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(共34张PPT)
第3节 胚胎工程
2.3.1胚胎工程的理论基础
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
良种荷斯坦奶牛
从社会中来
良种荷斯坦奶牛
你能想出什么方法来扩大良种荷斯坦奶牛种群的数量呢
培育克隆牛可以达到快速繁育的目的。如果繁育成功，这样的种群在遗传多样性上与自然种群有何区别
要想获得在遗传多样性上具有更大优势的后代，你能想出其他繁育方法吗
阅读教材“从社会中来”了解我国在奶牛生产中存在的问题，思考以下问题：
“克隆”属于无性生殖，后代的遗传多样性低。
克隆技术、体外受精
一、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。
①操作对象：
②操作水平：
③技术手段：
生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植、胚胎分割等
哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律
④实质：
⑤理论基础：
主要集中在细胞水平上
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
胚胎工程的理论基础
1
受精
2
胚胎早期发育
在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。
受精是精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。
二、受精
概念：
场所：
过程：
细胞膜的功能：
进行细胞间信息交流
细胞膜的结构特点：
具有一定的流动性
受精前的准备阶段
受精阶段
准备阶段Ⅰ:精子获能
准备阶段Ⅱ:卵子的准备
二、受精
【补充】精子变形的过程和结构
头
颈
线粒体鞘
尾
顶体
（高尔基体）
（细胞核）
（中心体）
变形
[思考]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？
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。
精子的形成场所：睾丸
二、受精
头
颈
线粒体鞘
尾
不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关
刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，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。
——“精子获能”
二、受精
1、受精前的准备阶段1——精子获能
（1）精子获能概念
刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，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，这一生理现象称为“精子获能”
（2）使精子获能的方法
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；*获能液常见有效成分有肝素、Ca2+载体等；
二、受精
1、受精前的准备阶段2——卵子的准备
（卵母细胞）
排卵指卵子从卵泡中排放到输卵管中。
卵子的形成场所：卵巢和输卵管
二、受精
1、受精前的准备阶段2——卵子的准备
马、犬
绵羊、牛、猪
排卵时卵细胞所处时期：
不同动物排出的卵子成熟程度不同
都要在输卵管内进一步成熟，达到MⅡ（中）期时，才具备与精子受精的能力
二、受精
1、受精前的准备阶段2——卵子的准备
透明带
卵细胞膜
核
第一极体
具备受精能力的卵子结构
放射冠
二、受精
2、受精阶段
精子穿越卵细胞膜外结构，如透明带
释放出多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构。
精子接触卵细胞膜
透明带反应
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
精子入卵
卵细胞膜反应
精子触及卵细胞膜瞬间，透明带迅速发生生理反应，阻止后来精子进入透明带。
精子入卵后，卵细胞膜立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。
防止多精入卵的第一道屏障
雄原核
雌原核
第一极体
第二极体
防止多精入卵的第二道屏障
二、受精
2、受精阶段
雄原核
雌原核
第一极体
第二极体
多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体。
两个极体
雌雄原核
受精的标志：观察到两个极体或雌雄原核
二、受精
2、受精阶段
雌、雄原核靠近
受精过程结束后，受精卵的分裂也就开始了
雄原核
雌原核
第一极体
第二极体
核膜消失，形成含有两个染色体组的合子，受精卵形成
受精完成的标志：雌雄原核形成合子
二、受精
2、受精阶段
下列细胞，哪一个为受精的标志（ ）
C
思考
对点练14.观察家畜卵子的发生和成熟示意图，思考并回答下面的问题：
(1)图中①、②、③表示的细胞名称依次是__________________________
_____________。假设该动物体细胞内有染色体2n条，则①、②、③、④四种细胞内的染色体数目依次是______________。
卵原细胞、初级卵母细胞、
次级卵母细胞
2n、2n、n、2n
(2)图中a、b、c表示细胞分裂，依次为_________________________________，
在精子与卵子结合过程中完成的分裂是___(填“a”“b”或“c”)。图中的p、q表示的结构依次是__________________。c过程发生的场所为_______。
有丝分裂、减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ
c
透明带、卵细胞膜
输卵管
(3)卵子成熟后，即可进行受精，判断卵子受精的标志是______________
_________________________。
可以观察到两个
极体(或观察到雌、雄原核)
三、胚胎的早期发育
1、场所：
哺乳动物的输卵管、子宫
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
卵裂期
在透明带内进行分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。
分裂方式：
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
有丝分裂
三、胚胎的早期发育
卵裂
特点：
典例1.如图表示人的受精卵在卵裂期过程中，DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、细胞数量的变化趋势(横坐标为发育时间)。其中正确的是
A.①② B.①③
C.②④ D.③④
√
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
三、胚胎的早期发育
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：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
桑椹胚（一般32个细胞）
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
囊胚
三、胚胎的早期发育
特点：
细胞开始分化
内细胞团：
囊胚
内细胞团
囊胚腔
滋养层
透明带
具有全能性
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，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。
结构：
聚集在胚胎一端，
将来发育成胎儿的各种组织
囊胚腔：
滋养层细胞：
沿透明带内壁扩展和排列
将来发育成胎膜和胎盘
胚胎内部含有液体的腔
囊胚
三、胚胎的早期发育
桑葚胚→囊胚形成
囊胚扩大→孵化
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
原肠胚
三、胚胎的早期发育
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：
原肠胚
——出现胚层分化
这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等
三、胚胎的早期发育
马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段
讨论
1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
动物种类 进入子宫时发育的天数 进入子宫时的发育阶段
小鼠 3 桑葚胚
山羊 4 10-16细胞
绵羊 3-4 16细胞
猪 2-2.5 4-6细胞
马 6 囊胚
牛 4-5 8-16细胞
不同动物受精卵发育的比较
三、胚胎的早期发育
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？如果换成牛又该怎样处理？
不同动物受精卵发育的比较
动物种类 进入子宫时发育的天数 进入子宫时的发育阶段
小鼠 3 桑葚胚
牛 4-5 8-16细胞
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，在实践中通常发育到囊胚阶段的胚胎进行移植；
拓展——胚胎发育和个体发育
课堂小结
受精
胚胎早期发育
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
课后练习
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。（ ）
×
×
√
课后练习
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
对点练11.下列有关哺乳动物精子、卵子的发生及受精作用的叙述，不正确的是
A.卵细胞膜反应是防止多精入卵的一道屏障
B.卵子形成的过程需在卵巢和输卵管内完成
C.卵子发生时，MⅠ和MⅡ过程是不连续的，但细胞质均等分配
D.精子和卵子结合的过程中，卵子完成减数分裂Ⅱ
√
对点练13.如图为哺乳动物受精作用及胚胎发育示意图，a、b代表两个不同的发育阶段，下列叙述不正确的是
A.①过程发生了同源染色体的分离和自由组合
B.②过程细胞通过有丝分裂的方式增殖，单个细胞体积减小
C.a中含有全能细胞
D.④过程不同细胞基因的表达存在差异
√
谢谢观看
Thank you

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