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三

第二章 细胞工程 2.3.1 胚胎工程的理论基础 1 从社会中来 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。能不能让引进的两种奶牛快速、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？ 可以通过体外受精、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛的胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代。 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 操作水平 主要集中在细胞水平上 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 3 为什么要进行胚胎工程？ 哺乳动物自身繁殖率低 畜牧业上需要快速大量繁殖良种家畜 体外受精 早期胚胎培养 胚胎分割 胚胎移植 短内时间内可产生大量后代 胚胎工程 一、胚胎工程 受精是精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段。在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。 二、受精 (1)场所：在雄性动物的 内完成。 (2)时期：从 开始到 衰退。 睾丸 初情期 生殖机能 精细胞 次级精母细胞 初级精母细胞 大量精原细胞 精子 精原细胞 有丝 分裂 染色体复制 变形 减数分裂前 减数 分裂 曲细精管 附睾 输精管 MⅠ分裂 MⅡ分裂 （整个过程连续进行，不间断） 二、受精 精子的发生 ③精子头出现 ④细胞质浓缩 ①顶体的发生 细胞核 高尔基体 细胞质 线粒体 ②尾的发育 发育中的顶体 中心体演变成尾 ⑤精子形成 顶体 头 原生质滴 线粒体鞘 尾 精子的变形过程 二、受精 成熟精子含有的细胞质很少 思考：精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失， 而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？ （1）细胞核是精子储存遗传物质的场所，决定后代的遗传特性， 它参与受精过程。 （2）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。 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。 几种主要家畜的精子示意图 二、受精 精子获能现象的发现 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”。 二、受精 （1）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 发生 后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能” 生殖道 相应的生理变化 （2）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 的建立奠定了基础。 体外受精技术 准备阶段1 ——精子获能 二、受精 研究精子获能机制 找到精子在体外获能的方法 实现哺乳动物精子体外获能 为体外受精奠定了重要基础 直接利用雌性动物的生殖道使精子获能 将精子培养在人工配制的获能液中使其获能 获能液中的有效成分有：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。 准备阶段1 ——精子获能 二、受精 卵巢 性别分化 卵原细胞 初级卵母细胞 第一极体 第二极体 第二极体 第二极体 间期 减数分裂前 退化消失 卵细胞 次级卵母细胞 准备阶段2 ——卵子的准备 二、受精 (1)场所：在雌性动物的 内完成。 (2)时期：动物的胚胎在 以后。 MⅠ分裂 MⅡ分裂 卵细胞的形成是一个不连续的过程 （3）形成过程： 卵细胞获得较多的细胞质,可为受精后形成的受精卵和早期胚胎发育提供足够的物质和能量 二、受精 准备阶段2 ——卵子的准备 原始卵泡 成熟卵泡 黄体 次级卵母细胞 排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？ 卵子从卵泡中排出 正常情况下，一个卵巢中有多个卵泡，一个卵泡只能形成一