【課件】2.3.1胚胎工程的理論基礎(chǔ)（人教版2019選擇性必修3）

1、2.3 胚胎工程 胚胎工程的理論基礎(chǔ)新教材人教版選擇性必修三【教學(xué)過程】Teaching Process1.概念圖3.教學(xué)總結(jié)、綜合2.課堂教 學(xué)內(nèi)容4.課堂練習(xí)鞏固典型習(xí)題規(guī)律總結(jié)早期胚胎發(fā)育建立模型受精我國對奶類的總需求量很大，但與奶業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比，我國奶牛的單產(chǎn)水平還存在一定差距。奶牛品種是影響產(chǎn)奶量的主要因素之一，而引進(jìn)一頭成年奶牛往往需要數(shù)萬元，高昂的價格使得靠大量引進(jìn)優(yōu)良品種來提高產(chǎn)量不太可行。能不能讓引進(jìn)的良種奶牛快速、大量繁殖呢？遺憾的是，牛的生育率很低，一頭母牛一胎般只產(chǎn)一頭犢牛，一生約生育四五次。如何解決這個難題呢？ 從社會中來可以通過體外受精、胚胎分割等技術(shù)獲得多個良種

2、奶牛的胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代。胚胎工程：指對生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞進(jìn)行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。胚胎工程技術(shù)包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。體外受精、胚胎移植、胚胎分割等操作對象：操作對象：技術(shù)手段：技術(shù)手段：生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞工程實(shí)質(zhì)：工程實(shí)質(zhì)：在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進(jìn)行的模擬操作理論基礎(chǔ)：理論基礎(chǔ)：哺乳動物體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律 從社會中來1.受精一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)閱讀課本中受精前的兩個準(zhǔn)備階段，思考受精的場所在哪里？精子和卵子分別需要做怎樣的準(zhǔn)備？精原細(xì)胞精子：

3、指精子和卵子結(jié)合形成合子（即受精卵）的過程。（1）概念（3）過程準(zhǔn)備階段受精階段準(zhǔn)備階段1：精子獲能準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備細(xì)胞膜細(xì)胞膜的功能：的功能：進(jìn)進(jìn)行細(xì)胞間信息交流行細(xì)胞間信息交流細(xì)胞膜具有：一定的流動性細(xì)胞膜具有：一定的流動性卵原細(xì)胞第一極體第二極體卵細(xì)胞（2）場所 ：輸卵管1.受精一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)準(zhǔn)備階段1：精子獲能即精子必須在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)生理變化后，才能獲得受精能力的現(xiàn)象。張明覺，美籍華人，生殖生物學(xué)張明覺，美籍華人，生殖生物學(xué)家、育種學(xué)家和避孕藥的創(chuàng)始人。家、育種學(xué)家和避孕藥的創(chuàng)始人。19511951年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn)“精子獲能精子獲能”現(xiàn)象，現(xiàn)象，被人們譽(yù)為被人們譽(yù)

4、為“試管嬰兒試管嬰兒”的先驅(qū)。的先驅(qū)。A.使精子獲能的方法有直接利用雌性動物生殖道使精子獲能；將精子培養(yǎng)在人工配制的獲能液中使其獲能等。B.獲能液的成分因動物種類不同而有差異，常見的有效成分有肝素、Ca2+載體等。（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)C.精子的變形過程精子頭出現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)濃縮頂體的發(fā)生尾的發(fā)育精子形成準(zhǔn)備階段1：精子獲能（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)成熟精子和幾種主要家畜的精子示意圖通過對精子獲能機(jī)制的研究，科學(xué)家找到了使精子在體外獲能的方法，為體外受精技術(shù)的建立奠定了重要基礎(chǔ)。準(zhǔn)備階段1：精子獲能（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備（

5、3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)卵子的發(fā)生A.場所：B.時間：C.過程：卵巢(卵泡中)胚胎在性別分化后分裂過程不連續(xù)，有兩次暫停。卵子的準(zhǔn)備：卵巢排出的卵子發(fā)育到M中期準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)受精階段（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)A.精子穿越細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu)精子發(fā)生頂體反應(yīng)，使頂體內(nèi)的酶精子發(fā)生頂體反應(yīng)，使頂體內(nèi)的酶( (頂體酶頂體酶) )釋放釋放出來，直接溶解卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì)，形成精子出來，直接溶解卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì)，形成精子穿越通路。頂體酶將透明帶溶出一條孔道，精子穿越通路。頂體酶將透明帶溶出一條孔道，精子借自身運(yùn)動穿越透明帶。借

