2.3.1胚胎工程的理论基础 课件(共32张ppt)生物人教版(2019)选择性必修3

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名称 2.3.1胚胎工程的理论基础 课件(共32张ppt)生物人教版(2019)选择性必修3
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文件大小 7.7MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 生物学
更新时间 2023-03-13 06:29:55

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文档简介

(共32张PPT)
2.3.1 胚胎工程的理论基础
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?
良种荷斯坦奶牛
胚胎工程的迅猛发展,终使这个难题得到解决
从社会中来
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
胚胎工程:
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。
受精

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:
哺乳动物的输卵管内。
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
场所:
睾丸内的曲细精管
时期:
从初情期开始直到生殖机能衰退
形成过程:
精原细胞
次级精母细胞
初级精母细胞
精细胞
精子
精原细胞
初级精母细胞
(整个过程连续进行,不间断)
知识回顾
必修二 减数分裂与受精作用
受精

准备阶段1
——精子获能
精子的形态:不同动物精子形似蝌蚪,但其大小略有不同与动物体型大小无关。
(细胞核——遗传物质的储存场所)
(线粒体——为精子运动提供能量)
(是精子代谢和运动的器官)
受精

准备阶段1
——精子获能
准备阶段1
——精子获能
注意:
①精子获能实质是指精子获得受精的“能力”,而不是获得能量。
②精子获能的场所:雌性动物的生殖道。
方法:
①利用雌性生殖道让精子受精。
②将精子培养在人工配置的获能液中使其获能等。
常用有效成分:Ca2+载体、肝素等
顶体(含有多种水解酶)
精核
细胞质
中心体
中段
线粒体
尾部含有“9+2型”微管
受精

知识回顾
必修二 减数分裂与受精作用
场所:
时期:
形成过程:
雌性动物的卵巢中
胎儿性别分化到生殖机能衰退
(母体)
分裂过程不连续,有两次暂停。
受精

准备阶段2
——卵子的准备
卵原细胞
胎儿期
初情期后
卵原细胞
初级卵母细胞
初级卵母细胞
有丝 分裂
染色体 复制
MⅠ 分裂

受精 MⅡ分裂

次级卵母细胞
透明带
卵细胞膜
+
第一极体
合子
第二极体
+
卵子的产生


排卵
排卵
小知识:牛刚出生时,每侧卵巢大约含有15万个卵泡,出生后能够发育成成熟排卵的卵泡只有200个左右,一生产生犊牛4~5头,所以卵母细胞的利用率很低,这正是胚胎工程要研究解决的问题之一。
一、卵细胞的形成
1.场所
卵子发生在卵巢完成
胚胎性别分化后,雌性胎儿卵巢内卵原细胞通过有丝分裂增加数量
卵原细胞可进一步形成初级卵母细胞
初级卵母细胞被卵泡细胞包围形成卵泡
哺乳动物卵泡的形成与在卵巢内储备在出生前完成,与精子形成不同
卵巢示意图
02
卵细胞的形成是一个不连续的过程
知识回顾
必修二 减数分裂与受精作用
受精

形成过程:
(性成熟后,受性激素刺激,
继续分裂)
准备阶段2
——卵子的准备
受精

(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 内进一步成熟。
(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
M Ⅱ (减数第二次分裂中期)
受精阶段
自主阅读课本P57“受精阶段”文字部分,回答以下问题
1.受精时,精子依次穿过了哪些结构?
2.防止多精入卵的机制有哪些?这有什么意义?
3.入卵后,精子和卵子发生了哪些变化?
4.卵细胞受精的标志是什么?受精完成的标志是什么?
受精

受精

受精阶段
1、过程
精子穿越卵细胞膜外的结构,如透明带
精子释放多种酶溶解膜外结构
精子接触卵细胞膜
透明带反应
精子触及卵细胞的瞬间,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
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
卵细胞膜反应
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
雄原核
第一极体
雌原核
第二极体
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——雄原核
防止多精入卵的两个屏障
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
1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵细胞?
2.排卵是指卵细胞从卵泡中排出,还是指卵泡从卵巢中排出?
3.刚排出的卵是成熟的卵细胞吗?它在母体的什么部位与精子受精?
刚排出的卵细胞尚未完全成熟,仅完成第一次减数分裂,需要在输卵管内进一步成熟,直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵细胞是在输卵管内与精子受精的。
正常情况下,一个卵泡只能形成一个成熟的卵细胞。
是指卵细胞从卵泡中排出。
易错点
4.产生卵子的过程是否都发生在卵巢中?
否、减II过程是在输卵管中
维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定 ;对于生物的遗传和变异十分重要。
受精过程完成以后开始进行胚胎发育。
受精
意义
胚胎早期发育
(一)场所:
输卵管和子宫
原肠胚
受精卵
卵裂
桑葚胚
囊胚
原肠胚
(二)过程:
透明带破裂
孵化
胚胎的早期发育
卵裂
分裂方式
有丝分裂
2细胞
4细胞
8细胞
受精卵
桑葚胚
(32细胞)
透明带
二、胚胎发育
1.过程
卵裂期的特点
细胞分裂方式为________
细胞数目_________
每个细胞体积_________
胚胎总体积______或略有_____
有机物总量_______
有机物种类_________
DNA总数目_____
有丝分裂
增加
不增加
缩小
减小
减少
增加
增加
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
受精卵
卵裂期
桑葚胚
囊胚(内含囊胚腔)
原肠胚(内含原肠腔)
胎儿形成
外胚层
中胚层
内胚层
:在透明带内进行有丝分裂,细胞数量不断增加,但胚胎总体积并不增加。
:由全能细胞构成,细胞数在32个左右,排列紧密,形似桑葚
内细胞团:发育成胎儿各组织
滋养层细胞:发育成胎膜和胎盘
:最初在输卵管进行有丝分裂
胚胎发育小结
主要特点:
进一步发育为不同的组织、器官、系统
受精后6星期,人形已隐约可见。这时,胚胎的心跳每分钟140—150下.是母亲心跳的两倍。
人类胚胎第8周时在子宫内的照片
此时胎儿已长到20周,他移动手臂,把手指放在唇边,这可以促进它对吮吸的反映 。
拓展:了解胚后发育(幼体——成体)
1.过程
拓展了解——胚胎发育和个体发育
注意点:高等动物的个体发育过程包括胚胎发育和胚后发育,胚胎发育的起点是受精卵,终点是成熟的胎儿;胎儿出生后的发育过程属于胚后发育。因此,高等动物个体发育的起点是受精卵子,终点是性成熟的个体。
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?
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。
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。
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?
【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
练习与应用
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
概念检测
练习与应用
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
提示: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。
提示: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。
拓展应用