名师课件：高中生物人教版 选择性必修三第二章第3节胚胎工程的理论基础（一）

第3节胚胎工程一胚胎工程的理论基础第2章细胞工程本节聚焦1.胚胎形成经历了哪些过程？2.受精和早期胚胎发育的基本过程是怎样的？荷斯坦奶牛的特点是适应性强，体型大，产奶量大。荷斯坦奶牛年平均单产可超过9000kg,是世界上产奶量最高的奶牛品种。在18世纪末19世纪初，我国开始引入西方专业化奶牛品种，主要是荷斯坦奶牛，也就是我们经常说的黑白花奶牛。荷斯坦奶牛我国对奶类的总需求量很大，但与奶业发达的国家相比，我国奶牛的单产水平还存在一定差距。奶牛品种是影响产奶量的主要因素之一，而引进一头成年奶牛往往需要数万元，高昂的价格使得靠大量引进优良品种来提高产量不太可行。能不能让引进的良种奶牛快速、大量繁殖呢？遗憾的是，牛的生育率很低，一头母牛一胎一般只产一头犊牛，一生约生育四五次。如何解决这个难题呢？一、受精胚胎工程：是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，以满足人类的各种需求。操作对象：生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞技术手段：体外受精、胚胎移植、胚胎分割等工程实质：在体外条件下，对动物自然受精和早起胚胎发育条件进行的模拟操作受精1.受精的概念：是精子与卵子结合形成合子的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段。第一阶段：精原细胞进行数次有丝分裂，产生大量精原细胞。其中部分精原细胞经染色体复制和其他物质的合成，形成初级精母细胞。2.精子发生的过程第二阶段：初级精母细胞经连续的两次细胞分裂（即减数分裂，包括MⅠ和MⅡ),产生四个精细胞。第三阶段：精细胞变形成为精子，精细胞变形为精子的过程中，细胞核变为精子头的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘，其他物质浓缩为原生质滴，而后脱落。①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。②线粒体则是精子维持生存和运动、获得能量的“动力工厂”或“发动机”。精子的运动需要依靠尾部的摆动，这个过程需要消耗能量。线粒体是精子进行有氧呼吸分解营养物质产生运动能量的主要场所。精细胞变形为精子的过程中，细胞核和线粒体保留下来的原因？思考：第三阶段：减数分裂Ⅱ是在精子与卵子结合的过程中哺乳完成的，次级卵母细胞经分裂产生一个成熟的卵子和第二极体。第一阶段：胚胎在性别分化后，雌性胎儿卵巢内的卵原细胞通过有丝分裂增加数量，部分卵原细胞经染色体复制和其他物质的合成，演变为初级卵母细胞，形成卵泡。第二阶段：排卵前后完成了减数分裂Ⅰ,产生一个次级卵母细胞和一个第一极体，进入输卵管。3.卵子发生的过程思考：受精前的准备阶段包括什么？①精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道（主要是输卵管）发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。②卵子的准备：动物排出的卵子成熟程度不同，有的仅完成减数分裂Ⅰ,是次级卵母细胞，如猪、羊等，也有的尚未完成减数分裂Ⅰ,是初级卵母细胞，如马、犬等，它们都要在输卵管内进一步成熟当达到减数分裂Ⅱ的中期时，才具备与精子受精的能力。家畜卵子发生和成熟示意图受精阶段精子穿越卵细胞膜外的结构（如透明带）获能后的精子释放出多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构，同时借助自身的运动接触卵细胞膜精子接触卵细胞膜精子触及卵细胞膜的瞬间，会发生透明带翻译，这是防止多精入卵受精的第一道屏障精子入卵精子入卵后，发生卵细胞膜反应，卵细胞反应膜是防止多精入卵受精的第二道屏障雌、雄原核形成精入卵后形成雄原核，同时卵子完成减数分裂Ⅱ形成雌原核合子的形成雌、雄原核融合形成合子（受精卵）观察到两个极体是受精的标志二、胚胎早期发育胚胎早期发育的过程受精卵卵裂发育场所：透明带内分裂方式：有丝分裂孵化桑椹胚桑椹胚内细胞团：发育成胎儿的各种组织滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘囊胚腔：内含液体原肠胚透明带破裂三个胚层（内胚层、中胚层和外胚层）原肠腔（内胚层包围的囊腔）幼体卵裂期胚胎内细胞及物质的变化规律项目变化细胞数量每个细胞体积DNA总量每个细胞内的DNA总量有机物总量增加减小增多不变减少思考：早期胚胎发育过程中营养物质的来源是什么？①卵裂期和桑葚胚时期，只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，胚胎发育所需营养主要来自卵黄。②囊胚期细胞开始分化，透明带破裂，滋养层细胞（以后发育成胎盘、胎膜，与母体建立联系）从外界吸收营养物质，使胚胎继续发育。思考·讨论教材P591.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？2.将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时，应选择至少发育到什么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？表中马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。小鼠应选择发育到囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8～16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胚胎进行移植。3.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？请结合所学习的内容举例说明。胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。本节涉及的哺乳动物体内受精和早期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然条件下的基础研究成果。课堂练习C1.如图为精子的亚显微结构模式图。下列有关精子发生的叙述中，不正确的是()A.精子发生是连续的，开始于初情期B.图中①是由高尔基体发育形成的C.发育形成图中④的细胞器在植物细胞中不存在D.精子的遗传物质存在于图中的②和③B2.下列与卵子形成和排卵有关的叙述，正确的是()A.卵子形成时的减Ⅰ和减Ⅱ过程都在卵巢中完成B.卵子形成时的减Ⅰ和减Ⅱ过程是连续进行的C.排卵是指卵泡从卵巢中排出D.排卵排出的卵子是未成熟的卵子3.下列有关哺乳动物精子、卵子的发生及受精作用的叙述，正确的是()A.顶体反应是防止多精入卵的一道屏障B.卵子形成的过程需在卵巢和输卵管内完成C.采集到的精子和卵子相遇即可发生受精作用D.卵子发生时，MⅠ和MⅡ过程是不连续的，但细胞质均等分配DC4.如图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是()A.图中①过程表示胚胎发育，②过程表示胚后发育B.受精卵卵裂形成囊胚的过程中，胚胎的总体积不断增大C.桑葚胚进一步发