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（23张ppt）

(共23张PPT)
第二章 细胞工程
第3节 胚胎工程
一 胚胎工程的理论基础
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，一头母牛一胎一般只产一头陕牛，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。
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
胚胎工程的理论基础——受精
：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
2.场所
：输卵管
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
准备阶段1：精子获能
（1）概念：
刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能”。
（3）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。
体外受精技术
a.直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；
b.将精子培养在人工配制的获能液中使其获能。
（2）获能方法：
*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；
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
知识延伸
准备阶段1：精子获能
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
（4）成熟精子结构
（细胞核）
（中心体）
顶体（高尔基体）
①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。
②精子的运动需要依靠尾部的摆动，这个过程需要消耗能量。线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，为精子的生存和运动提供能量。
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，请解释这一现象？
思考：
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
透明带
卵细胞膜
核
第一极体
具备受精能力的卵子结构
卵子的发生
知识延伸
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
受精阶段
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。受精过程结束后，受精卵的发育也就开始了。
受精阶段
受精完成的标志：
雌雄原核形成合子
受精的标志：
观察到两个极体或者雌雄原核
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。
胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育
（一）场所：
输卵管和子宫
（二）过程：
2细胞
4细胞
8细胞
桑葚胚
受精卵
囊胚
透明带
内细胞团
囊胚腔
滋养层
受精卵
卵裂
桑葚胚
囊胚
原肠胚
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
（4）特点：
细胞数量 ，胚胎总体积 _________
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_____
不断增加
并不增加
不断减小
不断增加
不变
减少
增加
（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
桑葚胚（一般32细胞）
（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；
（4）孵化
囊胚进一步_____，会导致_____________，
胚胎从__________中___________，这一过程叫做孵化
开始出现分化
内细胞团
滋养层
液体
囊胚腔
内细胞团
囊胚腔
滋养层
囊胚
扩大
透明带破裂
透明带
伸展出来
___________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
原肠胚
拓展了解——胚胎发育和个体发育
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。
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。
【课堂小结】
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
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