生物人教版（2019）选择性必修3 2.3.1胚胎工程的理论基础（共27张ppt）

(共27张PPT)
第3节 胚胎工程
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
生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
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
哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律
操作对象：
技术手段：
工程实质：
理论基础：
引进一头良种成年奶牛需要3万－5万元
牛的生育率低, 1头牛1胎只1个, 一生只能生育4-5次。
牛的卵母细胞相当的多，其卵巢中卵母细胞数目要比一生中排卵数多1000倍左右。
国产奶牛：年均产奶量3000公斤左右
国际良种奶牛：年均产奶量10000公斤左右
我国蒙古黄牛：均重300Kg
澳大利亚海福特肉用牛：2岁体重可达800Kg
如何实现良种牛的快速大量繁殖？
动物细胞核移植（克隆牛）
试管牛
胚胎分割
【问题探讨】
荷斯坦奶牛
荷斯坦奶牛
收集精子
收集卵子
受精卵
体外受精
早期胚胎
子宫
胚胎移植
试管牛
核移植
体外受精
早期胚胎培养
胚胎移植
克隆牛
无性生殖
重组细胞
受精卵
试管牛
有性生殖
试管动物 克隆动物(核移植）
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
1978年世界首例试管婴儿
露易丝.布朗
胚胎工程实例
1988年中国首例试管婴儿—郑萌珠
试管婴儿之母—张丽珠
张丽珠和郑萌珠合影
思考1.试管婴儿技术包括哪些操作步骤？
①体外受精
②胚胎的早期培养
③胚胎移植
思考2.试管婴儿培育和正常怀孕有何异同？
相同：都通过有性生殖产生；都要在母体子宫内发育形成胎儿。
不同：受精作用在体外，在体外发育成早期胚胎进行胚胎移植。
第3节 胚胎工程
第1课时 胚胎工程的理论基础
受精经过了哪些过程？
早期胚胎发育的基本过程是什么？
1、概念:
指精子和卵子结合形成合子 (即受精卵)的过程。
一、受精
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
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
最初，人们收集到的精、卵在模拟输卵管环境下进行体外受精，一直不能成功，原因....
2、场所:
3、过程：
输卵管
卵子的形成
一、受精
卵子的发生
①场所：
②时间：
③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。
卵子的形成
一、受精
卵细胞
卵泡
曲细精管
人的睾丸和精子示意图
精子的形成
一、受精
*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
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
成熟精子的结构
头部
颈部
尾部（线粒体鞘）
→细胞核
遗传物质储存场所
→
精子运动提供能量
精子的形成
一、受精
一、受精
刚刚排出的精子不能立即与卵细胞受精，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。
方 法
①利用雌性动物的生殖道让精子获能。
②将精子培养在人工配置的获能液中使其获能等。
精子获能实质是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
精子获能
准备阶段
场所
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。
一、受精
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 不同。
有的可能是____________，如马、犬等；
有的可能是____________，如猪、羊等；
（3）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
成熟程度
若卵子处于MⅡ时期，没有精子与其受精会如何？
问
那么MⅡ细胞后面的减数分裂将没有办法进行，之后会被排出体外。
透明带
卵细胞膜
核（纺锤体—染色体复合物）
第一极体
一、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
第一极体
放出的
第二极体
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。(P58相关信息）
一、受精
受精阶段
精子穿越透明带
透明带反应
透明带发生的阻止精子进入的生理反应
卵细胞膜反应
卵细胞膜发生的阻止精子进入的生理反应
防止多精入卵
精子进入
卵细胞
雄原核
第一极体
雌原核
第二极体
精子接触卵细胞膜
精子释放多种酶溶解膜外结构
核膜消失卵裂开始
雄原核
精子脱尾，核膜重构
雌原核
卵子完成减数分裂释放第二极体
∨
雌、雄原核靠近
受精的标志 (P58相关信息）
雌、雌原核形成
雄原核
第一极体
雌原核
第二极体
一、受精
受精阶段
人卵细胞受精到受精卵卵裂后植入的过程
二、胚胎早期发育
1、场所:
2、过程：
输卵管内
囊胚
受精卵
卵裂
桑葚胚
原肠胚
透明带破裂
孵化
卵裂
(细胞未分化)
原肠胚
二、胚胎早期发育
（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）分裂方式：
有丝分裂
（3）特点：
①细胞数量 ，
②每个细胞体积___________，胚胎总体积 ________________
③每个细胞的核DNA数目_____，DNA总数目__________
④有机物总量_____，有机物种类_____
不断增加
并不增加或略有减少
不断减小
不断增加
不变
增加
场所
减少
卵 裂：
二、胚胎早期发育
桑葚胚:（未分化）
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。
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。
（1）概念：
（2）特点：
胚胎细胞数目32个左右
桑葚胚
桑葚
二、胚胎早期发育
囊胚:（已分化）
（1）概念：
（2）特点：
胚胎进一步发育，细胞开始出现分化，形成内细胞团、滋养层；随着胚胎进一步发育，胚胎内部出现了含有液体的囊腔—囊胚腔，这个时期的胚胎叫做囊胚。
细胞开始出现分化
（3）结构：
内细胞团
滋养层
囊胚腔
透明带
内细胞团
滋养层
囊胚腔
发育
胎儿的各种组织
内细胞团具有全能性
发育
胎盘和胎膜
滋养层细胞已经分化
二、胚胎早期发育
孵化：
（1）概念：
（2）特点：
囊胚进一步扩大，会导致_______破裂，胚胎从_______中________，称为孵化
透明带
伸展出来
透明带
孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
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。
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
【思考·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？
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。
1. 表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
【思考·讨论】
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。
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。
受精
精子获能
受精前的准备
卵子准备
MⅡ期具备受精能力
雌性动物的生殖道或培养到获能液(肝素或Ca2+载体)中
精子穿过卵细胞外结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵称为雄原核；卵子释放第二极体，形成雌原核
雌雄原核靠近
核膜消失
桑葚胚
受精卵
每个细胞能发育成组成个体的任何细胞类型及胚外组织
囊胚
原肠胚
卵裂
细胞在透明带内分裂，胚胎总体积并不增加
孵化
内细胞团
滋养层
组成个体的各种组织细胞
胎盘、胎膜等胚外组织细胞
外胚层内胚层中胚层
二、胚胎早期发育
(1)写出图中字母表示的结构名称。
a.　　　　 , b.　　　　,
c.　　　 。
下图为哺乳动物受精过程示意图,请据图回答下列问题。
(2)该过程发生的场所是　　　　,能体现受精作用实质的是图中的　　过程。
透明带
雄原核
雌原核
输卵管
④
(3)在精卵相遇之前,精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化,具有了受精能力,这个过程叫　　　　 。卵子一般排出后都要 在　　　　中进一步成熟,当达到　 　　　　　　 时,才具备与精子受精的能力。
精子获能　
输卵管
减数分裂Ⅱ中期(或MⅡ期)