人教版教学课件人教版 高中生物 选修3 胚胎工程.ppt

1、,胚胎工程,我们知道,在自然状态下,一只母羊一胎只能生出12只羊羔,而一头母牛一生只能生育45头仔牛,繁殖率很低; 而在畜牧业生产(即养猪、牛、羊等)上,我们需要大量、快速、高效的繁殖那些产肉率、产奶率高的优质牲畜,怎么办呢?,-借助胚胎工程!, 什么是胚胎工程? -查书P59.了解., 胚胎工程:,就是在动物体外对发生在动物体内的自然受精过程和胚胎发育过程进行人工模拟操作.,显然,要实施胚胎工程,就必须知道发生在动物体内的自然受精过程和胚胎发育过程是怎样的.,体内受精和早期胚胎发育, 我们知道受精就是精、卵结合为受精卵。,对此,你们可能已略知一二.,那么,动物的精子和卵细胞是怎样形成的?,精

2、子的来历:,-查书P6162文、图,并结合自身实际和回忆有关减数分裂等知识,快速回答以下问题:,1.精子产生的场所:_. 2.精子产生的起、止时期(指的个体生长发育期):_. 3.精子最初来自于身体的哪种细胞?_;,睾丸(精巢)的曲细精管,精原细胞,4.精原细胞是经过哪三个阶段、发生了哪些变化才形成精子的?_. (注意:精细胞的细胞核和三种细胞器-高尔基体、线粒体、中心体分别变为精子的哪个部分?_.这些变化有何生理意义?_.),细胞核 - 高尔基体- 中心体 - 线粒体 - 细胞内的 其他物质-,头部的主要部分,顶体(在头部),尾,尾基部的线粒体鞘膜,球状的原生质滴,精细胞:,精子:,精原细胞

3、,有丝分裂,初级精母细胞,次级精母细胞,精子细胞,精子,M,第一阶段,第二阶段,第三阶段,M,1.精子发生的过程,多个精原细胞,染色体复制,变形!,精原细胞经过有丝分裂产生多个初级精母细胞。,初级精母细胞经减数分裂形成含有单倍染色体的精子细胞。,细胞核变为精子头部的主要部分； 高尔基体发育为头部的顶体； 中心体演变为精子的尾； 线粒体形成线粒体鞘膜； 其它物质浓缩成原生质滴（球形）,提示：,2.一个初级精母细胞经过减数分裂后形成_个精细胞.,3.注意:精细胞经过_而成为精子.,变形,卵子的形成过程:,-查书P6263.回答以下问题:,1.卵子的发生场所是_. 2.卵子的发生的时间(指动物的个体

4、发育时期) 是开始于_(还未出生时!).显然,从发生时间上比较,卵子要远远_(选:早于;晚于)精子. 3.卵子最初来源于_细胞. 4.关于“卵泡”: 一个卵泡由_个_细胞和包围在它外面的一层体积很小形状扁平的_细胞组成.(初级卵泡的发育在动物出生后暂时停止,直至性成熟时才继续发育-经过减形成1个次卵母和1个第一极体,人类的次级卵母停留在减中期,并从卵泡中排出.,胚胎期性别分化以后,1,初级卵母,卵泡,卵巢和输卵管,5.一个初级卵母细胞经过减数第一次分裂后形成_个_卵母细胞和一个第一极体,再经过减数第二次分裂后形成_个卵子和_个第二极体. (有的第一极体不分裂) 6.排卵是指_(选:卵子;卵泡)

5、从_(选:卵泡;卵巢)中排出.(接着进入输卵管). 但是,刚排出的卵是成熟的卵子吗?_,它实际上是_. 它在何处进一步成熟?_具备受精能力的卵子所处的时期?_何时完成减数第二次分裂而形成卵子?_ 7.受精作用发生在雌性动物的什么部位?_.,1,次级,1,3,卵子,卵泡,不是,次级卵母细胞(甚至是初级卵母细胞),受精时,输卵管,输卵管,减中期,9.受精作用完成的标志是 _.,(即卵黄膜),(由卵丘细胞组成),8.卵细胞的结构(注意:细胞膜外面还有透明带,放射冠),透明带和卵黄膜之间出现两个极体.,透明带:是围绕在哺乳动物卵细胞外的一层透明的非细胞性物质，其主要生化成分为糖蛋白。,卵原细胞,有丝分

