高中生物 专题三 胚胎工程专题课件 新人教版选修3.ppt

,体内受精和早期胚胎发育,（一）、精子的发生,1、场所：精子的发生是在睾丸内完成的,2、时期：从初情期开始直到生殖功能衰退,3、过程：发生的过程大体可分为三个阶段,曲细精管,一、哺乳动物生殖细胞的发生,精原细胞,有丝分裂,初级精母细胞,次级精母细胞,精子细胞,精子,m,第一阶段,第二阶段,第三阶段,m,多个精原细胞,染色体复制,变形,精原细胞经过有丝分裂产生多个初级精母细胞。,初级精母细胞经减数分裂形成含有单倍染色体的精子细胞。,细胞核变为精子头部的主要部分；高尔基体发育为头部的顶体；中心体演变为精子的尾；线粒体形成线粒体鞘膜；其它物质浓缩成原生质滴（球形）,1.家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通常只有一个精子能够与卵子结合，这能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？,提示：不是。其一，在自然繁殖的条件下，可以说是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制；其二，在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部位，将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到达受精部位（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。,2.精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？,提示：细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体则是有氧呼吸产生运动能量的场所。精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。,思考：,（二）、卵子的发生,1、场所：卵子的发生是在卵巢内完成的。,2、时期：性别分化以后,（放射冠）,3、过程：,雌性胎儿卵巢内的卵原细胞，通过有丝分裂增加其数量，演变为初级卵母细胞，被卵泡细胞包围形成卵泡。初级卵母细胞经过减数分裂变为成熟的卵子。,减数第一次分裂时间是在雌性动物排卵前后完成的，结果是产生1个次级卵母细胞和第一极体。,减数第二次分裂时间是在精子和卵子结合的过程中，结果是产生1个成熟卵子和第二极体。,卵原细胞,有丝分裂,多个卵原细胞,染色体复制,初级卵母细胞,m,第一极体,次级卵母细胞,两个第二极体,第二极体,卵子,退化消失,m,排卵前后完成,在受精过程完成,被卵泡细胞包围,形成卵泡,胎儿时期完成,1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？,刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。,正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。,指卵子从卵泡中排出。,思考：,三、精子与卵子的发生比较,相似点：最初阶段均进行有丝分裂，不断增加生殖原细胞的数量；经过两次减数分裂（m和m）才能形成精子和卵子。,不同点：一个精原细胞多个精子；一个卵原细胞一个卵子；精子形状为蝌蚪状；卵子为球形。多数哺乳动物卵子的形成和在卵巢内的贮备是胎儿出生前完成的。,四、受精,1、概念:指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。,2、标志:在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。,3、场所:受精是在输卵管内完成的。,受精前的准备阶段,受精阶段,准备阶段1：精子获能,准备阶段2：卵子的准备,即精子必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。,即卵子在输卵管内达到减数第二分裂中期（m）时，才具备受精能力。,包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，原核形成和配子结合。,几个精子同时分解透明带，但只有一个精子能穿过透明带进入卵子内，当第一个精子进入后，透明带的穿透性就立即发生变化，从而阻止其他精子穿越透明带。,穿过透明带：,1)精子穿越放射冠和透明带顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障2)精子进入卵黄膜卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障,形成受精卵：,思考：当你了解到精子需要获能，受精过程中有防止多精入卵的现象时，你是否提出过这样的问题：精子在雌性生殖道内是如何获能的？防止多精入卵的两道防线的形成机制究竟是什么？,答：精液由精子和精清（精浆）两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管。防止多精入卵主要通过透明带反应和卵黄膜封闭作用两道屏障。在受精过程中，当精子穿越透明带触及卵黄膜时，透明带会立即封闭，阻止后来的精子进入透明带，可看作是防止多精受精的第一道屏障。而精子入卵后，卵黄膜会立即拒绝其他精子再进入卵内，可看作是防止多精受精的第二道屏障。,精、卵相遇,顶体反应,顶体酶释放,顶体酶溶解透明带,接触透明带,穿越放射冠,溶解卵丘细胞（放射冠）,穿越透明带,接触卵黄膜,产生透明带反应,形成第一道屏障,精子被微绒毛抱合,精子外膜与卵黄膜融合,精子进入卵,精子进入卵后,变化,变化,变化,产生卵黄膜封闭作用,形成第二道屏障,尾部脱离核膜破裂,形成雄原核,形成雌原核,激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体,发育移动接触合并,形成受精卵,5.意义,维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定；对于生物的遗传和变异十分重要。,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚（内含囊胚腔）,原肠胚（内含原肠腔）,胚层分化形成胎儿形成,：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。