2.3.1 胚胎工程的理论基础-2025-2026学年高二生物优质备课课件（人教版选择性必修3）

复习回顾： 1.克隆动物都只具备一个亲本的遗传特性(　　) 2.克隆动物的制备属于有性繁殖(　　) 3.为什么选MⅡ期卵母细胞作为核移植的受体细胞？ 4.卵母细胞去核的原因是什么?“去核”去的是什么？ 5.激活重构胚的目的是？ × × ①体积大，易操作；②细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质；③卵黄多，营养物质丰富。 保证核移植动物的核遗传物质全部来自供体细胞； “核”是纺锤体-染色体复合物。 目的: 使其完成细胞分裂和发育进程。 情境导入 良种荷斯坦奶牛 你能想出什么方法来扩大良种荷斯坦奶牛种群的数量呢? 此方法在遗传多样性上与自然种群有何区别? 你能想出其他繁育方法吗? 克隆技术 克隆属于无性生殖，后代遗传多样性低 胚胎工程 模拟有性生殖，进行体外受精，培育试管动物。 2 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。 第2章 细胞工程 第3节 胚胎工程 学习目标： 1.简述受精前精子和卵子的准备以及受精的过程。 2.简述胚胎早期发育的过程及其主要特点。 4 预习自测 (1)精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是输卵管(　　) (2)精子和卵子都需要经过获能才能进行受精作用(　　) (3)受精的标志是观察到两个极体；受精完成的标志是雌、雄原核融合形成合子(　　) (4)动物排出的卵子成熟程度不同，都要在卵巢中进一步发育到MⅡ期才具备受精能力 (　　) (5)胚胎发育早期的细胞分裂方式包括有丝分裂和减数分裂(　　) (6)在桑葚胚阶段胚胎的内部开始出现含有液体的腔(　　) (7)囊胚的滋养层细胞具有全能性(　　) (8)胚胎发育过程中开始分化的阶段是原肠胚期(　　) × × 卵子需要在输卵管中经过进一步发育 输卵管 √ × 有丝分裂 × 囊胚 √ × 内细胞团细胞具有全能性，而滋养层细胞没有 × 开始分化的阶段是囊胚 探究一.胚胎工程 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。 ①操作对象： ②技术手段： ③理论基础： 生殖细胞、受精卵或早期胚胎 体外受精、胚胎分割、胚胎移植等。 哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律。 ④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 ⑤操作水平： 主要集中在细胞水平上 探究二.受精 【受精】(fertilization)指精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。 1.概念： 细胞膜的功能：进行细胞间信息交流 细胞膜具有一定的流动性 2.场所： 输卵管 3.过程： 受精前的准备阶段 受精阶段: 准备阶段Ⅰ:精子获能 准备阶段Ⅱ:卵子的准备 哺乳动物的输卵管内。 探究二.受精 准备阶段1：精子获能 注意：不是获得能量 刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为精子获能。 ①精子获能： Ⅰ. 直接利用雌性动物的生殖道让精子获能。 Ⅱ. 将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。 （常见的有效成分有：肝素、Ca2+载体等） ②获能方法： 探究二.受精 精原细胞 大量精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 精子 有丝分裂 染色体复制 变形 第一阶段 第二阶段 第三阶段 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ 头 颈 线粒体鞘 尾巴 细胞核 线粒体 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？(P59) 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。 探究二.受精 准备阶段2：卵子的准备 卵原细胞 复制 第一极体 减Ⅰ 第二极体 卵细胞 减Ⅱ 第三阶段：精子与卵子结合过程中完成MⅡ，次级卵母细胞经分裂产生一个成熟的卵子和第二极体。 胚胎性别分化后形成卵泡。 出生后停留在MⅠ前期 卵子的发生 卵巢(卵泡中) 分裂过程不连续， 有两次暂停。 A.场所： B.时间： C.过程： 卵子的准备：卵巢排出的卵子发育到MⅡ期 排卵前后完成了MⅠ,次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管。 胚胎在性别分化后 透明带 卵细胞膜 核 （纺锤体—染色体复合物） 第一极体 探究二.受精 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 精子脱尾，核膜重构 雄原核 雌原核 放出第二极体 第一极体 探究二.