2021-2022学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3 2.3.1胚胎工程的理论基础课件（27张PPT）
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3 2.3.1胚胎工程的理论基础课件（27张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 13.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-02-27 07:24:53 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
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。能不能让引进的良种奶牛快速、大量繁殖呢？遗憾的是，牛的生育率很低，一头母牛一胎—般只产一头犊牛，一生约生育四五次。如何解决这个难题呢？
从社会中来
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。
胚胎工程：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。
体外受精、胚胎移植、胚胎分割等
操作对象：
技术手段：
生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
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
理论基础：
哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律
从社会中来
1. 受精
一. 胚胎工程的理论基础
阅读课本中受精前的两个准备阶段，
思考受精的场所在哪里？
精子和卵子分别需要做怎样的准备？
精原细胞
精子
：指精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。
（1）概念
（3）过程
准备阶段
受精阶段
准备阶段1：精子获能
准备阶段2：卵子的准备
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
卵原细胞
第一极体
第二极体
卵细胞
（2）场所
：输卵管
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
①准备阶段1：精子获能
即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。
张明觉，美籍华人，生殖生物学家、育种学家和避孕药的创始人。
1951年发现“精子获能”现象，被人们誉为“试管婴儿”的先驱。
A. 使精子获能的方法有直接利用雌性动物
生殖道使精子获能；将精子培养在人工配
制的获能液中使其获能等。
B. 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。
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
C.精子的变形过程
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
①准备阶段1：精子获能
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
成熟精子和几种主要家畜的精子示意图
通过对精子获能机制的研究，科学家找到了使精子在体外获能的方法，为体外受精技术的建立奠定了重要基础。
①准备阶段1：精子获能
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
①准备阶段2：卵子的准备
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
卵子的发生
A.场所：
B.时间：
C.过程：
卵巢(卵泡中)
胚胎在性别分化后
分裂过程不连续，
有两次暂停。
卵子的准备：卵巢排出的卵子发育到MⅡ中期
①准备阶段2：卵子的准备
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
②受精阶段
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
A.精子穿越细胞膜外的结构
精子发生顶体反应，使顶体内的酶(顶体酶)释放出来，直接溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越通路。顶体酶将透明带溶出一条孔道，精子借自身运动穿越透明带。
②受精阶段
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
A.精子穿越细胞膜外的结构
精子触及卵细胞膜的瞬间，发生透明带反应，阻止多精入卵。精子与卵细胞膜接触时，立即被微绒毛抱合，精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。
B.精子接触卵细胞膜，进入卵细胞
②受精阶段
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
A.精子穿越细胞膜外的结构
C.雌雄原核形成
B.精子接触卵细胞膜，进入卵细胞
精子入卵后形成雄原核；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核
精子入卵后，发生卵细胞膜反应，阻止多精入卵。
精子入卵后，尾部脱离，原有核膜破裂，形成新的核膜，最后形成一个比原来精子核还大的核，叫做雄原核。
精子入卵后，激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后，形成雌原核。
②受精阶段
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
A. 精子穿越细胞膜外的结构
C. 雌雄原核形成
D. 雌雄原核融合形成受精卵
B. 精子接触卵细胞膜，进入卵细胞
精子入卵后形成雄原核；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核
雌、雄原核靠近
核膜消失，第一次卵裂即将开始
雄、雌原核充分发育后，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。
②受精阶段
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
精子入卵后形成雄原核；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核
精子穿越细胞膜外的结构
雌、雄原核靠近
核膜消失，第一次卵裂即将开始
②受精阶段总结
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
人卵细胞受精到受精卵卵裂后植入的过程
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑椹胚
囊胚
原肠胚
2. 胚胎早期发育
一.胚胎工程的理论基础
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑椹胚
囊胚
原肠胚
（1）卵裂期
①细胞分裂方式是__________
②细胞数目_____
③胚胎总体积____________________
④每个细胞的体积______
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
不增加或略有减小
减小
减小
增加
发育的全能性
（2）桑椹胚：细胞数目达到32个，排列紧密，形似桑椹。每个细胞具有全能性，属于全能性细胞。
2. 胚胎早期发育
一.胚胎工程的理论基础
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑椹胚