,：由具有全能性细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑椹,内细胞团：发育成胎儿各组织,滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘,：最初发育在输卵管进行有丝分裂,滋养层外胚层中胚层内胚层原肠腔,二、哺乳动物胚胎发育的基本过程,胚胎发育：指受精卵发育成幼体的过程,二、人体胚胎发育的基本过程,人体胚胎发育在子宫内经过约38周，整个过程可分为胚卵期、胚胎期和胎儿期三个阶段,胚卵期：从受精至第一周末胚胎开始着床,细胞期,强调：卵裂期的特点,细胞分裂方式为_细胞数目_胚胎总体积_或略有_每个细胞体积_dna数目_有机物总量_,有丝分裂,增加,不增加,缩小,减小,增加,增加,新生命的第四天胚泡,新生命的第三天桑葚胚,受精后8天。胚芽完成着陆,微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。,桑椹胚：细胞数在32个左右，细胞排列致密，形似桑椹，细胞属于全能细胞,囊胚：细胞开始分化;内细胞团将来发育成各种组织,滋养层将来发育成胎膜、胎盘;出现囊胚腔后，进一步扩大会导致孵化。,新生命的第四周,新生命的第五周看啊，眼的雏形出来了,胚胎期：从第二周至第八周,第三周末形成原肠胚：内细胞团表皮的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，出现原肠腔。,新生命的第六周四肢和脑都开始初步分化了，真让人激动,受精后6星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的心跳每分钟140150下是母亲心跳的两倍。,新生命的第七周进一步发育了，看个整体的吧,人类胚胎第八周时在子宫内的照片，胚初具人形,新生命的第九周胎儿已基本成形，看看手的进一步分化,新生命的第十二周理论上这时的胎儿已可以独立生活，但其实出世的日子还早,胎儿期：从第九周开始至分娩,此时胎儿已长到20周，他移动手臂，把手指放在唇边，这可以促进它对吮吸的反映。,新生命的第二十六周中间的很多周变化不大，是体内器官的逐步分化和成熟，就略过吧。二十六周的胎儿如果出世，存活率已经很高了！看看就知道差不多了啊！,新生命的第二十八周请注意体位，现在已经为分娩做好准备了,3.2体外受精和早期胚胎培养,专题3:胚胎工程,3.2体外受精和早期胚胎培养,一、教学目标：1.简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。2.简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。3.认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。二、教学重点：1.体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。2.哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。三、教学难点：1.卵母细胞的采集和培养。2.精子的采集和获能。,试管动物技术,是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育成早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。,采集良种母牛的卵母细胞,卵母细胞的体外培养,采集良种公牛精子,精子体外获能,体外受精,良种牛体外受精胚胎,胚胎移植,受体牛,良种犊牛,成熟期牛,屠宰加工厂,市场,采集卵巢中的卵母细胞,“试管牛”工厂化生产的技术流程图,体外受精,1.卵母细胞的收集和培养,对不同动物,采取卵母细胞的方法不同,2.精子的收集和获能,1)收集的方法:假阴道法,手握法和电刺激等2)获能处理:培养法：啮齿动物、家兔和猪化学法：牛、羊,3.受精,在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程,胚胎的早期培养,培养液:水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等.,3.3胚胎工程的应用及前景,胚胎工程技术：胚胎移植体外受精胚胎分割胚胎干细胞培养目前应用较多的是：胚胎移植、胚胎分割、体外生产胚胎技术。,你能说出胚胎移植的概念？1.概念:将雌性动物的早期胚胎,或者通过其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之发育为新个体的技术。,一胚胎移植,胚胎的来源：雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎。供体：提供胚胎的个体。受体：接受胚胎的个体。受体的条件：同种、生理状态相同。,2.胚胎移植的现状和意义,1)加速育种工作和品种改良；2)大量节省购买种畜的费用；3)一胎多产；4)保存品种资源和濒危物种；5)可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,缩短繁殖周期,增加一生繁殖的后代数量。,3.胚胎移植的生理学基础,1)供体和受体相同的生理环境；2)早期胚胎处于游离状态,为胚胎的收集提供了可能；3)受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥；4)胚胎与受体建立正常的联系,但遗传物质没有改变。,思考与讨论:1、在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？例如，供、受体的发情时间要一致吗？供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似吗？,答案：应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步后一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。因此，必须做到供、受体母畜的发情时间一致。同时还要做到移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同后相似，移入胚胎一侧的受体子宫对应的卵巢必须有黄体存在。,2、胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗？正确。,4、胚胎移植的基本程序阅读课本，思考胚胎移植的基本程序包括哪几个步骤？