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

2021人教版（新教材）必修二遺傳和進(jìn)化第二章細(xì)胞工程第3節(jié)胚胎工程的理論基礎(chǔ)（第1課時(shí)）精子如何發(fā)生？卵子如何發(fā)生？精子如何與卵子相遇？受精作用如何實(shí)現(xiàn)？胚胎發(fā)育的基本過程？本節(jié)聚焦胚胎工程的迅速發(fā)展讓人們大量繁殖優(yōu)良家畜品種的愿望，正在成為現(xiàn)實(shí)。胚胎工程：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。體外受精、胚胎移植、胚胎分割等操作對(duì)象：技術(shù)手段：生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞工程實(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)行的模擬操作理論基礎(chǔ)：哺乳動(dòng)物體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律胚胎工程概述過渡：受精每個(gè)生命的誕生，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？一、精子的形成精子的發(fā)生是在睪丸完成的雄性動(dòng)物從初情期至生殖機(jī)能衰退，睪丸曲細(xì)精管不斷進(jìn)行生殖細(xì)胞的增殖曲細(xì)精管為高度彎曲的上皮狀管道，每個(gè)睪丸小葉中含有1-4條1.場(chǎng)所著絲點(diǎn)分裂姐妹染色單體分開1個(gè)精原細(xì)胞(2N)

減數(shù)第一次分裂染色體復(fù)制1個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞(2N)2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞(N)減數(shù)第二次分裂4個(gè)精細(xì)胞(N)變形作用4個(gè)精子(N)同源染色體聯(lián)會(huì)，出現(xiàn)四分體、交叉互換同源染色體分離非同源染色體自由組合一、精子的形成2.形成過程線粒體高爾基體A、頂體的發(fā)生發(fā)育中的頂體發(fā)育中的尾

(中心體)B、尾的的發(fā)育C、精子頭的出現(xiàn)D、細(xì)胞質(zhì)濃縮E、精子的形成原生質(zhì)滴尾線粒體鞘頂體精子細(xì)胞變形成精子一、精子的形成

①.細(xì)胞核②.高爾基體③.中心體④.線粒體⑤.細(xì)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)精子細(xì)胞變形總結(jié)一、精子的形成精子尾部：中段和尾中段的線粒體鞘含有螺旋狀排列的線粒體，為精子的運(yùn)動(dòng)提供能量。尾部是精子代謝和運(yùn)動(dòng)器官。尾部的中心含一條貫穿全尾的軸絲（類似鞭毛）一、精子的形成3.形態(tài)頭：頭部正面呈橢圓形，側(cè)面呈梨形，內(nèi)含一個(gè)染色質(zhì)十分致密的細(xì)胞核和一個(gè)頂體。頂體：是一種膜系細(xì)胞器（高爾基體），呈帽狀罩于細(xì)胞核的前方。頂體內(nèi)含多種水解酶（頂體酶）相當(dāng)于巨大溶酶體。

細(xì)胞核:父方的遺傳物質(zhì)，雙鏈DNA，與蛋白質(zhì)緊密結(jié)合。精子形似蝌蚪，總長(zhǎng)約66μm，分頭、尾部（中段和尾）兩部分。一、精子的形成4.不同物種的精子精子的形態(tài)：不同動(dòng)物精子形似蝌蚪，但其大小略有不同與動(dòng)物體型大小無關(guān)。二、卵細(xì)胞的形成1.場(chǎng)所卵子發(fā)生在卵巢完成胚胎性別分化后，雌性胎兒卵巢內(nèi)卵原細(xì)胞通過有絲分裂增加數(shù)量卵原細(xì)胞可進(jìn)一步形成初級(jí)卵母細(xì)胞初級(jí)卵母細(xì)胞被卵泡細(xì)胞包圍形成卵泡哺乳動(dòng)物卵泡的形成與在卵巢內(nèi)儲(chǔ)備在出生前完成，與精子形成不同卵巢示意圖二、卵細(xì)胞的形成2.過程卵原細(xì)胞有絲分裂次級(jí)卵母細(xì)胞第二極體卵原細(xì)胞初級(jí)卵母細(xì)胞染色體復(fù)制并進(jìn)一步演變減數(shù)第二次分裂染色體數(shù)目：2n染色體數(shù)目：卵原細(xì)胞：2n初級(jí)卵母細(xì)胞：4n染色體數(shù)目：2n染色體數(shù)目：n（單倍體）第一極體減數(shù)第一次分裂卵細(xì)胞初級(jí)卵母細(xì)胞胎兒期初情期/青春期后初級(jí)卵母細(xì)胞生長(zhǎng)，透明帶形成排卵前后完成，胞質(zhì)不均等分裂精卵結(jié)合過程中完成胞質(zhì)不均等分裂第二極體被觀察到是受精重要標(biāo)志染色體數(shù)目：4n精子和卵子的結(jié)構(gòu)二、卵細(xì)胞的形成3.形態(tài)卵細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖

卵細(xì)胞是哺乳動(dòng)物體內(nèi)最大的細(xì)胞，大約是精子體積的100倍。其直徑可達(dá)0．125-0．15毫米，和人的頭發(fā)尖的直徑差不多。卵呈球形，卵的細(xì)胞膜外面具有外被，其成分主要是糖蛋白，是由卵細(xì)胞或其它細(xì)胞分泌的。在哺乳動(dòng)物中這種外被叫做透明帶，其作用是保護(hù)卵子，阻止異種精子進(jìn)入。透明帶外面還具有由卵丘細(xì)胞形成的放射冠。

卵細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)多，核糖體十分豐富，同時(shí)還含有大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，卵細(xì)胞不能運(yùn)動(dòng)。卵子是通過減數(shù)分裂形成的，第一次減數(shù)分裂在卵巢內(nèi)完成，經(jīng)過排卵過程，即將次級(jí)卵母細(xì)胞及外周的透明帶和放射冠排出，倘若次級(jí)卵母細(xì)胞遇到精子，再結(jié)合過程中進(jìn)行減數(shù)第二次分裂，成為真正意義上的卵細(xì)胞。

一個(gè)卵細(xì)胞排出后約可存活12-24小時(shí)，在這12-24小時(shí)內(nèi)等待著與精子相遇、結(jié)合。若卵子排出后由于多種原因不能與精子相遇形成受精卵，便在24小時(shí)后自然死亡。失去這次受精的機(jī)會(huì)，就要等到1個(gè)月后另一個(gè)卵子成熟并被排出，重復(fù)同樣的過程。左右兩個(gè)卵巢通常是輪流排卵，少數(shù)情況下能同時(shí)排出兩個(gè)或兩個(gè)以上的卵子。如果分別與精子相結(jié)合，就出現(xiàn)了雙卵雙胞胎和多卵多胞胎。知識(shí)延伸精子與卵子的發(fā)生比較生殖細(xì)胞類型場(chǎng)所開始時(shí)間細(xì)胞增殖方式子細(xì)胞數(shù)目是否變形重要區(qū)別精子睪丸初情期以后先有絲分裂后減數(shù)分裂

4個(gè)精子細(xì)胞變形哺乳動(dòng)物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備是在出生前完成的；而精子是從初情期開始的卵子卵巢輸卵管性別分化以后先有絲分裂后減數(shù)分裂

1個(gè)卵細(xì)胞

3個(gè)極體不變形

受精是精子與卵子結(jié)合形成合子（即受精卵）的過程，包括受精前的準(zhǔn)備階段和受精階段。在自然條件下，哺乳動(dòng)物的受精在輸卵管內(nèi)完成。02胚胎工程的理論基礎(chǔ)——受精三、受精

精子和卵子相互識(shí)別，融合成合子（受精卵）的過程。細(xì)胞膜的功能進(jìn)行細(xì)胞間信息交流細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性輸卵管卵巢子宮雌性動(dòng)物生殖道受精前的準(zhǔn)備精子獲能精子發(fā)生的使之具有受精能力的生理變化卵子的準(zhǔn)備卵巢排出的卵子發(fā)育到MⅡ中期受精的場(chǎng)所2.受精前的準(zhǔn)備1.概念精子獲能的方法：利用雌性動(dòng)物的生殖道或?qū)⒕优囵B(yǎng)到獲能液（Ca2+載體、肝素等）中使其獲能。精子：成熟但未獲能卵細(xì)胞：沒有發(fā)育成熟透明帶卵細(xì)胞膜核第一極體1．精子穿過卵細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu)2．精子接觸卵細(xì)胞膜4．雌雄原核靠近5．核膜消失，第一次卵裂即將開始3．精子入卵形成雄原核；同時(shí)卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，釋放第二極體后，形成雌原核雄原核第一極體雌原核釋放第二極體頂體反應(yīng)透明帶反應(yīng)卵細(xì)胞膜反應(yīng)受精過程①什么是放射冠？放射冠是包圍在卵子透明帶外面的卵丘細(xì)胞群。頂體反應(yīng)，使頂體內(nèi)的酶釋放出來，直接溶解卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì)，形成精子穿越放射冠的通路。②精子穿越放射冠時(shí)發(fā)生什么反應(yīng)？是如何進(jìn)行的？頂體反應(yīng)③精子穿越透明帶時(shí)形成孔道時(shí)需要什么酶？頂體酶將透明帶溶出一條孔道，精子借自身運(yùn)動(dòng)穿越透明帶，并接觸卵細(xì)胞膜。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，以溶解卵細(xì)胞膜外的一些結(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(huì)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(huì)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(gè)屏障精子入卵后，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過程雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即將開始雌雄原核充分發(fā)育后，相向移動(dòng)，彼此靠近，核膜消失。這個(gè)含有兩個(gè)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(biāo)志：雌雄原核形成合子受精的標(biāo)志：觀察到兩個(gè)極體或者雌、雄原核多數(shù)哺乳動(dòng)物的第一極體不進(jìn)行減數(shù)分裂Ⅱ，因而不會(huì)形成兩個(gè)第二極體。受精過程受精過程

