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(共23张PPT)
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。能不能让引进的两种奶牛快速、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，一生约生育四五次。如何解决这个难题呢？
第3节 动物细胞工程
2.3.1 胚胎工程的理论基础
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胚胎工程(embryo engineering)
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。
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。
胚胎工程实质：
理论基础：
哺乳动物自然受精和胚胎早期发育
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一、胚胎工程理论基础
受精作用
1.概念:
2.场所:
3.过程：
指精子和卵子结合形成合子 (即受精卵)的过程
输卵管
准备阶段
受精阶段
准备阶段1：精子获能
准备阶段2：卵子的准备
细胞膜的功能：进行细胞间信息交流
细胞膜具有一定流动性
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准备阶段Ⅰ——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”
怎么让精子获能
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
*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；
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头
颈
线粒体鞘
尾
*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
成熟精子的结构
（细胞核）
（中心体）
顶体（高尔基体）
①细胞核是遗传物质储存的场所，决定后代的遗传特性，它参与受精过程。
②精子的运动需要依靠尾部的摆动，这个过程需要消耗能量。线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，为精子的生存和运动提供能量。
精母细胞在变成精子的过程中，很多结构会消失，而细胞核与线粒体都保留了下来，请解释这一现象？
拓展应用（P59）
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准备阶段Ⅱ——卵子的准备
卵子一般排出2-3小时后才能被精子穿入，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
次级卵母细胞
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
马、犬排卵
猪、羊排卵
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。
发育
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受精阶段——输卵管
精子穿越卵细胞膜外结构，如透明带
释放出多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵后形成雄原核,卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体，形成雌原核
精子入卵
精子触及卵细胞膜瞬间，透明带迅速发生生理反应，阻止多精入卵受精的第一道屏障。
精子入卵后，卵细胞膜立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内
防止多精入卵的两个屏障
雄原核
雌原核
第一极体
第二极体
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。
顶体反应
透明带反应
卵细胞膜反应
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受精阶段——输卵管
雌、雄原核靠近
核膜消失，第一次卵裂即将开始
受精完成的标志：
雌、雄原核融合形成合子
受精的标志：
观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间）或雌、雄原核
核膜消失，形成含有两个染色体组的合子，即受精卵
雄原核
雌原核
第一极体
第二极体
两个极体
雌雄原核
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受精:输卵管
精子获能
受精前的准备
卵子准备
刚排出的精子必需在雌性动物的生殖道发生相应生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为“精子获能”
卵子排出后需要在输卵管中进一步成熟，到MⅡ期，才具备与精子受精的能力
精子获能的方法：利用雌性动物的生殖道；将精子培养到获能液（Ca2+载体、肝素等）中使其获能
精子穿过卵细胞外结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵形成雄原核；卵子释放第二极体后，形成雌原核
雌雄原核靠近
核膜消失
小结
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二、胚胎早期发育
1.卵裂:
输卵管(透明带内)
胚胎发育早期，有一段时间是在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。
2.场所:
3.特点:
细胞数量 ，胚胎总体积 _________
每个细胞体积___________
DNA总数目__________
每个细胞的核DNA数目_____
有机物总量_____，有机物种类_____
不断增加
并不增加
不断减小
不断增加
不变
减少
增加
受精卵
2细胞
4细胞
桑葚胚
囊胚
受精卵
桑葚胚
囊胚
原肠胚
卵裂
(细胞未分化)
内细胞团
滋养层细胞
囊胚腔
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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
原肠胚
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人 卵细 胞受 精到 受精 卵卵 裂后 植入 的过 程
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【思考 讨论】不同动物受精卵发育的比较
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
动物种类 受精卵发育的时间/h 进入子宫时受精卵的发育天数和发育阶段
2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑葚胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑葚胚
绵羊 36~38 42 48 67~72 96 3~4 16细胞
猪 21~51 51~66 66~72 90~110 110~114 2~2.5 4~6细胞
马 24 30~36 50~60 72 98~106 6 囊胚
牛 27~42 44~65 46~90 96~120 120~144 4~5 8~16细胞
注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间
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动物种类 受精卵发育的时间/h 进入子宫时受精卵的发育天数和发育阶段
2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑葚胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑葚胚
绵羊 36~38 42 48 67~72 96 3~4 16细胞
猪 21~51 51~66 66~72 90~110 110~114 2~2.5 4~6细胞
马 24 30~36 50~60 72 98~106 6 囊胚
牛 27~42 44~65 46~90 96~120 120~144 4~5 8~16细胞
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。
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动物种类 受精卵发育的时间/h 进入子宫时受精卵的发育天数和发育阶段
2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑葚胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑葚胚
绵羊 36~38 42 48 67~72 96 3~4 16细胞
猪 21~51 51~66 66~72 90~110 110~114 2~2.5 4~6细胞
马 24 30~36 50~60 72 98~106 6 囊胚
牛 27~42 44~65 46~90 96~120 120~144 4~5 8~16细胞
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。
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受精
胚胎早期发育
胚胎工程的理论基础
准备阶段1—精子获能
准备阶段2—卵子的准备
受精
卵裂
桑葚胚
囊胚
原肠胚
精子穿越卵细胞膜外的结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵
雌、雄原核形成
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵
课堂小结
2.下列有关哺乳动物早期胚胎发育的叙述，错误的是 （ ）
A.在桑葚胚阶段，胚胎的内部开始出现含有液体的腔
B.胚胎干细胞是一类未分化的细胞，可以从早期胚胎中分离获得
C.桑葚胚的细胞一般都具有全能性，囊胚的细胞逐渐分化
D.受精卵早期分裂时，胚胎中细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加
1.判断下列有关哺乳动物受精的表述是否正确。
（1）在自然条件下，受精在子宫中完成。 （ ）
（2）精子需要获能才能与卵子结合，而卵子一经排出就具备受精能力。（ ）
（3）精子入卵后，卵细胞膜会发生反应阻止其他精子入卵。 （ ）
练习与应用
一、概念检测
A
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3．下列关于哺乳动物体内受精的叙述，正确的是 （　）
A．卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成
B．受精一般是在输卵管内完成的，而胚胎的发育一直是在母体子宫内进行的
C．精子和卵子受精时，两者均已完成了减数分裂
D．精子接触卵细胞膜时，透明带会发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带
D
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4．如图表示胚胎早期发育过程中的某一时期，下列有关叙述错误的是（　　）
A．图中②将发育成胎膜和胎盘
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，终止于生命结束
D．胚胎从①中伸展出来的过程发生于囊胚期，叫孵化
C

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