2.3胚胎工程课件高二下学期生物人教版选择性必修3

问题探讨我国奶业现状分析牛的生育率很低。一头母牛每年只能产一胎，每胎生一个牛仔,每胎产2个牛仔的情况比较少见(一般占怀孕总数的1～2.3%)，一头母牛一生大约生育四五次。我国奶牛单产水平低。高产奶牛的引进价格昂贵，靠大量引进优良品种来提高产量不太可行【思考1】：你有什么方案可以实现荷斯坦奶牛的快速大量繁殖呢？动物体细胞核移植技术进行克隆【思考2】但克隆技术又不够成熟，克隆动物可能存在健康问题，如果你花了几万元买了一公一母两头良种牛，如何实现大量繁殖？人教版选择性必修3第2章第3节一、胚胎工程指对生殖细胞、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。操作对象操作水平技术手段

工程实质

理论基础动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞主要集中在细胞水平上体外受精、胚胎移植、胚胎分割等在体外条件下，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二、胚胎工程的理论基础1.受精指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。受精定义阶段准备阶段Ⅰ——精子获能准备阶段Ⅱ——卵子的准备受精前的准备阶段受精阶段思考1：精卵相互识别的体现细胞膜什么功能？细胞间的信息交流（细胞膜上的糖蛋白有识别作用）思考2：精卵融合的结构基础是什么？细胞膜具有一定的流动性场所输卵管内1.受精（1）准备阶段1：精子获能精子的形成过程曲细精管的精原细胞精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞精子有丝分裂减数分裂Ⅰ减数分裂Ⅱ染色体复制变形头颈线粒体鞘尾（主要是细胞核）（为精子运动提供能量）（由中心体演变而来）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1.受精（1）准备阶段1：精子获能精子变形的过程⑤精子形成④细胞质浓缩①顶体的发生②尾的发育③精子头出现思考：精母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)细胞核是精子储存遗传物质的场所，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。1.受精二、胚胎工程的理论基础（1）准备阶段1：精子获能刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的________

发生

后，才能获得受精能力。生殖道相应的生理变化使精子获能的方法：直接利用

使精子获能；将精子培养在

中使其获能。雌性动物生殖道人工配制的获能液精子获能实质是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。*获能液的成分因动物种类不同而有所差异；*获能液常见有效成分有肝素、Ca2+载体等；1.受精（2）准备阶段2：卵子的准备卵子的发生分裂过程不连续，有两次暂停。A.场所：B.时间：C.过程：胚胎在性别分化后卵巢(卵泡中)正常情况下，一个卵巢中有多个卵泡，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。【思考1】排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？卵子从卵泡中排出。卵子一般在排出

后才能被精子穿入。2-3h1.受精（2）准备阶段2：卵子的准备卵细胞的形成是一个不连续的过程第三阶段：精子与卵子结合过程中完成MⅡ，次级卵母细胞经分裂产生一个成熟的卵子和第二极体。胚胎性别分化后形成卵泡。出生后停留在MⅠ前期排卵前后完成了MⅠ。次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管。1.受精（2）准备阶段2：卵子的准备【思考2】自然状态下，“排卵”其实排出的是

（“卵母细胞”或“卵细胞”）不同动物排出的卵子成熟程度不同马、犬等少数哺乳动物排出的卵子是初级卵母细胞猪、羊等多数哺乳动物排出的卵子是次级卵母细胞1.受精（2）准备阶段2：卵子的准备排出的卵子要在输卵管内发育到

时，才具备与精子受精的能力。MⅡ期1.受精（2）准备阶段2：卵子的准备透明带是包裹在卵母细胞外的一层基质，就像蛋壳，化学本质是糖蛋白可保护卵母细胞和早期胚胎；保护人类卵子和精子间的识别，防止其他物种精子进入；当精子与透明带结合后，可以发生反应更利于精子钻入卵子；当一个精子进入后，透明带会

