行受精，判断卵子受精的标志是_______________________________________。可以观察到两个极体(或观察到雌、雄原核)巩固练习(1)写出图中字母表示的结构名称。a.

,b.

,c.

。

2.下图为哺乳动物受精过程示意图,请据图回答下列问题。

(2)该过程发生的场所是

,能体现受精作用实质的是图中的

过程。透明带雄原核雌原核输卵管④(3)在精卵相遇之前,精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化,具有了受精能力,这个过程叫

。卵子一般排出后都要在

中进一步成熟,当达到

时,才具备与精子受精的能力。精子获能输卵管减数分裂Ⅱ中期(或MⅡ期)巩固练习次级卵母细胞受精2细胞期4细胞期8细胞期受精卵桑葚胚囊胚着床，原肠胚1.场所：2.分裂方式：输卵管和子宫有丝分裂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2细胞4细胞8细胞桑葚胚囊胚原肠胚卵裂（期）1.卵裂项目变化每个细胞体积DNA总量每个细胞内的DNA总量有机物总量物质种类减小增多不变减少增多受精卵→桑葚胚①时期：②场所：③特点：在透明带内细胞数量

胚胎总体积

不断增加并不增加胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育细胞进行代谢分解有机物2.桑葚胚：

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。①概念：受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚囊胚原肠胚桑葚胚桑葚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，每个细胞都具有全能性，属于全能性细胞。胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育桑葚胚通常有32个细胞左右。桑葚胚3.囊胚：①特点：细胞开始分化（细胞的结构、功能出现差别）桑葚胚→囊胚形成（聚集在胚胎一端的细胞）（沿透明带内壁扩展和排列的细胞）具有全能性内细胞团滋养层囊胚腔发育成胎盘和胎膜发育成胎儿的各种组织②结构：囊胚扩大→孵化孵化：囊胚进一步扩大会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。透明带胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育4.原肠胚：①特点：受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚囊胚原肠胚②结构：出现胚层分化逐渐分化形成各种组织、器官等表面的细胞层向内迁移的细胞内外两个胚层之间中胚层：外胚层：内胚层：全能细胞细胞分化幼体继续分化出生发育性成熟个体孵化卵裂期胚胎发育胚后发育个体发育内细胞团滋养层细胞囊胚腔外胚层中胚层内胚层拓展：胚胎发育vs个体发育讨论：(1)表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高?马的胚胎进人子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段。思考·讨论

不同动物受精卵发育的比较（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?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。思考·讨论

不同动物受精卵发育的比较(3)不同动物胚胎进入子宫所处的时期不同，这个胚胎工程提供了什么启示？体外受精形成的胚胎，发育到一定阶段方可移植到子宫中。

思考·讨论

不同动物受精卵发育的比较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