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(共26张PPT)
2.3 胚胎工程的理论基础
我国奶牛的单产水平无法满足国民对牛奶的需求。拥有人气明星“黑白花”奶牛之称的美国荷斯坦奶牛泌乳量高居各乳用牛之冠，母牛一般产乳量高达7000kg（305天）。引进一头成年荷斯坦奶牛奶牛往往需要数万元；同时，牛的生育率很低，一生约生育四五次。你有什么方案可以实现荷斯坦奶牛的快速大量繁殖呢？
核移植技术进行克隆
1.胚胎工程
国家统计局数据显示，我国结婚登记女性的年龄占比中，35岁及以上非最佳育龄妇女的占比正逐年增加。晚婚晚育与不孕不育增加的趋势也高度重合。目前，我国育龄夫妇的不孕不育率已经攀升至约12%-18%。这些夫妇特别想要一个自已的孩子，有什么好的建议能让他们实现心愿么？
模拟有性生殖，进行体外受精，培育试管动物。
试管婴儿
1.胚胎工程
1978年世界首例试管婴儿
露易丝.布朗
1988年中国首例试管婴儿
郑萌珠
1988年3月10日，当张丽珠教授手托婴儿头、取出婴儿时，一阵清脆的婴儿啼哭声把医护人员震得心花怒放。
1.胚胎工程
生产后代，满足人类需求
1.操作对象：
3.技术手段：
5.理论基础：
4.操作目的：
生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
主要集中在细胞水平上
哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律
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。
胚胎工程
2.操作水平：
体外受精、胚胎移植、胚胎分割等
1.胚胎工程
1、概念:
2、场所:
1、概念:
3、过程:
输卵管内
指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
★受精前的准备阶段
★受精阶段
2.受精作用
阶段 主要过程
①精子获能
②卵子的准备
精子在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后，才能获得受精能力。
卵子在输卵管内达到减数第二分裂中期时，才具备受精能力。
准备阶段
初情期
生殖机能衰退
精原细胞形成成熟精子的过程：
1、场所:
2、时期:
睾丸的曲细精管
3、过程：
分三个阶段
一、精原细胞→有丝分裂→大量精原细胞→部分细胞染色体复制→初级精母细胞
二、初级精母细胞→MI→2个次级精母细胞→MII→4个精子细胞
三、精子细胞→变形→精子
曲细精管
人的睾丸和精子示意图
2.受精作用——精子准备
2.受精作用——精子准备
*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：
头
颈
线粒体鞘
尾
（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
2.受精作用——精子准备
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”。
（2）获能方法：
*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；
直接利用 使精子获能；
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
2.受精作用——精子准备
精子获能
不是获得能量
（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
卵巢(卵泡中)
胚胎在性别分化后
分裂过程不连续，有两次暂停。
2-3h
卵细胞
卵泡
2.受精作用——卵子准备
卵泡＝卵泡细胞＋未成熟卵细胞
A.场所：
B.时间：
C.过程：
空卵泡
黄体
成熟卵泡
未成熟的卵子
卵子一般在排出______后才能被精子穿入。一些实验证据表明，卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程。
初级卵母细胞
次级卵母细胞+第一极体
MII中期
马、犬
猪、羊、牛
排卵（无受精能力）
成熟，具备受精能力
2.受精作用——卵子准备
输卵管内
MⅡ期
卵子成熟的场所：
排出的卵子都要在__________进一步成熟。
卵子具备与精子受精能力的时期： .
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
精子触及卵细胞膜
透明带反应
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
2.受精作用——过程
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。
2.受精作用——过程
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
雄原核
雌原核
放出第二极体
第一极体
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
人类和大部分哺乳动物：第一极体很少再进行第二次分裂，只有少部分哺乳动物的第一极体才会分裂形成两个第二极体；
即使分裂，在实际操作中也不容易三个都同时观察到，但只要能看到两个极体，就足以说明问题。
2.受精作用——过程
人卵细胞受精到受精卵卵裂后植入的过程
受精卵的早期分裂称为卵裂
胚胎发育的场所：
输卵管和子宫
3.胚胎工程的理论基础—胚胎早期发育
（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
不增加或略有缩小
不断减小
不断增加
不变
减少
增加
卵裂期:
3.胚胎早期发育
桑葚胚:
（1）概念：
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。
（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。
桑葚胚→囊胚形成
3.胚胎早期发育
胚胎细胞数目32个左右
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—_______。
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
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
*内细胞团细胞具有全能性
3.胚胎早期发育
囊胚:
3.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
原肠胚：
原肠胚中出现胚层分化，细胞不再具有全能性；
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
孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
思考：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表。
注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间。
3.胚胎早期发育
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胚胎 如果换成牛又该怎样处理？
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.胚胎早期发育
讨论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。
讨论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。
3.胚胎早期发育
练习与应用
1.判断下列有关哺乳动物受精的表述是否正确。
（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
×
×
√
A
一、概念检测
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。
提示：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。
二、拓展应用
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
提示：出题的目的不是让学生准确地答出精子获能的机制和防止多精入卵的具体机制，而是鼓励有兴趣的学生去查阅资料或请教专家，并引导他们去查阅相对专业的书籍，这是学习的深入过程。这里涉及的问题，在普通生物学或者一般的细胞工程专著中可能找不到答案，需要查阅生殖生物学相关书籍。通过查阅专业资料，学生能了解到，精子获能的机制很神奇，防止多精入卵的机制同样神奇而且非常复杂，这都是机体在长期进化的过程中形成的、用来保障本物种延续的机制。
二、拓展应用

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