资源简介

(共32张PPT)
第2章 细胞工程
第三节 胚胎工程
本节聚焦
胚胎形成经过了哪些过程？
受精和早期胚胎发育的基本过程
是怎样的？
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？
中国首例试管婴儿
为什么进行要胚胎工程？
哺乳动物
自身繁殖率低
畜牧业上需要快速大量繁殖良种家畜
体外受精
早期胚胎培养
胚胎分割
胚胎移植
短内时间内可产生大量后代
胚胎工程
1.概念：
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。
操作对象
2.常用技术：
胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
一、胚胎工程
3.工程实质：
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。
4.理论基础：
哺乳动物受精作用和早期胚胎发育的规律
受精
课本P56-57
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：
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
输卵管
细胞膜的功能：进行细胞间信息交流
细胞膜具有：一定的流动性
准备阶段1——精子获能
成熟精子的结构
遗传物质的储存场所
为生存和运动提供能量
精细胞变形形成精子的过程:
细胞核→精子头的主要部分
高尔基体→头部的顶体
中心体→精子的尾
线粒体→线粒体鞘
细胞内其他物质→原生质滴(最后脱落)
不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体形大小无关。
①概念：
刚排出的精子不能立即与卵子受精，精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力的生理现象。
②使精子获能的方法
1、直接利用雌性动物的生殖道使精子获能
2、将精子培养在人工配制的获能液中使其获能
获能液中常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。
准备阶段1——精子获能
③研究精子获能机制的意义
实现了各种哺乳动物精子在体外条件下的获能，为体外受精技术的建立奠定了重要基础。
① 卵子一般在排出2～3h后才能被精子穿入
② 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。
③ 卵子成熟的场所：
都要在输卵管内进一步成熟
④ 卵子具备与精子受精能力的时期：MⅡ期
准备阶段1——卵子的准备
卵子分裂过程不连续，有两次暂停
减Ⅰ期：
减Ⅱ期：
精卵结合过程中完成的（输卵管）
一般在排卵前后完成（卵巢）
具备受精能力的卵子结构
透明带
卵细胞膜
核
第一极体
受精阶段
阅读P57的受精过程,思考下列问题：
(1)精子如何穿越卵细胞膜外结构
(2)防止多精入卵的两道屏障是什么？
(3)雄原核、雌原核如何形成？
(4)受精的标志？受精完成的标志？
透明带
卵细胞膜
核
第一极体
雄原核
第一极体
雌原核
释放第二极体
受精阶段
精子穿越卵细胞膜外的结构（如透明带）
精子接触卵细胞膜
精子入卵
释放出多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构
顶体反应
碰到透明带
碰到卵细胞膜
进入细胞膜
透明带反应
精子触及卵细胞的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带
卵细胞膜反应
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
卵子完成
减数分裂Ⅱ
发生场所？
发生时间？
受精阶段
雄原核
雌原核
放出第二极体
第一极体
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
精子入卵
输卵管
精子入卵激活后
受精
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
形成的含有两个染色体组的合子就是受精卵
受精过程结束后，受精卵发育形成早期胚胎也就开始了
(1)受精的标志：
观察到两个极体或雌、雄原核
(2)受精完成的标志：
雌、雄原核融合形成合子
两个极体
雌雄原核
受精标志
为什么不是三个？
受精
准备阶段
精子获能：
卵子的准备：
刚排出的精子必需在雌性动物的________发生相应生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为“精子获能”
生殖道
卵子排出后需要在_______中进一步成熟，到______期，才具备与精子受精的能力
输卵管
MⅡ
精子穿越卵细胞膜外的结构
透明带反应(阻止多精入卵的第一道屏障)
精子接触卵细胞膜
精子入卵(进入卵细胞膜)
卵细胞膜反应(阻止多精入卵的第二道屏障)
雄、雌原核形成
雌、雄原核融合形成合子
受精阶段
(观察到两个极体或雌、雄原核为是否受精的标志)
(受精完成的标志)
体外精子获能的方法：①利用雌性动物的生殖道
②将精子培养到获能液（Ca2+载体、肝素等）中使其获能
受精
【思考】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 ，
第二道屏障是 ；
其意义是保证受精卵中 与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。
透明带反应
卵细胞膜反应
染色体数目
练习
下列细胞，哪一个代表已经完成受精的卵子( 　　)
C
练习
(1)写出图中字母表示的结构名称：a.　　　　, b.　　　　, c.　　　 。
下图为哺乳动物受精过程示意图,请据图回答下列问题
(2)该过程发生的场所是　　　　,能体现受精作用实质的是图中的　　过程。
透明带
雄原核
雌原核
输卵管
④
(3)在精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化，具有了受精能力，这个过程叫_________。卵子一般排出后都要在_________中进一步成熟，当达到______________________________时，才具备与精子受精的能力。
精子获能　
输卵管
减数分裂Ⅱ中期(或MⅡ期)
(4)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只由一个精子和卵子结合的生理基础是______________________________。
透明带反应和卵细胞膜反应
练习
观察家畜卵子的发生和成熟示意图，思考并回答下面的问题：
