2.3.1胚胎工程的理论基础课件2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3（共32张PPT、1份视频）
文档属性
| 名称 | 2.3.1胚胎工程的理论基础课件2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3（共32张PPT、1份视频） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 39.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-05-15 19:42:13 | ||
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文档简介
(共32张PPT)
第3节 胚胎工程
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
①操作对象：
②操作水平：
③技术手段：
生殖细胞、受精卵或早期胚胎
体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植、胚胎分割等
哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律
④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
⑤理论基础：
主要集中在细胞水平上
1.概念：
胚胎工程
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。
1978年世界首例试管婴儿
露易丝.布朗
实 例
1988年中国首例试管婴儿
郑萌珠
胚胎工程
中国首例试管婴儿
实 例
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。
胚胎工程
1
受精
2
胚胎早期发育
01
胚胎工程的理论基础
受精
定义:
阶段:
受精前的准备阶段
受精阶段:
准备阶段Ⅰ:精子获能
准备阶段Ⅱ:卵子的准备
精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
细胞膜的功能：
进行细胞间信息交流
细胞膜特性：
具有一定的流动性
哺乳动物的输卵管内。
01
胚胎工程的理论基础
张明觉
1951年，他发现“精子获能”的生理现象。同年，澳大利亚学者奥斯汀博士也在实验中发现相同现象。国际生理学界把他们俩的研究成果命名为“张—奥原理”。这一现象的发现解开了精卵受精之谜，为哺乳类卵子体外受精的成功，奠定了理论基础。
1959年，他首次成功地把兔子的精子和卵子在体外结合，再放回到兔子子宫里，体外受精的卵子发育正常，文章发表在1959年的《自然》杂志上。正是他的研究，促成了第一个试管婴儿的诞生，因此，张明觉博士也被誉为“试管婴儿的先驱”。
（一）准备阶段 1 —精子获能
场所：
睾丸内的曲细精管
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）
（一）准备阶段 1 —精子获能
【补充】精子变形的过程和结构
头
颈
线粒体鞘
尾
顶体
（高尔基体）
（细胞核）
（中心体）
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
[思考]精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，为什么细胞核和线粒体都保留下来？
细胞核——精子储存遗传物质的场所，决定后代的遗传特性，参与受精过程。
线粒体——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。
*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
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”。
2、获能方法：
（1）直接利用 使精子获能；
（2）将精子培养在 中使其获能；
雌性动物生殖道
人工配制的获能液
不是获得能量
3、研究精子获能机制的意义：
实现了各种哺乳动物精子在体外条件下的获能，为 的建立奠定了基础。
体外受精技术
（一）准备阶段 1 —精子获能
*精子头部有去能因子，抑制了它的受精能力
*在雌性生殖道内，有些化学物质会使精子的头部发生一定的变化，使精子具有真正的受精能力。
02
卵细胞的形成是一个不连续的过程
形成过程：
（一）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）
（一）准备阶段2 —卵子的准备
排卵指卵子从卵泡中排放到输卵管中。
放射冠（卵丘细胞）
透明带
细胞核
卵细胞膜
P57
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？
（二）受精阶段
两个极体
雌雄原核
受精标志
精子释放蛋白酶溶解膜外结构
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
受精的标志：观察到两个极体和雌雄原核
（二）受精阶段
2、受精完成的标志：
雌雄原核形成合子
1、受精的过程：
1.胚胎发育的场所在哪里？
2.胚胎发育过程主要包括哪几个阶段？
3.发育的每个阶段各有何特征？
任务二
02
胚胎早期发育
P58
1、场所：输卵管、子宫2、过程：02胚胎早期发育受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚囊胚原肠胚卵裂期在透明带内进行分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。卵裂期分裂方式：项目变化细胞数目胚胎的总体积每个细胞体积DNA总量每个细胞内的DNA总量有机物总量增加减小增多不变减少不增加有丝分裂0202胚胎早期发育受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚囊胚原肠胚桑葚胚桑葚胚特点：每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。02细胞数目达到32个，排列紧密，形似桑葚。02胚胎早期发育受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚囊胚原肠胚囊胚特点：结构：细胞开始分化内细胞团滋养层细胞囊胚腔——发育成胎儿的各种组织——发育成胎膜和胎盘内细胞团囊胚腔滋养层囊胚透明带具有全能性孵化：囊胚进一步扩大会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。0202胚胎早期发育受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑椹胚囊胚原肠胚原肠胚逐渐分化形成各种组织、器官等表面的细胞层向内迁移的细胞内外两个胚层之间中胚层：外胚层：内胚层：原肠胚——出现胚层分化0202胚胎早期发育囊胚孵化后，将发育形成原肠胚。原肠胚表面的细胞层为外胚层，向内迁移的细胞形成内胚层。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中胚层。这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。
02
胚胎早期发育
原肠胚三胚层的发育
外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官
中胚层：皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统
内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体
02
胚胎早期发育
特别提醒：
1.胚胎发育中的细胞分裂均为有丝分裂，原肠胚阶段是个体发育中分化限度最大的阶段，但细胞分化贯穿于生物体整个生命历程中。
2.桑葚胚及以前的细胞均未分化，细胞全能性高，是胚胎分割的最佳时期。
3.桑葚胚到囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。
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
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
不同动物受精卵发育的比较
思考 讨论
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
动物种类 进入子宫时发育的天数 进入子宫时的发育阶段
小鼠 3 桑葚胚
牛 4-5 8-16细胞
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？
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。
不同动物受精卵发育的比较
思考 讨论
