第06讲 胚胎工程-【寒假自学课】高二生物寒假提升精品讲义（人教版2019选择性必修3）

第06讲 胚胎工程 【学习目标】 1.掌握胚胎工程的理论基础（受精，胚胎早期发育），了解胚胎工程的技术应用（体外受精，胚胎移植，胚胎分割）。 2.运用胚胎工程的概念或原理，提升分析以及处理生活生产中的相关问题的能力。 3.科学发展的重要意义。 【基础知识】 一、胚胎工程的理论基础 1.胚胎工程指对生殖细胞、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。 项目 内容 胚胎工程的理论基础 哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。 胚胎工程的实质 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。 精子的产生 哺乳动物精子的发生是在睾丸内完成的。雄性动物从初情期开始，在睾丸的曲细精管内不断进行着生殖细胞的增殖，源源不断地产生精子。 精子产生的三阶段 精原细胞→精原细胞；精原细胞→初级精母细胞 初级精母细胞→次级精母细胞→精细胞 精细胞→精子 卵细胞的产生 哺乳动物卵细胞的发生是在卵巢内完成的。胎儿期性别分化后，卵原细胞形成初级卵母细胞，储存于卵泡中。 初情期后，卵巢内：初级卵母细胞→次级卵母细胞+极体 输卵管中：极体+刺激卵母细胞（受精子刺激）→极体+受精卵+第二极体（卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间可以观察到两个极体） 受精作用 精子和卵子相互识别，融合成合子（受精卵）的过程。 在自然条件下，哺乳动物的受精在雌性动物的输卵管内完成。 特别提醒 1.精细胞形成精子要经历顶体的发生、尾的发育、精子头出现、细胞质浓缩、精子形成几个连续的阶段。 2.顶体的发生指高尔基体发育为头部的顶体，尾的发育指中心体演变为精子的尾，精子头出现和细胞质浓缩指细胞内的其他物质浓缩成球状，称为原生质滴，最后脱落，精子形成指线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘。 3.正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。 4.排卵是指卵子从卵泡中排出。具体的说排出的卵子是初级卵母细胞或次级卵母细胞。 5.刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第次减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到第二次减数分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。 6.精子与卵子发生的比较 项目 精子发生 卵子发生 区别 场所 睾丸曲细精管(场所唯一) 卵巢、输卵管(场所不唯一) 时间 初情期后 性别分化后开始，卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前完成的，减Ⅱ是在精子和卵子的结合过程中完成的 过程特点 MⅠ和MⅡ是连续的，需变形；细胞质均等分配 MⅠ和MⅡ是不连续的，不需要变形；细胞质不均等分配 结果 形成4个精子 形成1个卵细胞和3个极体 相同点 原始生殖细胞自身的增殖为有丝分裂；有性生殖细胞的形成为减数分裂；减数分裂过程均经一次染色体复制和两次细胞分裂，子细胞中染色体数目减半。 二、胚胎工程的过程 项目 内容 精子获能 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发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。 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。 卵子成熟 动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞，有的可能是次级卵母细胞。但它们都要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。 受精过程 哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，原核形成和融合。 获能后的精子与卵子相遇时，首先发生顶体反应，使顶体内的酶释放出来。放射冠是包围在卵子透明带外而的卵丘细胞群，精子所释放的顶体酶可直接溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路。 特别提醒 1.精子获能的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。 2.穿过放射冠的精子立即与透明带接触，顶体酶随后将透明带溶出一条孔道，精子借自身运动穿越透明带，并接触卵细胞膜。在精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，这个反应称做透明带反应，它是防止多个精子进入透明带，引起多精子入卵受精的第一道屏障。 3.只有穿过透明带的精子才能与卵细胞膜接触。由于卵细胞膜表面有大量的微绒毛，当精子与卵细胞膜接触时，立即被微绒毛抱合，随后，精子外膜和卵细胞膜相互融合，精子入卵。 4.精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进人卵内，这种生理反应称做卵细胞膜反应。这是防止多精入卵受精的第二道屏障。 三、胚胎早期发育 1.胚胎的早期发育过程：受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚 2.受精卵早期的细胞分裂称为卵裂