6、裂,多个卵原细胞,染色体复制,初级卵母细胞,M,第一极体,次级卵母细胞,两个第二极体,第二极体,卵子,退化消失,M,排卵前后完成!,在受精过程完成!,被卵泡细胞包围,形成卵泡,胎儿期的性别 分化后完成,卵子的发生:,卵子的形成过程:,精子与卵子的发生比较,受精作用,-快速浏览P63倒1段-66的文图.注意以下问题:,1.受精作用的过程包括哪两个阶段,每个阶段各发生了什么事件? 2.什么是“精子获能”?,3.只有达到哪个分裂阶段的卵细胞才能具备受精能力?,5.受精作用的场所是哪里?,4.受精时,精子要先后穿过卵细胞的哪几道“障碍”?,过程,受精前的准备阶段,受精阶段,准备阶段1 精子获能,准备阶

7、段2 卵子的准备,即精子必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。,即卵子在输卵管内达到减数第二分裂中期（M）时，才具备受精能力。,包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，原核形成和配子结合。,提示: 1.受精过程的两个阶段:,2.受精阶段的过程:,精卵相遇,精子,精子穿过放射冠,精子穿过透明带(透明带反应),精、卵的细胞膜接触、融合(卵黄膜的封闭作用),精子进入卵内,精子变为雄原核,并刺激卵子进行减数第二次分裂形成雌原核,雌、雄原核融合 (两组核染色体合为一组),形成合子,顶体反应,提示:受精过程的要点:,1.精子在受精前必须_.精子获能的地点是_,作用是. 2.在受

8、精过程中,精子连续突破放射冠和透明带两道障碍都是依靠精子的哪些部分?_. 3.防止多个精子进入卵中受精的两道屏障分别是_和_.(排他性!) 4.卵子是在什么时候才彻底完成第二次减数分裂的?_.,透明带反应,卵黄膜的封闭作用,顶体等,雌性动物的生殖道里,受精时,获能,5.受精作用完成的标志是 _.,透明带和卵黄膜之间出现两个极体.,这两个极体分别是_,第一、第二极体各一个,6.受精的意义:,维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定 ；对于生物的遗传和变异十分重要.,胚胎发育,-查书P6667,研读图38,回答:,1.胚胎发育是指由_(起点)发育为_的过程. 2.早期胚胎发育的过程可分为哪个阶段

9、?,卵裂(形成桑椹胚)-囊胚-原肠胚-三胚层的分化.,3.卵裂期(即合子进行细胞分裂)的场所是_,这一时期的特点有:细胞分裂的方式是_,胚胎的细胞数量_,每个细胞的体积_,胚胎的总体积_. 经过卵裂所形成的桑椹胚大约有_个细胞.这个时期的细胞是否具有全能性?_;是否分化了?_.,4.哪个时期胚胎中的细胞开始了初步分化?_,囊胚,5.解释:内细胞团(!),滋养层细胞.二者将来各发育为什么? _,6.囊胚腔位置:_,7.“胚胎的孵化”?_,8.哪个时期的胚胎分化形成了内、中、外三个胚层(即细胞层)?_,原肠胚,9.原肠腔的位置?_,10.原肠胚的三个胚层不断分裂、分化,逐渐发育成胎儿.,受精卵：最

10、初发育在输卵管进行有丝分裂。,卵裂期：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。,桑椹胚：由具有全能性细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑椹。,囊胚（内含囊胚腔）：内细胞团：发育成胎儿各组织;滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘,原肠胚（内含原肠腔）,该图显示了早期胚胎发育的那几个阶段?_.,在卵裂期: 细胞分裂方式为_. 细胞数目_. 胚胎总体积_或略有_. 每个细胞体积_. 每个细胞的DNA数目_. 有机物总量_.,1哪个时期胚胎中的细胞的全能性最高?_,桑椹胚,2.哪个时期胚胎中的细胞开始初步分化?_,囊胚,提示:,3.显然,若进行胚胎移植,应选择_或

