胚胎工程高二下学期生物人教版选择性必修3

人教版高中生物学选择性必修3《生物技术与工程》第2章第3节胚胎工程的理论基础（第1课时）教学目标

1.

生命观念：理解胚胎工程涉及的细胞分化、发育等过程，构建对生命个体发育的整

体认识，形成结构与功能观、稳态与平衡观。2.

科学思维：基于胚胎工程的原理和技术，运用归纳与概括、演绎与推理等方法，分

析相关问题。3.

科学探究：通过资料分析、小组讨论等活动，尝试提出与胚胎工程相关的问题，设

计简单的实验方案，培养实验设计、数据处理和结果分析的能力。4.

社会责任：关注胚胎工程在农业、医学等领域的应用，认识其对社会发展的积极作

用；能正确看待胚胎工程引发的伦理问题，树立正确的价值观。资料1:2018年3月，世界上最后一头雄性北方白犀牛死亡，该物种仅剩下两头雌性，在此之前，研究人员设法保存了北方白犀牛的精子。胚胎工程

问题1:你有什么方案可以拯救北方白犀牛，使其免于灭绝？①核移植技术进行克隆②可以通过体外受精、胚胎分割等胚胎工程技术获得多个北方白犀牛胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代。你认为哪种技术得到的后代群体更能适应环境，从而真正使北方白犀牛得到拯救?胚胎工程

胚胎工程：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。操作对象：技术种类：工程实质：理论基础：生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞。体外受精、胚胎移植、胚胎分割。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。哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。资料2:研究人员已经设法获得了北方白犀牛的卵细胞，并准备利用胚胎工程繁衍北方白犀牛。需要研究人员具备哪些理论基础?胚胎工程

精子获能①精子的发生②卵子的发生③受精作用受精卵囊胚④胚胎发育·定义：·阶段：指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。受精前的准备阶段受精阶段准备阶段Ⅰ——精子获能准备阶段Ⅱ——卵子的准备一受精哺乳动物的输卵管内卵细胞外径100um,精子5um精子获能1.准备阶段Ⅰ——精子获能曲细精管输精管初级精母细胞次级精母细胞精细胞精原细胞精原细胞精细胞精子有丝分裂染色体复制MⅠ分裂MⅡ分裂变形①精子的产生不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关精子获能精子获能②精子的变形③精子头出现④细胞质浓缩①顶体的发生细胞核高尔基体细胞质线粒体②尾的发育发育中的顶体中心体演变成尾⑤精子形成顶体头原生质滴线粒体鞘尾细胞核（精子头的主要部分）

高尔基体（头的顶体）

中心体（精子的尾）线粒体（尾的基部）

细胞内其他物质（原生质滴，最后脱落）精子获能③精子获能

科学研究发现，刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的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”精子获能的方法直接利用

使精子获能；将精子培养在

中使其获能；获能的本质在于暴露精子膜表面的卵识别因子和结合因子，解除对精子顶体反应的抑制，并使精子得以识别卵子并穿入卵内，完成受精。雌性动物生殖道人工配制的获能液卵子的准备2.准备阶段Ⅱ——卵子的准备卵子的准备卵子的准备2.准备阶段Ⅱ——卵子的准备（1）卵子一般在排出2～3h后才能被精子穿入。（2）动物排出的卵子成熟程度不同（3）排出的卵子都要在输卵管内进一步成熟。（4）卵子具备与精子受精能力的时期：MⅡ期。原始卵泡成熟卵泡黄体卵子卵原细胞初级卵母细胞次级卵母细胞马、犬排卵猪、羊排卵发育受精阶段3.受精阶段第1步：精子穿越卵细胞膜外结构获能后的精子与卵子在输卵管相遇释放多种酶溶解卵细胞膜外的一些结构（如透明带）借助精子自身运动精子接触卵细胞膜受精阶段第2步：透明带反应在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外面的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。阻止多精入卵的第一道屏障第3步：精子入卵精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。第4步：卵细胞膜发生生理反应精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。阻止多精入卵的第二道屏障受精阶段第5步：雌雄原核的形成雄原核的形成：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，形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。雌原核的形成：精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核。雄原核第一极体放出的第二极体卵子完成减数分裂Ⅱ输卵管精子入卵激活后发生场所发生时间受精阶段第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成雌、雄原核充分发育相向移动，彼此靠近核膜消失，形成含有两个染色体组的合子，受精卵形成雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即将开始是否受精的标志：观察到两个极体或雌、雄原核。受精是否完成的标志：雌、雄原核融合形成合子多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体。观察到的两个极体为一个是第一极体，一个是第二极体。资料3:研究人员已经用保存的北方白犀牛的精子和卵细胞获得并保存了少量胚胎。如何利用保存的精子和卵细胞，获得并保存胚胎?胚胎早期发育受精卵第一次卵裂第二次卵裂第三次卵裂囊胚囊胚囊胚腔原肠胚外胚层中胚层内胚层桑葚胚原肠腔胚胎早期发育胚胎早期发育幼体继续分化出生发育性成熟个体卵裂期胚胎发育受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚囊胚原肠胚受精卵开始向子宫移动，受精卵在输卵管一边移行，一边进行有丝分裂，逐渐发育成胚胎。可分为以下几个阶段：桑椹胚、囊胚、原肠胚。二

