【課件】胚胎工程的理論基礎(chǔ) 2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第6課時(shí)第2章

細(xì)胞工程胚胎工程的理論基礎(chǔ)人教版選擇性必修31.能簡(jiǎn)述受精前精子和卵子的準(zhǔn)備以及受精過程2.能簡(jiǎn)述胚胎早期發(fā)育的過程及其主要特點(diǎn)1.截至2018年3月，北方白犀牛僅剩兩頭雌性，難以通過自然繁育產(chǎn)生后代。2.研究人員設(shè)法保存了北方白犀牛的精子。你能想出什么方法來拯救北方白犀牛，擴(kuò)大其種群數(shù)量呢？【提問】2024/1/22

胚胎工程是指對(duì)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(dòng)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。哺乳動(dòng)物受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律。1.操作對(duì)象：生殖細(xì)胞、受精卵、早期胚胎細(xì)胞。2.技術(shù)種類：體外受精、胚胎移植、胚胎分割。3.工程實(shí)質(zhì)：在體外條件下，對(duì)動(dòng)物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進(jìn)行的模擬操作。4.理論基礎(chǔ)：一、胚胎工程的理論基礎(chǔ)所有生命的開始，都始于一顆精子和一顆卵子的相遇。精卵結(jié)合的過程是什么？1.精子的發(fā)生2.卵子的發(fā)生3.受精作用受精卵囊胚4.胚胎發(fā)育能簡(jiǎn)述受精前精子和卵子的準(zhǔn)備以及受精過程任務(wù)1：閱讀教材P56-57頁的“準(zhǔn)備階段”，思考以下問題：目標(biāo)一（1）受精前精子和卵子分別要做哪些準(zhǔn)備？為什么需要做這些準(zhǔn)備？

（2）請(qǐng)推測(cè)在進(jìn)行體外受精操作時(shí)，需要對(duì)精子和卵母細(xì)胞進(jìn)行怎樣的處理？1.受精前的準(zhǔn)備（1）精子獲能①原因：剛排出的精子不能立即與卵子受精。②場(chǎng)所：雌性動(dòng)物的生殖道。③其他獲能方法：將精子培養(yǎng)在獲能液中使其獲能，獲能液的有效成分有肝素、Ca+載體等。頭頸線粒體鞘尾不同種動(dòng)物精子的形態(tài)相似，大小略有不同，與動(dòng)物的體型大小無關(guān)（2）卵子的準(zhǔn)備①原因：動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同，可能是初級(jí)卵母細(xì)胞（如馬、犬等），可能是次級(jí)卵母細(xì)胞（如豬、羊等）。②成熟場(chǎng)所：輸卵管。③成熟時(shí)期：MⅡ期。任務(wù)2：閱讀教材P57頁繪制受精過程的流程圖，并解釋受精過程依次發(fā)生的生理變化【提示】獲能后的精子與卵子相遇精子觸及卵細(xì)胞膜精

子入卵雌、雄原核形成雌、雄原核結(jié)合，形成受精卵釋放出多種酶，以溶解卵細(xì)胞膜外的一些結(jié)構(gòu)卵細(xì)胞膜外的透明帶會(huì)迅速發(fā)生生理反應(yīng)，阻止后來的精子進(jìn)入透明帶卵細(xì)胞膜也會(huì)立即發(fā)生生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)精子：精子入卵后，尾部脫離，原有的核膜破裂并形成一個(gè)新的核膜，最后形成一個(gè)比原來精子還大的核，叫作雄原核卵子：精子入卵后被激活的卵子完成減數(shù)分裂II，排出第二極體后，形成雌原核雌雄原核的結(jié)合是受精完成的標(biāo)志1.受精過程中卵子的哪些結(jié)構(gòu)發(fā)生生理反應(yīng)可以防止多精入卵？這有什么意義？【提示】在精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間,卵細(xì)胞膜外的透明帶會(huì)迅速發(fā)生生理反應(yīng),阻止后來的精子進(jìn)入透明帶。然后,精子入卵。精子入卵后,卵細(xì)胞膜會(huì)立即發(fā)生生理反應(yīng),拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)。其意義在于保證子代細(xì)胞中染色體數(shù)目正常。【思考與討論】2.如何判斷卵子是否受精？【提示】為了使核移植的胚胎或動(dòng)物的核遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價(jià)值的動(dòng)物提供的體細(xì)胞。【思考與討論】注意說明（1）雌、雄原核不能理解成卵子、精子原來的核，而是在原來細(xì)胞的基礎(chǔ)上形成的新核（2）對(duì)于受精標(biāo)志和受精完成的標(biāo)志應(yīng)該區(qū)分開。

