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选择性必修三
第二章 第3节胚胎工程（第1课时）
学习目标
01
02
回顾受精作用的过程
掌握受精和早期胚胎发育的基本过程
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。能不能让引进的优良奶牛快速、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？
可以通过体外受精、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛的胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代。
良种荷斯坦奶牛
胚胎工程是指对 、 或 进行多种显微操作和处理，然后将获得的 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 、 和 等。
胚胎工程
1.操作对象：
2.技术种类：
3.工程实质：
4.理论基础：
动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞
体外受精、胚胎移植、胚胎分割
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
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。
生殖细胞
受精卵
早期胚胎细胞
胚胎移植
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
一、受精
（一）概念：
受精是_______和__________结合形成_________的过程
精子
卵子
合子
（二）场所：
输卵管内
（三）过程：
包括___________________和__________。
受精前的准备阶段
受精阶段
1.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_________________发生_______________后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能”
雌性动物的生殖道
相应的生理变化
（2）研究精子获能机制的意义：
实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能，为___________________的建立奠定了基础
体外受精技术
头
颈
线粒体鞘
尾
成熟精子结构和几种主要家畜的精子示意图
一、受精
透明带
卵细胞膜
核
第一极体
具备受精能力的卵子结构
2.准备阶段2—卵子的准备
（1）卵子一般在排出________后才能被精子穿入
（2）动物排出的卵子成熟程度不同：
有的可能是________________，如马、犬等；
有的可能是________________，如猪、羊等；
（3）卵子成熟的场所：
排出的卵子都要在__________进一步成熟
（4）卵子具备与精子受精能力的时期： 。
2-3h
初级卵母细胞
次级卵母细胞
输卵管内
MⅡ
一、受精
3.受精阶段：
精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带
释放出多种酶，以溶解这些结构
精子接触卵细胞膜
透明带反应
精子形成雄原核、卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核
精子入卵
卵细胞膜反应
精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带
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
防止多精入卵的两个屏障
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，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。
雄原核
雌原核
放出第二极体
第一极体
一、受精
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵。
第一次卵裂即将开始
受精的标志：
观察到两个极体或雌、雄原核。
受精完成的标志：
雌雄原核形成合子
雌雄原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失。这个含有两个染色体组的合子就是受精卵。受精过程结束后，受精卵的发育也就开始了。
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第一极体+第二极体；
一、受精
受精卵细胞质中的遗传物质主要来自母方,细胞核中的遗传物质（即染色体）一半来自父方,一半来自母方。
【例1】下列过程发生在受精过程中的是( )
①精子与卵子接触,释放多种酶
②精子释放的酶可使精子穿过透明带、卵细胞膜
③卵子恢复分裂并很快完成了减数分裂Ⅰ
④精子和卵子的细胞核分别形成雄原核和雌原核
⑤透明带反应可以防止多精入卵的发生
A.①②⑤ B.①④⑤ C.②③④ D.②④⑤
B
典例研析
【例2】下列有关受精作用的叙述,错误的是 ( )
A.合子中全部的遗传物质,一半来自父方,一半来自母方
B.受精时,精子和卵子的染色体汇合在一起
C.合子中的染色体数与本物种体细胞中的染色体数相同
D.合子中的染色体,一半来自父方,一半来自母方
A
典例研析
（一）场所：输卵管和子宫原肠胚受精卵卵裂桑葚胚囊胚原肠胚（二）过程：二、胚胎早期发育1.卵裂
（1）概念：
胚胎发育早期，有一段时间是在 内进行分裂，细胞数量 ，胚胎总体积 ，这种受精卵的早期分裂称为卵裂
（2）场所：
透明带内
（3）分裂方式：
有丝分裂
（4）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
二、胚胎早期发育
透明带
并不增加
不断增加
胚胎没有和母体建立联系,不能从母体获取有机物,而一直有呼吸消耗,有机物总量减少。
2.桑葚胚
（1）概念：
当卵裂产生的子细胞逐渐形成 ，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。
（2）特点：
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 。
3.囊胚
（1）概念：
胚胎进一步发育，细胞开始出现____，形成________、______；随着胚胎进一步发育，胚胎内部出现了含有_______ 的囊腔—_________，这个时期的胚胎叫做囊胚；
分化
内细胞团
滋养层
液体
囊胚腔
（2）特点：
细胞开始出现分化
二、胚胎早期发育
致密的细胞团
全能细胞
内细胞团
囊胚腔
滋养层
其中内细胞团细胞具有全能性,而滋养层细胞不具有全能性。
（3）结构
内细胞团
