2.3.1胚胎工程的理论基础课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

能不能让引进的良种奶牛在自然条件下快速、大量繁殖呢？ 良种荷斯坦奶牛 年平均产奶量为10000公斤，平均每头需要数万元 年平均产奶量为3000公斤 国产奶牛 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， 1 第3节 胚胎工程 第一课时：胚胎工程的理论基础 1988年3月10日我国首例试管婴儿诞生 张丽珠教授与中国首例试管婴儿 胚胎工程实例 1978年7月25日，全球首位试管婴儿在英国诞生 1992年我国首例三胞胎试管婴儿诞生 1.试管婴儿技术包括哪些操作步骤？ 2.胚胎工程的很多技术，实际上是在体外条件下，对动物哪 些方面进行的模拟操作？ 思考-讨论： 体外受精、 自然受精、早期胚胎发育。 早期胚胎培养、 胚胎移植 试管婴儿：是指分别将卵子与精子取出后，置于试管内使其受精，再将胚 胎前体---移植回母体子宫内发育成胎儿。 一、受精 包括_____ ___________和______ __。 受精前的准备阶段 受精阶段 阅读教材P56-57，思考以下问题： ①自然状态下，哺乳动物的受精作用是在什么部位完成的？ ②什么叫做“精子获能”？ ③动物排出的卵子能直接与精子受精吗？ ④阻止多精入卵的第一道和第二道屏障是什么？ ⑤什么叫做雌原核、雄原核？受精的标志是什么？ 输卵管 精子发生的使之具有受精能力的生理变化； 不能，卵子要在输卵管内发育到MⅡ期，才具有受精能力。 初级卵母细胞（马、犬等），次级卵母细胞（如猪、羊等）。 头 颈 线粒体鞘 尾 成熟精子结构和几种主要家畜的精子示意图 7 受精阶段： 第一道屏障 第二道屏障 获能后的精子与卵子相遇，精子释放多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构。同时借助自身的运动接触卵细胞膜。在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会迅速发生反应，阻止。。。。。 透明带反应是精子触及卵黄膜的瞬间，会产生阻止后来精子进入透明带的生理反应。 精子入卵后卵细胞膜也会立即发生反应，拒绝其他精子进入 8 多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，观察到的两个极体为一个第一极体一个第二极体； 常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志。 精子入卵后尾部脱离，原有核膜破裂形成雄原核（比原来精子的核大）与此同时，卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核 雌雄原核彼此靠近，核膜消失。这个含有两个染色体组的合子就是受精卵。 9 例1、下列有关哺乳动物受精的表述，正确的是 (　　 ) A. 自然状态下，受精在子宫中完成 B. 精子需要获能才能与卵子结合，而卵子一经排出就具有受精能力 C. 精子入卵后，卵子恢复并很快完成了减数第一次分裂 D. 透明带反应和卵细胞膜反应可以防止多精入卵的发生 例2、下列细胞，哪一个代表已经完成受精的卵子( 　　) C 透明带和卵细胞膜之间的两个极体是不同的，分别是第一极体和第二极体 D 10 二、胚胎早期发育 卵裂：在透明带内进行的有丝分裂。 特点：细胞数增加，胚胎的总体积不变 什么叫做卵裂？有什么特点？ 细胞数目达到32个左右，排列紧密,形似桑椹每个细胞具有全能性，属全能性细胞。 随着胚胎进一步发育，胚胎内部出现了含液体的腔—囊胚腔 根据胚胎形态的变化，将早期胚胎发育可以分为以下几个阶段。 11 ①细胞开始出现分化 ②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 。 囊 胚 孵化 随着胚胎进一步发育，胚胎内部出现了含液体的腔—囊胚腔 聚集在胚胎一端的细胞形成内细胞团 沿透明带内壁扩展和排列 的细胞，称为滋养层细胞 囊胚进一步扩大。。。。。 12 由原肠胚的三个胚层进一步发育为不同的组织、器官、系统 原肠胚 胚胎孵化后，将发育成原肠胚 原肠胚表层的细胞形成外胚层，向内迁移的细胞形成内胚层，两个胚层种间形成中胚层出现由内胚层包围的空腔叫做原肠腔。 (3)原肠胚(具有缩小的囊胚腔和扩大的原肠腔) ①外胚层：内细胞团表层的细胞形成，将来分化成表皮、感觉器官、神经系统等器官。 ②内胚层：内细胞团向内迁移的细胞形成，将来分化成消化系统、呼吸系统、胰脏、肝脏等器官。 ③中胚层：内、外胚层之间的细胞形成，除内、外胚层分化方向外，其余的器官都由中胚层分化而来。 13 同卵双胞胎的形成示意图 胚泡：桑葚胚的细胞在子宫腔内继续分裂，细胞数目不断增多，发育到第5天时已有100多个细胞，这时细胞重新排列成泡状，称胚泡或囊胚。胚泡由三部分构成即①滋养层②胚泡腔③内细胞群 14 ①细胞分裂方式是__________ ②细胞数目_____ ③胚胎总体积_________ ④场所______ ⑤胚胎总有机物_____ ⑥胚胎总DNA数______ ⑦每个细胞具有_______________ 有丝分裂 增加 不增加 透明带内 减小 增加 发育的全能性 卵裂期 三、胚胎早期发育 例、下图是胚胎早期发育的流程图，请据图回答下列问题： (1)早期胚胎发育分为哪几个阶段？ (2)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时期？ (3)胚胎发育的营养物质来自哪里？ 卵裂期，桑葚胚，囊胚，原肠胚 受精卵 囊胚 早期胚胎发育的营养物质来自卵子，后期通过胎盘从母体吸收营养物质。 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 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 17 小结 [对点精练] 1．下图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是 (　　) A．图中①②过程表示胚胎发育 B．受精卵形成囊胚的过程中进行卵裂，每个细胞的体积不断增大 C．高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于囊胚期，终止于生 命结束 D．原肠胚的细胞都是全能细胞 C 第2章　细胞工程 生物学　选择性必修3　配人教版 课前·新知导学 课堂·素养初培 课堂·延伸提分 小练·素养达成 课后提能集训 【解析】胚胎发育是指从受精卵发育成幼体的过程，A错误；受精卵形成囊胚的过程中进行卵裂，每个细胞的体积不断减小，B错误；囊胚期开始出现细胞分化形成滋养层和内细胞团的细胞，细胞分化具有持久性，C正确；桑葚胚的细胞全部是全能细胞，囊胚开始出现了细胞分化，原肠胚出现了明显的细胞分化，D错误。 19 2　如图表示某哺乳动物的受精卵发育至桑葚胚过程中，DNA总量、每个细胞体积、物质种类、有机物总量、所有细胞体积之和的变化趋势，其中正确的是（ ） A．①②③　　B．①③④ C．①②④⑤ D．②③④⑤ A 第2章　细胞工程 生物学　选择性必修3　配人教版 课前·新知导学 课堂·素养初培 课堂·延伸提分 小练·素养达成 课后提能集训 【解析】受精卵发育至桑葚胚的过程中，主要是通过卵裂(有丝分裂)实现的，每一次分裂都发生染色体的复制，从分子水平看，它包括DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，所以随细胞数目的呈指数增长，DNA分子的总量也呈指数增长，①正确；在卵裂过程中，细胞的数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略有缩小，所以每个细胞的体积在逐步变小，②正确，⑤错误；从受精卵发育至桑葚胚的过程中，由于细胞通过细胞呼吸消耗有机物，而且不能从外界吸收有机物，因此胚胎中有机物的总量减少，但种类增加，③正确，④错误，A符合题意。 20 3．Leigh氏综合征患者中20%～25%是由线粒体基因突变导致的。一位母亲约有1/4的线粒体携带有这种线粒体突变基因，她的前两个孩子因患有该病而夭折。她的第三个孩子因为接受了另一名女性捐赠的健康基因而成为全球首个拥有“三个父母”的男婴。下图为男婴的孕育过程，下列说法不正确的是( ) A．图示过程中代表该母亲卵母细胞的是卵母细胞B B．该健康男婴孕育过程中应用了核移植、体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术 C．进行早期胚胎的体外培养时，培养液中除了添加必需营养成分外，还需要添加血清 D．体外受精获得的早期胚胎，可培养至原肠胚阶段进行胚胎移植 D 第2章　细胞工程 生物学　选择性必修3　配人教版 课前·新知导学 课堂·素养初培 课堂·延伸提分 小练·素养达成 课后提能集训 【解析】由于该母亲的线粒体基因异常，但其核基因是正常的，因此只需要另外母亲A提供细胞质，因此，图示过程中代表该母亲卵母细胞的是卵母细胞B，A正确；根据图示可知，该健康男婴孕育过程中依次使用了核移植、体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术，B正确；进行早期胚胎的体外培养时，培养液中除了添加必需营养成分外，还需要添加血清，C正确；体外受精获得的早期胚胎，通常可培养至桑葚胚或囊胚阶段进行胚胎移植，D错误。 