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(共19张PPT)
第3节　胚胎工程
一 胚胎工程的理论基础
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。能不能让引进的良种奶牛快速、大量繁殖呢 遺憾的是，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 。
良种荷斯坦奶牛
一、胚胎工程的概念
1.操作对象：
动物生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞。
2.技术基础：
如体外受精、胚胎移植、胚胎分割等。
3.特点：
经过多种显微操作和处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。
4.理论基础：
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。
5.实质：
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。
二、受精
1.概念：
精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
2.场所：
哺乳动物的输卵管内。
牛
猪
绵羊
马
成熟精子和几种主要家畜的精子示意图
头
颈
线粒体鞘
尾
3.过程
精子获能:
卵子的准备:
发育到MII期才具备受精能力
(1)准备阶段
在雌性动物的生殖道内发生
(2)受精阶段
a.获能后的精子与卵子相遇(精子释放多种酶，以溶解卵细胞膜处的一些结构)
b.精子触及卵细胞膜(透明带发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带)
c.精子入卵(卵细胞膜发生生理反应:拒绝其他精子再进入卵内)
第一极体
透明带
卵细胞膜
核
精子穿越卵细胞膜外的结构(如透明带等)
精子接触卵细胞膜
d.雌、雄原核形成
①精子入卵后，尾部脱离，原有核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成雄原核
②精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂II，排出第二极体后，形成雌原核
e.雌、雄原核结合(受精完成的标志),形成受精卵
雄原核
第一极体
雌原核
放出第二极体
精子入卵后形成雄原核;同时卵子完成减数分裂II ，释放第二极体后，形成雌原核
雌、雄原核靠近
核膜消失，第一次卵裂即将开始
1．受精过程中卵子的哪些结构发生生理反应可以防止多精入卵？这有什么意义？
阻止多精入卵有两道屏障：第一道屏障是透明带发生生理反应，第二道屏障是卵细胞膜发生生理反应；其意义是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。
2．如何判断卵子是否受精？
观察到两个极体或雌、雄原核。
3．精子与卵细胞的结合，体现了细胞膜具有什么功能？
体现了细胞膜具有细胞间进行信息交流的功能。
思考·讨论
1．受精前的准备
(1)精子获能
①原因：刚排出的精子不能立即与卵子受精。
②场所：雌性动物的生殖道。
③其他获能方法：将精子培养在获能液中使其获能，获能液的有效成分有肝素、Ca2＋载体等。
(2)卵子的准备
①原因：动物排出的卵子成熟程度不同，可能是初级卵母细胞(如马、犬等)，可能是次级卵母细胞(如猪、羊等)。
②成熟场所：输卵管。
③成熟时期：MⅡ期。
核心归纳
2．受精过程
3．受精过程认识的“三个误区”
(1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。
(2)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。
(3)受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核，受精完成的标志是雌、雄原核的融合。
4 ．受精卵细胞核中的遗传物质一半来自精子，一半来自卵子；但其细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵子。　
核心归纳
形成
穿过
进入
结合
精子 卵细胞膜外的结构 卵细胞 雌、雄原核 受精卵
二、胚胎早期发育
1．开始发育场所：
输卵管
2．分裂方式：
有丝分裂
3．卵裂
(1)场所：
透明带
(2)特点
①细胞的数量不断增加
②胚胎的总体积并不增加
2细胞
4细胞
8细胞
桑葚胚
受精卵
囊胚
透明带
内细胞团
囊胚腔
滋养层
4 . 哺乳动物胚胎的早期发育示意图
项目 变化
细胞数目
每个细胞体积
DNA总量
每个细胞内的DNA总量
有机物总量
物质种类
增多
减小
增多
不变
减少
增多
卵裂：
5．主要阶段及特点
(1)桑葚胚：
(2)囊胚
①胚胎进一步发育，细胞逐渐分化。
②聚集在胚胎一端的细胞形成内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。
③滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。
④胚胎的内部出现了含有液体的腔——囊胚腔。
⑤孵化：囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来。
(3)原肠胚
形成外胚层、中胚层、内胚层三个胚层，这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。
卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团形似桑葚。
桑葚胚
囊胚
透明带
内细胞团
囊胚腔
滋养层
不同动物受精卵发育的比较
不同动物受精卵发育及其进人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人子宫的时间表
动物种类 受精卵发育的时间/h 进入子官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。
1. 表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高
马的胚胎进人子宫时，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，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。
不同动物受精卵发育的比较
不同动物受精卵发育及其进人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人子宫的时间表
动物种类 受精卵发育的时间/h 进入子官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。
3.为什么说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 请结合所学习的内容举例说明。
胚胎工程的许多技术都是在了解了哺乳动物在自然条件下受精和胚胎早期发育规律的基础.上实现的。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，获能的精子和培养成熟的卵子能在试管内完成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等。
不同动物受精卵发育的比较
不同动物受精卵发育及其进人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人子宫的时间表
动物种类 受精卵发育的时间/h 进入子官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。
特别提醒
(1)胚胎早期发育过程中，囊胚期开始出现细胞分化，形成了滋养层和内细胞团。
(2)桑葚胚期及其以前的细胞，和囊胚中的内细胞团细胞，都属于胚胎干细胞，每个细胞具有发育形成一个完整动物个体的潜能。
(3)原肠胚中出现胚层分化，全能性降低。　　　
知识网络
(1)胚胎发育早期的细胞分裂方式包括有丝分裂和减数分裂(　　)
(2)囊胚的滋养层细胞具有全能性(　　)
(3)胚胎发育过程中开始分化的阶段是原肠胚期(　　)
(4)囊胚内的内细胞团将来发育成胎盘和胎膜(　　)
(5)胚胎发育的场所是输卵管(　　)
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辨析易错易混
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下列有关哺乳动物受精卵在卵裂期发生的变化的叙述，正确的是(　　)
A.细胞的总面积与总体积的比值逐渐增大
B.细胞的数量增多，有机物含量增加
C.每个细胞的核DNA含量不断增加
D.逐渐出现了原肠胚，并有了胚层的分化
练一练
A

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