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(共40张PPT)
生物学（新人教版）
生物技术与工程
第二章 细胞工程
第 3 节
胚胎工程
Biology
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。
概念
操作对象
生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
操作水平
细胞水平
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
目的
生产后代，以满足人类的各种需求。
技术手段
体外受精、胚胎移植、胚胎分割等
理论基础
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
一、受精
概念
受精是精子与卵子结合形成合子(即受精卵)
的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段。
阅读课本，判断下列问题对错
(1)精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是输卵管。
(2)刚排出的精子即能与卵子受精。
(3)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。
(4)受精的标志是观察到两个极体；受精完成的标志是雌、雄原核融合形成合子。
(5)动物排出的卵子成熟程度不同，都要在卵巢中进一步发育到MⅡ期才具备受精能力。
√
√
√
×
×
受精前的准备阶段需要准备什么？如何准备？
准备阶段1——精子获能
精子获能的概念：
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。
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
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
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。
准备阶段2——卵子的准备
① 卵子一般在排出2～3h后才能被精子穿入
③ 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。
② 卵子成熟的场所：
输卵管
④ 卵子具备与精子受精能力的时期：
MⅡ期
卵子形成过程是不连续的
减数分裂Ⅰ：
减数分裂Ⅱ：
一般在排卵前后完成（卵巢）
精卵结合过程中完成（输卵管）
用文字箭头绘制受精过程
精子 卵细胞膜外的结构 卵细胞膜 卵细胞 雌、雄原核 受精卵。
穿越
接触
进入
形成
结合
受精是精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。它包括受精前的准备阶段和受精阶段。阅读教材，观察图示并回答相关问题：
1.刚排出的卵子具有受精能力吗？为什么？
不具有。卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程，要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。
2.刚排出的精子必须获能后才能与卵子受精。使精子获能的方法有哪些？
直接利用雌性动物的生殖道使精子获能;将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等
3.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。第一道屏障是透明带发生生理反应，第二道屏障是卵细胞膜发生生理反应。其意义是保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。
4.精子与卵细胞的结合，体现了细胞膜具有什么功能？
体现了细胞膜具有进行细胞间的信息交流的功能。
5.卵子完成减数分裂Ⅱ和受精的场所是否相同？
卵子在精子和卵子结合的过程中完成减数分裂Ⅱ，即在受精作用过程中完成，因此卵子完成减数分裂Ⅱ和受精的场所相同。
6.如何判断卵子是否受精？
观察到两个极体或雌、雄原核。
受精过程认识的“三个误区”
(1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。
(2)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。
(3)受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体或雌、雄原核，而受精完成的标志为雌、雄原核的融合。
两看法区别透明带反应、卵细胞膜反应
(1)从发生时间看：透明带反应发生在精子的细胞膜与卵细胞膜融合时；卵细胞膜反应发生在精子入卵后。
(2)从生理作用看：透明带反应可防止多个精子穿越透明带，是防止多精入卵的第一道屏障；卵细胞膜反应是防止多精入卵的第二道屏障
练习：P44Q1、P116Q13
二、胚胎早期发育
阅读课本填空
1.开始发育场所：________。
2.分裂方式：__________。
输卵管
有丝分裂
3.卵裂
（1）场所：__________。
（2）特点
①细胞的数量不断增加。
②胚胎的总体积__________。
透明带内
并不增加
4.主要阶段及特点
（1）桑葚胚：卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的________， 形似桑葚。
（2）囊胚
①胚胎进一步发育，细胞继续______。
②聚集在胚胎一端的细胞形成内细胞团，将来发育成胎儿的__________。
③滋养层细胞将来发育成____________。
④胚胎的内部出现了含有液体的腔——________。
⑤孵化：囊胚进一步扩大，________破裂，胚胎从其中伸展出来。
细胞团
分化
各种组织
胎膜和胎盘
囊胚腔
透明带
（3）原肠胚
形成外胚层、中胚层、内胚层三个胚层，这三个胚层将逐渐分化形成________________等。
各种组织、器官
(1)卵裂阶段的细胞分裂方式包括有丝分裂和减数分裂。
(2)胚胎发育过程中细胞开始出现分化的阶段是原肠胚期。
(3)囊胚进一步扩大，透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫作孵化。
(4)原肠胚变大导致透明带破裂而孵化出来。
判断
×
×
×
√
卵裂时期 变化
细胞数量
每个细胞体积
DNA总量
有机物总量
有机物种类
增多
减小
增多
减少
增多
1.卵裂
胚胎发育早期，有一段时间是在透明带内进行分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。
2.桑葚胚
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。
特点：
①透明带未破裂
②细胞未分化(有全能性)
3.囊胚
胚胎进一步发育，细胞逐渐分化，形成内细胞团、滋养层细胞；随着胚胎的进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的腔——囊胚腔，这个时期的胚胎叫做囊胚。
特点：
①透明带破裂
②细胞开始分化
内细胞团：
滋养层细胞：
结构
将来发育成胎儿的各种组织(仍有全能性)
将来发育成胎膜和胎盘
4.原肠胚
囊胚孵化后，将进一步分化发育成有三个胚层和原肠腔的原肠胚