（1）供体、受体的选择和处理（2）配种或进行人工受精（3）胚胎的收集、检查、培养或保存（4）胚胎移植（5）移植后的检查,（1）对供体、受体进行选择,供体：遗传性能和生产性能优秀的个体；受体：健康和正常繁殖能力的个体处理：同期发情具体做法：注射相关激素。,（2）采集卵母细胞方法：超数排卵具体做法：注射促性腺激素,（3）配种或人工受精,精子来源：同种优良的雄性动物。,（4）胚胎的收集,在配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来。,（5）对胚胎进行质量检查,（6）胚胎的保存或移植,（7）胚胎的移植,方法一：手术法具体做法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。方法二：非手术法将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。,（8）对受体母牛进行是否妊娠的检查,（9）受体母牛产下胚胎移植的犊牛,选择,供体母牛,受体母牛,同期发情处理,超数排卵,供体公牛,配种,冲卵,质量检查、培养,胚胎移植,妊娠检查,分娩（胚胎移植的犊牛）,总结：,二、胚胎分割阅读课本，思考以下问题：（1）胚胎分割的概念（2）胚胎分割特点（3）胚胎分割的理论基础（4）胚胎分割操作过程,1.概念:采用显微手术（机械方法）的方法将早期胚胎分割成2分胚,4分胚或8分胚,经体内或体外培养后植入受体，以得到同卵双胎或同卵多胎的技术。,2.特点：后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。3、理论基础动物胚胎细胞的全能性。所以胚胎分割的时期为：囊胚或桑椹胚。,4、选择的胚胎：发育良好的,形态正常的桑椹胚或囊胚。5、使用的主要仪器：实体显微镜和显微操作仪。6、具体操作用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚移植给受体。,胚胎分割移植的显微操作,7、操作注意事项：对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。原因：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。,7、操作注意事项：胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低。早期胚胎的体积很小，只有在显微镜下才能看到；再者，细胞数目是有限的。分割的份数越多，不但难以做到均等分割，每一份的细胞数会越少，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大。因此，分割的份数越多，技术的难度会越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率自然会降低。,8、胚胎分割技术的缺陷（1）刚出生动物的体重偏低，毛色和斑纹还存在差异；（2）采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的。,练习,1.下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是（）a.受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植b.受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态c.超数排卵技术要使用一定的激素d.试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行,a,2.下列对于优良种畜的胚胎移植的说法不正确的是（）a.供体母牛必须是同一物种的良种b.受体母牛必须是同一物种的良种c.供体公牛必须是同一物种的良种d.受体母牛可以是同一物种的一般健康牛,b,3.供体的胚胎移植到受体后，游离的胚胎在发育过程中形成胎盘与受体相连，并通过胎盘与受体的血液进行物质交换。以下说法正确的是（）a.受体是为供体胚胎提供发育的条件b.受体与胚胎血型应相同，否则会发生免疫排斥反应c.受体与胚胎血液混融在一起d.胚胎心肺功能都能正常运行,a,三.胚胎干细胞,阅读课本，思考以下问题：（1）什么是胚胎干细胞？简称是什么？（2）胚胎干细胞的来源。（3）胚胎干细胞的特性。（4）胚胎干细胞的应用。,1.概念：简称es或ek细胞,是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。,2.特点:（1）形态：体积小,细胞核大,核仁明显；（2）功能：具有发育的全能性,可分化为成年动物体内任何一种组织细胞;（3）在体外培养的条件下，es细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。,3.主要用途阅读课本相关内容，说说胚胎干细胞有什么具体用途？,（1）治疗人类的某些顽症。利用es细胞可以诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植es细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。目前，在动物实验方面，用es细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症。,（2）培育出人造组织器官，用于器官移植。随着组织工程技术的发展，通过es细胞体外诱导分化，还可以培育出人造组织器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。,（3）es细胞也是研究体外细胞分化的理想材料。es细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。在培养液中加入分化诱导因子,就可以诱导es细胞向不同类型的组织细胞分化.,4.利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过程的重要原因是（）a.细胞分裂b.细胞特化c.细胞分化d.细胞增殖,c,专题4:生物技术安全性和伦理问题,禁止生物武器,引言:有一部描写日本“731部队”的国产影片，它所反映的是一个真实的故事。1940年这个部队驻扎在离哈尔滨市20公里的平房地区，他们拿活人作实验，残害了无数的爱国志士和抗日的同胞。这支部队又叫“细菌部队”。他们使用的“陶瓷炸弹”，也就是我们所说的“生物武器”。什么是生物武器呢？,胎儿从形成到成熟分娩，需要38周的时间，而这38周具体的发育情况是这样的：第1周：父精和母血融合，其状正如在牛乳里滴入乳酪酵母，使