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(共19张PPT)
第2章 细胞工程
第3节 胚胎工程
1.你能想出什么办法让引进的良种奶牛快速、大量繁殖呢
可以通过体外受精、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛的胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代。
———胚胎工程
山花牛奶是贵州品牌，为提高品质和奶源标准，2012年引进3200头荷斯坦牛，2015年引进600头娟姗牛。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保证品质和奶源标准不太可行。但牛的生育率很低，一头母牛一胎一般只产一头犊牛，一生约生育四五次，且奶牛平均寿命大多数在6年左右。
资料分析
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_________和_____________条件进行的模拟操作。
2.工程实质：
操作对象
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
胚 胎 工 程
自然受精
早期胚胎发育
3.理论基础：
（一）受精
一、胚胎工程的理论基础
——准备阶段
任务一：请同学们自主阅读教材56-57页受精准备阶段相关内容，思考以下问题：
2.奶牛成熟精子的结构主要包括哪几部分？
3.雄性奶牛刚排出的精子能立即与雌性奶牛卵子受精吗？请说明理由。
4.雌性奶牛刚排出的卵子能立即与雄性奶牛获能的精子受精吗？请说明理由。
1.什么是受精？受精的场所？包括哪几个阶段？
（一）受精
一、胚胎工程的理论基础
头
颈
线粒体鞘
尾
（细胞核）
（中心体）
顶体
成熟精子的形成
2.奶牛成熟精子的结构主要包括哪几部分？精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，为什么细胞核和线粒体都保留下来？
③精子头出现
④细胞质浓缩
①顶体的发生
②尾的发育
⑤精子形成
（高尔基体）
细胞核——精子储存遗传物质的场所，决定后代的遗传特性，参与受精过程。
线粒体——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。
不能
（一）受精
一、胚胎工程的理论基础
3.雄性奶牛刚排出的精子能立即与雌性奶牛卵子受精吗？请说明理由。
——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
思考：精子如何进行获能？
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，使其获能等。
获能液的成分因动物种类不同有所差异,常见的有肝素，钙离子载体等。
（1）卵子一般在排出______后才能被精子穿入
（4）动物排出的卵子成熟程度一样吗？
有的可能是____________，如马、犬等；
有的可能是____________，如猪、羊等；
（2）排出的卵子都要在________进一步成熟
（3）到 才具备与精子受精能力的时期
2-3h
初级卵母细胞
次级卵母细胞
输卵管内
MⅡ
具备受精能力的卵子结构
透明带
卵细胞膜
核
第一极体
——准备阶段2：卵子的准备
（一）受精
一、胚胎工程的理论基础
4.雌性奶牛刚排出的卵子能立即与雄性奶牛获能的精子受精吗？请说明理由。
不能
（一）受精
一、胚胎工程的理论基础
——受精阶段
任务二：请同学们小组合作阅读教材57页“受精阶段”相关内容，并思考以下问题：
1.受精时，精子依次穿过了哪些结构？
①透明带反应
②卵细胞膜反应
①卵细胞膜外的结构，如透明带；
精子形成雄原核，卵子形成雌原核
雌雄原核融合形成合子
观察到两个极体或者雌雄原核
2.防止多精入卵的机制有哪些？
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？
（P58相关信息）
②卵细胞膜
（二）胚胎早期发育
一、胚胎工程的理论基础
任务三：请同学们自主阅读教材58页“胚胎早期发育”的相关图文，思考以下问题：
2.结合教材，阐述奶牛胚胎早期发育过程主要包括哪几个阶段？
1.你认为奶牛胚胎发育的场所在哪里？分裂的方式是？
3.发育的每个阶段各有什么特点？
输卵管、子宫
有丝分裂
受精卵
桑葚胚
囊胚
原肠胚
卵裂期
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
