【Syx】胚胎工程課件 2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修三

胚胎工程第二章細胞工程胚胎工程許多技術(shù)，實際是在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進行模擬操作。胚胎工程胚胎工程：對生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞進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。操作對象：生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞技術(shù)：體外受精、胚胎移植、胚胎分割等操作水平：主要集中在細胞水平上世界首例試管嬰兒中國首例試管嬰兒相同：都通過有性生殖產(chǎn)生，都要在母體子宮內(nèi)發(fā)育形成胎兒。不同：受精作用在體外，在體外發(fā)育成早期胚胎進行胚胎移植。1.試管嬰兒技術(shù)包括哪些操作步驟？2.試管嬰兒培育和正常懷孕有何異同？體外受精早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植胚胎工程曲細精管人的睪丸和精子示意圖產(chǎn)生場所：產(chǎn)生時期：初情期（性成熟）開始哺乳動物精子和卵細胞的發(fā)生精子的形成過程：③精子頭出現(xiàn)④細胞質(zhì)濃縮①頂體的發(fā)生②尾的發(fā)育⑤精子形成哺乳動物精子和卵細胞的發(fā)生精子的形成過程-變形

1.細胞核2.高爾基體3.中心體4.線粒體5.細胞內(nèi)其他物質(zhì)精子頭的主要部分頭部的頂體精子的尾線粒體鞘(尾的基部)

原生質(zhì)滴(球狀,最后脫落)很多結(jié)構(gòu)消失，而細胞核與線粒體都保留了下來，解釋這一現(xiàn)象？①細胞核是遺傳物質(zhì)儲存的場所。②線粒體為精子的生存和運動提供能量。哺乳動物精子和卵細胞的發(fā)生哺乳動物精子和卵細胞的發(fā)生卵細胞的形成過程：產(chǎn)生場所：卵巢和輸卵管哺乳動物精子和卵細胞的發(fā)生卵巢(減數(shù)第一次分裂)產(chǎn)生場所：輸卵管(減數(shù)第二次分裂)性別分化后排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？是指卵子從卵泡中排出。哺乳動物精子和卵細胞的發(fā)生≠成熟的卵細胞卵子結(jié)構(gòu)圖哺乳動物精子和卵細胞的發(fā)生透明帶放射冠(卵丘細胞)細胞質(zhì)膜核細胞質(zhì)1.一個卵泡中能形成幾個成熟的卵子？2.剛排出的卵是成熟的卵子嗎？它在母體的什么部位與精子受精？剛排出的卵子尚未完全成熟,且成熟程度不同，有的可能是次級卵母細胞，例如豬、羊；有的可能是初級卵母細胞，例如馬、犬。一個輸卵管哺乳動物精子和卵細胞的發(fā)生相同點：精子和卵子的發(fā)生有何異同？①原始生殖細胞的增殖為有絲分裂②生殖細胞的成熟為減數(shù)分裂③成熟細胞均經(jīng)染色體復(fù)制一次和細胞兩次分裂，子細胞中染色體數(shù)目減半。哺乳動物精子和卵細胞的發(fā)生項目精子的發(fā)生卵子的發(fā)生區(qū)別場所時間過程特點結(jié)果是否變形睪丸卵巢、輸卵管初情期后胎兒時期、初情期后連續(xù)的，需變形；細胞質(zhì)均等分配MⅠMⅡ是不連續(xù)的，不需變形；細胞質(zhì)不均等分配4個精子一個卵子需要不需要精子和卵子的發(fā)生有何異同？哺乳動物精子和卵細胞的發(fā)生包括受精前的準備階段和受精階段。受精是精子與卵子結(jié)合形成合子(受精卵)的過程概念：場所：在自然條件下，哺乳動物的受精在輸卵管內(nèi)完成。過程：胚胎工程的理論基礎(chǔ)——受精1951年動物排出的精子不能馬上與卵子受精，必須在雌性生殖道內(nèi)停留一段時間才能與卵子受精張明覺精子獲能：剛剛排出的精子不能立即與卵細胞受精，必須在雌性動物生殖道發(fā)生相應(yīng)生理變化后，才能獲得受精能力，這一現(xiàn)象稱為精子獲能。胚胎工程的理論基礎(chǔ)——受精準備階段①精子獲能注意：①精子獲能實質(zhì)是指精子獲得受精的“能力”，而不是獲得能量。②精子獲能的場所：方法：①利用雌性生殖道讓精子獲能。②將精子培養(yǎng)在人工配置的獲能液中使其獲能等。

常用有效成分：Ca2+載體、肝素等胚胎工程的理論基礎(chǔ)——受精精子獲能：剛剛排出的精子不能立即與卵細胞受精，必須在雌性動物生殖道發(fā)生相應(yīng)生理變化后，才能獲得受精能力，這一現(xiàn)象稱為精子獲能。準備階段①精子獲能雌性動物的生殖道胚胎工程的理論基礎(chǔ)——受精準備階段②卵子的準備都要在輸卵管內(nèi)進一步發(fā)育成熟，到MⅡ時，才具備與精子受精的能力。卵子一般在排出2-3小時后才能被精子穿入。精子穿越卵細胞膜外的結(jié)構(gòu)，如透明帶釋放出多種酶，以溶解這些結(jié)構(gòu)精子接觸卵細胞膜透明帶反應(yīng)精子形成雄原核、卵子完成減數(shù)第二次分裂，釋放第二極體，形成雌原核精子入卵卵細胞膜反應(yīng)精子觸及卵細胞膜的瞬間，透明帶會迅速發(fā)生生理反應(yīng)，阻止后來的精子進入透明帶精子入卵后，卵細胞膜會立即發(fā)生生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進入卵內(nèi)防止多精入卵的兩個屏障精子入卵后，尾部脫離，原有的核膜破裂并形成一個新的核膜，最后形成一個比原來精子的核還大的核，叫做雄原核。雄原核雌原核放出第二極體第一極體胚胎工程的理論基礎(chǔ)——受精雌、雄原核靠近核膜消失，形成受精卵。第一次卵裂即將開始雌雄原核充分發(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。受精完成的標志：雌雄原核形成合子受精的標志：觀察到兩個極體或者雌雄原核多數(shù)哺乳動物的第一極體不進行減數(shù)分裂Ⅱ，因而不會形成兩個第二極體。胚胎工程的理論基礎(chǔ)——受精胚胎工程的理論基礎(chǔ)——受精1.如圖表示卵子的發(fā)生過程．與此相關(guān)的敘述中，不合理的是（）A.圖中A是第一極體，B是合子，E是受精，階段C是胚胎期，階段D是初情期后B.當觀察到第二極體時，可以表明卵子進行受精C.能發(fā)生染色體著絲點分裂的階段是④D.①階段存在的變異方式有基因突變、基因重組和染色體變異D2.精子內(nèi)的頂體由溶酶體特化而來．精卵識別后，頂體膜與精子細胞膜融合，釋放溶酶體酶使卵子外層形成孔洞，以利于精卵融合形成受精卵．下列敘述正確的是（）A.頂體內(nèi)儲存的溶酶體酶是在精子的溶酶體中合成的B.精子游向卵子所需的能量來自細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體C.頂體膜和精子細胞融合體現(xiàn)生膜的選擇透過性D.受精卵中遺傳物質(zhì)上的DNA一半來自父方，另一半來自母方B1、場所：輸卵管、子宮胚胎工程的理論基礎(chǔ)——胚胎早期發(fā)育受精卵2細胞4細胞8細胞桑葚胚卵裂4細胞8細胞桑葚胚2.過程——卵裂概念：

胚胎發(fā)育早期，有一段時間是在透明帶內(nèi)進行分裂，細胞數(shù)量不斷增加，胚胎總體積并不增加，這種受精卵的早期分裂稱為卵裂。場所：透明帶內(nèi)分裂方式：有絲分裂特點：細胞數(shù)量