阻止其他精子再进入。（3）受精阶段1.受精（3）受精阶段1.受精第1步：精子穿越卵细胞膜外结构获能后的精子与卵子在

相遇释放多种酶（顶体酶）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输卵管顶体反应（3）受精阶段1.受精第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阻止多精入卵的第二道屏障精子入卵后，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第3步：精子入卵精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。（3）受精阶段1.受精第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。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第一极体一个第二极体；（3）受精阶段1.受精第6步：雌、雄原核融合，形成受精卵雌、雄原核靠近核膜消失，卵裂即将开始雌、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（3）受精阶段1.受精放出的第二极体第一极体雄原核雌原核受精的标志:观察到两个极体或者雌、雄原核。受精完成的标志：雌、雄原核融合形成合子(受精卵)两个极体雌雄原核（3）受精阶段1.受精第1步：精子穿越卵细胞膜外结构第2步：透明带发生生理反应第3步：精子入卵第4步：卵细胞膜发生生理反应第5步：雌雄原核的形成第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成阻止多精入卵的两道屏障（3）受精阶段1.受精准备阶段准备阶段1：精子获能准备阶段2：卵子的准备：精子穿越卵细胞膜外的结构（放射冠和透明带）透明带反应(阻止多精入卵的第一道屏障)精子接触卵细胞膜精子入卵(进入卵细胞膜)卵细胞膜反应(阻止多精入卵的第二道屏障)雄、雌原核形成雌、雄原核融合形成合子受精阶段(受精的标志：观察到两个极体或雌、雄原核)——受精完成的标志雌性动物生殖道人工配制的获能液在输卵管内发育到MⅡ期保证受精卵中的遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证了遗传的稳定性。小结1、下列细胞，哪一个为受精的标志（

）C随堂演练2、观察家畜卵子的发生和成熟示意图，思考并回答下面的问题：(1)图中①、②、③表示的细胞名称依次是_______________________________________。假设该动物体细胞内有染色体2n条，则①、②、③、④四种细胞内的染色体数目依次是

。卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞2n、2n、n、2n随堂演练(2)图中a、b、c表示细胞分裂，依次为

，在精子与卵子结合过程中完成的分裂是

(填“a”“b”或“c”)。图中的p、q表示的结构依次是

。c过程发生的场所为

。有丝分裂、减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱc透明带、卵细胞膜输卵管(3)卵子成熟后，即可进行受精，判断卵子受精的标志是_______________________________________。可以观察到两个极体(或观察到雌、雄原核)2、观察家畜卵子的发生和成熟示意图，思考并回答下面的问题：随堂演练2.胚胎早期发育哺乳动物的_______输卵管(1)场所：(2)分裂方式：有丝分裂(3)过程：卵裂2.胚胎早期发育(3)过程：卵裂期受精卵→桑葚胚①时期：②场所：③特点：在透明带内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(细胞未分化)2.胚胎早期发育(3)过程：当卵裂产生的子细胞数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一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于

细胞。全能2.胚胎早期发育(3)过程：囊胚腔滋养层发育胎盘和胎膜沿透明带内壁扩展和排列内细胞团发育胎儿的各种组织聚集在胚胎一端囊胚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。2.胚胎早期发育(3)过程：原肠胚表面的细胞层向内迁移的细胞内外两个胚层之间结构外胚层：内胚层：中胚层：2.胚胎早期发育(3)过程：外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官。中胚层：皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统。内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体。【思考】结合受精过程中精子和卵细胞的特点，分析早期胚胎发育过程中营养物质的来源是什么？2.胚胎早期发育卵裂期和桑葚胚时期，只进行细胞分裂，

从外界获取营养物质，胚胎发育所需营养主要来自卵黄，发育后期通过胎盘从母体吸收。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。不需要拓展：胚胎发育vs个体发育2.胚胎早期发育胚胎发育中的细胞分裂均为

，

阶段是个体发育中分化限度最大的阶段，但细胞分化贯穿于生物体整个生命历程中。桑葚胚及以前的细胞

分化，细胞全能性高，是胚胎分割的最佳时期。有丝分裂原肠胚均未【小结】2.胚胎早期发育随堂演练1.下图是胚胎发育过程中某阶段示意图，下列有关叙述错误的是(

)A．图中②将发育为胎膜和胎盘等结构B．图中③可发育成胎儿的各种组织C．高等哺乳动物细胞分化开始于桑葚胚期D．胚胎从①中伸展出来的过程叫作孵化C2．如图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是()A．图中过程①是在透明带内发育的B．受精卵形成囊胚的过程中，要进行有丝分裂和减数分裂C．原肠胚随分化程度的升高，细胞的全能性不断升高D．图中性成熟的个体是通过有性生殖获得的D随堂演练3.如图表示的是哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段,请据图回答问题:(1)写出各个阶段的名称:A:

,B:

,C:

。

(2)写出图中各标号的名称:②

,④

,⑤

,⑧

。

(3)A时期的细胞具有

性,B时期开始出现

,C时期开始出现

。

(4)②将来发育成

。

囊胚原肠胚桑葚胚囊胚腔外胚层全能内胚层内细胞团细胞分化胚层分化胎儿的各种组织随堂演练思考∙讨论不同动物受精卵发育的比较(注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间)不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异。请分析下表，讨论相关问题。几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间表思考∙讨论不同动物受精卵发育的比较讨论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讨论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？小鼠应选择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讨论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了哺乳动物在自然条件下受精和胚胎早期发育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继续发育等。受精胚胎早期发育场所输卵管和子宫过程桑葚胚胎儿形成囊胚（内含囊胚腔）原肠胚（内含原肠腔）受精卵场所过程准备阶段精子获能卵子的准备受精阶段精卵接触精子入卵原核形成合子形成胚胎工程的理论基础输卵管穿越透明带课堂小结问题探讨我国奶业现状分析牛的生育率很低。一头母牛每年只能产一胎，每胎生一个牛仔,每胎产2个牛仔的情况比较少见(一般占怀孕总数的1～2.3%)，一头母牛一生大约生育四五次。我国奶牛单产水平低。高产奶牛的引进价格昂贵，靠大量引进优良品种来提高产量不太可行只产生具有优良遗传性状的胚胎繁重漫长的妊娠和育仔任务由另外的个体取代如何快速获得良种畜群？试管动物通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。有性生殖生殖方式：胚胎移植体外受精体外胚胎培养人教版选择性必修3第2章第3节----胚胎工程及其应用一、体外受精1.过程：包括

、

和

等步骤卵母细胞的采集精子的获取受精去除精浆（含有抑制精子获能的物质），以利于精子获能(提取纯度较高精子)一般情况下，可以将获能的精子和培养成熟的卵子置于获能溶液或专用的受精溶液中共同培养一段时间，来促使它们完成受精。一、体外受精2.意义：①是提高动物繁殖能力的有效措施②为胚胎移植提供可用的胚胎【思考1】体外受精获得的受精卵可以在培养液中直接发育成犊牛吗?通过体外受精获得的受精卵不能直接植入受体子宫，必须通过体外早期胚胎培养培养到早期胚胎才能进行胚胎移植。早期胚胎培养的基本条件：①营养条件；②无菌、无毒的环境条件；③适宜的温度、pH和渗透压；④适宜的气体环境二、胚胎移植1.概念指将通过________及________得到的胚胎，移植到______、____________的____动物体内，使之继续发育为新个体的技术。体外受精其他方式同种的生理状态相同雌性转基因、核移植等供体：受体：提供胚胎的个体选择标准：职能：遗传性状优良、生产能力强产生具有优良遗传特性的胚胎接受胚胎的个体选择标准：职能：同种、健康的体质和正常繁殖能力承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务2.移植条件：供体与受体为同种且生理状态相同二、胚胎移植3.步骤对供体、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理收集胚胎对胚胎检查、培养或保存胚胎移植对受体母畜进行妊娠检查产生具有优良性状的后代对供体母畜进行超数排卵配种或人工受精3.步骤优良供体母牛(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（一般用孕激素）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？确保供体和受体的生殖器官处于相同的生理状态，使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，这是胚胎移植成功与否的关键。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3.步骤(3)超数排卵的目的是什么？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。(4)如何进行超数排卵？用外源促性腺激素处理供体母牛，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。想一想：为什么注射促性腺激素而不是性激素呢？直接注射性腺激素，通过负反馈调节会导致性腺萎缩。优良供体母牛受体母牛进行同期发情处理3.步骤超数排卵处理受体发情发情配种或人工授精优良公牛收集胚胎并检查(5)如何收集胚胎？冲卵：是指用配制好的冲卵液，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。移植胚胎优良供体母牛受体母牛进行同期发情处理3.步骤超数排卵处理受体发情发情配种或人工授精优良公牛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将收集的胚胎直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存。3.步骤②进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。第一次对受、供体进行同期发情处理第一次对收集的胚胎进行检查；①一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。该过程中两次使用激素：该过程中的两次检查：胚胎移植成功与否要有两个条件：第二次用于供体的超数排卵第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。1.将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗？如果不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理？二、胚胎移植【思考·讨论】胚胎移植的生理学基础不一定；一般需要移植到同种的、生理状态相同的受体子宫内。在胚胎移植前要对受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器官的生理变化同步,为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境。胚胎移入的基础2.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？受体对来自供体的胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。移入胚胎存活的基础二、胚胎移植【思考·讨论】胚胎移植的生理学基础3.胚胎移植后，经受体孕育的后代，遗传特性与供体还是受体保持一致？为什么？与供体保持一致。因为供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系。其遗传物质在孕育过程中不会发生任何变化。保留遗传特性的基础胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移二、胚胎移植4.胚胎移植的意义①充分发挥雌性优良个体的