6、自身運(yùn)動穿越透明帶。受精階段（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)A.精子穿越細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu)精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間，發(fā)精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間，發(fā)生透明帶反應(yīng)，阻止多精入卵。生透明帶反應(yīng)，阻止多精入卵。精子與卵細(xì)胞膜接觸時，立即精子與卵細(xì)胞膜接觸時，立即被微絨毛抱合，精子外膜與卵被微絨毛抱合，精子外膜與卵細(xì)胞膜融合，精子入卵。細(xì)胞膜融合，精子入卵。B.精子接觸卵細(xì)胞膜，進(jìn)入卵細(xì)胞受精階段（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)A.精子穿越細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu)C.雌雄原核形成B.精子接觸卵細(xì)胞膜，進(jìn)入卵細(xì)胞精子入卵后形成雄原核；同時卵子完成減數(shù)分裂，釋放第二極體后，形成雌原核u精子入卵后，發(fā)生卵細(xì)

7、胞膜反應(yīng)，阻止精子入卵后，發(fā)生卵細(xì)胞膜反應(yīng)，阻止多精入卵。多精入卵。u精子入卵后，尾部脫離，原有核膜破裂，精子入卵后，尾部脫離，原有核膜破裂，形成新的核膜，最后形成一個比原來精形成新的核膜，最后形成一個比原來精子核還大的核，叫做雄原核。子核還大的核，叫做雄原核。u精子入卵后，激活卵子完成減數(shù)第二次精子入卵后，激活卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體后，形成雌原核。分裂，排出第二極體后，形成雌原核。受精階段（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)A.精子穿越細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu)C.雌雄原核形成D.雌雄原核融合形成受精卵B.精子接觸卵細(xì)胞膜，進(jìn)入卵細(xì)胞精子入卵后形成雄原核；同時卵子完成減數(shù)分裂，釋放第

8、二極體后，形成雌原核雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即將開始u雄、雌原核充分發(fā)育后，相向移動，彼雄、雌原核充分發(fā)育后，相向移動，彼此靠近，核膜消失。這個含有兩個染色此靠近，核膜消失。這個含有兩個染色體組的合子就是受精卵。受精過程結(jié)束體組的合子就是受精卵。受精過程結(jié)束后，受精卵的發(fā)育也就開始了。后，受精卵的發(fā)育也就開始了。受精階段（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)精子入卵后形成雄原核；同時卵子完成減數(shù)分裂，釋放第二極體后，形成雌原核精子穿越細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu)雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即將開始受精階段總結(jié)（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)人卵細(xì)胞受精到受精卵卵裂后植入的過程人

9、卵細(xì)胞受精到受精卵卵裂后植入的過程受精卵2細(xì)胞胚4細(xì)胞胚8細(xì)胞胚桑椹胚囊胚原腸胚2.胚胎早期發(fā)育一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)受精卵2細(xì)胞胚4細(xì)胞胚8細(xì)胞胚桑椹胚囊胚原腸胚（1）卵裂期細(xì)胞分裂方式是_ 細(xì)胞數(shù)目_胚胎總體積_每個細(xì)胞的體積_胚胎總有機(jī)物_胚胎總DNA數(shù)_每個細(xì)胞具有_有絲分裂增加不增加或略有減小減小減小增加發(fā)育的全能性（2）桑椹胚：細(xì)胞數(shù)目達(dá)到32個，排列緊密，形似桑椹。每個細(xì)胞具有全能性，屬于全能性細(xì)胞。2.胚胎早期發(fā)育一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)受精卵2細(xì)胞胚4細(xì)胞胚8細(xì)胞胚桑椹胚囊胚原腸胚卵裂期（3）囊胚：細(xì)胞開始出現(xiàn)分化滋養(yǎng)層將來發(fā)育成胎盤和胎膜內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來發(fā)育成胎兒的各種組織。囊胚