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
增加
减小
增多
不变
不增加
细胞未分化，具有全能性；属于全能细胞(胚胎干细胞)。
思考：桑葚胚阶段细胞开始分化了吗？是否具有全能性？
（二）胚胎早期发育
一、胚胎工程的理论基础
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑葚胚
囊胚
原肠胚
内细胞团
囊胚腔
滋养层
囊胚
透明带
桑葚胚
细胞开始分化
发育成胎儿的各种组织
发育成胎膜和胎盘
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。
（二）胚胎早期发育
一、胚胎工程的理论基础
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑葚胚
囊胚
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：
出现胚层分化
原肠胚
囊胚
（二）胚胎早期发育
一、胚胎工程的理论基础
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
P59 思考.讨论： 不同动物受精卵发育的比较
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？
拓展应用
山花牛奶相关生产公司想要利用胚胎工程实现良种奶牛快速、大量繁殖，请你帮忙设计培育试管奶牛的方案。
一、胚胎工程的理论基础
获取奶牛的精子和卵子
使精子获能、卵子成熟
体外受精
胚胎早期培养
胚胎移植到代孕奶牛子宫中继续发育
获得试管奶牛
受精
精子获能
受精前的准备
卵子准备
MⅡ期具备受精能力
雌性动物的生殖道或培养到获能液(肝素或Ca2+载体)中
精子穿过卵细胞外结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵形成雄原核；卵子释放第二极体，形成雌原核
雌雄原核靠近
核膜消失
桑葚胚
受精卵
每个细胞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
组成个体的各种组织细胞
胎盘、胎膜等胚外组织细胞
外胚层内胚层中胚层
课堂小结
1.下列有关哺乳动物受精的表述，正确的是(　　)
A．在自然条件下，受精在子宫中完成
B．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
C．精子入卵后，卵细胞膜会发生反应阻止其他精子入卵
D．精子入卵后，精卵立即融合形成受精卵
2.受精过程的顺序为(　　)
①第一次卵裂开始　
②雌、雄原核相向移动，彼此靠近，核膜消失，形成受精卵　
③精子释放出多种酶，溶解卵细胞膜外的一些结构　
④卵细胞膜外的透明带发生反应，阻止后来的精子进入透明带　
⑤雌、雄原核的形成
A.①③④⑤② B.③④②⑤① C.④⑤①③② D.③④⑤②①
5.以下与受精作用有关的说法中，不正确的是(　　)
A.受精作用的实质是精子的核和卵细胞的核融合
B.受精后的卵细胞能阻止其他精子的进入
C.受精作用前后卵细胞的活跃状态不同
D.受精卵中的染色体和DNA均由精子和卵细胞各提供一半
6.下列细胞，哪一个代表已经完成受精的卵子( 　　)
1.下图为哺乳动物早期胚胎发育的过程示意图,下列有关叙述错误的是
A.过程a和b使胚胎中有机物的含量减少
B.Ⅰ时期胚胎中的细胞具有全能性
C.细胞分化开始于Ⅲ时期
D.图示过程中,部分细胞中的遗传物质可能发生改变
2.右图是胚胎发育过程中某阶段示意图，下列有关叙述错误的是(　　)
A.图中②将发育为胎膜和胎盘等结构
B.图中③可发育成胎儿的各种组织
C.高等哺乳动物细胞分化开始于桑葚胚期
D.胚胎从①中伸展出来的过程叫做孵化
3.图2-3-6表示的是哺乳动物胚胎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:　　　　　　。
囊胚
原肠胚
桑葚胚
(2)写出图中各标号的名称:
②　　　　　　,④　　　　　　　,⑤　　　　　　　,⑧　　　　　　。
(3)A时期的细胞具有　　　　　性,B时期开始出现　　　　　　,C时期开始出现　　　　　　。
(4)②将来发育成　　　　　　　　　　　　。
囊胚腔
外胚层
全能
内胚层
内细胞团
细胞分化
胚层分化
胎儿的各种组织

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