，胚胎總體積

_________

每個細胞體積___________DNA總數(shù)目__________

每個細胞的核DNA數(shù)目_____有機物總量_____，有機物種類_____增加基本不變減少增加不變減少增加胚胎工程的理論基礎(chǔ)——胚胎早期發(fā)育2.過程——卵裂胚胎工程的理論基礎(chǔ)——胚胎早期發(fā)育桑葚胚(一般32細胞)：當卵裂產(chǎn)生的子細胞逐漸形成

的細胞團，形似桑葚時，這是的胚胎稱為桑葚胚特點：這一階段及之前的每一個細胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能干細胞致密1、場所：輸卵管、子宮胚胎工程的理論基礎(chǔ)——胚胎早期發(fā)育受精卵2細胞4細胞8細胞桑葚胚囊胚原腸胚卵裂4細胞8細胞桑葚胚囊胚內(nèi)細胞團滋養(yǎng)層2.過程胚胎工程的理論基礎(chǔ)——胚胎早期發(fā)育囊胚：胚胎進一步發(fā)育，細胞______________，形成____________、_________；隨著胚胎進一步發(fā)育，胚胎內(nèi)部出現(xiàn)了含有_______的囊腔—_________，這個時期的胚胎叫做囊胚。囊胚腔滋養(yǎng)層內(nèi)細胞團開始分化內(nèi)細胞團滋養(yǎng)層液體囊胚腔未分化的細胞，具有全能性，將來發(fā)育成胎兒的各種組織沿透明帶內(nèi)壁擴展和排列的細胞，稱為滋養(yǎng)層細胞，它們將來發(fā)育成胎膜和胎盤。胚胎可通過這些組織從母體中獲得正常發(fā)育所需的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)。2.過程胚胎工程的理論基礎(chǔ)——胚胎早期發(fā)育囊胚：胚胎進一步發(fā)育，細胞______________，形成____________、_________；隨著胚胎進一步發(fā)育，胚胎內(nèi)部出現(xiàn)了含有_______的囊腔—_________，這個時期的胚胎叫做囊胚。囊胚腔滋養(yǎng)層內(nèi)細胞團開始分化內(nèi)細胞團滋養(yǎng)層液體囊胚腔囊胚進一步_____，會導(dǎo)致_____________，胚胎從__________中___________，這一過程叫做孵化。擴大透明帶破裂透明帶伸展出來1、場所：輸卵管、子宮胚胎工程的理論基礎(chǔ)——胚胎早期發(fā)育受精卵2細胞4細胞8細胞桑葚胚囊胚原腸胚卵裂4細胞8細胞桑葚胚囊胚內(nèi)細胞團滋養(yǎng)層胚胎工程的理論基礎(chǔ)——胚胎早期發(fā)育2.過程原腸胚：___________后，將發(fā)育形成_________；原腸胚表面的細胞層為__________，向內(nèi)遷移的細胞形成__________；隨著發(fā)育的進行，一部分細胞還會在內(nèi)外兩個胚層之間形成__________；這三個胚層將__________________________________。出現(xiàn)由內(nèi)胚層包圍的空腔叫做原腸腔。囊胚孵化原腸胚外胚層內(nèi)胚層中胚層逐漸分化形成各種組織、器官等胚胎發(fā)育和個體發(fā)育細胞分化動物種類受精卵發(fā)育的時間/h進入子宮時受精卵的發(fā)育天數(shù)和發(fā)育階段2細胞4細胞8細胞16細胞桑葚胚天發(fā)育階段小鼠24~3838?5050?6060?7068?803桑葚胚綿羊36~38424867?72963~416細胞豬21?5151-6666~7290-110110-1142~2.54~6細胞馬2430?3650?607298-1066囊胚牛27~4244?6546?9096-120120-1444?58~16細胞1.表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發(fā)育程度最高？2.將體外培養(yǎng)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？不同動物受精卵發(fā)育的比較1.表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發(fā)育程度最高？2.將體外培養(yǎng)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？馬的胚胎進入子宮時，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行移植。牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在8~16細胞階段進入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進行移植。不同動物受精卵發(fā)育的比較1.判斷下列有關(guān)哺乳動物的表述是否正確。⑴在自然條件下，受精在子宮中完成。（）⑵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。（）⑶精子入卵后，卵細胞膜會發(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.在桑椹胚階段，胚胎的內(nèi)部開始出現(xiàn)含有液體的腔B.胚胎干細胞是一類未分化的細胞，可以從早期胚胎中分離獲得C.桑椹胚的細胞一般都具有全能性，囊胚的細胞逐漸分化D.受精卵早期分裂時，胚胎中細胞數(shù)目不斷增加，但胚胎的總體積并不增加×√×A3.如圖為哺乳動物受精作用及胚胎發(fā)育示意圖，a、b表示胚胎發(fā)育的兩個不同時期．下列有關(guān)敘述錯誤的是（）A.①過程發(fā)生了同源染色體的分離和自由組合B.②過程細胞通過有絲分裂的方式增殖C.a時期可分離得到胚胎干細胞D.b時期會分化成三個胚層A胚胎工程理論基礎(chǔ)總結(jié)1.精子、卵子發(fā)生的場所分別是？睪丸；卵巢和輸卵管2.成熟精子的受精準備階段：精子獲能3.使精子獲能的方法有：利用雌性生殖道讓精子獲能；Ca2+載體、肝素等進行處理/誘導(dǎo)4.排卵是指：卵子從卵泡中排出5.精子和卵子發(fā)生的比較場所、時期、特點(表格)6.受精的場所：輸卵管7.防止多精入卵的屏障：透明帶反應(yīng)、卵細胞膜反應(yīng)8.受精的標志：觀察到透明帶和卵細胞膜之間有2個極體，或雌雄原核胚胎工程理論基礎(chǔ)總結(jié)9.(1)寫出各個階段的名稱：A：________B：________C：________(2)寫出圖中各標號的名稱：【2】________，【4】__________。(3)A時期的細胞具有發(fā)育上的_________性，B時期開始出現(xiàn)__________，C時期開始出現(xiàn)____________。(4)【2】將來發(fā)育成________________。(5)由受精卵到B階段透明帶破裂之前這一過程中，細胞數(shù)目________，胚胎總體積________。(1)桑椹胚囊胚原腸胚(2)內(nèi)細胞團囊胚腔(3)全能細胞分化

胚層分化(4)胎兒的各種組織(5)增多

基本不變或略有縮小資料1.荷斯坦牛是產(chǎn)奶量很高的奶牛品種，原產(chǎn)于荷蘭，但是一頭荷斯坦牛的售價高昂。某公司從國外引進了一對純種的荷斯坦牛，一頭牛一胎只產(chǎn)一頭牛犢，一生只生育4、5次。荷斯坦牛資料2.牛的生育率雖然低，但是一頭母牛一生可以排出的卵細胞約200個左右，卵巢中卵母細胞的數(shù)量是它的1000倍（20萬）：公牛平均每次射精5mL，精子數(shù)50億。胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用如何快速、大量繁殖引進的荷斯坦牛？動物細胞核移植-克隆動物試管動物技術(shù)-試管動物試管動物:是指通過人工操作使卵細胞在體外受精，培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再進行胚胎移植生產(chǎn)的個體。思考：如何培育試管奶牛？胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用精子卵子受精卵體外受精早期胚胎早期胚胎發(fā)育子宮胚胎移植個體卵母細胞的采集精子的收集與獲能體外受精方法場所是否培養(yǎng)小型動物大型動物輸卵管卵巢抽吸法否，直接與獲能的精子受精是，需培養(yǎng)至MⅡ中期注射促性腺激素(超數(shù)排卵)牛卵母細胞屠宰的牛卵巢胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用卵母細胞的采集B超活采儀機械破碎法試管動物:是指通過人工操作使卵細胞在體外受精，培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再進行胚胎移植生產(chǎn)的個體。思考：如何培育試管奶牛？胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用精子卵子受精卵體外受精早期胚胎早期胚胎發(fā)育子宮胚胎移植個