2.3.1胚胎工程的理論基礎(chǔ)課件-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修32

課前5分鐘：讀P56-59，快速找答案1.胚胎工程對象PK細(xì)胞工程對象2.胚胎工程的技術(shù)3.精子獲能的方法、

卵細(xì)胞拒絕多精入卵的2大反應(yīng)及時機從社會中來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)奶的主要因素之一，而引進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優(yōu)良品種來提高產(chǎn)量不太可行。能不能讓引進的兩種奶?？焖?、大量繁殖呢？遺憾的是，牛的生育率很低，一頭母牛一胎一般只產(chǎn)一頭犢牛，一生約生育四五次。如何解決這個難題呢？一、胚胎工程的理論基礎(chǔ)

本節(jié)聚焦:胚胎形成經(jīng)過了哪些過程？受精和早期胚胎發(fā)育的基本過程是什么？第3節(jié)胚胎工程一胚胎工程概

念

是指對生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)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。胚胎工程技術(shù)包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。哺乳動物受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律

在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進行的模擬操作。1.工程實質(zhì)：2.理論基礎(chǔ)：二受精作用胚胎工程理論基礎(chǔ)1、概念:2、場所:3、過程：指精子和卵子結(jié)合形成合子

(即受精卵)的過程。輸卵管準(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)胞膜的功能：進行細(xì)胞間信息交流（2）獲能的方法直接利用

使精子獲能；將精子培養(yǎng)在

中使其獲能；二受精作用胚胎工程理論基礎(chǔ)準(zhǔn)備階段1：

精子獲能準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備（1）機理：

剛排出的精子

（“有”或“無”）受精能力，

必須在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)相應(yīng)生理變化后，才能獲得受精能力的現(xiàn)象。

卵子要在

內(nèi)進一步成熟，達(dá)到減數(shù)第二次分裂中期（MⅡ期）時，才具備與精子受精的能力。準(zhǔn)備階段雌性動物生殖道人工配制的獲能液獲能液成分因動物種類不同而有差異；常見有效成分有肝素、Ca2+載體等。無輸卵管自然狀態(tài)下，“排卵”其實排出的是

（“卵母細(xì)胞”或“卵細(xì)胞”）若成功受精，卵子會完成減數(shù)分裂。若不能受精，則保留此狀態(tài)約48小時后死亡。有的可能是初級卵母細(xì)胞，如馬、犬等；有的可能是次級卵母細(xì)胞，如豬、羊等。頭頸線粒體鞘尾*不同種動物精子的形態(tài)相似，大小略有不同，與動物的體型大小無關(guān)成熟精子的結(jié)構(gòu)（細(xì)胞核）（中心體）頂體（高爾基體）準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備胚胎工程的理論基礎(chǔ)——受精卵原細(xì)胞復(fù)制第一極體減Ⅰ第二極體卵細(xì)胞減Ⅱ第三階段：精子與卵子結(jié)合過程中完成MⅡ，次級卵母細(xì)胞經(jīng)分裂產(chǎn)生一個成熟的卵子和第二極體。胚胎性別分化后形成卵泡。出生后停留在MⅠ前期卵子的發(fā)生卵巢(卵泡中)分裂過程不連續(xù)，有兩次暫停。A.場所：B.時間：C.過程：卵子的準(zhǔn)備：卵巢排出的卵子發(fā)育到MⅡ中期排卵前后完成了MⅠ,次級卵母細(xì)胞第一極體，進入輸卵管。胚胎在性別分化后二胚胎工程理論基礎(chǔ)受精作用受精階段①精子穿越卵細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu)(如透明帶等)精子頭部釋放出多種酶，溶解這些結(jié)構(gòu)②精子接觸卵細(xì)胞膜透明帶反應(yīng)透明帶反應(yīng)：精子觸及卵細(xì)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卵細(xì)胞膜反應(yīng)：精子入卵后，卵細(xì)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)卵細(xì)胞膜反應(yīng)是卵細(xì)胞防止多精入卵的兩道屏障?。?，精子入卵維持每種生物前后代體細(xì)胞染色體數(shù)目的恒定二胚胎工程理論基礎(chǔ)受精作用受精階段③雌、雄原核形成雄原核雌原核放出第二極體第一極體

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。

同時卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，釋放第二極體，形成雌原核。二胚胎工程理論基礎(chǔ)受精作用受精階段④雌雄原核融合，形成合子(受精卵)

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。受精的標(biāo)志:

PK受精完成的標(biāo)志：觀察到兩個極體（透明帶和卵細(xì)胞膜之間）?；蛴^察到雌雄原核。雌雄原核融合，形成合子。已受精已完成受精多數(shù)哺乳動物的第一極體不進行減數(shù)分裂Ⅱ，因而不會觀察到三個極體。小結(jié)：受精作用準(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：培養(yǎng)至MⅡ期。雌性動物生殖道人工配制的獲能液①精子穿越卵細(xì)胞膜外的透明帶等（精子釋放多種酶）②精子接觸卵細(xì)胞膜，精子入卵（阻止多精入卵的2道屏障）③雌、雄原核形成④雌雄原核融合，形成合子(受精卵)——受精PK完成受精15人卵細(xì)胞受精到受精卵卵裂后植入的過程二早期胚胎發(fā)育胚胎工程理論基礎(chǔ)1、場所:2、過程：原腸胚輸卵管和子宮受精卵卵裂桑葚胚囊胚原腸胚在透明帶內(nèi)①細(xì)胞分裂方式是__________

②細(xì)胞數(shù)目_____③胚胎總體積____________________④每個細(xì)胞的體積______⑤胚胎總有機物_____;種類_____⑥胚胎總DNA數(shù)______；每個細(xì)胞內(nèi)的DNA總量__⑦每個細(xì)胞具有___________________有絲分裂增加不增加或略有減小減小減少增加發(fā)育的全能性增多不變二早期胚胎發(fā)育胚胎工程理論基礎(chǔ)受

精

卵桑

葚

胚囊

胚原

腸

胚卵裂1.卵裂（期）受精卵→桑葚胚1）時期：2）場所：3）特點：在透明帶內(nèi)①細(xì)胞分裂方式是__________

②細(xì)胞數(shù)目_____③胚胎總體積____________________④每個細(xì)胞的體積______⑤胚胎總有機物_____;種類_____⑥胚胎總DNA數(shù)______；每個細(xì)胞內(nèi)的DNA總量__⑦每個細(xì)胞具有___________________有絲分裂增加不增加或略有減小減小減少增加發(fā)育的全能性增多不變二早期胚胎發(fā)育胚胎工程理論基礎(chǔ)受

精

卵桑

葚

胚囊

胚原

腸

胚卵裂2.桑葚胚特點：當(dāng)卵裂產(chǎn)生的子細(xì)胞逐漸形成致密的細(xì)胞團，形似桑葚時，這時的胚胎稱為桑葚胚。桑葚胚及之前的每一個細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能細(xì)胞(胚胎干細(xì)胞)。卵裂+桑葚胚內(nèi)細(xì)胞團囊胚腔滋養(yǎng)層細(xì)胞二早期胚胎發(fā)育胚胎工程理論基礎(chǔ)受

精

卵桑

葚

胚囊

胚原

腸

胚卵裂3.囊胚1)結(jié)構(gòu)：2)特點：內(nèi)細(xì)胞團、滋養(yǎng)層細(xì)胞及囊胚腔３部分。細(xì)胞開始出現(xiàn)分化發(fā)育成胎兒的各種組織發(fā)育成胎膜和胎盤（即內(nèi)細(xì)胞團細(xì)胞具有全能性）（可作為胎兒的各種鑒定）胚胎進一步發(fā)育擴大，導(dǎo)致

破裂，稱為

。透明帶孵化孵化孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就無法繼續(xù)發(fā)育22二早期胚胎發(fā)育胚胎工程理論基礎(chǔ)受

精

卵桑

葚

胚囊

胚原

腸

胚卵裂4.原腸胚結(jié)構(gòu)外胚層：內(nèi)胚層：中胚層：表面的細(xì)胞層向內(nèi)遷移的細(xì)胞內(nèi)外兩個胚層之間逐漸分化形成各種組織、器官等。由內(nèi)胚層包圍的空腔叫做原腸腔原腸胚三胚層的發(fā)育外胚層：表皮及其附屬結(jié)構(gòu)、神經(jīng)系統(tǒng)、感覺器官中胚層：皮膚真皮、脊索、肌肉、骨骼、內(nèi)臟器官外膜、循環(huán)系統(tǒng)、排泄系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)內(nèi)胚層：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺體胚胎早期發(fā)育二不同動物受精卵發(fā)育的比較

不同動物受精卵發(fā)育及其進入子宮的時間有明顯的差異。請分析下表，討論相關(guān)問題(注：馬牛為排卵后時間，其他動物為交配后時間)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(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)胞從社會中來P59（1）五種動物受精卵的早期發(fā)育從快到慢的順序是_________。（2）五種動物的胚胎在進入子宮時的發(fā)育程度由高到低的順序是_________。2討論1.

表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發(fā)育程度最高？討論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？比較而言，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(xì)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

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。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。不同動物受精卵發(fā)育的比較1.下列細(xì)胞，哪一個為受精的標(biāo)志（）C2.孵化發(fā)生的時期是（）A卵裂期B桑葚胚C囊胚期D原腸胚c拓展了解——胚胎發(fā)育和個體發(fā)育練習(xí)與應(yīng)用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一、概念檢測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。提示：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。線粒體是精子進行有氧呼吸的主要場所，為精子的生存和運動提供能量。二、拓展應(yīng)用練習(xí)與應(yīng)用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，防止多精入卵的機制還有哪些?感