资源简介

(共23张PPT)
2.3.1 胚胎工程的理论基础
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。能不能让引进的两种奶牛快速、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？
从社会中来
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。
1.常用技术：
体外受精、胚胎移植、胚胎分割
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。
2.工程实质：
一、胚胎工程
01
二、受精
指精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。
1.概念：
3.过程:
2.场所：
受精前的准备阶段和受精阶段
输卵管
准备阶段1：精子获能
准备阶段2：卵子的准备
01
准备阶段1：精子获能
刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在 _________________发生 __________________后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能”
雌性动物的生殖道
相应的生理变化
精子获能的方法
①直接利用雌性动物生殖道使精子获能；
②将精子培养在人工配制的获能液中使其获能；
*获能液的成分因动物种类不同而有所差异,常见有效成分有肝素、Ca2+载体等。
二、受精
01
*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
成熟精子结构
准备阶段1：精子获能
二、受精
准备阶段2：卵子的准备要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期，才具备与精子受精的能力。动物排出的卵子成熟程度不同：有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等；有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等；01次级卵母细胞卵子一般排出2--3小时后才能被精子穿入二、受精01受精阶段透明带反应卵细胞膜反应受精完成的标志：雌雄原核融合，形成合子防止多精子入卵受精的两个屏障:二、受精1、场所：
输卵管、子宫
三、胚胎早期发育
02
2、过程：
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
在透明带内进行分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。
卵裂期
分裂方式：
项目 变化
细胞数目
胚胎的总体积
每个细胞体积
DNA总量
每个细胞内的DNA总量
有机物总量
增加
减小
增多
不变
减少
不增加
有丝分裂
胚胎早期发育
02
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑葚胚
囊胚
原肠胚
桑椹胚
桑葚胚
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。
胚胎早期发育
02
受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚囊胚原肠胚囊胚特点：结构：细胞开始分化内细胞团滋养层细胞囊胚腔——发育成胎儿的各种组织——发育成胎膜和胎盘内细胞团囊胚腔滋养层囊胚透明带具有全能性孵化：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。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。胚胎早期发育02受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑椹胚
囊胚
原肠胚
原肠胚
逐渐分化形成各
种组织、器官等
表面的细胞层
向内迁移的细胞
内外两个胚层之间
中胚层：
外胚层：
内胚层：
原肠胚
——出现胚层分化
胚胎早期发育
02
小结：胚胎早期发育
：
桑葚胚
受精卵
每个细胞具有全能性，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
个体的各种组织细胞
胎盘、胎膜等胚外组织细胞
通常含有三个胚层：外胚层、内胚层、中胚层
小结and拓展：胚胎发育 vs 个体发育
全能细胞
细胞分化
幼体
继续分化
出生发育
性成熟个体
孵化
卵裂期
胚胎发育
胚后发育
个体发育
内细胞团
滋养层细胞
囊胚腔
外胚层
中胚层
内胚层
（原肠腔）
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 桑装胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38 50 50 60 60 70 68 80 3 桑建胚
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
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。
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。
2
讨论1. 表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
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。
不同动物受精卵发育的比较
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。
不同动物受精卵发育的比较
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
练习与应用
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
练习与应用
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
练习与应用

展开更多......

收起↑