2.3.1胚胎工程的理论基础课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第二章 第3节 胚胎工程 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? 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。 良种荷斯坦奶牛 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。 胚胎工程 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2章 第3节 一 胚胎工程的理论基础 1 受精 2 胚胎早期发育 1.男性生殖系统的结构与功能 知识回顾 曲细精管中有大量原始的雄性生殖细胞——精原细胞,每个精原细胞的染色体数目都与体细胞相同。 精原细胞 (原始生殖细胞) 体细胞 有丝分裂 细胞分化 精原细胞 精细胞 减数分裂 精子 变形 有丝分裂 知识回顾 1.男性生殖系统的结构与功能 睾丸(人和其他哺乳动物)——精子形成的场所 参考论文 2. 精子的结构 细胞核 精子头的主要部分(寿命短) 高尔基体 头部的顶体 中心体 精子的尾 线粒体 尾基部形成线粒体鞘,能够摆动。 体现了结构与功能相适应 变形后的精子具备了游向卵细胞并进行受精作用的能力。 知识回顾 二、拓展应用 1. 精母细胞在变成精子的过程中,很多结构会消失,而细胞核与线粒体都保留了下来,请尝试用你所了解的哺乳动物受精的相关知识来解释这一现象。 细胞核和线粒体都是精子的重要结构。其中,细胞核是遗传物质储存的场所,决定后代的遗传特性,它参与受精过程。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。 2. 精子的结构 知识回顾 8 产生卵细胞、 分泌雌性激素 输送卵细胞 胚胎和胎儿发育的场所 精子进入和 胎儿产出的通道 3. 女性生殖系统的结构和功能 知识回顾 卵巢——卵细胞形成的场所 知识回顾 排卵(ovulation)是指成熟卵泡破裂,从卵泡壁脱落的初(次)级卵母细胞连同透明带、放射冠与卵泡液一起从卵巢排出的过程。 黄体 卵原细胞 初级卵母细胞 次级卵母细胞 卵细胞 ——第一极体 ——第一极体 ——第二极体 排卵日 月经期 (一)概念: 受精是_和_结合形成_的过程 精子 卵子 合子 (二)场所: 输卵管内 (三)过程: 包括_和_。 受精前的准备阶段 受精阶段 一、受精 (三)过程: 包括_和_。 受精前的准备阶段 受精阶段 1.准备阶段1—精子获能 一、受精 获能的概念始于1951年,美籍华裔科学家张明觉和另一位科学家Austin,发现哺乳动物刚射出的精子和新鲜制备的附睾尾精子,如果不在雌性生殖道停留一段时间,均不能使卵子受精,而必须进入雌性动物生殖道,经过一段时间,才会获得受精能力,他们把这一生理现象称为获能(capacitation)。 此后大量研究证实精子获能是包括人类在内的所有哺乳动物精子在使卵子受精前必须经历的一个生理阶段,生理学界又把获能称为“张-奥斯汀”原理。最终,精子获能使精子产生高度活跃运动(hyperactivated motility),并具备发生顶体反应的潜能。 1.准备阶段1—精子获能 (1)概念: 刚刚排出的精子不能立即与卵子受精,必须在_发生_后,才能获得受精能力,这一生理现象称为“精子获能” 雌性动物的生殖道 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 一、受精 (3)精子获能的方法: ①直接利用雌性动物的生殖道 ②培养在人工配置的获能液 肝素 Ca2+载体 始于宫颈, 主要在宫腔和输卵管中进行 透明带 卵细胞膜 核 第一极体 具备受精能力的卵子结构 2.准备阶段2—卵子的准备 (1)卵子一般在排出_后才能被精子穿入 (2)动物排出的卵子成熟程度不同: 有的可能是_,如马、犬等; 有的可能是_,如猪、羊等; (3)卵子成熟的场所: 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 M 一、受精 排卵指卵子从卵泡中排出 复习巩固:在进行体外受精操作时,需要对精子和卵子进行怎样的处理? 精子要获能 卵子要在输卵管内进一步成熟,到M 期,才具备与精子受精的能力。 一、受精 3.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,以溶解这些结构 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 ,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 防止多精入卵的两个屏障 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。 雄原核 雌原核 放出第二极体 第一极体 一、受精 雌、雄原核靠近 核膜消失,形成受精卵。 第一次卵裂即将开始 受精的标志: 观察到两个极体或雌、雄原核。 受精完成的标志: 雌雄原核形成合子 雌雄原核充分发育后,相向移动,彼此靠近,核膜消失。这个含有两个染色体组的合子就是受精卵。受精过程结束后,受精卵的发育也就开始了。 多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂 ,因而不会形成两个第二极体,观察到的两个极体为一个第一极体一个第二极体; 一、受精 二、胚胎早期发育 1. 场所: 输卵管和子宫 原肠胚 受精卵 卵裂 桑椹胚 囊胚 原肠胚 2. 过程: 二、胚胎早期发育 (1)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,细胞数量不断增加,胚胎总体积并不增加,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特点: 细胞数量_,胚胎总体积_ 每个细胞体积_ DNA总数目_ 每个细胞的核DNA数目_ 有机物总量_,有机物种类_ 不断增加 并不增加 不断减小 不断增加 不变 减少 增加 二、胚胎早期发育 (2)桑葚胚 ①概念: 胚胎细胞数目在32个左右; 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。 ②特点: 这一阶段及之前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能,属于全能细胞。 二、胚胎早期发育 (3)囊胚 ①概念: 胚胎进一步发育,细胞开始出现_,形成_、_;随着胚胎进一步发育,胚胎内部出现了含有_的囊腔—_,这个时期的胚胎叫做囊胚; 分化 内细胞团 滋养层 液体 囊胚腔 ②特点: 细胞开始出现分化 二、胚胎早期发育 内细胞团 囊胚腔 滋养层 ③结构 内细胞团 囊胚腔 滋养层 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 ④孵化: 囊胚进一步扩大,会导致_破裂,胚胎从_中_,这一过程叫做孵化 透明带 伸展出来 透明带 -概念: -意义: 孵化非常重要,如果不能正常孵化,胚胎就无法继续发育 二、胚胎早期发育 (3)囊胚 ①概念: ②特点: 细胞开始出现分化 桑葚胚 囊胚形成 囊胚扩大 孵化 二、胚胎早期发育 (3)囊胚 内细胞团 囊胚腔 滋养层 囊胚腔 原肠腔 中胚层 内胚层 外胚层 (4)原肠胚 二、胚胎早期发育 (4)原肠胚 结构 外胚层: 内胚层: 中胚层: 表面的细胞层 向内迁移的细胞 内外两个胚层之间 逐渐分化形成各种组织、器官等 二、胚胎早期发育 原肠腔 (4)原肠胚 二、胚胎早期发育 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? 马的胚胎进入子宫时,发育程度最高,它处于囊胚阶段 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? 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; 3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的而研究,会为胚胎工程提供理论基础? 人们正是在认识自然受精和早期胚胎发育的规律的基础上,在体外进行有效的模拟,才使卵母细胞能在体外成熟,精子能在体外完成获能,获能的精子和培养成熟的卵子能在试管中完成受精,获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等。 https://clipchamp.com Create videos with https://clipchamp.com/en/video-editor - free online video editor, video compressor, video converter. https://clipchamp.com Create videos with https://clipchamp.com/en/video-editor - free online video editor, video compressor, video converter. $$