2020-2021学年高二下学期生物人教版选择性必修3 2.3胚胎工程课件学(60张PPT）

(共60张PPT)
问题探讨
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胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代；
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.技术种类：________________________________；
3.特点：____________________________________；
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
获得的胚胎需移植到雌性动物体内生产后代
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
（一）概念
受精是_____和______结合形成_____的过程
*合子即______
（二）场所
在________下，哺乳动物的受精在________完成
（三）过程
包括______________和________
精子
卵子
合子
受精卵
输卵管内
受精前的准备阶段
受精阶段
自然条件
一、受精
着丝点分裂
姐妹染色单体分开
1个精原细胞(2N)
减数第
一次分裂
染色体复制
1个初级精母细胞(2N)
2个次级精母细胞(N)
减数第
二次分裂
4个精细胞(N)
变形作用
4个精子 (N)
同源染色体联会，
出现四分体、交叉互换
同源染色体分离
非同源染色体自由组合
1.准备阶段1—精子获能
（1）概念
刚刚排出的精子_______与卵子受精，必须在_______________发生_____________后，才能获得________，这一生理现象称为“精子获能”
（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
（3）使精子获能的方法
①直接利用______________使精子获能；
②将精子培养在_______________中使其获能；
不能立即
雌性动物的生殖道
相应的生理变化
受精能力
体外受精技术
雌性动物生殖道
人工配制的获能液
*获能液的成分因动物种类不同而有所差异；
*获能液常见有效成分有肝素、Ca2+载体等；
1.准备阶段1—精子获能
（4）成熟精子结构
头
颈
线粒体鞘
尾
*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
卵原细胞
有丝分裂
次级卵母细胞
第二极体
卵原细胞
初级卵母细胞
染色体复制并进一步演变
减数第二次分裂
第一极体
减数第一次分裂
卵细胞
初级卵母细胞
初级卵母细胞生长，透明带形成
排卵前后完成，胞质不均等分裂
精卵结合过程中完成
胞质不均等分裂
第二极体被观察到
是受精重要标志
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_____
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
____期
2-3h
不同
初级卵母细胞
次级卵母细胞
输卵管内
MⅡ
卵子从卵泡中排出
2.准备阶段2—卵子的准备
（5）具备受精能力的卵子结构
透明带
卵细胞膜
核
第一极体
3.受精阶段
精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带
精子接触卵细胞膜
透明带反应
卵细胞膜反应
形成雄原核、雌原核，释放第二极体
精子入卵
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵
受精结束，卵裂开始
精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带
精子接触卵细胞膜
透明带反应
卵细胞膜反应
形成雄原核、雌原核，释放第二极体
精子入卵
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵
受精结束，卵裂开始
（1）精子如何穿越卵细胞膜外结构
______________________
（2）防止多精入卵的两个屏障
________________________
（3）透明带反应具体表现
____________________________
____________________________
___________________________
（4）卵细胞膜反应具体表现
____________________________
____________________________
释放多种酶，溶解这些结构
透明带反应、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
精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带
精子接触卵细胞膜
透明带反应
卵细胞膜反应
形成雄原核、雌原核，释放第二极体
精子入卵
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵
受精结束，卵裂开始
（5）透明带反应发生时间
________________________
（6）卵细胞膜反应发生时间
________________________
（7）雄原核的形成
精子入卵后，尾部____，原有的核膜____并______________，最后形成一个_________________的核，叫做雄原核；
（8）雌原核的形成
精子入卵后,被____的卵子完成__________，____________后，形成雌原核
精子触及卵细胞膜的瞬间
精子入卵后
脱离
破裂
形成一个新的核膜
比原来精子的核还大
激活
减数分裂Ⅱ
排出第二极体
精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带
精子接触卵细胞膜
透明带反应
卵细胞膜反应
形成雄原核、雌原核，释放第二极体
精子入卵
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵
受精结束，卵裂开始
（9）受精的标志
_____________________________
_____________________________
_____________________________
（10）受精完成的标志
①观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间）
