资源简介

(共22张PPT)
教学目标：
1、简述受精核胚胎早期发育的基本过程。
2、简述体外受精、胚胎移植、胚胎分割的基本原理、操作步骤和应用价值。
3、运用胚胎工程的基本概念和原理，对生产、生活中的相关问题进行分析和判断。
4、认同胚胎工程技术的发展和应用体现了科学、技术、社会的互动关系。
教学重点：
1、受精的基本过程。
2、胚胎早期发育的基本过程。
3、胚胎工程的主要技术及其原理。
4、胚胎工程在生产实践中的应用。
教学难点：
1、受精过程中精子和卵子的生理变化。
2、胚胎工程中胚胎移植的生理学基础和基本操作步骤。
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？
良种荷斯坦奶牛
胚胎工程的迅猛发展，终使这个难题得到解决
从社会中来
第2章 细胞工程
第3节 胚胎工程
一、胚胎工程的理论基础
胚胎工程：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。
体外受精、胚胎移植、胚胎分割等
生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
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
哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律
操作对象：
技术手段：
工程实质：
理论基础：
胚胎工程
定义：
指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
场所：
输卵管内
过程：
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
一、胚胎工程的理论基础
（一）受精
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”。
①直接利用 使精子获能；
②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
实现了各种哺乳动物精子在体外条件下的获能，为______________的建立奠定了基础。
体外受精技术
获能液的成分因动物种类不同而有差异，常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。
1、准备阶段1——精子获能
（1）定义：
（2）获能方法：
（3）研究精子获能机制的意义：
成熟精子的结构
头
颈
线粒体鞘
尾
成熟精子含有的细胞质很少。
思考：精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？
主要是细胞核
为精子的运动提供能量
*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
1、准备阶段1——精子获能
是一个不连续的过程
（1）卵细胞的形成
(性成熟后，受性激素刺激，继续分裂)
2、准备阶段2——卵子的准备
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
2~3h
(2) 动物排出的卵子成熟度不同；
有的可能是 ，如马、犬等；
有的可能是 ，如猪、羊等。
初级卵母细胞
次级卵母细胞
(3) 卵子成熟的场所：
输卵管
(4) 卵子具备与精子受精能力的时期：
MⅡ（减数第二次分裂中期）
（2）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
2、准备阶段2——卵子的准备
（3）卵子的成熟
卵原细胞
初级卵母细胞
次级卵母细胞
MⅡ期卵母细胞
发育
输卵管
透明带
卵细胞膜
核
第一极体
2、准备阶段2——卵子的准备
1.受精时，精子依次穿过了哪些结构？2.防止多精入卵的机制有哪些？
3.精子入卵后，结构发生了哪些变化？
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
第一极体
放出的
第二极体
3、受精阶段
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵。
第一次卵裂即将开始
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。
受精完成的标志：
雌雄原核形成合子
受精的标志：
观察到两个极体或者雌雄原核
3、受精阶段
受精卵中的遗传物质：
细胞核：1/2父+1/2母
细胞质：几乎都来自母方
两个极体
雌雄原核
受精标志
3、受精阶段
受精完成的标志：
雌雄原核形成合子
受精的标志：
观察到两个极体或者雌雄原核
受精卵中的遗传物质：
细胞核：1/2父+1/2母
细胞质：几乎都来自母方
（二）胚胎早期发育
输卵管和子宫
原肠胚
受精卵
卵裂
桑葚胚
囊胚
原肠胚
1.场所：
2.过程：
致密的细胞团，形似桑葚，每个细胞具有发育的全能性
卵裂(透明带内)
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑葚胚
细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积不增加。
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
（二）胚胎早期发育
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑葚胚
囊胚
原肠胚
卵裂期
囊胚：
①细胞开始出现分化
③滋养层细胞：发育成胎盘和胎膜
②内细胞团：发育成胎儿的各种组织。
④囊胚进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的囊腔——囊胚腔。
（二）胚胎早期发育
⑤孵化：囊胚进一步扩大会导致透明带破裂破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。（胚胎继续发育的关键）
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑葚胚
囊胚
原肠胚
卵裂期
原肠胚：
囊胚孵化后，内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，出现由内胚层包围的空腔叫做原肠腔。由原肠胚的三个胚层进一步发育为不同的组织、器官、系统
（二）胚胎早期发育
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
【思考·讨论】不同动物受精卵发育的比较
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？
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。
比较而言，马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段。
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。
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。
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？
【思考·讨论】不同动物受精卵发育的比较
受精
精子获能
受精前的准备
卵子准备
MⅡ期具备受精能力
雌性动物的生殖道或培养到获能液(肝素或Ca2+载体)中
精子穿过卵细胞外结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵称为雄原核；卵子释放第二极体，形成雌原核
雌雄原核靠近
核膜消失
桑葚胚
受精卵
每个细胞能发育成组成个体的任何细胞类型及胚外组织
囊胚
原肠胚
卵裂
细胞在透明带内分裂，胚胎总体积并不增加
孵化
内细胞团
滋养层
组成个体的各种组织细胞
胎盘、胎膜等胚外组织细胞
外胚层内胚层中胚层
【课堂小结】

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