受精的標(biāo)志：是第二極體的形成或雌、雄原核的形成。

受精完成的標(biāo)志：是雌、雄原核形成合子。

受精過程的完成，標(biāo)志著受精卵發(fā)育的開始能簡(jiǎn)述胚胎早期發(fā)育的過程及其主要特點(diǎn)任務(wù)1：閱讀教材P58頁，歸納胚胎早期發(fā)育各階段的主要變化及特點(diǎn)目標(biāo)二【提示】受精卵卵裂期桑葚期囊胚原腸胚①在透明帶內(nèi)進(jìn)行有絲分裂，②細(xì)胞數(shù)量不斷增加，胚胎總體積并不增加，③不發(fā)生分化,細(xì)胞都具有全能性致密的細(xì)胞團(tuán)，細(xì)胞未分化①細(xì)胞開始分化，形成內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層，②出現(xiàn)囊胚腔；③孵化細(xì)胞進(jìn)一步分化，逐漸形成三個(gè)胚層原腸胚受精卵2024/1/22哺乳動(dòng)物的胚胎早期發(fā)育的場(chǎng)所是輸卵管和子宮。卵裂桑椹胚囊胚原腸胚二、胚胎早期發(fā)育2024/1/221.卵裂（1）場(chǎng)所：透明帶內(nèi)。（2）分裂方式：有絲分裂。（3）特點(diǎn)：細(xì)胞數(shù)量不斷增加，胚胎總體積并不增加。每個(gè)細(xì)胞體積不斷變小，DNA總數(shù)目不斷增加，每個(gè)細(xì)胞的核DNA數(shù)目不變，有機(jī)物總量減少，有機(jī)物種類增加。2.桑椹胚（1）概念：當(dāng)卵裂產(chǎn)生的子細(xì)胞逐漸形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑葚時(shí)，這時(shí)的胚胎稱為桑葚胚。（2）特點(diǎn)：這一階段及之前的每一個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能細(xì)胞。2024/1/223.囊胚（1）概念：胚胎進(jìn)一步發(fā)育，細(xì)胞逐漸分化，形成內(nèi)細(xì)胞團(tuán)（將來發(fā)育成胎兒的各種組織）、滋養(yǎng)層細(xì)胞（將來發(fā)育成胎膜和胎盤）；隨著胚胎進(jìn)一步發(fā)育，胚胎內(nèi)部出現(xiàn)了含有液體的囊腔—囊胚腔，這個(gè)時(shí)期的胚胎叫做囊胚。（2）孵化：囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大，會(huì)導(dǎo)致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫做孵化。2024/1/224.原腸胚

囊胚孵化后，將發(fā)育形成原腸胚。原腸胚表面的細(xì)胞層為外胚層，向內(nèi)遷移的細(xì)胞形成內(nèi)胚層。隨著發(fā)育的進(jìn)行，一部分細(xì)胞還會(huì)在內(nèi)、外兩個(gè)胚層之間形成中胚層。這三個(gè)胚層將逐漸分化形成各種組織、器官等。任務(wù)2：閱讀教材P59“不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較”，完成思考討論題：動(dòng)物種類受精卵發(fā)育的時(shí)間/h進(jìn)入子宮時(shí)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)胞桑葚胚天發(fā)育階段小鼠24~3838~5050~6060~7068~803桑葚胚綿羊36~38424867~72963~416細(xì)胞豬21~5151~6666~7290~110110~1142~2.54~6細(xì)胞馬2430~3650~607298~1066囊胚牛27~4244~6546~9096~120120~1444~58~16細(xì)胞幾種動(dòng)物受精卵發(fā)育及其進(jìn)入子宮的時(shí)間注：馬牛為排卵后時(shí)間，其他動(dòng)物為交配后時(shí)間1.表中哪種動(dòng)物的胚胎在進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高?【提示】比較而言馬的際臉進(jìn)入于官時(shí)，發(fā)有程度最高，它處于囊胚階段?！舅伎寂c討論】【提示】小銀應(yīng)選擇至少發(fā)育到桑找胚階段的胚胎進(jìn)行移植。牛在自然情況下，胚胎雖然一平可在8-16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)有到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。2.將體外培養(yǎng)的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時(shí)，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?3.為什么說關(guān)于動(dòng)物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會(huì)為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)?請(qǐng)結(jié)合所學(xué)習(xí)的內(nèi)容舉例說明?！咎崾尽颗咛スこ痰脑S多技術(shù)都是在了解了哺乳動(dòng)物在自然條件下受精和胚胎早期發(fā)有規(guī)律的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。人們正是在認(rèn)識(shí)了這些自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，在體外進(jìn)行有效的模擬，才使郭母細(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