②观察到雌、雄原核
*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、雄原核融合
思考：
下列细胞，哪一个为受精的标志（ ）
C
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。
（一）场所
哺乳动物的_______和______
（二）过程
输卵管
子宫
原肠胚
受精卵
桑葚胚
原肠胚
卵裂
囊胚
二、胚胎早期发育
1.卵裂
（1）场所
______内
（2）分裂方式
_________
（3）特点
①细胞数量-------------
②胚胎总体积________
（4）其他表现
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_____
透明带
有丝分裂
不断增加
并不增加
不断减小
不断增加
不变
减少
增加
2.桑葚胚（一般32细胞）
（1）概念
当卵裂产生的子细胞逐渐形成_____的细胞团，形似桑葚时，这是的胚胎称为桑葚胚；
（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
致密
整个卵裂期
3.囊胚
（1）概念
胚胎进一步发育，细胞___________，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；
（2）特点*
____________
（3）结构组成
________、______、_______
开始出现分化
内细胞团
滋养层
液体
囊胚腔
细胞逐渐分化
内细胞团
滋养层
囊胚腔
内细胞团
囊胚腔
滋养层
（3）结构组成
①内细胞团
位置：_______________________
作用*：______________________
②滋养层
位置：_______________________
作用*：______________________
③囊胚腔
胚胎内部含有_____的腔
（4）孵化
囊胚进一步_____，会导致__________，胚胎从_______中________，这一过程叫做孵化
聚集在胚胎一端
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
液体
扩大
透明带破裂
透明带
伸展出来
*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
桑葚胚→囊胚形成
囊胚扩大→孵化
4.原肠胚
________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
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
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；
讨论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
拓展了解——胚胎发育和个体发育
受精
胚胎早期发育
胚胎工程的理论基础
准备阶段1—精子获能
准备阶段2—卵子的准备
受精
卵裂
桑葚胚
囊胚
原肠胚
精子穿越卵细胞膜外的结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵
雌、雄原核形成
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵
胚胎工程技术
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
问题探讨
想大量获得良种牛，有哪些办法？
动物细胞核移植
试管牛
胚胎分割
试管动物是通过人工操作使卵子在体外受精，经培育发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。
这个过程中，首先要做的就是体外受精。
1.过程
包括_____________、__________和_____等步骤
2.意义
____________________________________________
卵母细胞的采集
精子的获取
受精
成熟培养
获能处理（离心）
适当的培养液
是提高动物繁殖能力的有效措施，可以为胚胎移植提供可用胚胎
一、体外受精
1.概念
指将通过________及________得到的胚胎，移植到_______、____________的_____动物体内，使之_______________的技术
（1）胚胎来源
_________________________
（2）供体和受体
①提供胚胎的个体称为______
供体选择标准：_________________
供体职能：_____________________
②接受胚胎的个体叫______
受体选择标准：_________________
受体职能：_______________________
体外受精
其他方式
同种的
生理状态相同
雌性
继续发育为新个体
体外受精及其他方式得到的胚胎
*其他方式：体内受精、转基因技术、动物细胞核移植技术等
供体
受体
遗传性状优良、生产能力强
有健康体质和正常繁殖能力
产生具有优良遗传特性的胚胎
承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务
二、胚胎移植
生殖方式？
2.实质
_____________________________________
3.地位
_________________________
4.意义
①______________________________
②______________________________
③对供体施行________处理后，可获得________，经__________________，使供体生产下的后代数量是自然繁殖的_______________
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
胚胎工程的最终技术环节
可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
大大缩短了供体本身的繁殖周期
超数排卵
多枚胚胎
移植可得到多个后代
十几倍到几十倍
5.过程
性别？
供体、受体的选择和处理
配种或人工授精
胚胎的收集、检查、培养或保存
胚胎的移植
移植后的检查
供体、受体的选择和处理
配种或人工授精
胚胎的收集、检查、培养或保存
移植后的检查
胚胎的移植
（1）对供、受体的选择和处理
①对供、受体进行的相同处理
_____________
*该处理的目的：
______________________________
②只对供体进行的操作
______________________
*该处理需要用的激素：
______________
*该处理的结果：
___________________________
为胚胎移植前后提供相同的生理环境
同期发情处理
超数排卵处理
外源促性腺激素
卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子
（2）配种或人工授精
应选择_____________
（3）胚胎的收集、检查、培养或保存
①胚胎收集的基础
____________________________
____________________________
____________________________
②该阶段检查的目的
___________________________
③胚胎保存的方法
___________________________
同种的优良公牛
哺乳动物早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态
检查胚胎的质量
-196℃液氮中保存
供体、受体的选择和处理
配种或人工授精
胚胎的收集、检查、培养或保存
移植后的检查
胚胎的移植
（4）胚胎的移植
一般选择移植_____________
（5）移植后的检查
第二次检查的目的：
______________________________
桑葚胚或囊胚阶段的胚胎
对受体进行妊娠检查（检查受体是否妊娠）
供体、受体的选择和处理
配种或人工授精
胚胎的收集、检查、培养或保存
移植后的检查
胚胎的移植
1.不一定；
一般情况下检查合格的胚胎需要移植到同种的、生理状况相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育
在胚胎移植前应该对受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器的生理变化同步，目的是为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境
2.受体对来自供体的胚胎基本上不发生免疫排斥反应
3.胚胎移植后，经受体孕育的后代的遗传特性与供体保持一致，供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系，其遗传物质在孕育过程中不发生任何变化
4.正确；
胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境的一致性密切相关，只有供体、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育
生理学基础 意义
补充了解——胚胎移植的生理学基础
哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的
为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境
哺乳动物早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态
为胚胎的收集提供可能
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
为胚胎在受体内的存活提供了可能
供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响（即遗传物质不会发生改变）
为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障，同时保留了遗传特性
拓展：比较试管动物和克隆动物
试管动物 克隆动物
发育起点
生殖方式
技术手段
遗传物质
遗传规律
受精卵
重组细胞
有性生殖
无性生殖
体外受精、胚胎移植
核移植技术、胚胎移植
来自2个亲代
主要来自核供体
遵循
不遵循
1.概念
采用________将________切割成_______________等，经移植获得_____________的技术
2.分割方法
________
*所需要的主要仪器:____________________
*分割工具:_____________
3.胚胎分割产生后代的特点
_________________
4.生殖方式
_______________________
5.理论基础
____________________________________________
机械方法
早期胚胎
2等份、4等份或8等份
同卵双胎或多胎
机械方法
具有相同的遗传物质
无性生殖（无性繁殖、克隆）
体视显微镜、显微操作仪
分割针或分割刀
早期胚胎干细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性
三、胚胎分割
6.选择分割的胚胎
______________________________
7.对囊胚分割的注意事项*
_________________
8.操作环境
______________________________
9.分割后胚胎去向
____________________________________
发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚
盛有操作液的培养皿，在显微镜下分割
将内细胞团均等分割
直接移植给受体或经体外培养后，再移植给受体
*防止影响分割后胚胎的恢复和进一步发育
*桑葚胚或囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性
10.过程
①性别鉴定的取样部位：______
②性别鉴定的方法：_________
滋养层
做DNA分析
胚胎分割动态演示
11.胚胎分割的优点
①可以促进优良动物品种的繁殖
②产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料
③在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义
12.胚胎移植的局限性
实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高
思考：
利用核移植技术、体外受精（试管婴儿）、胚胎分割获得胚胎，生殖方式一样吗？
不一样
核移植——无性生殖
体外受精——有性生殖
胚胎分割——无性生殖
胚胎工程的技术手段
体外受精
卵母细胞的采集
受精
精子的获取
胚胎移植
供体、受体的选择和处理
配种或人工授精
胚胎的收集、检查、培养或保存
胚胎的移植
移植后的检查
胚胎分割
生殖方式
分割注意事项
分割胚胎类型