21 4．下图1为某高等动物生活史示意图，图2为图1中某阶段部分过程，请据图回答下列问题。      (1)图1中A过程表示________过程，若A过程能使生物产生正常变异，则原因之一是该过程的四分体时期同源染色体中非姐妹染色单体发生了________，出现基因重组的结果。 (2)图2是图1中________(填字母)阶段部分过程，该过程表示_____________。 (3)在图2中，F表示________，①部位是__________，该部位细胞在功能上具有____________。②部位是___________。 减数分裂 交叉互换 C 胚胎发育 囊胚 内细胞团 全能性 滋养层 第2章　细胞工程 生物学　选择性必修3　配人教版 课前·新知导学 课堂·素养初培 课堂·延伸提分 小练·素养达成 课后提能集训 【解析】(1)图1中A过程表示减数分裂产生生殖细胞过程，A过程能使生物产生正常变异，其中之一是基因重组，一是非同源染色体间的自由组合，二是四分体时期同源染色体中非姐妹染色单体发生了交叉互换。(2)图2是胚胎发育过程，发生在图1中C阶段部分。(3)在图2中，F表示囊胚，①部位是内细胞团，该部位细胞在功能上具有全能性。②部位是滋养层。 22 谢谢 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 C 1.如图为精子的亚显微结构模式图。下列有关精子发生的叙述中，不正确的是( ) A.精子发生是连续的，开始于初情期 B.图中①是由高尔基体发育形成的 C.发育形成图中④的细胞器在植物细胞中不存在 D.精子的遗传物质存在于图中的②和③ 3.下列有关哺乳动物精子、卵子的发生及受精作用的叙述，正确的是( ) A.顶体反应是防止多精入卵的一道屏障 B.卵子形成的过程需在卵巢和输卵管内完成 C.采集到的精子和卵子相遇即可发生受精作用 D.卵子发生时，MⅠ和MⅡ过程是不连续的，但细胞质均等分配 B 2.下列与卵子形成和排卵有关的叙述，正确的是( ) A. 卵子形成时的减Ⅰ和减Ⅱ过程都在卵巢中完成 B. 卵子形成时的减Ⅰ和减Ⅱ过程是连续进行的 C. 排卵是指卵泡从卵巢中排出 D. 排卵排出的卵子是未成熟的卵子 D 4.如图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是( ) C A.图中①过程表示胚胎发育，②过程表示胚后发育 B.受精卵卵裂形成囊胚的过程中，胚胎的总体积不断增大 C.桑葚胚进一步发育，细胞开始出现分化 D.原肠胚是进行胚胎移植的最好时期 D 5.如图表示动物早期胚胎发育过程中的某个时期，下列说法正确的是( ) A.该时期为囊胚期，3表示包裹早期胚胎的放射冠 B.1表示未分化的滋养层细胞 C.2表示内细胞团细胞，将来发育成胎膜和胎盘 D.4表示囊胚腔，囊胚腔中含有液体 6、下图是某种哺乳动物生殖和发育的过程图解，请据图回答： 精原细胞 次级精母细胞 MⅠ分裂 精子细胞 MⅡ分裂 初级精母细胞 染色体复制 变形 有丝分裂 大量精原细胞 精 子 连续 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。 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 （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 ①概念： ②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 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 雌、雄原核靠近 核膜消失，形成受精卵。 第一次卵裂即将开始 ： 常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志。 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；常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志。 受精阶段： 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 精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带 35 $