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(共23张PPT)
一、 胚胎工程的理论基础
本节聚焦:
胚胎形成经过了哪些过程？
受精和早期胚胎发育的基本过程是什么？
第3节 胚胎工程
从社会中来 P56
优质牛的大量繁殖
灰绿色
“雪花散落般的油花，大理石美丽的纹理”市场上顶级的A5见岛雪花和牛肉每100克售价高达2000～5000元。
雪花和牛肉
1头普通牛1年产奶量不到1吨，而1头中国荷斯坦奶牛1年一般可以产出10-15吨牛奶。
中国荷斯坦奶牛
牛自然繁殖的速度太慢，不能满足生产需要。科学家们致力寻找各种方法提高牛的数量。你会如何 利用下表的数据来培育大量优质的牛呢？
母牛一生 产仔：4-5头 排出卵： 200个 卵巢储存卵
>20万个
公牛 一次精子5mL，精子数50亿！ 体外受精、胚胎移植等
一
胚胎工程
概 念
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。
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。
1. 工程实质：
2. 理论基础：
二
受精作用
胚胎工程理论基础
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
受精前的准备阶段
受精阶段
准备阶段1：精子获能
准备阶段2：卵子的准备
最初，人们收集到的精子、卵子在模拟输卵管环境下进行体外受精，一直不能成功，原因....
（2）获能的方法
直接利用 使精子获能；
将精子培养在 中使其获能；
二
受精作用
胚胎工程理论基础
准备阶段1： 精子获能
（1）机理：
刚排出的精子 （“有”或“无”）受精能力， 必须在雌性动物生殖道内发生相应相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。
准备阶段
雌性动物生殖道
人工配制的获能液
生物种类不同成分有差异；
常见有效成分有肝素、Ca2+载体等。
无
（3）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
张明觉，美籍华人，生殖生物学家、育种学家和避孕药的创始人。
1951年发现“精子获能”现象，被人们誉为“试管婴儿”的先驱。
准备阶段1：精子获能
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
（4）成熟精子结构
（细胞核）
（中心体）
顶体（高尔基体）
思考：精子的结构特性与其功能有什么相关性？
线粒体鞘→精子运动提供能量；
头部→遗传物质储存场所
精子的变形过程
③精子头出现
④细胞质浓缩
①顶体的发生
②尾的发育
⑤精子形成
知识延伸
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期
具备受精能力的卵子结构
透明带
卵细胞膜
核
第一极体
二
受精阶段
① 精子穿越卵细胞膜外的结构(如透明带等)
精子头部释放出多种酶，溶解卵细胞膜外的一些结构
② 精子接触卵细胞膜，精子入卵
透明带反应
透明带反应：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
卵细胞膜反应：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
卵细胞膜反应
是卵细胞防止多精入卵的两道屏障！！
二
受精阶段
③雌、雄原核形成
雄原核
雌原核
放出第二极体
第一极体
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。
同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核。
自然状态下，“排卵”其实排出的是 （“卵母细胞”或“卵细胞”），并在输卵管中成熟（时期： ），等待受精...若不能受精，则保留此状态约48小时后死亡。
MⅡ中期
二
受精阶段
④雌雄原核融合，形成合子(受精卵)
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。
受精的标志:
PK
受精完成的标志：
观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间）
或观察到雌雄原核。
雌雄原核融合，形成合子。
已受精
已完成受精
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。(P58相关信息）
受精卵遗传物质的来源：
核遗传物质精子和卵细胞各提供一半
而细胞质的遗传物质几乎全部来自卵细胞
思考
下列细胞，哪一个代表已经完成受精的卵子( 　　)
C
透明带和卵细胞膜之间的两个极体是不同的，分别是第一极体和第二极体
牛刀小试
二
早期胚胎发育
1、场所:
2、过程：
原肠胚
输卵管和子宫
受精卵
卵裂
桑葚胚
囊胚
原肠胚
卵裂
（1）概念：
胚胎发育早期，有一段时间是在透明带内进行分裂，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：
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
受精卵→桑葚胚
原因：卵裂期胚胎没有和母体建立联系，没有从母体获取有机物，而一直呼吸消耗，有机物总量减少
二
早期胚胎发育
受 精 卵
桑 椹 胚
囊 胚
原 肠 胚
卵裂
2. 桑葚胚
特点：
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一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞(胚胎干细胞)。
卵裂 + 桑葚胚
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。
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
（3）结构
内细胞团：
滋养层：
囊胚腔
发育成胎儿的各种组织
将来发育成胎膜和胎盘
*内细胞团细胞具有全能性
二、胚胎早期发育
（4）孵化：
囊胚进一步扩大，会导致_______破裂，胚胎从_______中________的过程。
透明带
伸展出来
透明带
孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育
孵化
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
________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_________________________；
囊胚孵化
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
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(注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间)
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
从社会中来
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
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？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；讨论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

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