生物：3.1《体内受精和早期胚胎发育》PPT课件(新人教版-选修3)

1、新课标人教版课件系列高中生物选修选修3 33.13.1体内受精和体内受精和早期胚胎发育早期胚胎发育专题胚胎工程教学目标 l知识与能力知识与能力l1、简述哺乳动物的精子和卵子的发生及受精过程。l2、简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。l3、认同胚胎工程建立及发展的意义。l【教学重点教学重点】l1、哺乳动物精子和卵子的发生l2、哺乳动物的受精过程l3、哺乳动物的胚胎发育l【教学难点教学难点】l1、哺乳动物受精过程中精子获能、顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用的概念和生理功能。l2、哺乳动物的胚胎发育各阶段的主要特点。一.精子和卵子的发生l（1 1）发生场所：睾丸）发生场所：睾丸l（2 2）时

2、间：）时间：初情期初情期生殖机能衰老生殖机能衰老1.1.精子的发生精子的发生3、1 体内受精和早期胚胎发育体内受精和早期胚胎发育精原细胞精原细胞初级精母细胞初级精母细胞次级精母细胞次级精母细胞精子细胞精子细胞精子精子M第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段M精精子子发发生生的的过过程程多个精原细胞多个精原细胞变形变形通过什么方式通过什么方式经过什么过程才可称为经过什么过程才可称为初级精母细胞初级精母细胞精子细胞变形中的主要变化：1.1.细胞核细胞核2.2.高尔基体高尔基体3.3.中心体中心体4.4.线粒体线粒体5.5.细胞内其他物质细胞内其他物质精子头的主要部分精子头的主要部分头部的

3、顶体头部的顶体精子的尾精子的尾线粒体鞘膜线粒体鞘膜( (尾的基部尾的基部) )原生质滴原生质滴( (球状球状, ,最后脱落最后脱落) ) 提示：不是。其一，在自然繁殖的条件下，可提示：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。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

4、子只剩百余个，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。与卵子完成受精的只有一个。 1. 1.家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通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？费吗？怎样理解这一现象？ 提示：细胞核是精子遗传物质储存和复制提示：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

5、线粒体集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存和运动能量的“动力工厂动力工厂”或或“发动机发动机”。2.2.精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结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？中在尾的基部？2.卵子的发生l(1)(1)发生部位：卵巢发生部位：卵巢l(2)(2)时间：减数第一次分裂是在雌性动物排卵前时间：减数第一次分裂是

6、在雌性动物排卵前完成；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的完成；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的。过程完成的。排卵排卵卵原细胞卵原细胞有丝分裂有丝分裂多个卵原细胞多个卵原细胞染色体复制染色体复制初级卵母细胞初级卵母细胞M第一极体第一极体次级卵母细胞次级卵母细胞两个第二极体两个第二极体第二极体第二极体卵子卵子退化消失退化消失（3 3）卵子发生过程）卵子发生过程M排卵前后排卵前后完成完成在受精在受精过程完过程完成成被卵泡细胞包围被卵泡细胞包围, ,形成卵泡形成卵泡胎儿时期完成胎儿时期完成卵子受精的标志：卵子受精的标志： 当在当在卵黄膜和透明带卵黄膜和透明带的间隙可以的间隙可以观察到观察到

7、两个极体两个极体时，说明卵子已经完时，说明卵子已经完成了受精。成了受精。1.1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？2.2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？3.3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精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？子受精？ 答：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，答：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

8、精过程。排出的卵子是在输卵管内与精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。子受精的。 答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。 答：是指卵子从卵泡中排出。答：是指卵子从卵泡中排出。 哺乳动物精子和卵子的发生主要有哪哺乳动物精子和卵子的发生主要有哪些相似点或不同点？些相似点或不同点？相似点：相似点：最初阶段均进行有丝分裂，不断增加生殖原细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（胞的数量；经过两次减数分裂（MM和和MM）才能形成精子和卵子。才能形成精子和卵子。不同点：不同点：一个精原细胞一个精

9、原细胞多个精子；一个卵原细胞多个精子；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。出生前完成的。二、受精l1.1.概念：是精子和卵子结合形成合子（即受概念：是精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。精卵）的过程。l2.2.场所：输卵管场所：输卵管一一) )受精前的准备阶段受精前的准备阶段: :1)1)精子获能精子获能: :精子必须在雌性动物的生殖精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后道发生相应的生理变化后, ,才获得受精才获得受精能力的

10、生理现象能力的生理现象. .2)2)卵子的准备卵子的准备: :在输卵管中发育到减数第在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期二次分裂的中期, ,才具有与精子受精的才具有与精子受精的能力能力3.过程：二二) )受精阶段受精阶段: :1)1)精子穿越放射冠和透明带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透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障2)2)精子进入卵黄膜精子进入卵黄膜 卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障3)3)

11、原核形成原核形成 雄原核形成和雌原核形成雄原核形成和雌原核形成4)4)配子结合配子结合 雌雄原核融合形成合子雌雄原核融合形成合子( (受精卵受精卵) )哺乳动物受精过程示意图哺乳动物受精过程示意图穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿放射冠。子，它们首先穿放射冠。 几个精子同时几个精子同时分解透明带，但只分解透明带，但只有一个精子能穿过有一个精子能穿过透明带进入卵子内，透明带进入卵子内，当第一个精子进入当第一个精子进入后，透明带的穿透后，透明带的穿透性就立即发生变化，性就立即发生变化，从而阻止其他精子从而阻止其他精子穿越透明带。穿越透明带。穿过透

12、明带：穿过透明带： 精子进入精子进入卵子后卵子后, ,其细胞其细胞核变大到和卵核变大到和卵子细胞核相似子细胞核相似, ,精子细胞核精子细胞核( (雄雄原核原核) )和卵子细和卵子细胞核胞核( (雌原核雌原核) )同时向细胞中同时向细胞中部靠拢部靠拢, ,并相互并相互融合成一个细融合成一个细胞核胞核, ,这时称受这时称受精卵。精卵。形成受精卵：形成受精卵： 内细胞团内细胞团囊胚腔囊胚腔4.意义l维持每种生物前后代体细胞中染维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定色体数目的恒定 ；对于生物的遗；对于生物的遗传和变异十分重要。传和变异十分重要。充满活力的精子充满活力的精子此时经过种种障碍的精子终于

13、与卵子相遇，卵子外膜成为它们第一此时经过种种障碍的精子终于与卵子相遇，卵子外膜成为它们第一道需要攻破的关卡。此时，精子们把头钻到卵子的外壁上，尾巴不道需要攻破的关卡。此时，精子们把头钻到卵子的外壁上，尾巴不断拍打着，卵子则随着精子尾部的运动缓慢地逆时针转动。断拍打着，卵子则随着精子尾部的运动缓慢地逆时针转动。 卵子的外层被一卵子的外层被一层透明的薄膜保层透明的薄膜保护着，这使它看护着，这使它看起来像一个悬浮起来像一个悬浮在天体中的漂亮在天体中的漂亮的星球。的星球。经过种种障碍的精子终于与卵子相遇经过种种障碍的精子终于与卵子相遇精子试图进入卵子精子试图进入卵子 此时此时, , 精子的头已经钻进去

14、了精子的头已经钻进去了, , 我们还可以看到它的中部和尾部，它我们还可以看到它的中部和尾部，它就像一个不断旋转的钻头，在尾巴拍打的驱动下，努力进入卵子。就像一个不断旋转的钻头，在尾巴拍打的驱动下，努力进入卵子。 受精后受精后8 8天。胚牙完成天。胚牙完成 着陆着陆, ,微微嵌入子宫微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。 受精后受精后6 6星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的心跳每分钟心跳每分钟140150140150下是母亲心跳的两倍。下是母亲心跳的两倍。 人类胚胎第人类胚胎第8 8周时在子宫内的照片周时在子宫内的照片 此

