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(共20张PPT)
第3节 胚胎工程
2.3.1 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。
操作对象
胚胎工程
技术种类
操作水平
目 的
主要集中在细胞水平上
理论基础：
哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律
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
认真阅读P56-57，思考下列问题：
1. 受精的场所？包括几个阶段？
2. 什么是精子获能？精子获能是指精子获得能量吗？精子获能的方法？
3. 排出的卵子是成熟的卵细胞吗？卵子成熟的场所？
卵子发育至哪个时期才具备受精的能力？
一、受精的基本过程
一、胚胎工程的理论基础
（一）受精：
受精
定义
阶段
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
准备阶段Ⅰ——精子获能
准备阶段Ⅱ——卵子的准备
场所
输卵管内
准备阶段1：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”。
（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
（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
张明觉，美籍华人，生殖生物学家、育种学家和避孕药的创始人。
1951年发现“精子获能”现象，被人们誉为“试管婴儿”的先驱。
注意
①精子获能实质是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
②精子获能的场所：雌性动物的生殖道。
2. 什么是精子获能？精子获能是指精子获得能量吗？精子获能的方法？
准备阶段1：精子获能
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
（4）成熟精子结构
（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？
精子运动提供能量
遗传物质储存场所
一、胚胎工程的理论基础
（一）受精：
2.准备阶段Ⅱ——卵子的准备
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。
2-3h
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
排出的卵子要在输卵管内发育到MⅡ(中)期时，才具备与精子受精的能力。
发育
思考：在进行体外受精操作时，需要对精子和卵子进行什么处理？
①精子：获能处理；②卵子：成熟培养
受精阶段
自主阅读课本P57“受精阶段”文字部分，回答以下问题
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？这有什么意义？
3.入卵后，精子和卵子发生了哪些变化？
4.卵细胞受精的标志是什么？受精完成的标志是什么？
受精
一
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
精子入卵
卵细胞膜反应
透明带反应：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
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
防止多精入卵的两个屏障
受精阶段
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？这有什么意义？
（维持每种生物前后代体细胞染色体数目的恒定）
借助自身运动
精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带
精子接触卵细胞膜
透明带反应
精子形成雄原核
精子入卵
卵细胞膜反应
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
雌原核
放出第二极体
第一极体
防止多精入卵的两个屏障
卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核
多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体，观察到的两个极体为一个第一极体一个第二极体(P58相关信息)
3.入卵后，精子和卵子发生了哪些变化？
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵
第一次卵裂即将开始
受精的标志：
观察到两个极体或者雌、雄原核。
受精完成的标志：
雌雄原核形成合子（受精卵）
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。
4.卵细胞受精的标志是什么？受精完成的标志是什么？
受精的实质：两细胞核融合
受精卵遗传物质的来源：
核基因：
质基因：
精子和卵子各提供一半
几乎全部来自卵细胞
认真阅读P58和图2-21，思考下列问题：
1. 早期胚胎发育的场所？
2. 卵裂期胚胎总体积变化？有机物总量变化？
有机物种类的变化？
3. 囊胚阶段内细胞团会发育成什么？滋养层呢？
4. 什么是孵化？ 孵化的意义？
二、胚胎早期发育
（二）胚胎早期发育：
受精卵→桑葚胚
①时期：
②场所：
③特点：
在透明带内
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
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑葚胚
囊胚
原肠胚
原肠胚
受精卵
2细胞
4细胞
8细胞
桑葚胚
囊胚
卵裂期
细胞数量
胚胎总体积
不断增加
并不增加
（1）卵裂（期）
2.过程
分裂方式：
有丝分裂
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
二、胚胎早期发育
（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—______，这个时期的胚胎叫做囊胚；
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
囊胚腔
滋养层
内细胞团：
滋养层：
囊胚腔：
将来发育成胎儿的各种组织
将来发育成胎膜和胎盘
随原肠胚的形成而缩小，后面消失
囊胚
二、胚胎早期发育
*内细胞团细胞具有全能性
（可作为胎儿的各种鉴定）
囊胚扩大→孵化
囊胚进一步扩大，会导致_______破裂，胚胎从_______中伸展出来，这一过程叫做孵化。
透明带
透明带
①概念：
②意义：
孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
孵化
二、胚胎早期发育
原肠胚的形成过程
二
胚胎早期发育
过程：
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
表面的细胞层
向内迁移的细胞
内外两个胚层之间
逐渐分化形成各
种组织、器官等
中胚层：
外胚层：
内胚层：
原肠胚
——出现胚层分化
由内胚层包围的空腔叫做原肠腔
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
不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异。
注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间。
思考·讨论 不同动物受精卵发育的比较 P59
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
1. 哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
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？
马，处于囊胚阶段
小鼠至少发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移植。
牛自然情况下，胚胎最早可在8~16细胞阶段
一、概念检测
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
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