【市級公開課課件】2.3.1胚胎工程的理論基礎(chǔ)課件高二下學期生物人教版選擇性必修3

1、第二章 細胞工程第3節(jié) 胚胎工程一 胚胎工程的理論基礎(chǔ)問題探討 我國對奶類的總需求量很大，但與奶業(yè)發(fā)達的國家相比，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。能不能讓引進的良種奶?？焖佟⒋罅糠敝衬?？遺憾的是，牛的生育率很低，一頭母牛一胎一般只產(chǎn)一頭陜牛，一生約生育四五次。如何解決這個難題呢？ 可以通過體外受精、胚胎分割等技術(shù)獲得多個良種奶牛胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代；胚胎工程 胚胎工程是指對生殖細胞、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)

2、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：技術(shù)手段：生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞工程實質(zhì)：在體外條件下, 對動物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進行的模擬操作理論基礎(chǔ)：哺乳動物體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律胚胎工程的理論基礎(chǔ)受精：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2.場所：輸卵管準備階段受精階段準備階段1：精子獲能準備階段2：卵子的準備準備階段1：精子獲能（1）概念： 剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在雌性動物的生殖道發(fā)生相應的生理變化后，才能獲得受精能力，這一生理現(xiàn)象稱為“精子獲能”。（

3、3）研究精子獲能機制的意義： 實現(xiàn)了各種哺乳動物在體外條件下的獲能，為_ _的建立奠定了基礎(chǔ)。體外受精技術(shù)a.直接利用雌性動物的生殖道使精子獲能；b.將精子培養(yǎng)在人工配制的獲能液中使其獲能。（2）獲能方法：*獲能液的成分因動物種類不同而有所差異；*獲能液常見有效成分有肝素、Ca2+載體等；精子的變形過程精子頭出現(xiàn)精子頭出現(xiàn)細胞質(zhì)濃縮細胞質(zhì)濃縮頂體的發(fā)生頂體的發(fā)生尾的發(fā)育尾的發(fā)育精子形成精子形成知識延伸知識延伸準備階段1：精子獲能頭頸線粒體鞘尾*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)（4）成熟精子結(jié)構(gòu)（細胞核）（中心體）頂體（高爾基體）細胞核是遺傳物質(zhì)儲存的場所，決定后代的

4、遺傳特性，它參與受精過程。精子的運動需要依靠尾部的擺動，這個過程需要消耗能量。線粒體是進行有氧呼吸的主要場所，為精子的生存和運動提供能量。精母細胞在變成精子的過程中，很多結(jié)構(gòu)會消失，而細胞核與線粒體都保留了下來，請解釋這一現(xiàn)象？準備階段2：卵子的準備（1）卵子一般在排出_后才能被精子穿入。（2）動物排出的卵子成熟程度不同：有的可能是_，如馬、犬等；有的可能是_，如豬、羊等；（3）卵子成熟的場所：排出的卵子都要在_進一步成熟。（4）卵子具備與精子受精能力的時期： _ 2-3h初級卵母細胞次級卵母細胞輸卵管內(nèi) M透明帶透明帶卵細胞膜卵細胞膜核核第一極體第一極體具備受精能力的卵子結(jié)構(gòu)具備受精能力的卵

5、子結(jié)構(gòu)卵子的發(fā)生知識延伸知識延伸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精子形成雄原核、卵子完成減數(shù)分裂，釋放第二極體，形成雌原核精子入卵卵細胞膜反應精子觸及卵細胞膜的瞬間，透明帶會迅速發(fā)生生理反應，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，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受精階段雌、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

6、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。受精階段受精完成的標志：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，因而不會形成兩個第二極體。胚胎工程的理論基礎(chǔ)胚胎早期發(fā)育（一）場所：輸卵管和子宮（二）過程：2細胞4細胞8細胞桑葚胚受精卵囊胚透明帶內(nèi)細胞團囊胚腔滋養(yǎng)層受精卵卵裂桑葚胚囊胚原腸胚卵裂（1）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。（2）場所：透明帶內(nèi)。（3）分裂方式：有絲分裂（4）特點：細胞數(shù)量 ，胚胎總體積 _ 每個細

7、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_不斷增加并不增加不斷減小不斷增加不變減少增加（1）概念 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；（2）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，屬于全能細胞致密桑葚胚（一般32細胞）（1）概念 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；（4）孵化 囊胚進一步_，會導致_，胚胎從_中_，這一過程叫做孵化開始出現(xiàn)分化內(nèi)細胞團滋養(yǎng)層液體囊胚腔內(nèi)細胞團囊胚腔滋養(yǎng)層囊胚擴大透明帶破裂透明帶伸展出來 _后，將發(fā)育形成

8、_； 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_；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、器官等原腸胚拓展了解拓展了解胚胎發(fā)育和個體發(fā)育胚胎發(fā)育和個體發(fā)育動物 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細胞桑裝胚天發(fā)育階段小鼠243838 5050 6060 7068 803桑建胚綿羊3638424867 72963416細胞豬21 5151-66667290-110110-11422.546細胞馬2430 3650 607298-1066囊胚牛274244 65

9、46 9096-120120-144458 16細胞不同動物受精卵發(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。幾種動物受精卵發(fā)育及其進入子宮的時間表。：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。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)合所學習的內(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)上實現(xiàn)的。人們正是在認識了這些自然規(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，馬的胚胎進入子宮時，發(fā)育程度最高，它處于囊胚階段。小鼠應選擇至少發(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816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?！菊n堂小結(jié)課堂小結(jié)】受精受精早期胚