2.3.1胚胎工程的理论基础课件高二下学期生物人教版选择性必修3

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?良种荷斯坦奶牛从社会中来可以通过体外受精、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛的胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代。第2章

细胞工程第3节

胚胎工程一、胚胎工程的理论基础【本节聚焦】1.胚胎形成经过了哪些过程？2.受精和早期胚胎发育的基本过程是怎样的？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，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。①操作对象：②技术手段：③理论基础：生殖细胞、受精卵或早期胚胎体外受精、早期胚胎培养、胚胎分割、胚胎移植等。哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律。④实质：在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。胚胎工程一受精知识回顾：必修2第2章第1节P27受精卵巢卵巢输卵管输卵管子宫内膜阴道1.定义：2.场所：受精前的准备阶段受精阶段准备阶段1准备阶段2

精子获能卵子的准备一、受精3.过程精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。在输卵管内完成成熟精子的结构头颈线粒体鞘尾巴成熟精子含有的细胞质很少思考：精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？①细胞核：是遗传物质储存的场所，决定后代的遗传特性，它参与受精过程。②线粒体：是精子进行有氧呼吸的主要场所，为精子的生存和运动提供能量。请阅读教材P56-57，思考问题：

1.什么是精子获能？精子获能是指精子获得能量吗？获能的方法？2.排出的卵子是成熟的卵细胞吗？卵子成熟的场所？卵子发育至哪个时期才具备受精的能力？一、受精3.过程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发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。这一生理现象称为“精子获能”。a.定义(1)受精前的准备阶段①准备阶段1(精子获能)一、受精3.过程b.精子获能方法直接利用雌性动物的生殖道（主要在子宫和输卵管）使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。获能液的成分因动物种类不同而有所差异，常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。张明觉，美籍华人，生殖生物学家、育种学家和避孕药的创始人。1951年发现“精子获能”现象，为哺乳动物体外受精奠定了理论墓础。由于他在体外受精和胚胎移植研究中作出的重大贡献，被人们誉为“试管婴儿”的先驱。卵子一般排出2-3h后才能被精子穿入，不同动物排出的卵子成熟程度不同卵原细胞初级卵母细胞次级卵母细胞马、犬排卵猪、羊排卵排出的卵子要在输卵管进一步成熟，到MⅡ(中)期时，才具备与精子受精的能力。发育(1)受精前的准备阶段②准备阶段2(卵子的准备)一、受精3.过程阅读教材P57“受精阶段”部分的内容，思考：1.受精时，精子依次穿过了哪些结构?2.防止多精入卵的机制有哪些?3.精子入卵后，它的结构发生了哪些变化?卵子发生什么变化？4.卵细胞受精的标志是什么？受精完成的标志是什么？精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带精子释放多种酶，溶解膜外结构

精子接触卵细胞膜透明带反应精子细胞膜和卵细胞膜融合，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带精子入卵

精子入卵后形成雄原核、卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核卵细胞膜反应精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核——雄原核防止多精入卵的两个屏障(2)受精阶段3.过程【拓展】获能后的精子和卵子相遇时，首先发生顶体反应。放射冠是包围在卵子透明带外面的高柱状细胞群，精子所释放的酶可溶解这些细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路。穿过放射冠的精子立即与透明带接触，酶随后将透明带溶解出一条孔道，精子借助自身运动穿越透明带，并接触卵细胞膜。两个极体雌雄原核受精标志雌、雄原核靠近核膜消失，雌、雄原核融合，形成受精卵，第一次卵裂开始多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个极体受精的标志：受精完成的标志：观察到雌雄原核或两个极体雌雄原核的融合精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带精子接触卵细胞膜形成雄原核、雌原核，释放第二极体精子入卵雌、雄原核靠近核膜消失，雌、雄原核融合，形成受精卵，第一次卵裂开始(2)受精阶段3.过程透明带反应，阻止后来的精子进入透明带卵细胞膜反应，拒绝其他精子再进入卵内防止多精入卵的两道重要屏障二、胚胎早期发育阅读教材“胚胎早期发育”相关内容，回答以下问题：1.胚胎早期发育的场所在哪里？主要包括哪几个阶段？2.卵裂期胚胎总体积变化？有机物总量变化？有机物种类的变化？3.发育的每个阶段各有何特征？4.什么是孵化？孵化的意义？二、胚胎早期发育1.场所开始在输卵管，随后进入子宫2.分裂方式有丝分裂卵裂受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚卵裂(细胞未分化)胚胎发育早期，有一段时间在透明带内进行，细胞的数量不断

