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(共29张PPT)
一 胚胎工程的理论基础
第3节 胚胎工程
能说出胚胎工程的概念及其包括的主要技术。
能简述受精作用的过程。
能以过程图的形式构建早期胚胎发育的过程。
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？
①核移植技术进行克隆
②可以通过体外受精、胚胎分割等胚胎工程技术获得多个良种奶牛胚胎，
然后移植给代孕母牛生下后代。
胚胎工程：
体外受精、胚胎移植、胚胎分割等
操作对象：
技术手段：
生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
理论基础：
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
工程实质：
哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律
操作水平
——主要集中在细胞水平上
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。
一、胚胎工程的概述
1.受精的场所在哪儿？包括几个阶段？
4.防止多精入卵的屏障有哪些？受精的标志？受精完成的标志？
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？
2.什么是精子获能？精子获能是指精子获得能量吗？获能的方法？
请同学们自主阅读教材P56-57，小组合作完成以下问题。
二、受 精
1.概念：
2.场所：
精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
哺乳动物的输卵管内。
3.过程:
受精前的准备阶段和受精阶段
准备阶段1：精子获能 准备阶段2：卵子的准备
(1)刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能”。
(2)精子获能的方法
①直接利用雌性动物的生殖道
②培养在人工配制的获能液
肝素、Ca2＋载体
精子获能实质是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
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在体外条件下的获能，为___ _______的建立奠定了基础。
体外受精技术
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。
线粒体鞘
颈
尾
头
成熟精子示意图
准备阶段2
——卵子的准备
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。
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。
原始卵泡
成熟卵泡
黄体
次级卵母细胞
受精
受精阶段
受精
受精阶段
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）
精子借助自身运动
精子接触卵细胞膜
顶体反应
第1步：精子穿越卵细胞膜外结构
受精
受精阶段
第2步：透明带反应
在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外面的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。
阻止多精入卵的第一道屏障
精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。
第3步：精子入卵
受精
受精阶段
第4步：卵细胞膜发生生理反应
阻止多精入卵的第二道屏障
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。
受精
受精阶段
第5步：雌雄原核的形成
雄原核
第一极体
放出的
第二极体
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。
精子入卵后被激活的卵子完成MⅡ，排出第二极体，形成雌原核。
雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。
受精
受精阶段
第6步：雌雄原核结合，受精卵形成
雄原核
第一极体
放出的
第二极体
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
核膜消失，
第一次卵裂即将开始
透明带反应
精子穿越卵细胞膜外结构
精子入卵
卵细胞膜发生生理反应
雌雄原核的形成
雌雄原核结合，受精卵形成
3.是否受精的标志？
4.受精是否完成的标志？
1.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？
2.精子与卵细胞的结合，理论基础？体现了细胞膜具有什么功能？
5.受精卵核基因、质基因的来源
据图思考以下问题：
进行信息交流
细胞膜的流动性
观察到两个极体或雌、雄原核
雌雄原核融合，形成合子
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。
受精卵最初在哪里开始发育？进行什么分裂？
请观察受精卵发育到桑葚胚阶段的胚胎大小，是否发生明显改变？
什么阶段胚胎细胞开始分化？
内细胞团、滋养层细胞的作用是？
胚胎孵化是什么意思？孵化后的阶段称为？
阅读课本P58，思考回答以下问题：
三、胚胎早期发育
1.场所:
输卵管、子宫
2.过程:
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
原肠胚
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
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑葚胚
囊胚
原肠胚
（2）桑葚胚
②特点
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。
①概念
这一阶段及之前的每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
桑葚
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
（3）囊胚
内细胞团
聚集在胚胎一端，将来发育成胎儿的各种组织。
囊胚腔
沿透明带内壁扩展和排列，将来发育成胎膜和胎盘
滋养层细胞
胚胎内部含有液体的腔。
内细胞团
囊胚腔
滋养层
透明带
孵化：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。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
内细胞团细胞具有全能性
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
（4）原肠胚
外胚层
表面的细胞层
内胚层
内外两个胚层之间
中胚层
向内迁移的细胞
逐渐分化形成各种组织、器官等。
——出现胚层分化
滋养层
内胚层
外胚层
原肠腔
2.过程
（4）原肠胚
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑葚胚
囊胚
原肠胚
2.过程
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）
十月怀胎过程艰辛，你还记得妈妈的生日吗？
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.桑葚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.桑葚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。
4.卵裂期和桑葚胚时期，只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，胚胎发育所需营养主要来自卵黄。
5.囊胚期细胞开始分化，透明带破裂，滋养层细胞（以后发育成胎盘、胎膜，与母体建立联系）从外界吸收营养物质，使胚胎继续发育。
有关早期胚胎发育特别提醒
不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异
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及发育阶段 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 ~ 36 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，其它动物为交配后时间。
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
【思考·讨论】
【拓展】试管婴儿
将体外培养的人类胚胎移植到女性子宫时，常选择发育到_________阶段的胚胎
囊胚
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
精子入卵称为雄原核；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
组成胎儿的各种组织细胞
胎盘、胎膜等胚外组织细胞
外胚层内胚层中胚层

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