2.3.1胚胎工程的理论基础课件2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第2章 细胞工程 第3节 胚胎工程 一 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，而引进一头成年奶牛往往需要数万元，能不能让引进的良种奶牛快速、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 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。 操作对象 目 的 技术种类 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。 理论基础 哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律 一 胚胎工程的理论基础 一 胚胎工程的理论基础 体外受精、胚胎移植、胚胎分割 1 受精 2 胚胎早期发育 一 胚胎工程的理论基础 二 胚胎工程的理论基础——受精 受精 定义: 阶段: 精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。 细胞膜的功能： 进行细胞间信息交流 细胞膜特性： 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 哺乳动物的输卵管内。 准备阶段1——精子获能 二 胚胎工程的理论基础——受精 张明觉 1951年，他发现“精子获能”的生理现象。同年，澳大利亚学者奥斯汀博士也在实验中发现相同现象。国际生理学界把他们俩的研究成果命名为“张—奥原理”。这一现象的发现解开了精卵受精之谜，为哺乳类卵子体外受精的成功，奠定了理论基础。 1959年，他首次成功地把兔子的精子和卵子在体外结合，再放回到兔子子宫里，体外受精的卵子发育正常，文章发表在1959年的《自然》杂志上。正是他的研究，促成了第一个试管婴儿的诞生，因此，张明觉博士也被誉为“试管婴儿的先驱”。 准备阶段1——精子获能 ①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。 ②使精子获能的方法 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 *获能液的成分因动物种类不同而有所差异,常见有效成分有肝素、Ca2+载体等。 二 胚胎工程的理论基础——受精 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。 ④ 成熟精子的结构 遗传物质的储存场所 为生存和运动提供能量 二 胚胎工程的理论基础——受精 准备阶段2——卵子的准备 二 胚胎工程的理论基础——受精 卵子一般排出2--3小时后才能被精子穿入 次级卵母细胞 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； 要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期，才具备与精子受精的能力。 受精阶段 二 胚胎工程的理论基础——受精 防止多精子入卵受精的两个屏障: 透明带反应 卵细胞膜反应 二 胚胎工程的理论基础——受精 受精阶段 （1）受精的标志：透明带和卵细胞膜之间有两个极体 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。在胚胎工程中，以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志。 （2）受精完成的标志：雌雄原核融合，形成合子 雄原核 雌原核 第一极体 放出的第二极体 二 胚胎工程的理论基础——受精 受精阶段 二 胚胎工程的理论基础——受精 受精阶段 二 胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育 过程： 场所：输卵管、子宫 二 胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育 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，胚胎总体积不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。 分裂方式：有丝分裂 卵裂期 受精卵 2细胞 4细胞 8细胞 桑椹胚 二 胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育 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：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 桑葚 二 胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育 囊胚 开始分化，形成囊胚腔 ①概念：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。 ②结构: 内细胞团：将来发育成胎儿的各种组织 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。 囊胚腔： ③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。 透明带 内细胞团 囊胚腔 滋养层 二 胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育 中胚层： 外胚层： 内胚层： 原肠胚 原肠胚 进一步分化，