高中生物人教精品课件系列选修3专题3第1节体内受精和胚胎的发育1

1、专题3 胚胎工程,专题3:胚胎工程,胚胎工程,胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要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： 技术手段： 理论基础： 操作目的：,早期胚胎和配子,胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等,哺乳动物的受精卵和早期胚胎的发育规律,生产后代，满足人类需求,专题3:胚胎工程,3.1 体内受精和 早期胚胎发育,胚胎工程的建立,一.胚胎移植技术的研究 胚胎移植技术成为许多胚胎工程不可 缺少的基础环节。 二.胚胎移植技术的成功和应用带动和加速了

2、体外受精技术的研究。 三.胚胎移植和体外受精使胚胎分割、性别鉴定、体细胞克隆、转基因胚胎、胚胎干细胞 培养等技术应运而生。,一.精子和卵子的发生,（1）发生场所：睾丸 （2）时间： 初情期生殖机能衰老,1.精子的发生,精原细胞,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 减数分裂,第三阶段 细胞变形,M,多个精原细胞,染色体复制,变形,（3）精子发生的过程,第阶段初级精母细胞的形成,精原细胞,多个精原细胞,有丝分裂,第阶段： 精子细胞的生成,初级精母细胞,次级精母细胞,精子细胞,M,M,减数分裂,第阶段：精子细胞变形成精子,3、过程：,初级精母细胞,染色体复

3、制、其他物质合成,第阶段：精子细胞变形成精子,精子细胞变形中的主要变化：,1.细胞核 2.高尔基体 3.中心体 4.线粒体 5.细胞内其他物质,精子头的主要部分,头部的顶体,精子的尾,线粒体鞘膜(尾的基部),原生质滴(球状,最后脱落),4、精子的形态：,（1）外形似蝌蚪，分 _、_、_、三大部分。,（2）不同种动物精子的形态_，大小略有_，与动物的体形大小_。,头 颈 尾,相似,不同 无关,精原细胞,有丝分裂,初级精母细胞,次级精母细胞,精细胞,精子,M,第一阶段,第二阶段,第三阶段,M,精子发生的过程,多个精原细胞,染色体复制,变形,提示：不是。其一，动物在自然繁殖的条件下为繁殖后代、延续物

4、种的一种生理保障机制；其二，在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部位，在通过母畜生殖道的过程中，复杂的组织结构和生理环境将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到达受精部位（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子 完成受精的只有一个。,1.家畜每次射精排出的精子数以亿计， 但是通常只有一个精子能够与卵子结合，这能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？,问题讨论:,提示：细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体是有氧呼吸产生运动能量的场所。精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子维持生 存和运

5、动能量的“动力工厂”或“发动 机”。,2.精子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？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？,2.卵子的发生,(1)发生部位：卵巢 (2)时间：减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的。,胎儿期,透明带,卵黄膜,卵原细胞,初级卵母细胞,有丝分裂 后演变,初级卵母细胞,次级卵母细胞 第一极体,第二极体,时间：排卵前后,M ,生长，透明带生成,第一极体,M,发生时间:受精时发生地点:输卵管,合子和两个极体,受精,初情期后,2、过程,卵原细胞,发生时间：胎儿期， 地点：卵巢,

6、多个卵原细胞,初级卵母细胞,在雌性动物排卵前后完成,次级卵母细胞和第一极体,在受精过程中完成 地点：输卵管,合子和两个极体,有丝分裂,卵原细胞,有丝分裂,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,胎儿时期完成,3卵子发生的过程：,在卵黄膜和透明带间隙有两个极体是卵子是否受精的重要标志,思考：1.卵子是否受精的重要标志是什么？,减数第二次分裂过程是在输卵管中,3.排出的卵子是什么时期的细胞？,排出卵子是不成熟的，且成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，例如猪、羊，有的可能

7、是初级卵母细胞，例如马、犬。,2.产生卵子的过程是否都发生在卵巢中？,排卵,卵泡的发育,卵子受精的标志： 当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。,注意：1.区分受精的标志和受精完成的标志 2.精子和卵子发生的区别,1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？ 2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？ 3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？,答：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵 子是在输卵管内与精子受精的。,答：正常情况下，一个卵泡只能

8、形成一个成熟的卵子。,答：是指卵子从卵泡中排出。,睾丸,卵巢、输卵管,初情期后,胎儿时期、初情期后,连续的，需变形；细胞质均等分配,MM是不连续的，不需变形；细胞质不均等分配,4个精子,一个卵子和3个极体,需要,不需要,发生的时期和场所,原始生殖细胞的增殖为有丝分裂 生殖细胞的成熟为减数分裂 成熟细胞均经一次复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半,巩固练习,1.下列不属于胚胎工程的是： （ ）,A.体外受精 B.胚胎分割、胚胎移植 C.胚胎干细胞培养 D.转基因鲤鱼的培育,2.有一个卵原细胞中含有A与A、B与B两对同源染色体，它形成的含有AB的配子有 （ ）,A.1个 B.0或1个 C.2个

9、D.4个,D,B,三、受精,1、概念:,2、标志:,3、场所:,1、概念:指精子和卵子结合形成合子 (即受精卵)的过程。,2、标志:在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。,3、场所:受精是在输卵管内完成的。,一)受精前的准备阶段: 1)精子获能:精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后,才获得受精能力的生理现象. 2)卵子的准备:在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期,才具有与精子受精的能力,4：过程.过程：,3:受精阶段,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。,哺乳动物受精过程示意图,1)精子穿越放射冠和透明带,顶体反应,透明带反应(第一道),2)精子进入卵黄