。②大大缩短了

本身的繁殖周期。繁殖潜力供体③对供体施行

处理后，增加供体一生繁殖后代的数量。超数排卵5.地位胚胎移植是胚胎工程的最终技术环节1.（2024·甘肃·高考真题）甘加藏羊是甘肃高寒牧区的优良品种，是季节性发情动物，每年产羔一次，每胎一羔，繁殖率较低。为促进畜牧业发展，研究人员通过体外受精、胚胎移植等胚胎工程技术提高藏羊的繁殖率，流程如下图。下列叙述错误的是（

）A．藏羊甲需用促性腺激素处理使其卵巢卵泡发育和超数排卵B．藏羊乙的获能精子能与刚采集到的藏羊甲的卵母细胞受精C．受体藏羊丙需和藏羊甲进行同期发情处理D．后代丁的遗传物质来源于藏羊甲和藏羊乙B随堂演练2.（2025·江苏·高考真题）梅花鹿和马鹿杂交后代生命力强、茸质好，但自然杂交很难完成，人工授精能解决此难题。胚胎工程技术的应用，可提高繁殖率，增加鹿场经济效益。下列相关叙述合理的是（

）A．采集的精液无需固定、稀释，即可用血细胞计数板检测精子密度B．人工授精时，采集的精液经获能处理后才能输入雌性生殖道C．超数排卵处理时，常用含促性腺激素的促排卵剂D．母体子宫对胚胎的免疫耐受性低下是胚胎移植的生理学基础C随堂演练3.（2026·河北保定·一模）为解决部分不孕问题，体外受精、胚胎移植技术被广泛应用。某医院对一对夫妇的助孕流程如图所示。下列关于该流程的叙述，错误的是（）A．超数排卵处理时可通过注射促性腺激素使多枚卵子从多个卵泡中排出B．采集的卵母细胞需在体外培养至MⅡ期才具备受精能力C．采集到的精子需要经过获能处理后才能参与受精D．可选用原肠胚进行胚胎移植，以提高胚胎着床能力D随堂演练

还有没有其他方法可以进一步挖掘良种奶牛的繁殖潜力?同卵双胞胎刚开始是单个的受精卵，但是在受孕一段时间之后，胚胎自行一分为二，形成了两个新的胚胎，而且具有相同的染色体构成，同时也具有相同的基因，这种情况称之为同卵双胞胎。可以分割胚胎，让其各自发育成新的个体。早期胚胎具有很强的分裂能力，并保持着细胞的全能性，可将一个胚胎分割成几份，从而提高胚胎的利用率。三、胚胎分割1.概念:采用机械方法将早期胚胎切割成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。后代具有

的遗传物质，因此胚胎分割可以看做动物

的方法之一。相同无性繁殖或克隆三、胚胎分割2.主要的仪器及设备:体视显微镜和显微操作仪体视显微镜显微操作仪分割刀

3.适合分割的胚胎发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚。桑葚胚囊胚桑葚胚或囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性。三、胚胎分割4.过程:①选择发育良好、形态正常的

，移入盛有

的培养皿中；②在显微镜下用

分割，在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意

__________________③分割后的胚胎可

，或

。桑葚胚或囊胚分割针或分割刀直接移植给受体将内细胞团均等分割经体外培养后，再移植给受体操作液防止影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。三、胚胎分割4.过程:进行DNA分析的目的是进行遗传病筛查，以防止产生的后代具有严重的遗传病；进行性别鉴定，是为了人工筛选后代动物的性别。做DNA分析为什么要取滋养层细胞进行分析和鉴定？①避免损伤内细胞团；②滋养层和内细胞团均来自同一个受精卵的有丝分裂，含有相同的遗传物质。三、胚胎分割5.意义:①促进优良动物品种的

。③在胚胎移植前，进行

等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。②产生的遗传性状

的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；繁殖相同性别鉴定、遗传病筛查三、胚胎分割6.局限性:①采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高。②存在刚出生动物体重偏低