3.为什么说有关动物体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础？
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。
不同动物受精卵发育的比较
思考 讨论
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
课堂小结
第3节 胚胎工程
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
①操作对象：
②操作水平：
③技术手段：
生殖细胞、受精卵或早期胚胎
体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植、胚胎分割等
哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律
④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
⑤理论基础：
主要集中在细胞水平上
1.概念：
胚胎工程
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。
1978年世界首例试管婴儿
露易丝.布朗
实 例
1988年中国首例试管婴儿
郑萌珠
胚胎工程
中国首例试管婴儿
实 例
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。
胚胎工程
1
受精
2
胚胎早期发育
01
胚胎工程的理论基础
受精
定义:
阶段:
受精前的准备阶段
受精阶段:
准备阶段Ⅰ:精子获能
准备阶段Ⅱ:卵子的准备
精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
细胞膜的功能：
进行细胞间信息交流
细胞膜特性：
具有一定的流动性
哺乳动物的输卵管内。
01
胚胎工程的理论基础
张明觉
1951年，他发现“精子获能”的生理现象。同年，澳大利亚学者奥斯汀博士也在实验中发现相同现象。国际生理学界把他们俩的研究成果命名为“张—奥原理”。这一现象的发现解开了精卵受精之谜，为哺乳类卵子体外受精的成功，奠定了理论基础。
1959年，他首次成功地把兔子的精子和卵子在体外结合，再放回到兔子子宫里，体外受精的卵子发育正常，文章发表在1959年的《自然》杂志上。正是他的研究，促成了第一个试管婴儿的诞生，因此，张明觉博士也被誉为“试管婴儿的先驱”。
（一）准备阶段 1 —精子获能
场所：
睾丸内的曲细精管
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）
（一）准备阶段 1 —精子获能
【补充】精子变形的过程和结构
头
颈
线粒体鞘
尾
顶体
（高尔基体）
（细胞核）
（中心体）
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
[思考]精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，为什么细胞核和线粒体都保留下来？
细胞核——精子储存遗传物质的场所，决定后代的遗传特性，参与受精过程。
线粒体——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。
*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
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”。
2、获能方法：
（1）直接利用 使精子获能；
（2）将精子培养在 中使其获能；
雌性动物生殖道
人工配制的获能液
不是获得能量
3、研究精子获能机制的意义：
实现了各种哺乳动物精子在体外条件下的获能，为 的建立奠定了基础。
体外受精技术
（一）准备阶段 1 —精子获能
*精子头部有去能因子，抑制了它的受精能力
*在雌性生殖道内，有些化学物质会使精子的头部发生一定的变化，使精子具有真正的受精能力。
02
卵细胞的形成是一个不连续的过程
形成过程：
（一）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）
（一）准备阶段2 —卵子的准备
排卵指卵子从卵泡中排放到输卵管中。
放射冠（卵丘细胞）
透明带
细胞核
卵细胞膜
P57
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？
（二）受精阶段
两个极体
雌雄原核
受精标志
精子释放蛋白酶溶解膜外结构
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
受精的标志：观察到两个极体和雌雄原核
（二）受精阶段
2、受精完成的标志：
雌雄原核形成合子
1、受精的过程：
1.胚胎发育的场所在哪里？
2.胚胎发育过程主要包括哪几个阶段？
3.发育的每个阶段各有何特征？
任务二
02
胚胎早期发育
P58
1、场所：输卵管、子宫2、过程：02胚胎早期发育受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚囊胚原肠胚卵裂期在透明带内进行分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。卵裂期分裂方式：项目变化细胞数目胚胎的总体积每个细胞体积DNA总量每个细胞内的DNA总量有机物总量增加减小增多不变减少不增加有丝分裂0202胚胎早期发育受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚囊胚原肠胚桑葚胚桑葚胚特点：每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。02细胞数目达到32个，排列紧密，形似桑葚。02胚胎早期发育受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚囊胚原肠胚囊胚特点：结构：细胞开始分化内细胞团滋养层细胞囊胚腔——发育成胎儿的各种组织——发育成胎膜和胎盘内细胞团囊胚腔滋养层囊胚透明带具有全能性孵化：囊胚进一步扩大会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。0202胚胎早期发育受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑椹胚囊胚原肠胚原肠胚逐渐分化形成各种组织、器官等表面的细胞层向内迁移的细胞内外两个胚层之间中胚层：外胚层：内胚层：原肠胚——出现胚层分化0202胚胎早期发育囊胚孵化后，将发育形成原肠胚。原肠胚表面的细胞层为外胚层，向内迁移的细胞形成内胚层。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中胚层。这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。
02
胚胎早期发育
原肠胚三胚层的发育
外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官
中胚层：皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统
内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体
02
胚胎早期发育
特别提醒：
1.胚胎发育中的细胞分裂均为有丝分裂，原肠胚阶段是个体发育中分化限度最大的阶段，但细胞分化贯穿于生物体整个生命历程中。
2.桑葚胚及以前的细胞均未分化，细胞全能性高，是胚胎分割的最佳时期。
3.桑葚胚到囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。
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
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
不同动物受精卵发育的比较
思考 讨论
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
动物种类 进入子宫时发育的天数 进入子宫时的发育阶段
小鼠 3 桑葚胚
牛 4-5 8-16细胞
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？
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。
不同动物受精卵发育的比较
思考 讨论
3.为什么说有关动物体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础？
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。
不同动物受精卵发育的比较
思考 讨论
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
课堂小结