，但胚胎的总体积

，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。3.卵裂二、胚胎早期发育增加并不增加4.早期胚胎发育的阶段原肠胚受精卵2细胞4细胞8细胞桑葚胚囊胚卵裂(细胞未分化)二、胚胎早期发育当卵裂产生的子细胞数目达到32个，逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。这一阶段及之前的每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能干细胞。桑葚胚(1)概念(2)特点囊胚孵化：内细胞团滋养层囊胚腔：含有液体的腔透明带发育胎盘和胎膜发育胎儿的各种组织囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。具有全能性不具有全能性桑葚胚→囊胚形成囊胚扩大→孵化内胚层中胚层囊胚孵化后，将发育形成_______；原肠胚表面的细胞层为_________，向内迁移的细胞形成_______；随着发育的进行，一部分细胞还会在内外两个胚层之间形成

；这三个胚层将

；原肠胚外胚层内胚层中胚层逐渐分化形成各种组织、器官等外胚层原肠胚表皮和神经系统等消化道上皮和消化腺等心、肾、性腺、结缔组织、及血细胞等全能干细胞思考·讨论

不同动物受精卵发育的比较动物种类进入子宫时发育的天数进入子宫时的发育阶段小鼠3桑葚胚山羊410-16细胞绵羊3-416细胞猪2-2.54-6细胞马6囊胚牛4-58-16细胞1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段思考·讨论

不同动物受精卵发育的比较动物种类进入子宫时发育的天数进入子宫时的发育阶段小鼠3桑葚胚牛4-58-16细胞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？至少发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移植。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8-16细胞阶段进人子宫，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。思考·讨论

不同动物受精卵发育的比较3.为什么说有关动物体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础？胚胎工程的许多技术都是在了解了哺乳动物在自然条件下受精和胚胎早期发有规律的基础上实现的。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。获能的精子和培养成熟的卵子能在试管内完成受精。获得的受精卵能在人工培养条件下维续发育。获能精子MⅡ期卵母细胞受精卵精子排出的卵母细胞2细胞4细胞8细胞桑葚胚囊胚原肠胚准备阶段受精阶段胚胎早期发育受精课堂小结变化原因有机物总量减少细胞数目增多、每个细胞体积减小胚胎总DNA含量增加，每个细胞中核DNA含量保持相对稳定【拓展】卵裂过程中的变化及原因分析早期胚胎还没有和母体建立联系，不能从母体获取有机物，但一直呼吸消耗有机物进行卵裂，胚胎总体积不增加，但细胞数目增多进行卵裂(有丝分裂)，细胞数量增加，但亲子代细胞中核DNA保持稳定一、概念检测1.（1）×

（2）×

（3）√2.A二、拓展应用1.细胞核和线粒体都是精子的重要结构。其中，细胞核是遗传物质储存的场所，决定后代的遗传特性，它参与受精过程。线粒体是精子进行有氧呼吸的主要场所，为精子的生存和运动提供能量。练习与应用精液由精子和精浆两部分组成。精浆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。只有交配后精液进入雌性动物的生殖道，生殖道分泌产生一些物质解除了对精子获能的抑制，精子才能获能。不同动物的精子在雌性动物生殖道内获能的部位可能不同，但精子主要是在子宫和输卵管中获能。精子的获能涉及以下变化：雌性动物生殖道分泌的一些物质使精子表面的物质发生变化（如某些酶将顶体表面的糖蛋白降解）；膜的通