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(共45张PPT)
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量的主要因素之一，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。
能不能让引进的优良奶牛快速、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
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
胚胎工程:
是指对生殖细胞、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
技术种类
工程实质
理论基础
动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞
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。
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
2.3 胚胎工程
一、胚胎工程的理论基础
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
受精阶段
受 精
输卵管
准备阶段1：精子获能
准备阶段2：卵子的准备
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。
知识点回顾：精子的发生
场所：
在雄性动物的 内完成。
睾丸
曲细精管
附睾
输精管
精子的形成过程
精原细胞（1个，间期）
染色体复制
初级精母细胞（1个，减数分裂Ⅰ）
有同源染色体（2N）
次级精母细胞
（2个，减数分裂Ⅱ）
无同源染色体（N）
精细胞（4个）
精子（4个，2种）
变形
②尾的发育
③精子头出现
④细胞质浓缩
①顶体的发生
成熟精子的结构
头
颈
线粒体鞘
尾巴
成熟精子含有的细胞质很少
细胞核（主要部分）
高尔基体（顶体）
中心体
（为精子提供能量)
细胞内其他物质——原生质滴(球状,最后脱落)
（1）外形似蝌蚪，分头、颈、尾三大部分。
（2）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。
思考：
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。
知识点回顾：卵细胞的形成过程
卵原细胞
MI初级卵母细胞
联会
细胞质不均等分裂
卵细胞的形成过程
MII次级卵母细胞
第二极体
卵细胞
第一极体
均等分裂
不均等分裂
卵细胞获得较多的细胞质,可为受精后形成的受精卵和早期胚胎发育提供足够的物质和能量
准备阶段2：卵子的准备
卵巢
性别分化
原始卵泡
成熟卵泡
黄体
次级卵母细胞
(1)场所：在雌性动物的 内完成。
(2)时期：动物的胚胎在 以后。
正常情况下，一个卵巢中有多个卵泡，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。
排卵是指卵子从卵泡中排出
卵子一般在排出 后才能被精子穿入。
2-3h
①不同动物排出的卵子成熟程度不同
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
准备阶段2：卵子的准备
卵子的成熟
卵原细胞
初级卵母细胞
次级卵母细胞
马、犬排卵
猪、羊排卵
MⅡ期卵母细胞
发育
排出的卵子要在输卵管内发育到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。
卵子的成熟
MⅡ期卵母细胞
透明带
卵细胞膜
核
（纺锤体—染色体复合物）
第一极体
成熟卵母细胞
第1步：精子穿越卵细胞膜外结构
获能后的精子与卵子在输卵管相遇
释放多种酶（顶体酶）
溶解卵细胞膜外的一些结构（如透明带）
借助精子自身运动
精子接触卵细胞膜
受精阶段
第2步：透明带发生生理反应
在精子触及卵细胞膜的瞬间
阻止多精入卵的第一道屏障
透明带会迅速发生生理反应
阻止后来的精子进入透明带
第3步：精子入卵
精子入卵后
阻止多精入卵的第二道屏障
第4步：卵细胞膜发生生理反应
精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。
为什么要防止多精入卵？
维持各种生物前后代体细胞染色体数目的恒定
卵细胞膜会立即发生生理反应
拒绝其他精子再进入卵内
——卵细胞膜反应
第5步：雌雄原核的形成
雄原核的形成：
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，形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。
雌原核的形成：
精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核。
雄原核
雌原核
第一极体
放出的
第二极体
第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成
雌、雄原核充分发育
相向移动，彼此靠近
核膜消失，形成含有两个染色体组的合子，受精卵形成
雌、雄原核靠近
核膜消失，第一次卵裂即将开始
受精的标志
放出的第二极体
第一极体
多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ
雄原核
雌原核
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
受精阶段
精子穿越卵细胞膜外的结构（如透明带等）
精子接触卵细胞膜
精子入卵后形成雄原核；卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核
雌、雄原核靠近