囊胚
原肠胚
卵裂期
（3）囊胚：
①细胞开始出现分化
③滋养层将来发育成胎盘和胎膜
②内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。
④囊胚进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的囊腔——囊胚腔。囊胚进一步扩大会导致透明带破裂破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。
2. 胚胎早期发育
一.胚胎工程的理论基础
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑椹胚
囊胚
原肠胚
卵裂期
（4）原肠胚
囊胚孵化后，内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，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
2. 胚胎早期发育
一.胚胎工程的理论基础
2. 胚胎早期发育
一.胚胎工程的理论基础
（4）原肠胚
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 桑装胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38 50 50 60 60 70 68 80 3 桑建胚
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表。
：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。
一. 胚胎工程的理论基础
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？
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 请结合所学习的内容举例说明。
胚胎工程的许多技术都是在了解了哺乳动物在自然条件下受精和胚胎早期发育规律的基础上实现的。人们正是在认识了这些自然规律的基础上，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内完成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等。
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。
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。
一. 胚胎工程的理论基础
：不同动物受精卵发育的比较
拓展了解——胚胎发育和个体发育
一.胚胎工程的理论基础
一、概念检测
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）精子入卵后，卵细胞膜会发生反应阻止其他精子入卵。（ ）
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
练习与应用（P59）
二、拓展应用
1. 精母细胞在变成精子的过程中，很多结构会消失，而细胞核与线粒体都保留了下来，请尝试用你所了解的哺乳动物受精的相关知识来解释这一现象。
2. 精子在雌性动物的生殖道内是如何获能的 除了教材中介绍的，防止多精入卵的机制还有哪些 感兴趣的话，请通过查阅相关资料或请教专家来进行了解。关于受精作用，你还能提出其他问题吗
细胞核和线粒体都是精子的重要结构。其中，细胞核是遗传物质储存的场所，决定后代的遗传特性，它参与受精过程。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。
出题的目的不是让学生准确地答出精子获能的机制和防止多精入卵的具体机制，而是鼓励有兴趣的学生去查阅资料或请教专家，并引导他们去查阅相对专业的书籍，这是学习的深入过程。这里涉及的问题，在普通生物学或者一般的细胞工程专著中可能找不到答案，需要查阅生殖生物学相关书籍。通过查阅专业资料，学生能了解到，精子获能的机制很神奇，防止多精入卵的机制同样神奇而且非常复杂，这都是机体在长期进化的过程中形成的、用来保障本物种延续的机制。
练习与应用（P59）
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。能不能让引进的良种奶牛快速、大量繁殖呢？遗憾的是，牛的生育率很低，一头母牛一胎—般只产一头犊牛，一生约生育四五次。如何解决这个难题呢？
从社会中来
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。
胚胎工程：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。
体外受精、胚胎移植、胚胎分割等
操作对象：
技术手段：
生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
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
理论基础：
哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律
从社会中来
1. 受精
一. 胚胎工程的理论基础
阅读课本中受精前的两个准备阶段，
思考受精的场所在哪里？
精子和卵子分别需要做怎样的准备？
精原细胞
精子
：指精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。
（1）概念
（3）过程
准备阶段
受精阶段
准备阶段1：精子获能
准备阶段2：卵子的准备
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
卵原细胞
第一极体
第二极体
卵细胞
（2）场所
：输卵管
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
①准备阶段1：精子获能
即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。
张明觉，美籍华人，生殖生物学家、育种学家和避孕药的创始人。
1951年发现“精子获能”现象，被人们誉为“试管婴儿”的先驱。
A. 使精子获能的方法有直接利用雌性动物
生殖道使精子获能；将精子培养在人工配
制的获能液中使其获能等。
B. 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。
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
C.精子的变形过程
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
①准备阶段1：精子获能
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
成熟精子和几种主要家畜的精子示意图
通过对精子获能机制的研究，科学家找到了使精子在体外获能的方法，为体外受精技术的建立奠定了重要基础。
①准备阶段1：精子获能
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
①准备阶段2：卵子的准备
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
卵子的发生
A.场所：
B.时间：
C.过程：
卵巢(卵泡中)
胚胎在性别分化后
分裂过程不连续，
有两次暂停。
卵子的准备：卵巢排出的卵子发育到MⅡ中期
①准备阶段2：卵子的准备
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
②受精阶段
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
