胚胎工程的理論基礎(chǔ)【高效課堂+備課精研】 高二生物 精講課件（人教版2019選擇性必修3）

第3節(jié)胚胎工程第2章細(xì)胞工程一胚胎工程的理論基礎(chǔ)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)的優(yōu)良奶?？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)一頭犢牛，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)獲得多個良種奶牛的胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代。良種荷斯坦奶牛胚胎工程

胚胎工程是指對生殖細(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。1.操作對象：______________________________________；2.技術(shù)種類：________________________________；3.工程實質(zhì)：__________________________________________；4.理論基礎(chǔ)：______________________________________；動物生殖細(xì)胞、受精卵、早期胚胎細(xì)胞體外受精、胚胎移植、胚胎分割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起胚胎發(fā)育條件進(jìn)行的模擬操作一、受精1.概念：受精是精子與卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程。2.場所：輸卵管內(nèi)3.過程：受精前的準(zhǔn)備階段和受精階段一、受精(1)準(zhǔn)備階段1—精子獲能

剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在_________________發(fā)生_______________后，才能獲得受精能力，這一生理現(xiàn)象稱為“精子獲能”雌性動物的生殖道相應(yīng)的生理變化

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)①概念：②研究精子獲能機制的意義：頭(細(xì)胞核）頸線粒體鞘（線粒體）尾（中心體）成熟精子和幾種主要家畜的精子示意圖注意：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)。相關(guān)信息（56頁）1.直接利用雌性動物的生殖道，使精子獲能；2.將精子培養(yǎng)在人工配制的獲能液中，使其獲能等。

獲能液的成分因動物種類不同有所差異,常見的有肝素，鈣離子載體等。精子獲能方法第一階段：精原細(xì)胞進(jìn)行數(shù)次有絲分裂，產(chǎn)生大量精原細(xì)胞。其中部分精原細(xì)胞經(jīng)染色體復(fù)制和其他物質(zhì)的合成，形成初級精母細(xì)胞。第二階段：初級精母細(xì)胞經(jīng)連續(xù)的兩次細(xì)胞分裂（即減數(shù)分裂，包括MⅠ和MⅡ),產(chǎn)生四個精細(xì)胞。第三階段：精細(xì)胞變形成為精子，精細(xì)胞變形為精子的過程中，細(xì)胞核變?yōu)榫宇^的主要部分，高爾基體發(fā)育為頭部的頂體，中心體演變?yōu)榫拥奈玻€粒體聚集在尾的基部形成線粒體鞘，其他物質(zhì)濃縮為原生質(zhì)滴，而后脫落。精子形成過程課堂延展③精子頭出現(xiàn)④細(xì)胞質(zhì)濃縮⑤精子形成頂體（高爾基體）頭（細(xì)胞核）原生質(zhì)滴線粒體鞘尾（中心體）①頂體的發(fā)生細(xì)胞核高爾基體細(xì)胞質(zhì)線粒體②尾的發(fā)育發(fā)育中的頂體中心體演變成尾精子形成過程課堂延展一、受精(2)準(zhǔn)備階段2—卵子的準(zhǔn)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(jìn)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(xì)胞次級卵母細(xì)胞輸卵管內(nèi)MⅡ⑤具備受精能力的卵子結(jié)構(gòu)透明帶卵細(xì)胞膜核第一極體輸卵管卵巢子宮第三階段：減數(shù)分裂Ⅱ是在精子與卵子結(jié)合的過程中哺乳完成的，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。第一階段：胚胎在性別分化后，雌性胎兒卵巢內(nèi)的卵原細(xì)胞通過有絲分裂增加數(shù)量，部分卵原細(xì)胞經(jīng)染色體復(fù)制和其他物質(zhì)的合成，演變?yōu)槌跫壜涯讣?xì)胞，形成卵泡。第二階段：排卵前后完成了減數(shù)分裂Ⅰ,產(chǎn)生一個次級卵母細(xì)胞和一個第一極體，進(jìn)入輸卵管。卵子發(fā)生的過程課堂延展排卵：卵子從卵泡中排出。卵泡：由卵母細(xì)胞和周圍的卵泡細(xì)胞組成。卵子：一般指雌性動物的生殖細(xì)胞。第一極體卵母細(xì)胞膜卵丘細(xì)胞卵母細(xì)胞核透明帶卵子發(fā)生的過程課堂延展（3）受精階段：精子穿越卵細(xì)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(xì)胞膜透明帶反應(yīng)精子形成雄原核、卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，釋放第二極體，形成雌原核精子入卵卵細(xì)胞膜反應(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(jìn)入透明帶精子入卵后，卵細(xì)胞膜會立即發(fā)生生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)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一、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受精的標(biāo)志：觀察到兩個極體或雌、雄原核。受精完成的標(biāo)志：雌雄原核形成合子雌雄原核充分發(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。