10、膜,卵黄膜封闭作用（第二道）,3)原核形成,雄原核和雌原核形成,4)配子结合：,雌雄原核融合形成合子(受精卵),穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿放射冠。,2.精子进入卵黄膜,卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障,卵黄膜上的微绒毛抱住精子,3.原核形成： 雄原核形成和雌原核形成,4.配子结合： 雌雄原核融合形成合子(受精卵),受精完成标志,形成受精卵：,小结受精阶段: 精子穿越放射冠 精子穿越透明带 精子穿越卵黄膜 原核形成 配子结合,顶体反应,透明带反应（第一道）,卵黄膜封闭作用（第二道）,雄原核形成和雌原核形成,雌雄原核融合形成合子(受精卵),受精的意义,维持每种生

11、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。,三.胚胎发育,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚（内含囊胚腔）,原肠胚（内含原肠腔）,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,三.胚胎发育,滋养层 外胚层 中胚层 内胚层 原肠腔,1、卵裂期的特点：,细胞分裂方式为_ 细胞数目_ 每个细胞体积_ 胚胎总体积_或略有_ DNA数目_ 有机物总量_ 有机物种类_,有丝分裂,增加,不增加,

12、缩小,减小,增加,减少,增加,胚胎发育,增加,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚（内含囊胚腔）,原肠胚（内含原肠腔）,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：将发育成胎膜和胎盘,：最初发育在输卵管进行有丝分裂,外胚层、中胚层、内胚层 滋养层 原肠腔,2、早期胚胎发育的几个阶段,桑 椹,桑椹胚,囊胚期,滋养层：发育成胚胎的附属结构或胚外结构，胚胎可通过这些组织从母体中获得正常发育所需的氧气和营养物质,内细胞团细胞：即胚胎干细胞，是一种未分化的细胞，

13、具有全能性，能发育成完整的胚胎,滋养层,内细胞团,囊胚腔,囊胚的形成,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,内胚层中胚层原肠胚,胚的发育：,按照一定的 次序向内运动,受精卵卵裂囊胚,原肠胚的形成,1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？ 2.将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应选择什么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？,资料分析,答：马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。,答：马应选择囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在816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

14、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？请结合本节内容举例说明。,提示：胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。本节涉及的哺乳动物体内受精和胚胎发育都是在自然条件下的特点和规律，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；获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精；体外受精卵能在人工培养条件下继续发育等，这些都有赖于体内自然条件下的基础研究成果。,巩固练习,1精子与卵子结合过程中穿越的两道屏障是（） 顶体反应 透明带反应 卵黄膜封闭作用 精子穿越放射冠 A B C D 2

15、在受精过程中 （） 精子必须发生顶体反应，释放顶体酶 顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带、卵细胞膜 卵细胞恢复并很快完成了第一次减数分裂 精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核 透明带反应防止了多精入卵和多精受精的发生 ABCD,B,B,在动物胚胎发育过程中，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，把未来发育为蝾螈后肢的部分移植到另一蝾螈胚胎不长后肢的部分，将发育为一条额外的腿，这说明（ ） A.原肠胚末期已出现了组织分化和器官的形成 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,当卵

16、细胞达到（ ）时期时，才具备与精子受精的能力 A.减数第二次分裂后期 B.减数第一次分裂末期 C.减数第二次分裂中期 D. 减数第二次分裂结束成熟,C,关于桑椹胚和囊胚的比较,以下说法正确的是( )(多选) A. 囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的 B.囊胚期的细胞出现了细胞分化,但遗传物质未发生改变 C. 桑椹胚的各细胞结构功能基本相同 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。,BCD,下列有关哺乳动物的胚胎发育早期的卵裂期过程的叙述中，错误的是（ ） A. 细胞数目不断增多 B. 细胞的分裂方式是有丝分裂 C. 胚胎中DNA的总量增加 D.

17、每个细胞的DNA含量不断增加，细胞全能性变小,D,下列能正确表示高等动物胚胎发育顺序的是 （） A.受精卵卵裂原肠胚囊胚组织器官的分化 B.卵卵裂原肠胚组织器官分化 C.受精卵桑椹胚原肠胚幼体 D.受精卵桑椹胚囊胚原肠胚组织器官的分化,D,桑椹胚是指（） A 含有一个充满液体的腔 B总体积大于受精卵 C受精卵不断分裂后形成 D外面无透明带,C,下列说法正确的是（ ） A、成熟精子遇到卵子便可以发生受精作用 B、排出成熟卵子的过程即为排卵 C、卵子形成时分裂过程均在卵巢内完成的 D、卵子产生中的减数第二次分裂是在精子 和卵子的结合过程中完成的,D,下列不是精子、卵子发生的区别是（ ） A、初级精

18、母、卵母细胞形成时间 B、 M和M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,下列属于精子和卵子的发生上的区别是（ ） A细胞的分裂方式 B 染色体数量 C遗传物质 D生殖细胞的贮备,D,D,获能后的精子和卵子受精时,将会发生（多选）（ ） A、尾部脱落 B、顶体反应 C、卵黄膜封闭 D、透明带反应,精子入卵后，发生的变化是（多选）（ ） A、精子完成第二次减数分裂，形成雄原核 B、精子发生顶体反应 C、激发透明带反应 D、卵子完成第二次减数分裂，形成雌原核,ABCD,CD,研究表明，大多数动物如蛙的受精卵 在卵裂期随着卵裂的进行胚胎的体积并不增 大，但胚胎细胞核的总质量与细胞质的总质 量（核/质）比值却发生变化。下列符合 卵裂期核质质量比值变化趋势的示意图是( ),B,A,C,D,A,（09海南卷）26.（18分）（选修模块3：现代生物科技专题） 请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题： （1）精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体，顶体内含有的 能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。 （2）某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于 卵母细胞阶段，当该细胞发育至减数第二次分裂 期时，才具备受精能力。若在卵黄膜和透明带之间看到两个