A.精子穿越细胞膜外的结构
精子发生顶体反应，使顶体内的酶(顶体酶)释放出来，直接溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越通路。顶体酶将透明带溶出一条孔道，精子借自身运动穿越透明带。
②受精阶段
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
A.精子穿越细胞膜外的结构
精子触及卵细胞膜的瞬间，发生透明带反应，阻止多精入卵。精子与卵细胞膜接触时，立即被微绒毛抱合，精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。
B.精子接触卵细胞膜，进入卵细胞
②受精阶段
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
A.精子穿越细胞膜外的结构
C.雌雄原核形成
B.精子接触卵细胞膜，进入卵细胞
精子入卵后形成雄原核；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核
精子入卵后，发生卵细胞膜反应，阻止多精入卵。
精子入卵后，尾部脱离，原有核膜破裂，形成新的核膜，最后形成一个比原来精子核还大的核，叫做雄原核。
精子入卵后，激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后，形成雌原核。
②受精阶段
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
A. 精子穿越细胞膜外的结构
C. 雌雄原核形成
D. 雌雄原核融合形成受精卵
B. 精子接触卵细胞膜，进入卵细胞
精子入卵后形成雄原核；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核
雌、雄原核靠近
核膜消失，第一次卵裂即将开始
雄、雌原核充分发育后，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。
②受精阶段
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
精子入卵后形成雄原核；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核
精子穿越细胞膜外的结构
雌、雄原核靠近
核膜消失，第一次卵裂即将开始
②受精阶段总结
（3）过程：
1. 受精
一.胚胎工程的理论基础
人卵细胞受精到受精卵卵裂后植入的过程
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑椹胚
囊胚
原肠胚
2. 胚胎早期发育
一.胚胎工程的理论基础
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑椹胚
囊胚
原肠胚
（1）卵裂期
①细胞分裂方式是__________
②细胞数目_____
③胚胎总体积____________________
④每个细胞的体积______
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
不增加或略有减小
减小
减小
增加
发育的全能性
（2）桑椹胚：细胞数目达到32个，排列紧密，形似桑椹。每个细胞具有全能性，属于全能性细胞。
2. 胚胎早期发育
一.胚胎工程的理论基础
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑椹胚
囊胚
原肠胚
卵裂期
（3）囊胚：
①细胞开始出现分化
③滋养层将来发育成胎盘和胎膜
②内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。
④囊胚进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的囊腔——囊胚腔。囊胚进一步扩大会导致透明带破裂破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。
2. 胚胎早期发育
一.胚胎工程的理论基础
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑椹胚
囊胚
原肠胚
卵裂期
（4）原肠胚
囊胚孵化后，内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，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
2. 胚胎早期发育
一.胚胎工程的理论基础
2. 胚胎早期发育
一.胚胎工程的理论基础
（4）原肠胚
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 桑装胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38 50 50 60 60 70 68 80 3 桑建胚
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表。
：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。
一. 胚胎工程的理论基础
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？
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 请结合所学习的内容举例说明。
胚胎工程的许多技术都是在了解了哺乳动物在自然条件下受精和胚胎早期发育规律的基础上实现的。人们正是在认识了这些自然规律的基础上，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内完成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等。
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。
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。
一. 胚胎工程的理论基础
：不同动物受精卵发育的比较
拓展了解——胚胎发育和个体发育
一.胚胎工程的理论基础
一、概念检测
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）精子入卵后，卵细胞膜会发生反应阻止其他精子入卵。（ ）
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
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√
A
练习与应用（P59）
二、拓展应用
1. 精母细胞在变成精子的过程中，很多结构会消失，而细胞核与线粒体都保留了下来，请尝试用你所了解的哺乳动物受精的相关知识来解释这一现象。
2. 精子在雌性动物的生殖道内是如何获能的 除了教材中介绍的，防止多精入卵的机制还有哪些 感兴趣的话，请通过查阅相关资料或请教专家来进行了解。关于受精作用，你还能提出其他问题吗
细胞核和线粒体都是精子的重要结构。其中，细胞核是遗传物质储存的场所，决定后代的遗传特性，它参与受精过程。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。
出题的目的不是让学生准确地答出精子获能的机制和防止多精入卵的具体机制，而是鼓励有兴趣的学生去查阅资料或请教专家，并引导他们去查阅相对专业的书籍，这是学习的深入过程。这里涉及的问题，在普通生物学或者一般的细胞工程专著中可能找不到答案，需要查阅生殖生物学相关书籍。通过查阅专业资料，学生能了解到，精子获能的机制很神奇，防止多精入卵的机制同样神奇而且非常复杂，这都是机体在长期进化的过程中形成的、用来保障本物种延续的机制。
练习与应用（P59）