核膜消失，
第一次卵裂即将开始
释放多种酶，溶解
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。
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。
这个含有两个染色体组的合子就是受精卵。
注意：
受精卵的核基因是精子和卵子各占一半；
受精卵的质基因几乎全部来自卵子。
防止多精子入卵受精的两个屏障:
受精阶段
精子穿越卵细胞膜外的结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵
形成雄原核、雌原核
雌、雄原核靠近，核膜消失，形成受精卵
——透明带反应
——卵细胞膜反应
在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
1.下列过程发生在受精过程中的是(　　)
①精子与卵子接触,释放多种酶
②精子释放的酶可使精子穿过透明带、卵细胞膜
③卵子恢复分裂并很快完成了减数分裂Ⅰ
④精子和卵子的细胞核分别形成雄原核和雌原核
⑤透明带反应可以防止多精入卵的发生
A.①②⑤　　B.①④⑤ C.②③④ D.②④⑤
B
2.下列有关受精作用的叙述，错误的是(　　)
A.合子中全部的遗传物质,一半来自父方,一半来自母方
B.受精时,精子和卵子的染色体汇合在一起
C.合子中的染色体数与本物种体细胞中的染色体数相同
D.合子中的染色体,一半来自父方,一半来自母方
A
3.下列细胞，哪一个代表已经完成受精的卵子( 　　)
C
透明带和卵细胞膜之间的两个极体是不同的，分别是第一极体和第二极体
(1)写出图中字母表示的结构名称。
a.　　　　 , b.　　　　,
c.　　　 。
4.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)
5.下图是某种哺乳动物生殖和发育过程的图解,请据图回答下列问题。
(1)写出A、B所示生理过程的名称。
A　　　　　　　 , B　　　　 　　　。
(2)在A过程中卵子的形成需要经过两次分裂,减数分裂Ⅱ是在　　　　　　的过程中完成的。
(3)B过程是在雌性动物的　　　　　中完成的。精、卵结合过程中,阻止多精入卵的两道屏障分别是　　　　　和　　　　　　　。
减数分裂
受精
受精
输卵管
透明带反应
卵细胞膜反应
胚胎早期发育
场所：
过程：
输卵管、子宫
分裂方式：
有丝分裂
次级卵母细胞
受精
2细胞期
4细胞期
8细胞期
桑葚胚
囊胚
①细胞分裂方式是__________ ②细胞数目_____
③胚胎总体积_________________ ④每个细胞的体积______
⑤胚胎总有机物_____ ⑥胚胎总DNA数______
⑦每个细胞内的DNA总量_______________
有丝分裂
增加
不增加或略有减小
减小
减小
增加
不变
胚胎发育早期，有一段时间在透明带内进行，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。
卵裂：
原肠胚
受精卵
2细胞
4细胞
8细胞
桑葚胚
囊胚
卵裂
(细胞未分化)
胚胎早期发育阶段
桑葚胚
当卵裂产生的子细胞数目达到32个，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。
桑葚胚
桑葚
每个细胞具有全能性，属于全能性细胞。
囊胚
1.内细胞团细胞具有全能性,内细胞团的细胞未分化,可以作为胚胎干细胞的来源。
2.滋养层细胞已经分化
内细胞团
滋养层
囊胚腔
透明带
发育
胎盘和胎膜
发育
胎儿的各种组织
细胞开始出现分化
孵化
内细胞团
滋养层
囊胚腔
透明带
囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。
如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
原肠胚
结构
外胚层：
内胚层：
中胚层：
表面的细胞层
向内迁移的细胞
内外两个胚层之间
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。
原肠腔
中胚层
内胚层
外胚层
由原肠胚的三个胚层进一步发育为不同的组织、器官、系统
小结
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）
不同动物受精卵发育的比较
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
注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间。
讨论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。
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？
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。
下列关于哺乳动物早期胚胎发育的叙述,正确的是(　　)
A.合子形成后立即进入子宫内进行有丝分裂
B.卵裂时随着细胞数目的增加,胚胎总体积增大
C.桑葚胚阶段前的每个细胞都属于全能细胞
D.内细胞团将来发育成胎盘和胎膜
C
特别提醒：
1.胚胎发育中的细胞分裂均为有丝分裂，原肠胚阶段是个体发育中分化限度最大的阶段，但细胞分化贯穿于生物体整个生命历程中。
2.桑椹胚及以前的细胞均未分化，细胞全能性高，是胚胎分割的最佳时期。
3.桑椹胚到囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。
【课堂小结】
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

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