囊胚腔
滋养层
内细胞团：
滋养层：
囊胚腔：
将来发育成胎儿的各种组织
含有液体的腔
将来发育成胎膜和胎盘
（4）孵化：
囊胚进一步扩大，会导致_______破裂，胚胎从_______中________，这一过程叫做孵化
透明带
伸展出来
透明带
①概念：
②意义：
孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育
4.原肠胚
结构
外胚层：
内胚层：
中胚层：
表面的细胞层
向内迁移的细胞
内外两个胚层之间
逐渐分化形成各种组织、器官等
二、胚胎早期发育
原肠胚
【例3】下列关于哺乳动物早期胚胎发育的叙述,正确的是 ( )
A.合子形成后立即进入子宫内进行有丝分裂
B.卵裂时随着细胞数目的增加,胚胎总体积增大
C.桑葚胚阶段前的每个细胞都属于全能细胞
D.内细胞团将来发育成胎盘和胎膜
典例研析
C
【例4】下图为哺乳动物早期胚胎发育的过程示意图,下列有关叙述错误的是 ( )
A.过程a和b使胚胎中有机物的含量减少
B.Ⅰ时期胚胎中的细胞具有全能性
C.细胞分化开始于Ⅲ时期
D.图示过程中,部分细胞中的遗传物质可能发生改变
C
典例研析
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
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
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？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；
3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的而研究，会为胚胎工程提供理论基础？
人们正是在认识自然受精和早期胚胎发育的规律的基础上，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中完成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等
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
一、受精
1.准备阶段1—精子获能
2.准备阶段2—卵子的准备
3.受精阶段
二、胚胎早期发育
1.卵裂
2.桑葚胚
3.囊胚
4.原肠胚
胚胎工程小结
一、胚胎工程的概念
1．操作对象： 、 或 细胞。
2．技术手段： 、 和 等。
3．实质：在体外条件下，对动物 和 条件进行的模拟操作。
二、胚胎工程的理论基础
（一）受精
1．概念：精子与卵子结合形成 的过程。
2．场所：哺乳动物的受精在 内完成。
课堂小结
生殖细胞
受精卵
早期胚胎
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
自然受精
早期胚胎发育
合子(即受精卵)
输卵管
课堂小结
3．过程
（1）受精前的准备阶段：
① ：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生化后，才能获得 能力。
② ：卵子要在 内进一步成熟，达到 （减数第二次分裂中期）时，才具备与精子受精的能力。
（2）受精阶段：①精子释放多种酶，溶解卵细胞膜外的结构。
②精子 ，发生 反应，阻止 。 ③精子 ，发生 反应，阻止 。 ④在卵细胞中形成 ，排出 。 ⑤雌雄原核 ，形成受精卵。
精子获能
受精
卵子的准备
输卵管
MII期
接触卵细胞膜
透明带
后来精子的进入
入卵
卵细胞膜
多精入卵
雌、雄原核
第二极体
融合
课堂小结
4．防止多精入卵受精的生理反应有两道屏障：
一是 反应，二是 反应。
意义：防止多精入卵，保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。
5．受精的标志：观察到 或在 的间隙可以观察到 。
6.受精完成的标志： 。
透明带
卵细胞膜
雌、雄原核
卵细胞膜和透明带
两个极体
雌雄原核融合
受精卵
卵裂期
桑葚胚
囊胚（内含囊胚腔）
原肠胚（内含原肠腔）
胎儿形成
外胚层
中胚层
内胚层
：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。
：由全能细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑葚
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
：最初在输卵管进行有丝分裂
胚胎发育小结
主要特点：
孵化
课堂小结
（二）胚胎早期发育：
1. 场所： 。
2. 分裂方式： .
过程： 。
（1）卵裂期：细胞在 内中进行 ，细胞的数量 ，胚胎总体积 。
（2）桑葚胚：胚胎细胞 左右，这个阶段及之前的每一个细胞都具有 。
（3）囊胚：细胞开始 ，包括 （将来发育成胎儿的各种组织）和 （将来发育成胎膜和胎盘），出现 。囊胚从透明带中伸展出来称为 。
（4）原肠胚：出现 ，包括 。
输卵管和子宫内
有丝分裂
受精卵 → 桑葚胚 → 囊胚 → 原肠胚 → 胎儿形成
输卵管
有丝分裂
增加
并不增加
32个
发育成完整胚胎的潜能
分化
内细胞团
滋养层细胞
囊胚腔
孵化
胚层分化
外胚层、中胚层和内胚层
一、概念检测
1. 判断下列有关哺乳动物的表述是否正确。
(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。 ( )
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
练习与应用P59
×
×
√
A
二、拓展应用
1. 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，请尝试用你所了解的哺乳动物受精的相关知识来解释这一现象。
答案：细胞核和线粒体都是精子的重要结构。其中，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。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。
练习与应用P59
2. 精子在雌性动物的生殖道内是如何获能的？除了教材中介绍的，防止多精入卵的机制还有哪些？感兴趣的话，请通过查阅相关资料或请教专家来进行了解。关于受精作用，你还能提出其他问题吗？
内容主要涉及防止多精入卵的两道重要屏障：透明带反应和卵细胞膜反应。它们分别发生在精子穿越透明带触及卵细胞膜的瞬间及精子入卵之后。
生殖道对精子具有初步的筛选作用，在经过雌性动物生殖道的一些屏障后，只有少数活动力强的精子能到达受精部位；在精子和卵细胞识別后会发生一些反应，如卵细胞表面的精子识别受体很快发生分子修饰，使后来的精子表面的卵细胞结合蛋白不能识别受体等。
练习与应用P59
谢谢

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