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胚胎工程概述
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.技术种类：
3.工程实质：
4.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
哺乳动物（体内）受精和早期胚胎发育的规律
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。
第3节 胚胎工程
01
受精
目录 /CONTENTS
一、胚胎工程的理论基础
1.定义：
指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
2.场所：
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
一、受精
01
受精
精原细胞
有丝分裂增殖
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
精 子
减数分裂Ⅰ
第一阶段
第二阶段
第三阶段
减数分裂Ⅱ
大量精原细胞
染色体复制
变形
减数分裂
细胞变形
精原细胞增殖
精子发生的三阶段
生殖器官中的细胞既能进行有丝分裂，又能进行减数分裂。
场所？
睾 丸（的曲细精管）
初情期
生殖机能衰退
发生时期？
②尾的发育
⑤精子形成
③精子头出现
④细胞质浓缩
①顶体的发生
精子变形的过程
头
颈
线粒体鞘
尾
顶体
外形似蝌蚪，分头、颈、尾三大部分
精子头的主要部分？
头部的顶体？
精子的尾？
线粒体鞘膜？（尾的基部）
原生质滴最后脱落
细胞核
中心体
线粒体
高尔基体
细胞内其他物质
精子的结构
精子必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。
1.概念：
2.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等。
获能液的成分因动物种类不同而有差异，常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。
*精子获能实质是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
二、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，为体外受精技术的建立奠定了基础。
卵细胞
卵泡
排卵？
是指卵子从卵泡中排出。
正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。
排放到输卵管中
减数分裂Ⅰ（MⅠ）在排卵前完成，排出的是什么细胞？
减数分裂Ⅰ（MⅠ）在排卵后完成，排出的是什么细胞？
初级卵母细胞
次级卵母细胞
三、准备阶段2：卵子的准备
空卵泡
黄体
成熟卵泡
未成熟的卵子
（1）卵子一般在排出______后才能被精子穿入。
（2）动物排出的卵子 不同。
有的可能是 ____________ ，如马、犬等；
有的可能是____________ ，如猪、羊等；
（3）排出的卵子都要在__________进一步成熟。
（4）卵子具备与精子受精能力的时期： 。
2-3h
初级卵母细胞
次级卵母细胞
输卵管内
MⅡ
成熟程度
透明带
卵细胞膜
核（纺锤体—染色体复合物）
第一极体
三、准备阶段2：卵子的准备
具备受精能力的卵子结构
四、受精阶段
精子穿越卵细胞膜外的结构（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
精子借助自身的运动
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
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
透明带反应
卵细胞膜反应
防止多精入卵的两道屏障
透明带反应
卵细胞膜反应
精子形成雄原核
雄原核
雌原核
放出第二极体
第一极体
雌、雄原核靠近
卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核
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，叫做雄原核。
雌雄原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失
精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体后，形成雌原核。
精子入卵
卵子完成减数分裂Ⅱ
输卵管
精子入卵激活后
发生场所？
发生时间？
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵
第一次卵裂即将开始
形成的含有两个染色体组的合子就是受精卵。
受精过程结束后，受精卵发育形成早期胚胎也就开始了
是否受精的标志？
观察到两个极体或雌、雄原核。
受精是否完成的标志？
雌、雄原核融合形成合子
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。
观察到的两个极体为一个是第一极体，一个是第二极体。
【问题探究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？
阻止多精入卵有两道屏障：第一道屏障是 ，第二道屏障是 ；其意义是保证受精卵中 与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。
【问题探究2】如何判断卵子是否受精？
【问题探究3】精子与卵细胞的结合，体现了细胞膜具有什么功能？
受精完成的标志是？
体现了细胞膜具有 的功能。
透明带反应
卵细胞膜反应
遗传物质
观察到两个极体或雌、雄原核。
雌、雄原核融合形成合子
【误区】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。
细胞间进行信息交流
1.精子穿过了哪些结构？释放了什么物质？2.什么防止精子进入卵细胞？
3.雌雄遗传物质有什么变化？如何结合？
习题巩固
1.下图表示精子入卵后，发生(或引起的)一系列变化形成受精卵
的过程，下列叙述错误的是（ ）
A.图中X指卵细胞膜反应，
Y指卵子的减数第二次分裂
B.经图中Y过程只形成了雌原核
C.精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合
D.精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶
B
习题巩固
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
第3节 胚胎工程
01
受精
目录 /CONTENTS
一、胚胎工程的理论基础
原肠胚
受精卵
卵裂
桑葚胚
囊胚
原肠胚
1.胚胎早期发育过程
开始发育场所？
分裂方式？
输卵管
有丝分裂
(细胞未分化)
2.卵裂
（1）概念：
胚胎发育早期，有一段时间是在透明带内进行分裂，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。
（2）场所：
透明带内
（3）分裂方式：
有丝分裂
（4）卵裂的特点：
细胞数目：
每个细胞体积：
DNA总量：
每个细胞内的DNA数：
有机物总量： ；有机物种类：
胚胎总体积：
不断增加
不断减小
不断增加
不变
减少
增加
并不增加
3．主要阶段及特点
（1）桑葚胚：
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。
每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。
① 概念：
② 特点：
胚胎进一步发育，细胞开始出现分化，形成内细胞团、滋养层；随着胚胎进一步发育，胚胎内部出现了含有液体的囊腔—囊胚腔，这个时期的胚胎叫做囊胚；
细胞开始出现分化
（2）囊胚
③ 结构
内细胞团
滋养层
囊胚腔
透明带
内细胞团：
滋养层：
囊胚腔：
将来发育成胎儿的各种组织
沿透明带内壁扩展和排列，
将来发育成胎膜和胎盘
内含液体发育过程中缩小或消失
④ 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。
如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
（3）原肠胚
滋养层
内胚层
外胚层
原肠腔
囊胚孵化后，将发育形成原肠胚。
原肠胚表面的细胞层为外胚层，向内迁移的细胞形成内胚层。
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中胚层。
这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等，最终形成胎儿。
原肠胚
【思考 讨论】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。
几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间
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 36~38 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？
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？
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 36~38 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
讨论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，在实践中通常发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。
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
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。 （ ）
练习与应用
一、概念检测
A

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