10、進(jìn)一步發(fā)育，胚胎的內(nèi)部出現(xiàn)了含有液體的囊腔囊胚腔。囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大會導(dǎo)致透明帶破裂破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫做孵化。2.胚胎早期發(fā)育一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)受精卵2細(xì)胞胚4細(xì)胞胚8細(xì)胞胚桑椹胚囊胚原腸胚卵裂期（4）原腸胚囊胚孵化后，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層的細(xì)胞形成外胚層，下方的細(xì)胞形成內(nèi)胚層，出現(xiàn)由內(nèi)胚層包圍的空腔叫做原腸腔。由原腸胚的三個胚層進(jìn)一步發(fā)育為不同的組織、器官、系統(tǒng)2.胚胎早期發(fā)育一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)2.胚胎早期發(fā)育一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)（4）原腸胚動物 種類受精卵發(fā)育的時間/h進(jìn)入子宮時受精卵的 發(fā)育天數(shù)和發(fā)育階段2細(xì)胞4細(xì)胞8細(xì)胞16細(xì)胞桑裝胚天發(fā)育階段小鼠243838 5050

11、 6060 7068 803桑建胚綿羊3638424867 72963416細(xì)胞豬21 5151-66667290-110110-11422.546細(xì)胞馬2430 3650 607298-1066囊胚牛274244 6546 9096-120120-144458 16細(xì)胞不同動物受精卵發(fā)育及其進(jìn)入子宮的時間有明顯的差異。請分析下表，討論相關(guān)問題。幾種動物受精卵發(fā)育及其進(jìn)入子宮的時間表。：不同動物受精卵發(fā)育的比較注：馬、牛為排卵后時間，其他動物為交配后時間。注：馬、牛為排卵后時間，其他動物為交配后時間。一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)討論1.表中哪種動物的胚胎在進(jìn)入子宮時發(fā)育程度最高？討論2. 將體外培養(yǎng)

12、的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時，應(yīng)選擇至少發(fā)育到什么階段的胚胎?如果換成牛又該怎樣處理？討論3. 為什么說關(guān)于動物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)?請結(jié)合所學(xué)習(xí)的內(nèi)容舉例說明。胚胎工程的許多技術(shù)都是在了解了哺乳動物在自然條件下受精和胚胎早期發(fā)育規(guī)律的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。人們正是在認(rèn)識了這些自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，在體外進(jìn)行有效的模擬，才使卵母細(xì)胞能在體外成熟，精子能在體外完成獲能，獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子能在試管內(nèi)完成受精，獲得的受精卵能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等。比較而言，馬的胚胎進(jìn)入子宮時，發(fā)育程度最高，它處于囊胚階段。小鼠應(yīng)選擇至少發(fā)育到桑葚胚階段的胚胎進(jìn)行移植。牛在自然情況下，胚

13、胎雖然最早可在816細(xì)胞階段進(jìn)入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實(shí)踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)：不同動物受精卵發(fā)育的比較拓展了解胚胎發(fā)育和個體發(fā)育一.胚胎工程的理論基礎(chǔ)一、概念檢測1.判斷下列有關(guān)哺乳動物受精的表述是否正確。（1）在自然條件下，受精在子宮中完成。（ ）（2）精子需要獲能才能與卵子結(jié)合，而卵子一經(jīng)排出就具備受精能力。（ ）（3）精子入卵后，卵細(xì)胞膜會發(fā)生反應(yīng)阻止其他精子入卵。（ ）2.下列有關(guān)哺乳動物早期胚胎發(fā)育的敘述，錯誤的是（ ）A.在桑葚胚階段，胚胎的內(nèi)部開始出現(xiàn)含有液體的腔B.胚胎干細(xì)胞是一類未分化的細(xì)胞，可以從早期胚胎中分

14、離獲得C.桑葚胚的細(xì)胞一般都具有全能性，囊胚的細(xì)胞逐漸分化D.受精卵早期分裂時，胚胎中細(xì)胞數(shù)目不斷增加，但胚胎的總體積并不增加A練習(xí)與應(yīng)用（P59）二、拓展應(yīng)用1.精母細(xì)胞在變成精子的過程中，很多結(jié)構(gòu)會消失，而細(xì)胞核與線粒體都保留了下來，請嘗試用你所了解的哺乳動物受精的相關(guān)知識來解釋這一現(xiàn)象。2.精子在雌性動物的生殖道內(nèi)是如何獲能的?除了教材中介紹的，防止多精入卵的機(jī)制還有哪些?感興趣的話，請通過查閱相關(guān)資料或請教專家來進(jìn)行了解。關(guān)于受精作用，你還能提出其他問題嗎?細(xì)胞核和線粒體都是精子的重要結(jié)構(gòu)。其中，細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)儲存的場所，決定后代的遺傳特性，它參與受精過程。線粒體是精子進(jìn)行有氧呼吸的主要場所，為精子的生存和運(yùn)動提供