維持每種生物前后代體細(xì)胞中染色體數(shù)目的恒定

；對(duì)于生物的遺傳和變異十分重要。受精過程完成以后開始進(jìn)行胚胎發(fā)育。三、受精4.實(shí)質(zhì)和意義人卵細(xì)胞受精到受精卵卵裂后植入的過程2受精卵的早期分裂稱為卵裂胚胎發(fā)育的場(chǎng)所：輸卵管和子宮03胚胎工程的理論基礎(chǔ)——胚胎早期發(fā)育受精卵2細(xì)胞8細(xì)胞桑葚胚透明帶內(nèi)細(xì)胞團(tuán)囊胚腔滋養(yǎng)層囊胚卵裂孵化4細(xì)胞項(xiàng)目變化細(xì)胞數(shù)目每個(gè)細(xì)胞體積DNA總量每個(gè)細(xì)胞內(nèi)的DNA總量有機(jī)物總量物質(zhì)種類增多減小增多不變減少增多受精卵2細(xì)胞8細(xì)胞桑葚胚透明帶內(nèi)細(xì)胞團(tuán)囊胚腔滋養(yǎng)層囊胚卵裂孵化4細(xì)胞早期胚胎發(fā)育的起始場(chǎng)所在輸卵管，在透明帶內(nèi)進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞的數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體積不增加。桑葚胚：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。桑葚胚通常由32個(gè)細(xì)胞左右，每個(gè)細(xì)胞都能發(fā)育成組成個(gè)體的任何組織細(xì)胞或胎盤、胎膜等胚外組織細(xì)胞。每個(gè)細(xì)胞都有全能性。03胚胎工程的理論基礎(chǔ)——胚胎早期發(fā)育桑葚胚不增加或略有減小囊胚腔滋養(yǎng)層內(nèi)細(xì)胞團(tuán)①細(xì)胞開始出現(xiàn)分化②滋養(yǎng)層將來發(fā)育成胎盤和胎膜③內(nèi)細(xì)胞團(tuán)(ICM)將來發(fā)育成胎兒

的各種組織。內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞具有發(fā)育的全能性④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。囊胚原腸胚囊胚腔原腸腔中胚層內(nèi)胚層外胚層滋養(yǎng)層內(nèi)胚層外胚層原腸腔囊胚孵化后，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層的細(xì)胞形成外胚層，下方的細(xì)胞形成內(nèi)胚層，出現(xiàn)由內(nèi)胚層包圍的空腔叫做原腸腔。原腸胚由原腸胚的三個(gè)胚層進(jìn)一步發(fā)育為不同的組織、器官、系統(tǒng)桑葚胚受精卵每個(gè)細(xì)胞具有全能性，能發(fā)育成組成個(gè)體的任何細(xì)胞類型及胚外組織囊胚原腸胚卵裂細(xì)胞在透明帶內(nèi)分裂，胚胎總體積并不增加孵化內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)層個(gè)體的各種組織細(xì)胞胎盤、胎膜等胚外組織細(xì)胞通常含有三個(gè)胚層：外胚層、內(nèi)胚層、中胚層03胚胎工程的理論基礎(chǔ)——胚胎早期發(fā)育動(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)胞桑裝胚天發(fā)育階段小鼠24~3838?5050?6060?7068?803桑建胚綿羊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)胞不同動(dòng)物受精卵發(fā)育及其進(jìn)入子宮的時(shí)間有明顯的差異。請(qǐng)分析下表，討論相關(guān)問題。幾種動(dòng)物受精卵發(fā)育及其進(jìn)入子宮的時(shí)間表。不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較注：馬、牛為排卵后時(shí)間，其他動(dòng)物為交配后時(shí)間。2討論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？討論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？比較而言，馬的胚胎進(jìn)入子宮時(shí)，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(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(shí)踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。不同動(dòng)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(dòng)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(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(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。不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較受精精子獲能受精前的準(zhǔn)備卵子準(zhǔn)備MⅡ期具備受精能力雌性動(dòng)物的生殖道或培養(yǎng)到獲能液(肝素或Ca2+載體)中精子穿過卵細(xì)胞外結(jié)構(gòu)精子接觸卵細(xì)胞膜精子入卵稱為雄原核；卵子釋放第二極體，形成雌原核雌雄原核靠近核膜消失桑葚胚受精卵每個(gè)細(xì)胞能發(fā)育成組成個(gè)體的任何細(xì)胞類型及胚外組織囊胚原腸胚卵裂細(xì)胞在透明帶內(nèi)分裂，胚胎總體積并不增加孵化內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)層組成個(gè)體的各種組織細(xì)胞胎盤、胎膜等胚外組織細(xì)胞外胚層內(nèi)胚層中胚層課堂小結(jié)練習(xí)與應(yīng)用1.判斷下列有關(guān)哺乳動(dòng)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(huì)發(fā)生反應(yīng)阻止其他精子入卵。（

）2.下列有關(guān)哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育的敘述，錯(cuò)誤的是（