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(共26张PPT)
第3节 胚胎工程
第1课时：胚胎工程的理论基础
第2章
我国奶牛的单产水平无法满足国民对牛奶的需求。拥有人气明星“黑白花”奶牛之称的美国荷斯坦奶牛泌乳量高居各乳用牛之冠，母牛一般产乳量高达7000kg（305天）。引进一头成年荷斯坦奶牛奶牛往往需要数万元；同时，牛的生育率很低，一生约生育四五次。你有什么方案可以实现荷斯坦奶牛的快速大量繁殖呢？
核移植技术进行克隆
可以通过体外受精、胚胎分割等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。
问题探讨
1.概念：
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
目 的
2.常用技术：
3.操作水平：
主要集中在细胞水平上
一、胚胎工程的概述
国家统计局数据显示，我国结婚登记女性的年龄占比中，35岁及以上非最佳育龄妇女的占比正逐年增加。晚婚晚育与不孕不育增加的趋势也高度重合。目前，我国育龄夫妇的不孕不育率已经攀升至约12%-18%。这些夫妇特别想要一个自已的孩子，有什么好的建议能让他们实现心愿么？
试管婴儿
1978年世界首例试管婴儿露易丝.布朗
1988年中国首例试管婴儿郑萌珠
问题探讨
中国首例试管婴儿
思考1.试管婴儿技术包括哪些操作步骤？
①体外受精
②胚胎的早期培养
③胚胎移植
思考2.试管婴儿培育和正常怀孕有何异同？
相同：都通过有性生殖产生；都要在母体子宫内发育形成胎儿。
不同：受精作用在体外，在体外发育成早期胚胎进行胚胎移植。
问题探讨
二、受精
精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
1.概念：
细胞膜的功能：进行细胞间信息交流
细胞膜具有：一定的流动性
2.场所：
哺乳动物的输卵管内。
3.过程
准备阶段
受精阶段
准备阶段1：精子获能
准备阶段2：卵子的准备
二、受精
（2）获能的方法
直接利用 使精子获能；
将精子培养在 中使其获能；
准备阶段1： 精子获能
准备阶段2：卵子的准备
（1）机理：
刚排出的精子 （“有”或“无”）受精能力， 必须在雌性动物生殖道内发生相应相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。
卵子要在 内进一步成熟，达到减数第二次分裂中期（MⅡ中期）时，才具备与精子受精的能力。
雌性动物生殖道
人工配制的获能液
生物种类不同成分有差异；
常见有效成分有肝素、Ca2+载体等。
无
输卵管
具备受精能力的卵子结构
准备阶段
二、受精
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？
二、受精
受精阶段
精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带
精子释放多种酶溶解膜外结构
精子接触卵细胞膜
透明带反应
精子触及卵细胞的瞬间，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
精子形成雄原核、卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核
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
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——雄原核
防止多精入卵的两个屏障
1.过程
二、受精
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵。第一次卵裂即将开始
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。
受精的标志 ：观察到两个极体或雌雄原核
2.受精完成的标志：
两个极体
雌雄原核
受精标志
雌雄原核形成合子
二、受精
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
二、课堂练习
2.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
二、课堂练习
(1)写出图中字母表示的结构名称。
a.　　　　 , b.　　　　,
c.　　　 。
3.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)
二、课堂练习
人卵细胞受精到受精卵卵裂后植入的过程
自主阅读课本P58，回答以下问题
1.胚胎发育的场所在哪里？
2.胚胎发育过程主要包括哪几个阶段？
3.发育的每个阶段各有什么特征？
三、胚胎早期发育
哺乳动物的________和_______
输卵管
子宫
1.场所：
2.分裂方式：
有丝分裂
3.过程：
细胞数目达到32个，排列紧密，形似桑葚。细胞未分化，具有全能性；属于全能细胞(胚胎干细胞)。
卵
裂
期
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑葚胚
细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积不增加
项目 变化
细胞数目
每个细胞体积
DNA总量
每个细胞内的DNA总量
有机物总量
物质种类
增多
减小
增多
不变
减少
增多
三、胚胎早期发育
卵
裂
期
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑葚胚
囊 胚
1)结构：
2)特点：
内细胞团、滋养层细胞及囊胚腔３部分。
细胞开始出现分化
发育成胎儿的各种组织
发育成胎膜和胎盘
（即内细胞团细胞具有全能性）
（可作为胎儿的各种鉴定）
胚胎进一步发育扩大，
导致　　　　破裂，
称为　　　　。
透明带
孵化
囊胚扩大→孵化
三、胚胎早期发育
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
_________后，将发育形成_______；
原肠胚表面的细胞层为________，向内迁移的细胞形成_______；
随着发育的进行，一部分细胞还会在内外两个胚层之间形成______；
这三个胚层将_____________________________；
囊胚孵化
原肠胚
外胚层
内胚层
中胚层
逐渐分化形成各种组织、器官等
三、胚胎早期发育
拓展了解——胚胎发育和个体发育
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
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）
动物 种类 受精卵发育/h 进入子宫时发育 天数和发育阶段 2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑棋胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑棋胚
山羊 24~38 48~60 72 72~96 96~120 4 10~16细胞
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
不同动物受精卵发育的比较
不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异。请分析下表，讨论相关问题(注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间)
P59
1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
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。
P59
不同动物受精卵发育的比较
动物 种类 受精卵发育/h 进入子宫时发育 天数和发育阶段 2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑棋胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑棋胚
山羊 24~38 48~60 72 72~96 96~120 4 10~16细胞
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
胚胎工程的许多技术都是在了解了哺乳动物在自然条件下受精和胚胎早期发育规律的基础上实现的。人们正是在认识了这些自然规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟，精子能在体外完成获能，获能的精子和培养成熟的卵子能在试管内完成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等。
讨论3. 为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础 请结合所学习的内容举例说明。
P59
不同动物受精卵发育的比较
4.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
课堂练习
胚胎早期发育
受精
胚胎工程的理论基础
准备阶段1—精子获能
准备阶段2—卵子的准备
受精
卵裂
桑葚胚
囊胚
原肠胚
精子穿越卵细胞膜外的结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵
雌、雄原核形成
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵
课堂总结
练习与应用(P59)
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
一、概念检测
1.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。
2.精子在雌性动物的生殖道内是如何获能的 除了教材中介绍的，防止多精入卵的机制还有哪些 感兴趣的话，请通过查阅相关资料或请教专家来进行了解。关于受精作用，你还能提出其他问题吗
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。
提示：出题的目的不是让学生准确地答出精子获能的机制和防止多精入卵的具体机制，而是鼓励有兴趣的学生去查阅资料或请教专家，并引导他们去查阅相对专业的书籍，这是学习的深入过程。这里涉及的问题，在普通生物学或者一般的细胞工程专著中可能找不到答案，需要查阅生殖生物学相关书籍。通过查阅专业资料，学生能了解到，精子获能的机制很神奇，防止多精入卵的机制同样神奇而且非常复杂，这都是机体在长期进化的过程中形成的、用来保障本物种延续的机制。
二、拓展应用
练习与应用(P59)

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