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

课前复习 显微操作去核 细胞培养 电融合法 物理或化学方法激活 生出与 遗传物质 的犊牛 早期胚胎培养 动物细胞培养 胚胎移植 动物细胞融合 动物细胞核移植技术 的卵母细胞 供体细胞 采集 细胞，在体外培养到 期 从供体身上 取 细胞 将胚胎移入受体（代孕）母牛体内 卵母 MⅡ 体 去核 重构胚 供体奶牛 早期胚胎 注入 显微注射法 基本相同 第3节 胚胎工程 本节聚焦 受精和早期胚胎发育的基本过程 一 胚胎工程的理论基础 我国对奶类的总需求量很大，但我国奶牛的单产水平并不高。而引进一头外国高产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！而克隆技术又不够成熟，克隆动物可能存在健康问题，并且克隆属于无性繁殖，遗传特性和供体基本相同。 从社会中来 讨论： 要想获得在遗传多样性上具有更大优势的后代，你能想出哪些繁育方法？ 良种荷斯坦奶牛 进行有性生殖，培育试管动物。 胚胎工程技术！ 指对 进行多种 ，然后将获得的胚胎 生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括 等。 操作对象 技术手段 在体外条件下，对动物 和 条件进行的模拟操作。 哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。 胚胎工程的概念 实质 自然受精 早期胚胎发育 生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞 显微操作和处理 移植到雌性动物体内 体外受精、胚胎移植和胚胎分割 理论基础 胚胎工程的理论基础 思 1.胚胎工程的概念及理解 2.简述受精，胚胎早期发育过程 3.受精准备阶段精子、卵子获能过程 4.胚胎早期发育的场所 5.早期胚胎各时期特点 胚胎工程的理论基础 1.精母细胞变成精子后，很多结构都消失了，为什么细胞核与线粒体却保留了下来？ 2．防止多精入卵的生理反应有哪些？有什么意义？ 3.胚胎发育过程中全能性最高的阶段、开始分化的阶段分别是什么? 4.胚胎发育卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量和细胞体积有什么变化特点?为什么? 5.结合受精过程中精子和卵细胞的特点，分析早期胚胎发育过程中营养物质的来源是什么? 6.孵化发生在什么时期？这个过程有什么意义？ 议 胚胎工程的理论基础 1.精母细胞变成精子后，很多结构都消失了，为什么细胞核与线粒体却保留了下来？ 细胞核是遗传物质储存的场所，线粒体为精子提供能量。 2.防止多精入卵的生理反应有哪些？有什么意义？ 展 维持生物前后代体细胞染色体数目的稳定 胚胎工程的理论基础 3.胚胎发育过程中全能性最高的阶段、开始分化的阶段分别是什么? 4.胚胎发育卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量和细胞体积有什么变化特点?为什么? 提示 受精卵、囊胚。 提示 卵裂阶段细胞中有机物减少，每个细胞中DNA的含量基本不变，细胞体积减小。卵裂阶段胚胎的总体积不增加，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小；伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定；该过程中有机物总量减少，因为细胞没有从外界获取有机物且一直呼吸消耗。 展 胚胎工程的理论基础 5.结合受精过程中精子和卵细胞的特点，分析早期胚胎发育过程中营养物质的来源是什么。 提示 早期胚胎发育过程中消耗卵细胞提供的营养物质。囊胚期细胞开始分化，透明带破裂，滋养层细胞从母体吸收营养物质，使胚胎继续发育。 6.孵化发生在什么时期？这个过程有什么意义？ 提示 孵化发生在囊胚期，此时透明带破裂，胚胎从透明带中伸展出来。胚胎从透明带中出来后就会形成胎盘与胎膜，与母体建立联系，若此时不能与母体建立联系，胚胎就无法继续发育，所以胚胎移植应选择在孵化前。 展 场所： 睾丸内的曲细精管 形成过程： 精原细胞 次级精母细胞 初级精母细胞 精细胞 精子 精原细胞 初级精母细胞 （整个过程连续进行，不间断） 知识回顾 必修二 减数分裂与受精作用 （一）准备阶段 1 —精子获能 10 一、受精 (1)准备阶段1—精子获能 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 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 ①概念： ②研究精子获能机制的意义： 头(细胞核） 颈 线粒体鞘（线粒体） 尾（中心体） 成熟精子和几种主要家畜的精子示意图 注意：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。 相关信息（56页） 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，使其获能等。 获能液的成分因动物种类不同有所差异,常见的有肝素，钙离子载体等。 精子获能方法 卵子的准备 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Ⅰ 减Ⅱ 退化消失 卵细胞 次级卵母细胞 分裂过程不连续，有两次暂停 ①胚胎在性别分化后： ②青春期（初情期）： ③精卵细胞的结合： 继续分裂，形成次级卵母细胞时被排出卵泡，在输卵管发育至MⅡ期停止 完成减数第二次分裂 开始减数第一次分裂， 形成初级卵母细胞 卵子成熟场所 （一）准备阶段2 —卵子的准备 知识回顾 一、受精 (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 MⅡ ⑤具备受精能力的卵子结构 透明带 卵细胞膜 核 第一极体 输卵管 卵巢 子宫 （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Ⅱ，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Ⅱ，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； （3）受精阶段： 一、受精 17 二、胚胎早期发育 输卵管和子宫 原肠胚 受精卵 2025/7/7 卵裂 桑葚胚 囊胚 原肠胚 1.场所： 2.过程： （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 不变 二、胚胎早期发育 2细胞 4细胞 8细胞 受精卵 (2)桑葚胚 ①概念： 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 8细胞 桑葚胚 透明带 (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 透明带 内细胞团 囊胚腔 滋养层 ③ 结 构 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 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 内细胞团细胞 具有全能性 ________后，将发育形成______； 原肠胚表面的细胞层为_______，向内迁移的细胞形成_______；随着发育的进行，一部分细胞还会在内外两个胚层之间形成_______； 这三个胚层将________________________________； 囊胚孵化 原肠胚 外胚层 内胚层 中胚层 逐渐分化形成各种组织、器官等 二、胚胎早期发育 (4)原肠胚 不同动物受精卵发育的比较 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 时间/d 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 不同动物受精卵发育的比较 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 时间/d 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 讨论： 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； 不同动物受精卵发育的比较 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 时间/d 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 讨论： 3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，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 练习与应用 一、概念检测（P59） 1.判断下列有关哺乳动物受精的表述是否正确。 (1)在自然条件下，受精在子宫中完成。( ) (2)精子需要获能才能与卵子结合，而卵子一经排出就具备受精能力。 ( ) (3)精子人卵后，卵细胞膜会发生反应阻止其他精子人卵。 ( ) × × √ 练习与应用 一、概念检测（P59） 2.下列有关哺乳动物早期胚胎发育的叙述,错误的是 ( ) A.在桑葚胚阶段，胚胎的内部开始出现含有液体的腔 B，胚胎干细胞是一类未分化的细胞，可以从早期胚胎中分离获得 C.桑葚胚的细胞一般都具有全能性，囊胚的细胞逐渐分化 D.受精卵早期分裂时，胚胎中细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加 A Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf58.20.100 $$