15、时胎儿已长到此时胎儿已长到20周，他移动手臂，把手指放在唇周，他移动手臂，把手指放在唇边，这可以促进它对吮吸的反映边，这可以促进它对吮吸的反映 。受精卵受精卵卵裂期卵裂期桑椹胚桑椹胚囊胚（内含囊胚腔）囊胚（内含囊胚腔）原肠胚（内含原肠腔）原肠胚（内含原肠腔）胎儿形成胎儿形成：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量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，或不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。略有减少。：由具有全能性细胞构成，细胞数在由具有全能性细胞构成，细胞数在3232个左右，排列紧密，形似桑椹个左右，排列紧密，形似桑椹内细胞团：发育成胎儿各组织内细胞团：发育成胎儿各组

16、织滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘：最初发育在输卵管进行有丝分裂最初发育在输卵管进行有丝分裂三三. .胚胎发育胚胎发育滋养层滋养层 外胚层外胚层中胚层中胚层 内胚层内胚层原肠腔原肠腔1.1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？2.2.将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应选择什么阶段将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应选择什么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？资料分析资料分析 答：马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。答：马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。答：马应选择

17、囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽答：马应选择囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在然最早可在816816细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。胚胎进行移植。3.3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础？请结合本节内容举例说会为胚胎工程提供理论基础？请结合本节内容举例说明。明。 提示：胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物自然提示：胚胎工程的许多技术都是在了解哺

18、乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。本节涉及的哺条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。本节涉及的哺乳动物体内受精和胚胎发育都是在自然条件下的特点和规律，乳动物体内受精和胚胎发育都是在自然条件下的特点和规律，人们正是在认识了这些自然规律的基础上，在体外进行有效人们正是在认识了这些自然规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟；精子能在体外完成获的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟；精子能在体外完成获能；获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精；体外受能；获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精；体外受精卵能在人工培养条件下继续发育等，这些都有赖于体内自精卵能在人工培

19、养条件下继续发育等，这些都有赖于体内自然条件下的基础研究成果。然条件下的基础研究成果。3、2 体外受精和早期胚胎培养如果哺乳动物完成体外的胚胎发育需要如果哺乳动物完成体外的胚胎发育需要经过哪些环节经过哪些环节? 让我们来做一次胚胎工程专让我们来做一次胚胎工程专家家,共同模拟研究共同模拟研究“试管牛试管牛”工工厂化生产的技术流程厂化生产的技术流程“试管牛试管牛”工厂化生产的技术流程工厂化生产的技术流程采集良种母牛的卵母细胞采集良种母牛的卵母细胞卵母细胞的体外培养卵母细胞的体外培养采集良种公牛精子采集良种公牛精子精子体外获能精子体外获能体外受精体外受精良种牛体外受精胚胎良种牛体外受精胚胎胚胎移植胚

20、胎移植受体牛受体牛良种犊牛良种犊牛成熟期牛成熟期牛屠宰加工厂屠宰加工厂市场市场采集卵巢中的卵母细胞采集卵巢中的卵母细胞“试管牛试管牛”工厂化生产的技术流工厂化生产的技术流程图程图怎样才能采集到这两种细胞？怎样才能采集到这两种细胞？体外受精体外受精怎样完成怎样完成体外培养体外培养的条件怎样的条件怎样1.1.卵母细胞的收卵母细胞的收集和培养集和培养对不同动物对不同动物, ,采采取卵母细胞的取卵母细胞的方法不同。方法不同。例如：用促性腺例如：用促性腺激素处理动物，激素处理动物，促进排卵促进排卵2.2.精子的收集和获能精子的收集和获能 1)1)收集的方法收集的方法: :假阴假阴道法道法, ,手握法和电