多數(shù)哺乳動物的第一極體不進(jìn)行減數(shù)分裂Ⅱ，因而不會形成兩個第二極體，觀察到的兩個極體為一個第一極體，一個第二極體；（3）受精階段：一、受精一、受精（1）精子如何穿越卵細(xì)胞膜外結(jié)構(gòu)______________________________（2）防止多精入卵的兩個屏障__________________________________（3）透明帶反應(yīng)具體表現(xiàn)______________________________________________________________________________________________（4）卵細(xì)胞膜反應(yīng)具體表現(xiàn)____________________________________（5）透明帶反應(yīng)發(fā)生時間___________________________________（6）卵細(xì)胞膜反應(yīng)發(fā)生時間___________________________________釋放多種酶，溶解這些結(jié)構(gòu)透明帶反應(yīng)、卵細(xì)胞膜反應(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(jìn)入透明帶精子入卵后，卵細(xì)胞膜會立即發(fā)生生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間精子入卵后常考點必背（7）雄原核的形成精子入卵后，尾部______，原有的核膜_____并__________________，最后形成一個____________________的核，叫做雄原核；（8）雌原核的形成精子入卵后,被_______的卵子完成____________，______________后，形成雌原核脫離破裂形成一個新的核膜比原來精子的核還大激活減數(shù)分裂Ⅱ排出第二極體（9）受精的標(biāo)志__________________________________________________________________________________①觀察到兩個極體（透明帶和卵細(xì)胞膜之間）②觀察到雌、雄原核一、受精（10）受精完成的標(biāo)志：雌雄原核形成合子?？键c必背二、胚胎早期發(fā)育輸卵管和子宮原腸胚受精卵2023/1/30卵裂桑椹胚囊胚原腸胚1.場所：2.過程：（1）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(jìn)行分裂，細(xì)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：有絲分裂不變二、胚胎早期發(fā)育2細(xì)胞4細(xì)胞8細(xì)胞受精卵二、胚胎早期發(fā)育卵裂期胚胎內(nèi)細(xì)胞及物質(zhì)的變化規(guī)律項目變化細(xì)胞數(shù)量胚胎總體積每個細(xì)胞體積DNA總量每個細(xì)胞內(nèi)的DNA總量有機物種類有機物總量增加減小增多不變減少增加不變(2)桑葚胚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，這時的胚胎稱為桑葚胚。②特點：

這一階段及之前的每一個細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能細(xì)胞。二、胚胎早期發(fā)育8細(xì)胞桑葚胚透明帶(3)囊胚①概念：

胚胎進(jìn)一步發(fā)育，細(xì)胞開始出現(xiàn)____，形成________、______；隨著胚胎進(jìn)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；分化內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)層液體囊胚腔②特點：細(xì)胞開始出現(xiàn)分化二、胚胎早期發(fā)育透明帶內(nèi)細(xì)胞團(tuán)囊胚腔滋養(yǎng)層③結(jié)構(gòu)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)：滋養(yǎng)層：囊胚腔：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，將來發(fā)育成胎膜和胎盤④孵化：

囊胚進(jìn)一步擴大，會導(dǎo)致_______破裂，胚胎從_______中________，這一過程叫做孵化透明帶伸展出來透明帶意義：孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就無法繼續(xù)發(fā)育內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞具有全能性________后，將發(fā)育形成______；

原腸胚表面的細(xì)胞層為_______，向內(nèi)遷移的細(xì)胞形成_______；隨著發(fā)育的進(jìn)行，一部分細(xì)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、器官等二、胚胎早期發(fā)育(4)原腸胚不同動物受精卵發(fā)育的比較幾種動物受精卵發(fā)育及其進(jìn)入子宮的時間動物種類受精卵發(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(jìn)入子宮時發(fā)育程度最高？馬的胚胎進(jìn)入子宮時，發(fā)育程度最高，它處于囊胚階段不同動物受精卵發(fā)育的比較動物種類受精卵發(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？如果換成牛又該怎樣處理？

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，胚胎雖然最早可在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，在實踐中通常發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植；不同動物受精卵發(fā)育的比較動物種類受精卵發(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)？

人們正是在認(rèn)識自然受精和早期胚胎發(fā)育的規(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中完成受精，獲得的受精卵能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等輸卵管卵巢子宮卵裂桑葚胚囊胚次級卵母細(xì)胞受精課堂延展胚胎發(fā)育和個體發(fā)育課堂延展課堂總結(jié)練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測（P59）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)精子人卵后，卵細(xì)胞膜會發(fā)生反應(yīng)阻止其他精子人卵。()××√練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測（P59）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二、拓展應(yīng)用（P59）練習(xí)與應(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。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