2.3 胚胎工程的理论基础-2024-2025学年高二生物同步备课课件（人教版2019选择性必修3）

2.3.1 胚胎工程的理论基础 从社会中来 牛的生育率很低。一头母牛一胎一般只产一头牛犊，一头母牛一生大约生育四五次 我国奶牛单产水平低。高产奶牛的引进价格昂贵 我国奶业现状分析 讨论：你有什么方案可以实现荷斯坦奶牛的快速大量繁殖呢？ ①核移植技术进行克隆 ②可以通过体外受精、胚胎分割等胚胎工程技术获得多个良种奶牛胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代。 什么是胚胎工程呢 胚胎工程 1.概念：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。 2.胚胎工程技术： 体外受精、胚胎移植、胚胎分割。 操作对象 目的 3.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 3.理论基础 哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律 一、受精 受精 定义 阶段 受精前的准备阶段 受精阶段 指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。 准备阶段Ⅰ——精子获能 准备阶段Ⅱ——卵子的准备 场所 输卵管内 1.1 准备阶段1—精子获能 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.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。 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 的建立奠定了基础。 体外受精技术 精子变形的过程和成熟精子结构： 头 颈 线粒体鞘 尾巴 成熟精子含有的细胞质很少 （细胞核） （高尔基体） （中心体） (尾的基部) 细胞内其他物质——原生质滴(球状,最后脱落) ③精子头出现 ④细胞质浓缩 ①顶体的发生 ②尾的发育 ⑤精子形成 顶体 思考：精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。 1.2准备阶段2——卵子的准备 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 具备受精能力的卵子结构 1.3 受精阶段 （1）精卵接触 获能后的精子与卵子在输卵管相遇 释放出多种酶（顶体酶） 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。 防止多精入卵的第一个屏障 （透明带反应） 以溶解卵细胞膜外的一些结构（透明带） 借助精子自身运动，精子接触卵细胞膜 （2）精子入卵 精子入卵后，卵细胞膜也会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。 防止多精入卵的第二个屏障 （3）原核形成 （卵细胞膜反应） 雄原核 第一极体 放出的 第二极体 ①雄原核的形成： ②雌原核的形成： 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。 精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核。 雌原核 （4）合子形成 雌、雄原核充分发育，相向移动，彼此靠近。 核膜消失，形成含有两个染色体组的合子，受精卵形成。 受精的标志： 观察到两个极体或者雌雄原核 受精完成的标志： 雌雄原核融合形成合子 雄原核 第一极体 放出的 第二极体 雌原核 1.(不定项)体外受精技术实际上是在体外条件下，对自然受精条件进行的模拟操作。右图表示人体内一个精子受精的部分过程，有关分析错误的是(　　) A.排出的精子经“精子获能”过程才可与发育至减数分裂Ⅰ的卵子完成受精 B.①②过程卵子会通过透明带生理反应和卵细胞膜生理反应，拒绝其他精子再进入卵内 C.精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核 D.受精卵形成后即进行有丝分裂，在输卵管内完成胚胎发育的过程 AD 【现学现用】 (1)图中a、b、c表示细胞分裂，依次为 ，在精子与卵子结合过程中完成的分裂是 (填“a”“b”或“c”)。图中的p、q表示的结构依次是 。c过程发生的场所为 。 2.观察家畜卵子的发生和成熟示意图，思考并回答下面的问题： 有丝分裂、减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ c 透明带、卵细胞膜 输卵管 (2)卵子成熟后，即可进行受精，判断卵子受精的标志是__________________ _____________________________。 可以观察到两个 极体(或观察到雌、雄原核) (1)写出图中字母表示的结构名称。 a.　　　　 , b.　　　　, c.　　　 。 3.下图为哺乳动物受精过程示意图,请据图回答下列问题。 (2)该过程发生的场所是　　　,能体现受精作用实质的是图中的　　过程。 透明带 雄原核 雌原核 输卵管 ④ (3)在精卵相遇之前,精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化,具有了受精能力,这个过程叫　　　　 。卵子一般排出后都要在　　　　中进一步成熟,当达到　 　　　　　　 时,才具备与精子受精的能力。 精子获能　 输卵管 减数分裂Ⅱ中期(或MⅡ期) 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。 （一）卵裂 二、胚胎早期发育 2.场所： 透明带内 3.分裂方式： 有丝分裂 1.概念： 输卵管内发育 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 原肠胚 1.概念： 2.特点： 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。 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。 胚胎细胞数目32个左右 桑葚胚 桑葚 （二）桑葚胚 1.概念： 2.特点： 3.结构： 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。 内细胞团 滋养层 囊胚腔 透明带 细胞开始出现分化 内细胞团 滋养层 囊胚腔 发育 胎儿的各种组织 内细胞团具有全能性 发育 胎盘和胎膜 滋养层细胞已经分化 （聚集在胚胎一端的细胞） （沿透明带内壁扩展和排列的细胞） （三）囊胚 孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。 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。 （五）原肠胚: 滋养层 内胚层 外胚层 原肠腔 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 ——出现胚层分化 （四）孵化 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。（注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间） 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 【思考·讨论】 1. 表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？ 比较而言，马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段。 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 【思考·讨论】 不同动物受精卵发育的比较 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，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。 1.胚胎发育是个体发育的第一阶段，以下有关哺乳动物体内早期胚胎发育的描述恰当的是(　　) A.卵裂期胚胎的总体积并不增加，或略有缩小，有机物总量增加 B.在桑葚胚阶段胚胎内部出现含液体的腔，细胞开始分化 C.囊胚期中个体较大的细胞为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织 D.原肠胚的进一步扩大，导致透明带破裂，胚胎完成孵化 【现学现用】 C 2.图2-3-6表示的是哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段,请据图回答问题: (1)写出各个阶段的名称: A:　　　　　,B:　　　　　,C:　　　　　　。  囊胚 原肠胚 桑葚胚 (2)写出图中各标号的名称: ②　　　　　　,④　　　　　　　,⑤　　　　　　　,⑧　　　　　　。  (3)A时期的细胞具有　　　　　性,B时期开始出现　　　　　　,C时期开始出现　　　　　　。  (4)②将来发育成　　　　　　　　　　　　。  囊胚腔 外胚层 全能 内胚层 内细胞团 细胞分化 胚层分化 胎儿的各种组织 FormatFactory : www.pcfreetime.com $$