早期胚胎发育是指从受精卵开始到原肠胚阶段，结合下图探究以下问题：
(1)早期胚胎发育的起点是________。
(2)受精卵最初发育的场所是________。
(3)桑葚胚以前的细胞均________，细胞都具有________。
(4)_____阶段细胞开始分化，但其全能性仍很高。
受精卵
输卵管
未分化
全能性
囊胚
三、体外受精
阅读课本思考以下问题：
1.体外受精有哪些步骤？
试管动物：
通过人工操作使卵子在体外受精，经培养
发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。
2.意义
卵母细胞的采集
精子的获取
受精
提高动物繁育能力，为胚胎移植提供可用胚胎。
过程
如图是哺乳动物体外受精过程示意图,请据图思考回答问题
1.精子要进行离心处理的目的是什么？图中体外受精应该模拟雌性动物的哪个部位的环境？
除去精浆，有利于精子获能。输卵管。
2.怎样获得更多的卵子？
利用促性腺激素促使雌性动物排出更多的卵子，从输卵管中获取卵子。
3.克隆动物、试管动物和母亲正常怀孕生产相比，三者的生殖方式是否相同？
克隆动物通过细胞核移植技术获得，属于无性繁殖，试管动物和母亲正常怀孕生产都属于有性生殖。
4.体外受精与人工授精有什么不同？
体外受精是人工获取精子、卵子,要先分别在体外进行获能处理和成熟培养，再在体外培养液中完成受精过程；人工授精是用人工的方法将雄性动物的精液注入雌性动物生殖道内,完成受精。
练习：P47Q1
四、胚胎移植
概念：
胚胎移植是指将通过体外受精及其他方法得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
供体：
提供胚胎的个体
选择标准：
遗传性状优良，生产能力强
职能：
产生具有优良遗传特性的胚胎
受体：
接受胚胎的个体
选择标准：
职能：
有健康体质和正常繁殖能力
承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务
优良供体母牛
优良公牛
（遗传性状优良，生产能力强）
受体母牛
（有健康体质和正常繁殖能力）
具有优良性状的后代
进行同期发情处理
超数排卵处理
受体发情
发情配种或人工授精
移植胚胎
收集胚胎并检查
对受体进行妊娠检查
牛的胚胎移植示意图
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
（一般用孕激素）
过程：
用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
每次处理一头奶牛收集到的胚胎，经移植可产生3-4头犊牛，每年可处理4-5次。
什么是同期发情处理？
利用某些激素人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程，使之在预定时间内集中发情。
同期发情处理的目的是什么？
使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件。
超数排卵的目的是什么？
诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
胚胎移植的意义
充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,大大缩短供体本身的繁殖周期,提高了繁殖率。
1.将胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗？
不一定能正常发育。一般情况下检验合格的胚胎需要移植到同种的、生理状态相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育。在胚胎移植前要对受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器官的生理变化同步,为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境。
2.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？
基本上不会
3.胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致 为什么
胚胎移植后，经受体孕育的后代的遗传特性与供体保持一致。因为供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系。其遗传物质在孕育过程中不会发生任何变化。
4.胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗 为什么
正确。因为胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境条件的一致性密切相关。只有供体、受体生理环境条件高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并能继续发育。所以，我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
胚胎移植的生理学基础
五、胚胎分割
阅读课本填空
1．概念：采用________将早期胚胎切割成________________等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
2．所需主要仪器设备：________和________。
3．操作对象及要求：选择发育良好、形态正常的______________，将它移入盛有操作液的培养皿中，然后在显微镜下用________或________分割。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意________________。
机械方法
2等份、4等份或8等份
体视显微镜
显微操作仪
桑葚胚或囊胚
分割针
分割刀
将内细胞团均等分割
4．胚胎分割的意义
(1)促进优良动物品种的繁殖，产生____________相同的后代用于遗传学研究。
(2)对胚胎进行____________、____________等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义。
遗传性状
性别鉴定
遗传病筛查
下图是哺乳动物胚胎分割和性别鉴定示意图。请结合图解讨论解决相关问题：
1.为什么胚胎分割通常选择桑葚胚或囊胚阶段的胚胎？
桑葚胚阶段尚未出现细胞分化，细胞具有全能性；囊胚阶段的内细胞团具有全能性，分割后的胚胎还可以发育为完整个体。
2.在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意什么问题？
要将内细胞团均等分割。若分割时不能将内细胞团均等分割，会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
3.胚胎分割是不是分割的次数越多，效率越高？
分割的次数越多，分割后胚胎成活的概率越小。目前，仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高。
4.为什么鉴定胚胎的性别时从滋养层取样而不是从内细胞团取样？
囊胚的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层发育成胎盘、胎膜。取滋养层细胞做DNA 分析鉴定性别，不会影响胎儿的发育
谢谢观看

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