25-26学年生物(人教版)选择性必修第三册课件：2.3.1 胚胎工程的理论基础

人教版（2019）选择性必修三胚胎工程的理论基础第2章细胞工程1.简述受精作用和胚胎早期发育的基本过程2.简述胚胎早期发育的过程及其主要特点3.以过程图的形式表示受精作用和胚胎发育的过程学习目标从社会中来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，一生生育四五次。如何解决这个难题呢？胚胎工程的迅猛发展让人们大量繁殖优良家畜品种的愿望，正在成为现实。从社会中来1978年世界首例试管婴儿露易丝·布朗1988年中国首例试管婴儿—郑萌珠试管婴儿之母—张丽珠张丽珠和郑萌珠合影目录01受精02胚胎早期发育胚胎工程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，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（4）实质（5）操作水平：生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞：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：体外条件，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行模拟操作：主要集中在细胞水平上受精1.概念2.过程受精受精前的准备阶段准备阶段

Ⅰ：精子获能受精阶段准备阶段

ⅠⅠ：卵子的准备：哺乳动物的受精在输卵管内完成精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程受精准备阶段1——精子获能张明觉1951年，他发现“精子获能”的生理现象。同年，澳大利亚学者奥斯汀博士也在实验中发现相同现象。国际生理学界把他们俩的研究成果命名为“张—奥原理”。这一现象的发现解开了精卵受精之谜，为哺乳类卵子体外受精的成功，奠定了理论基础。1959年，他首次成功地把兔子的精子和卵子在体外结合，再放回到兔子子宫里，体外受精的卵子发育正常，文章发表在1959年的《自然》杂志上。正是他的研究，促成了第一个试管婴儿的诞生，因此，张明觉博士也被誉为“试管婴儿的先驱”。受精准备阶段1——精子获能1.概念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”2.研究精子获能机制的意义找到了使精子在体外获能的方法，实现了各种哺乳动物精子在体外条件下的获能，为体外受精技术的建立奠定了重要基础受精知识回顾——精子的形成过程受精拓展——精子变形的过程和结构【思考】精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，为什么细胞核和线粒体都保留下来？细胞核——精子储存遗传物质的场所，决定后代的遗传特性，参与受精过程线粒体——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受精准备阶段1——精子获能3.精子获能的方法（1）直接利用雌性动物的生殖道使精子获能（2）将精子培养在人工配制的获能液中使其获能

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4.成熟精子的结构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受精知识回顾——卵细胞的形成过程受精准备阶段2——卵子的准备卵子一般在排出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马、犬排卵猪、羊排卵发育次级卵母细胞MⅡ（中）期卵母细胞受精马、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

排出的卵子要在输卵管内发育到MⅡ（中）期时，才具备与精子受精的能力受精受精阶段防止多精子入卵受精的两个屏障:透明带反应卵细胞膜反应受精受精阶段（1）受精的标志：透明带和卵细胞膜之间有两个极体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。在胚胎工程中，以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志。（2）受精完成的标志：雌雄原核融合，形成合子胚胎早期发育1.场所：输卵管和子宫2.分裂方式：有丝分裂3.过程卵

裂受精卵桑葚胚囊胚原肠胚胚胎早期发育（1）卵裂期胚胎发育早期，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为卵裂。桑葚胚卵裂（细胞未分化）受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚胚胎早期发育（2）桑葚胚当卵裂产生的子细胞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，属于全能细胞胚胎早期发育（3）囊胚胚胎进一步发育，细胞逐渐分化，形成内细胞团、滋养层细胞；随着胚胎的进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的腔——囊胚腔，这个时期的胚胎叫作囊胚内细胞团囊胚腔滋养层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胎盘和胎膜发育发育胎儿的各种组织胚胎早期发育（3）囊胚孵化：囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来

孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育透明带内细胞团囊胚腔滋养层胚胎早期发育（4）原肠胚囊胚孵化后，将发育形成原肠胚。原肠胚表面的细胞层为外胚层，向内迁移的细胞形成内胚层。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中胚层。这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。

内胚层中胚层外胚层胚胎早期发育【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？（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。胚胎早期发育【思考·讨论】不同动物受精卵发育的比较（课本P59）1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？表中马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间胚胎早期发育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。在自然情况下，牛胚胎虽然最早可在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。体外受精形成的胚胎，发育到一定阶段方可移植到子宫中课堂小结随堂练习1.下列有关哺乳动物体内受精表达正确的是()A.动物排出的卵子成熟程度不同，有的排出的是初级卵母细胞，如猪、羊；有的排出的是次级卵母细胞，如马、犬B.受精完成的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体C.透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精子入卵的两道屏障D.精子无需穿过透明带也可以与卵细胞膜接触解析：A、动物排出的卵子成熟程度不同，有的排出的是初级卵母细胞，如马、犬；有的排出的是次级卵母细胞，如猪、羊，A错误；B、受精完成的标志是雌雄原核融合形成合子，受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体，B错误；C、透明带反应（第一道屏障）和卵细胞膜反应（第二道屏障）是防止多精子入卵的两道屏障，C正确；D、精子需穿过透明带才可以与卵细胞膜接触，D错误。C随堂练习2.下列有关胚胎发育的叙述，错误的是()A.受精过程的结束即胚胎发育的开始B.胚胎发育的初期是在输卵管中进行的C.桑葚胚期的胚胎从透明带中伸展出来，称为孵化D.高等动物早期胚胎发育的顺序是受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚解析：AB、卵子和精子在输卵管完成受精后，发育也就开始了，因此胚胎发育的初期是在输卵管中进行的，AB正确；C、早期胚胎发育过程中，囊胚期由于细胞增殖使细胞数量增多，且出现了囊胚腔，因此体积进一步扩大，会从透明带中伸展出来，这一过程称孵化，C错误；D、高等动物早期胚胎发育的顺序是受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚，D正确。故选C。C随堂练习3.如图表示某哺乳动物胚胎的早期发育过程，a~c表示相关过程，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示相关时期。下列相关叙述正确的是()A.过程a表示卵裂，该时期细胞数量和体积不断增加B.过程b细胞逐渐分化，Ⅱ分为内胚层、中胚层和外胚层C.过程c表示孵化，孵化后发育形成的Ⅲ时期表示原肠胚D.早期胚胎发育过程中滋养层细胞