(1)图中①、②、③表示的细胞名称依次是________________________________________。假设该动物体细胞内有染色体2n条，则①、②、③、④四种细胞内的染色体数目依次是___________________。
卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞
2n、2n、n、2n
(2)图中a、b、c表示细胞分裂，依次为_______________________________________，
在精子与卵子结合过程中完成的分裂是_____(填“a”“b”或“c”)。图中的p、q表示的结构依次是______________________。c过程发生的场所为__________。
有丝分裂、减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ
c
透明带、卵细胞膜
输卵管
(3)卵子成熟后，即可进行受精，判断卵子受精的标志是_____________________
_________________________。
可以观察到两个极体
(或观察到雌、雄原核)
【自主学习】
1.胚胎发育的场所在哪里？
2.胚胎发育过程主要包括哪几个阶段？
3.什么叫做卵裂？
阅读教材p58回答以下问题：
胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育
1.场所：
输卵管、子宫
2.过程：
胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育
胚胎早期发育
课本P58
2.过程:
受 精 卵
桑 葚 胚
囊 胚
原 肠 胚
卵裂
1. 卵裂（期）
(1)概念：
胚胎发育早期，有一段时间是在透明带内进行分裂，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：
细胞数量不断 ，胚胎总体积 。
并不增加
增加
8 细胞
4 细胞
2 细胞
受精卵
桑葚胚
透明带
胚胎早期发育
课本P58
2.过程:
受 精 卵
桑 葚 胚
囊 胚
原 肠 胚
卵裂
2. 桑葚胚
特点：
这一阶段及之前的每一个细胞均未分化，都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞(胚胎干细胞)
细胞数目达到32个，排列紧密，形似桑葚。细胞未分化，具有全能性；属于全能细胞(胚胎干细胞)。
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
胚胎早期发育
课本P58
【问题探究】请分析受精卵早期分裂时，胚胎中细胞或物质的变化规律，完成下表：
增多
减小
增多
不变
减少
增多
8 细胞
4 细胞
2 细胞
受精卵
桑葚胚
卵
裂
期
3.囊胚
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
透明带
具有全能性，属于全能细胞
囊胚进一步扩大会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来的过程。
非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
①特点：
②结构：
③孵化：
——含有液体
注意：孵化时或刚孵化出的胚胎都处于囊胚期
胚胎早期发育
受 精 卵
桑 葚 胚
囊 胚
原 肠 胚
卵裂
4.原肠胚
出现胚层分化
①特点：
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：
②结构：
逐渐分化形成各种组织、器官等
胚胎早期发育
受 精 卵
桑 葚 胚
囊 胚
原 肠 胚
卵裂
拓展了解——胚胎发育和个体发育
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
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）
不同动物受精卵发育的比较
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(注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间)
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
从社会中来 P59
1. 表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
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。
不同动物受精卵发育的比较
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(注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间)
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
从社会中来 P59
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。
受精
胚胎早期发育
胚胎工程的理论基础
准备阶段1—精子获能
准备阶段2—卵子的准备
受精
卵裂
桑葚胚
囊胚
原肠胚
精子穿越卵细胞膜外的结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵
雌、雄原核形成
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵
总结
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
练习
下图表示哺乳动物胚胎早期发育过程的几个阶段，请据图回答问题
（1）写出各个阶段的名称：A. ；B. ；C. 。
（2）写出图中各标号的名称：[①] ；[②] ；[③] ；[④] 。
其中②能发育为胎儿的各种组织，表明其仍具有 。
（3）A阶段的细胞具有发育上的全能性，B阶段的细胞开始出现 ，B时期中的①将来发育成______________，该胚进一步扩大，导致③的破裂，这一过程叫做_______。
桑葚胚
囊胚
原肠胚
滋养层
内细胞团
透明带
囊胚腔
全能性
分化
胎盘和胎膜
孵化
练习与应用(P59)
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。
二、拓展应用
练习与应用(P59)
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。

展开更多......

收起↑