21、手握法和电刺激等刺激等 2)2)获能处理获能处理: : 培养法：啮齿动物、培养法：啮齿动物、 家兔和猪家兔和猪化学法：牛、羊化学法：牛、羊3.3.受精受精 在在获获能溶液能溶液或或专用的受专用的受精溶液精溶液中中完成受精完成受精过程过程常用获能常用获能药物是？药物是？4.4.胚胎的早期培养胚胎的早期培养l培养液培养液: 水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、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核苷酸以及动物血清等.此培养液似曾相识此培养液似曾相识?3.3 胚胎工程的应用及前景l家畜的胚胎移植家畜的胚胎移植l胚胎分割胚胎分割l体外生产胚胎技术体外生产胚胎技术1、胚胎

22、移植l1、定义：、定义：l2、优势：、优势：l3、实质：、实质：将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种、生理状况相同的其他雌性动物体内，种、生理状况相同的其他雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术使之继续发育为新个体的技术可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力是早期胚胎在相同生理环境条件下是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换，而胚胎本身的遗空间位置的转换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性传物质并不发生改变，因此各种性状能保持其原来的优良特性状能

23、保持其原来的优良特性胚胎移植的生理学基础l第一：第一：l第二：第二：l第三：第三：l第四：第四：胚胎移植的技术程序l1.供体和受体的选择供体和受体的选择l2. 超数排卵处理超数排卵处理l3.供体母畜的配种供体母畜的配种l4.胚胎的收集胚胎的收集l5.胚胎的检查胚胎的检查l6.胚胎的保存与培养胚胎的保存与培养l7.胚胎的移植胚胎的移植l8.对受体母牛进行妊娠检查对受体母牛进行妊娠检查l9.受体母牛产下胚胎移植的小牛受体母牛产下胚胎移植的小牛19991999年年1212月，月，美国美国科学科学杂志公布了当杂志公布了当年世界科学进展的评定结果，干细胞的研年世界科学进展的评定结果，干细胞的研究成果列在

24、举世瞩目耗资巨大的人类基因究成果列在举世瞩目耗资巨大的人类基因组工程之前，名列十大科学进展首位。组工程之前，名列十大科学进展首位。20022002年年3 3月月，美国麻省理工学院的科学家，美国麻省理工学院的科学家宣布，他们首次利用宣布，他们首次利用人体胚胎干细胞人体胚胎干细胞培育培育出毛细血管，证明了出毛细血管，证明了胚胎干细胞技术胚胎干细胞技术在治在治疗心血管疾病等领域的应用潜力。疗心血管疾病等领域的应用潜力。目前已有报导目前已有报导ESES细胞细胞能在适当条件下分化能在适当条件下分化为心肌细胞，胰岛细胞，血管内皮细胞，为心肌细胞，胰岛细胞，血管内皮细胞，肝细胞等。肝细胞等。用胚胎移植繁育良

25、种种畜的意义用胚胎移植繁育良种种畜的意义 l缩短了供体本身的繁殖周期，可在短期大幅度增加缩短了供体本身的繁殖周期，可在短期大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量，迅速扩大良种畜优良个体母畜和公畜的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良工作。群，加速育种和品种改良工作。l经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换，代替活经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换，代替活畜的引种或进出口。畜的引种或进出口。l通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎。通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎。l可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物。可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物。l1.右图是同学们到某良种场进行参观后

26、，看到的胚胎移植繁育良种奶牛的右图是同学们到某良种场进行参观后，看到的胚胎移植繁育良种奶牛的技术流程示意图。请看图思考并讨论以下各题。技术流程示意图。请看图思考并讨论以下各题。l（1）用文字完成下面的流程图。）用文字完成下面的流程图。l（2）应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛？在中，为什么要用促性）应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛？在中，为什么要用促性腺激素处理供体母牛，在促性腺激素处理供体母牛前，为什么需要对供体腺激素处理供体母牛，在促性腺激素处理供体母牛前，为什么需要对供体和受体母牛进行同期发情处理？和受体母牛进行同期发情处理？ 答：答： 对供、受体母畜进行选择，并进行同期对供、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理；发情处理； 配种或人工授精；配种或