11、_时期的胚胎,以提高成功率.Why?_.,桑椹胚,囊胚,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚（内含囊胚腔）,原肠胚（内含原肠腔）,胚层分化形成胎儿形成,：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。,：由具有全能性细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑椹,内细胞团：发育成胎儿各组织,滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘,：最初发育在输卵管进行有丝分裂,滋养层 外胚层 中胚层 内胚层 原肠腔,提示:哺乳动物胚胎发育的基本过程:,动画: 胚胎发育,受精卵,第一次卵裂,第二次卵裂,第三次卵裂,囊胚,囊胚,原肠胚,胚胎发育:,练 习,1.卵裂期的特点(注意看图),细胞分裂方式为

12、_ 细胞数目_ 胚胎总体积_或略有_ 每个细胞体积_ 每个细胞的DNA数目_ 有机物总量_,有丝分裂,增加,不增加,缩小,减小,不变,减少,2下列不是精子、卵子发生的区别的是（ ） A、初级精母、卵母细胞的形成时间 B、MI和MII的时间连续性 C、成熟生殖细胞是否经过变形 D、成熟生殖细胞中染色体的数量 31个卵泡可以形成的卵子数目是（ ） A、1个 B、2个 C、3个 D、4个 4卵子的成熟部位和受精部位正确的是（ ） A、卵巢 卵巢 B、卵巢 输卵管 C、输卵管 输卵管 D、输卵管 子宫,D,A,C,5下列哪项正确的表达了牛胚胎的发育顺序( ) A配子一受精一合子一胚一卵裂 B合子一胚一

13、胎儿一幼体一成体 C合子一卵裂一 桑椹一囊胚一原肠胚一胎儿 D精卵细胞形成一受精一合子一胎儿一出生,6.哺乳动物受精卵在卵裂期发生的变化是( ) A细胞的总面积与总体积的比值逐渐增大 B细胞的数目增多，有机物含量大增 C每个细胞的DNA含量不断增加，全能性增高 D逐渐出现了原肠腔，并有了胚层的分化,C,A,7有一个卵原细胞中含有A与A/、B与B/两对同源染色体，它形成的含AB的配子有( ) A1个 B0或1个 C2个 D4个,B,8关于桑椹胚和囊胚的比较，以下说法不正确的是( ) A桑椹胚的各细胞结构功能基本相同 B囊胚期细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变 C囊胚期细胞分化是由于遗传物质

14、突变引起的 D囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起的,c,9以下关于桑椹胚的说法不正确的是( ) A胚胎细胞达到32个左右，形似桑椹 B每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，即每个细胞都具有全能性 C良种母牛体内此时的细胞都有可能克隆出基因型完全相同的小牛，性别一定为雌性 D是由受精卵经有丝分裂产生的,c,10.在动物的胚胎发育过程中，早期原肠胚的细胞从一个部位移植到另一个部位时，被移植的细胞能适应新的部位并参与那里的器官形成。但如果在原肠胚的末期，把未来发育为蝾螈下肢的部分移植到另一蝾螈胚胎不长下肢的部分，将发育为一条额外的腿，这说明( ) A原肠胚末

15、期出现了组织和器官的形成B细胞是全能的 C原肠胚末期出现了细胞分化D原肠胚已出现了三个胚层,c,体外受精和 早期胚胎培养- 试管动物,试管动物技术,是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育成早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。,采集良种母牛的卵母细胞,卵母细胞的体外培养,采集良种公牛精子,精子体外获能,体外受精,良种牛体外受精胚胎,胚胎移植,受体牛,良种犊牛,成熟期牛,屠宰加工厂,市场,采集卵巢中的 卵母细胞,“试管牛”工厂化生产的技术流程图,1.卵子的收集和培养,对不同动物,采取卵母细胞的方法不同, 进行体外受精需要人工获取母畜的卵子和雄畜的精子,这分别是怎样做的?

16、,冲卵法:,用促性腺激素处理母畜,促使其超数排卵,并从其输卵管里冲取卵子,直接和获能精子在体外受精,采集法:,从已被屠宰的母畜的卵巢里采集卵母细胞,经体外人工培养后,再与获能精子体外受精,2.精子的收集和获能,2)精子获能的方法: 培养法：啮齿动物、 家兔和猪 化学法：牛、羊,1)收集精子的方法: 假阴道法,手握法和电刺激等,3.体外受精,在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程,胚胎的早期培养:,培养液的成分应包括: 水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等.,什么是试管动物? -见P69的T1T3.,思考回答: 1.试管牛的哪些阶段是在试管中完成的? _. 2.培育试

17、管牛要利用哪些重要的生物技术? _.,体外受精;动物细胞培养;胚胎移植,体外受精;早期胚胎发育(如卵裂), 显然,要进行体外受精,就需要人工获取动物的卵细胞和精子并且让二者在动物的体外结合. 这些分别是如何操作的呢? -快速选择查阅P6972.,查书、思考回答: 1.为了促使雌性动物超数排卵,要给该动物注射_激素(该激素是由谁分泌的?作用于谁?有何作用?_). 2.我们知道只有获能的精子才能和卵子结合,为了使采集的精子在体外获能,通常采用的方法有_法和_法.其中的化学诱导法所使用的化学药品是_.,培养,化学诱导,肝素或钙离子载体A23187溶液,促性腺,4.体外受精后形成的早期胚胎需要在发育培

18、养液里进行培养,培养液的成分应包括_等.,5.不同动物的胚胎移植的时间不同,但一般最迟都应在_之前,原因是_.,囊胚期,水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等,细胞有较高的全能性,3.体外受精是在_溶液或专门的_溶液中完成的; 一般的,与精子结合的卵细胞是处于_ 时期的细胞.,减中,获能溶液,专用的受精溶液,胚胎工程的应用及前景,(一)胚胎工程技术包括哪些? 1.体外受精 2.胚胎移植 3.胚胎分割 4体外生产胚胎技术 5.胚胎干细胞培养 (二)目前应用较多的是哪些? 胚胎移植、胚胎分割、体外生产胚胎技术。,查书P74,了解以下内容:, 胚胎移植是怎样进行的？,(三)胚

19、胎移植？-P74 1.概念: 将雌性动物体内的早期胚胎(或者通过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,使之发育为新个体的技术。,选择,供体母牛(良种!),受体母牛,同期发情处理,超数排卵(!),供体公牛(良种),配种,冲卵(收集胚胎),质量检查、培养,胚胎移植,妊娠检查,分娩（胚胎移植的犊牛）,2.胚胎移植的基本程序(以牛为例):,思考: 怎样使供体和受体母牛同期发情?,(1).胚胎的来源是： 雌性动物体内的早期胚胎(?)或体外受精 及其他方式得到的胚胎。 (2).供体是指：提供胚胎的动物个体,必须是良种. (3).受体是指：接受胚胎的动物个体,必须是良种吗?_

20、. (4).受体动物的必备条件-和供体“二同”: 同种;生理状态相同。,3.注意:在胚胎移植中:,(5).对于已收集的胚胎若不能直接移植入受体内,则应放入_中保存.,-196的液氮中(超低温).,液氮罐,1)加速育种工作和品种改良； 2)可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力(为什么?),缩短繁殖周期,增加其一生中繁殖的后代数量. 3)大量节省购买种畜的费用； 4)一胎多产； 5)保存品种资源和濒危物种；,4.胚胎移植的现状和意义,5.胚胎移植能够成功的生理学基础有哪些?,1)供体和受体有相同的生理状态； 2)早期胚胎处于游离状态,为胚胎的收集提供了可能； 3)受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫

21、排斥； 4)胚胎与受体建立正常的联系,但遗传物质没有改变。,6.思考与讨论: (1)、在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前、后所处的生理环境保持一致？,答案：应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到一致，这是胚胎移植成功与否的关键。,(2)、有人说:胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移(其余未变). 你认为这样的概括正确吗？ 正确!,胚胎移植的基本程序: （1）供体、受体的选择和处理 （2）配种或进行人工受精 （3）胚胎的收集、检查、培养或保存 （4）胚胎移植 （5）移植后的检查,（1）对供体、受体进行选择,供体： 遗传性能和生产性能优秀的个体； 受体