受精 受精阶段 探究二.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 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。发育也就开始了。 受精阶段 受精卵遗传物质的来源： 核DNA：精子和卵子各提供一半 质DNA：几乎全部来自卵子 探究二.受精 思考讨论： 1.受精过程中卵子的哪些结构发生生理反应可以防止多精入卵？这有什么意义？ 2.为什么没有出现三个第二极体？ 3. 受精的标志： 4. 受精完成的标志： 阻止多精入卵有两道屏障：第一道屏障是 ，第二道屏障 是 ；其意义是保证受精卵中 与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。 透明带反应 卵细胞膜反应 染色体数目 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。 雌雄原核形成合子（受精卵） 观察到两个极体或雌、雄原核 人卵细胞受精到受精卵卵裂后植入的过程 探究三.胚胎早期发育 一、场所： 输卵管和子宫 二、过程： 受精卵 卵裂 桑葚胚 囊胚 原肠胚 探究三.胚胎早期发育 1.卵裂 受精卵 2细胞 4细胞 8细胞 桑葚胚 ①细胞分裂方式是__________ ②场所___________________ ③特点： 有丝分裂 透明带内 细胞数量不断增加，胚胎总体积不增加 项目 变化 细胞数目 胚胎的总体积 每个细胞体积 DNA总量 每个细胞内的DNA总量 有机物总量 物质种类 增加 减小 增多 不变 减少 不增加 增加 探究三.胚胎早期发育 2.桑椹胚： ①概念：当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团，形似 时，这时的胚胎称为桑葚胚。 ②特点： （一般32个细胞） 桑葚 桑葚 桑葚胚 桑葚胚及以前的细胞均未分化，细胞全能性高，是胚胎分割的最佳时期。 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，每个细胞都具有全能性，属于全能干细胞（胚胎干细胞）。 探究三.胚胎早期发育 3.囊胚： 内细胞团 滋养层 囊胚腔 发育 胎盘和胎膜 发育 胎儿的各种组织 内细胞团的细胞未分化，可以作为胚胎干细胞的来源。 滋养层细胞已经分化，将来只能分化为胎盘和胎膜。 聚集在胚胎一端 沿透明带内壁扩展和排列 胚胎内部含有液体的腔。 透明带 探究三.胚胎早期发育 3.囊胚： 孵化： 囊胚进一步扩大，导致 破裂，胚胎从其中伸展出来，叫做 。 透明带 孵化 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，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育，所以胚胎移植应选择在孵化前。 桑葚胚→囊胚形成 囊胚扩大→孵化 探究三.胚胎早期发育 4.原肠胚： 出现胚层分化 囊胚孵化后，内细胞团表层的细胞形成 ，下方的细胞形成 ， 随着发育的进行，一部分细胞还会在内、 外两胚层之间形成 ，出现由内胚层包围的空腔叫做原肠腔。 由原肠胚的三个胚层进一步发育为 。 不同的组织、器官、系统 外胚层 内胚层 中胚层 内胚层 中胚层 外胚层 思考：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？ 早期胚胎发育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。 探究三.胚胎早期发育 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 不同动物受精卵发育的比较 注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间。 探究三.胚胎早期发育 马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段。 讨论1：表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？ 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胚胎？如果换成牛又该怎样处理？ 桑葚胚阶段 牛在自然条件下，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桑葚胚或囊胚阶段的胚胎进行移植。 讨论3：不同动物胚胎进入子宫所处的时期不同，这给胚胎工程提供了什么启示？ 体外受精形成的胚胎，发育到一定阶段才可移植到子宫中。 网络构建 受精 早期胚胎发育 受精前的准备 精子和卵子的结构 受精的过程 精子穿越透明带 囊胚 原肠胚 精子进入细胞膜 雌雄原核的形成 核膜重构成受精卵 卵裂 桑葚胚 胚胎工程的理论基础 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS $