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生物学（新人教版）
生物技术与工程
第二章第3节
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胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代。
1、定义：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，以满足人类的各种需求。
2、操作对象：生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
3、技术手段：体外受精、胚胎移植、胚胎分割等
4、工程实质：在体外条件下，对动物自然受精和早起胚胎发育条件进行的模拟操作。
胚胎工程
01
受精
精子
卵子
合子
输卵管内
受精前的准备阶段
受精阶段
自然条件
1、概念：
2、场所：
3、过程：
受精是_______和________结合形成______的过程。
在__________下，哺乳动物的受精在__________完成。
包括__________________和__________。
4.准备阶段Ⅰ--精子获能
（1）概念
刚刚排出的精子__________与卵子受精，必须在__________________发生_______________后，才能获得__________，这一生理现象称为“精子获能”
（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
（3）使精子获能的方法
①直接利用_________________使精子获能；
②将精子培养在__________________中使其获能；
不能立即
雌性动物的生殖道
相应的生理变化
受精能力
体外受精技术
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；
（4）成熟精子结构
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
精原细胞
第一阶段
第二阶段
第三阶段
精原细胞
初级精母细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
N
精细胞
N
精细胞
N
精子
有丝 分裂
①
染色体 复制
②
MⅠ 分裂
③
MⅡ 分裂
④
变 形
⑤
5、精子的产生
细胞核：
高尔基体：
中心体：
线粒体：
其它物质：
精子头部的主要部分
头部的顶体
精子的尾
线粒体鞘
原生质滴
5.准备阶段Ⅱ--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________
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
_______期
2-3h
不同
初级卵母细胞
次级卵母细胞
输卵管内
MⅡ
（5）具备受精能力的卵子结构
透明带
卵细胞膜
核
第一极体
卵原细胞
胎儿期
卵原细胞
初级卵母细胞
有丝 分裂
①
染色体 复制
②
排卵
小知识：牛刚出生时，每侧卵巢大约含有15万个卵泡，出生后能够发育成成熟排卵的卵泡只有200个左右，一生产生犊牛4~5头，所以卵母细胞的利用率很低，这正是胚胎工程要研究解决的问题之一。
卵泡是雌性哺乳动物生殖的基本单位。
一个卵泡=1个卵母细胞+多个卵泡细胞
（6）、卵子的产生
初情期后
初级卵母细胞
MⅠ 分裂
③
受精 MⅡ分裂
④
次级卵母细胞
透明带
卵细胞膜
+
第一极体
合子
第二极体
+
马
牛
排卵
排卵
排卵
卵原细胞
胎儿期
卵原细胞
初级卵母细胞
有丝 分裂
染色体 复制
性原细胞（精原细胞和卵原细胞）与精子和卵子的产生方式不同。性原细胞经有丝分裂产生；精子（卵子）是由精（卵）原细胞经减数分裂产生。
刚排出的卵子尚未成熟，有的可能是初级卵母细胞，如马；有的可能是次级卵母细胞，如羊、猪等。
多数哺乳动物 的第一极体不分裂，只能受精后在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体。
（7）、易错分析
6.受精阶段
穿越放射冠
穿越透明带
进入卵细胞膜
雌雄原核形成
雌雄原核融合
卵细胞膜
放射冠
（由卵丘细胞构成）
透明带
第一极体
MⅡ中期的次级卵母细胞
卵细胞膜
透明带
放射冠
第一极体
①精卵相遇，发生顶体反应，精子穿入放射冠
穿越放射冠
穿越透明带
进入卵细胞膜
雌雄原核形成
雌雄原核融合
获能后的精子与卵子相遇时，首先发生顶体反应（精子膜与顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程）。
顶体内的酶释放出来溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路。
透明带反应：在精子接触卵细胞膜的瞬间，会产生使后来的精子不能进入透明带的生理反应。（防止多精子入卵受精的第一道屏障）
精子与透明带接触，顶体酶将透明带溶出一条通道，精子借自身运动穿过透明带并接触卵细胞膜。
②精子接触透明带
③精子穿过透明带，接触卵细胞膜
穿越放射冠
穿越透明带
进入卵细胞膜
雌雄原核形成
雌雄原核融合
卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其它精子再进入卵内。（防止多精入卵受精的第二道屏障）
卵细胞膜表面有大量的微绒毛，当精子与卵细胞膜接触时，立即被微绒毛抱合，随后，精子的外膜和卵细胞膜相互融合，精子入卵。
④精子头部膨胀，同时卵子完成减数第二次分裂、释放出第二极体
穿越放射冠
穿越透明带
进入卵细胞膜
雌雄原核形成
雌雄原核融合
精子进入卵子后,尾部脱离，原核膜破裂， 形成新核膜，形成雄原核。
卵子被激活完成减数第二次分裂，排出第二极体后，形成雌原核。
雌原核
雄原核
第一极体
第二极体
⑤雌雄原核形成
穿越放射冠
穿越透明带
进入卵细胞膜
雌雄原核形成
雌雄原核融合
⑥核膜消失，雌雄原核融合
第一极体
第二极体
雌雄原核充分发育成熟后，相向移动，彼此接触，二者体积缩小、合并，两组核染色体合为一组，形成一个含二倍体染色体的合子，也称受精卵。
受精成功的标志：雌雄原核融合形成合子
⑦第一次卵裂即将开始
穿越放射冠
穿越透明带
进入卵细胞膜
雌雄原核形成
雌雄原核融合
02
胚胎的早期发育
哺乳动物的________和_______
输卵管
子宫
原肠胚
受精卵
桑葚胚
原肠胚
卵裂
囊胚
1.场所：
2.过程：
3.卵裂：
①细胞数量_____________
②胚胎总体积_________
透明带
有丝分裂
不断增加
并不增加
不断减小
不断增加
不变
减少
增加
（1）场所：
（2）分裂方式：
（3）特点：
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_____
（4）其他表现：
4.桑葚胚：
（1）概念:
当卵裂产生的子细胞逐渐形成______的细胞团，形似桑葚时，这是的胚胎称为桑葚胚；
（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，属于全能细胞。
致密
整个卵裂期
5.囊胚：
（1）概念:
胚胎进一步发育，细胞_____________，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；
（2）特点*:
（3）结构组成:
__________、________、_________
开始出现分化
内细胞团
滋养层
液体
囊胚腔
细胞逐渐分化
内细胞团
滋养层
囊胚腔
内细胞团
囊胚腔
滋养层
囊胚进一步_______，会导致____________，胚胎从_________中__________，这一过程叫做孵化。
聚集在胚胎一端
将来发育成胎儿的各种组织
沿透明带内壁扩展和排列
将来发育成胎膜和胎盘
液体
扩大
透明带破裂
透明带
伸展出来
位置：
作用*：
（3）结构组成
①内细胞团
（4）孵化
②滋养层
位置：
作用*：
③囊胚腔
胚胎内部含有_______的腔
*内细胞团细胞具有全能性
*孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育
6.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
马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段
1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
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
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？
7.胚胎发育和个体发育

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