22、： 健康和正常繁殖能力的个体 处理： 同期发情 具体做法： 注射相关激素。,（2）采集卵母细胞 方法： 超数排卵 具体做法： 注射促性腺激素,（3）配种或人工受精,精子来源： 同种优良的雄性动物。,（4）胚胎的收集,在配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来。,（5）对胚胎进行质量检查,（6）胚胎的保存或移植,（7）胚胎的移植,方法一：手术法 具体做法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。 方法二：非手术法 将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。,（8）对受体母牛进行是否妊娠的检查,（9）受体母牛产下胚胎移植的犊牛,胚胎分割,二、胚胎分

23、割 -阅读课本P78-79，思考以下问题： （1）胚胎分割的概念 （2）胚胎分割特点 （3）胚胎分割的理论基础 （4）胚胎分割操作过程,1.概念: 采用显微手术（机械方法）的方法将早期胚胎分割成2分胚,4分胚或8分胚,经体内或体外培养后植入受体，以得到同卵双胎或同卵多胎的技术。,胚胎分割移植的显微操作,2.胚胎分割的特点： 后代具有相同的遗传物质， 因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。,显然,通过胚胎分割技术培育出的后代,其遗传物质相同吗?_; 通过胚胎分割技术繁殖后代的方法应属于_(有性生殖;克隆或无性繁殖.),3、理论基础: 动物胚胎细胞的全能性。 所以胚胎分割的时期为：囊胚

24、或桑椹胚。,进行胚胎分割的胚胎应是_或_时期的胚胎; 被平分的胚胎仍然能够发育成新个体,这说明胚胎里的细胞具有_,4、选择的胚胎： 发育良好的,形态正常的桑椹胚或囊胚。 5、使用的主要仪器： 实体显微镜和显微操作仪。 6、具体操作 用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚移植给受体。,7、操作注意事项： 对囊胚阶段的胚胎进行分割时，必须要将囊胚中的_均等分割. 为什么?_,内细胞团,原因：内细胞团具有全能性,将来发育为胎儿的各种组织. 其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养. 若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正

25、常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题.,7、操作注意事项： 胚胎分割的份数越多，操作的难度会越_，移植的成功率也越_。 早期胚胎的体积很小，只有在显微镜下才能看到；再者，细胞数目是有限的。分割的份数越多，不但难以做到均等分割，每一份的细胞数会越少，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大。因此，分割的份数越多，技术的难度会越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率自然会降低。,8.胚胎分割技术的缺陷 （1）刚出生动物的体重偏低，毛色和斑纹还存在差异； （2）采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的。,练习,1.下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是（

26、 ） A.受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植 B.受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态 C.超数排卵技术要使用一定的激素 D.试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行,A,2.下列对于优良种畜的胚胎移植的说法不正确的是（ ） A.供体母牛必须是同一物种的良种 B.受体母牛必须是同一物种的良种 C.供体公牛必须是同一物种的良种 D.受体母牛可以是同一物种的一般健康牛,B,3.供体的胚胎移植到受体后，游离的胚胎在发育过程中形成胎盘与受体相连，并通过胎盘与受体的血液进行物质交换。以下说法正确的是（ ） A.受体是为供体胚胎提供发育的条件 B.受体与胚胎血型应相同，否则会发生免疫排斥反应 C.受

27、体与胚胎血液混融在一起 D.胚胎心肺功能都能正常运行,A,血液直接不相通,靠胎盘联系.,-阅读课本P80-81，思考以下问题： （1）什么是胚胎干细胞？ 简称是什么？ （2）胚胎干细胞的来源。 （3）胚胎干细胞的特性。 （4）胚胎干细胞的应用。,三.胚胎干细胞,一.什么叫干细胞:,提示:,是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有分裂、分化为各种组织、器官和人体的潜在功能.,二.干细胞可分为: 全能干细胞： 万能干细胞： 多能干细胞（只能产生一族密切相关的细胞): 专能干细胞（只能产生一种细胞）：,受精卵,骨髓中的造血干细胞、神经干细胞、皮肤干细胞,胚胎干细胞,肠上皮干细胞,从受精卵到个体的发育：全能，万能，多能，专能 ,不能.,三.胚胎干细胞： 1.概念 简称ES或EK细胞,是由早期胚胎(卵裂、桑椹胚、囊胚期)或原始性腺中分离出来的一类细胞，能分裂、分化成各种组织器官.,原始性腺: 原始性腺又称为原始生殖腺，由原始生殖细胞(在胚胎的外胚层里