胚胎早

期发育胚胎早期发育受精卵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是在透明带内进行分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称卵裂。1.卵裂胚胎早期发育受精卵2细胞4细胞8细胞桑葚胚囊胚项目变化细胞数目每个细胞体积DNA总量每个细胞内的DNA总量有机物总量物质种类增多减小增多不变减少增多请分析受精卵早期分裂时，胚胎中细胞或物质的变化规律，完成下表：卵裂期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，属于全能细胞。(2)特点(1)概念2.桑葚胚胚胎早期发育内细胞团滋养层囊胚腔发育胎盘和胎膜发育胎儿的各种组织内细胞团的细胞未分化，可以作为胚胎干细胞的来源。滋养层细胞已经分化，将来只能分化为胎盘和胎膜。聚集在胚胎一端沿透明带内壁扩展和排列胚胎内部含有液体的腔。透明带3.囊胚胚胎早期发育3.囊胚

囊胚进一步_______，会导致____________，胚胎从_________中__________，这一过程叫做孵化。扩大透明带破裂透明带伸展出来孵化*孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育注意：孵化时或刚孵化出的胚胎都处于囊胚期胚胎早期发育桑葚胚→囊胚形成胚胎早期发育囊胚扩大→孵化胚胎早期发育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4.原肠胚小结受精精子获能受精前的准备卵子准备MⅡ期具备受精能力雌性动物的生殖道或培养到获能液(肝素或Ca2+载体)中精子穿过卵细胞外结构精子接触卵细胞膜精子入卵称为雄原核；卵子释放第二极体，形成雌原核雌雄原核靠近核膜消失桑葚胚受精卵每个细胞能发育成组成个体的任何细胞类型及胚外组织囊胚原肠胚卵裂细胞在透明带内分裂，胚胎总体积并不增加孵化内细胞团滋养层组成个体的各种组织细胞胎盘、胎膜等胚外组织细胞外胚层内胚层中胚层体外受精试管动物是通过人工操作使卵子在体外受精，经培育发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。精子卵子受精卵早期胚胎子宫个体体外受精早期胚胎发育胚胎移植体外受精一

体外受精项目自然受精人工授精体外受精不同点过程不同雌雄动物交配完成用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内,完成受精人工获取精子、卵母细胞,在体外分别经处理后完成受精过程场所不同雌性动物输卵管中雌性动物输卵管中体外培养液中相同点①精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程;②都是有性生殖体外受精卵巢MⅡ期卵母细胞体外受精获能精子精子离心处理新鲜或解冻的精液受精卵培养去除精清，以利于精子获能(提取纯度较高精子)胚胎早期培养的基本条件:营养条件、环境条件是无菌、无毒的环境、适宜的温度、pH和渗透压、适宜的气体环境目的在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程采集培养一

体外受精体外受精采集方法适用范围采集过程培养输卵管采卵(冲取卵子)卵巢采卵屠宰动物的卵巢采卵活体采卵实验动物以及家畜大型动物或大家畜小鼠、兔、猪、羊牛、马利用促性腺激素促使雌性动物排出更多的卵子，从输卵管中冲取卵子。从已屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等仪器，直接从活体动物卵巢中吸取卵母细胞。可直接与获能的精子在体外受精。采集后的卵母细胞都要在体外经过人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。(不需要)(需要)一

体外受精体外受精提高动物繁殖能力的有效措施为胚胎移植提供可用的胚胎一

体外受精胚胎移植二

胚胎移植

将通过体外受精及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，使之继续发育为新个体的技术。供体：提供胚胎受体：接受胚胎胚胎移植遗传性状优良，生产能力强有健康体质和正常繁殖能力转基因、核移植等胚胎移植胚胎移植主要包括①_____、_____的选择和处理，②_____或人工授精，③胚胎的_____、_____、培养和保存，④胚胎的移植，以及⑤移植后的_____等步骤。供体受体配种收集检查检查移植条件实质地位供体与受体为同种且生理状态相同早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移胚胎工程的最后一道“工序”二

胚胎移植胚胎移植二

胚胎移植优良供体母牛(遗传性状优良、生产能力强)受体母牛(有健康的体质和正常繁殖能力)进行同期发情处理①什么是同期发情处理？利用某些激素人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程，使之在预定时间内集中发情。②同期发情处理的目的是什么？使他们的生理环境达到同步或一致，这样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。胚胎移植二

胚胎移植④超数排卵的目的是什么？诱使一头母畜一次排出比自然情况下多许多的成熟卵子，用于配种或者人工授精，可获得多枚胚胎，经胚胎移植可得到多个后代。③如何进行超数排卵？注射外源促性腺激素优良供体母牛(遗传性状优良、生产能力强)对供体母牛进行超数排卵处理胚胎收集、检查、培养或保存冲卵：用配制好的冲卵液，借助特制的冲卵装置，

将供体母畜子宫或输卵管中的胚胎冲洗出来。

显微镜检查胚胎是否发育到桑椹胚或囊胚阶段;将收集的胚胎放入-196℃的液氮中保存。胚胎移植二

胚胎移植优良供体母牛受体母牛受体发情同期发情处理超数排卵处理发情配种或人工受精胚胎移植收集胚胎并检查对受体进行妊娠检查具有优良性状的后代优良公牛冲卵正常繁殖或两三个月后进行另一次移植①该过程中

次使用激素：②该过程中的

次检查：③胚胎移植成功与否要有两个条件：第一次对受、供体进行同期发情处理；第二次用于供体的超数排卵。第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。胚胎分割三

胚胎分割

采用机械方法将早期胚胎（桑葚胚或囊胚）切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。理论依据特点对象发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚。早期胚胎细胞具