2.3.1胚胎工程的理论基础课件(共30张PPT2份视频)2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3
文档属性
| 名称 | 2.3.1胚胎工程的理论基础课件(共30张PPT2份视频)2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 53.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-01-26 18:18:48 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
第2章 细胞工程
第3节 胚胎工程
一 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，而引进一头成年奶牛往往需要数万元，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犊牛，一生约生育四五次，如何解决这个难题呢？
从社会中来
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。
操作对象
目 的
技术种类
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
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
一 胚胎工程的理论基础
一 胚胎工程的理论基础
体外受精、胚胎移植、胚胎分割
1
受精
2
胚胎早期发育
一 胚胎工程的理论基础
二 胚胎工程的理论基础——受精
受精
定义:
阶段:
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
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
哺乳动物的输卵管内。
准备阶段1——精子获能
二 胚胎工程的理论基础——受精
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”。
准备阶段1——精子获能
①概念：刚排出的精子不能立即与卵子受精，精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力的生理现象。
②使精子获能的方法
1、直接利用雌性动物的生殖道使精子获能
2、将精子培养在人工配制的获能液中使其获能
*获能液的成分因动物种类不同而有所差异,常见有效成分有肝素、Ca2+载体等。
二 胚胎工程的理论基础——受精
准备阶段1——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精子在体外条件下的获能，为体外受精技术的建立奠定了重要基础。
④ 成熟精子的结构
遗传物质的储存场所
为生存和运动提供能量
二 胚胎工程的理论基础——受精
准备阶段2——卵子的准备
二 胚胎工程的理论基础——受精
卵子一般排出2--3小时后才能被精子穿入
次级卵母细胞
动物排出的卵子成熟程度不同：
有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等；
有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等；
要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期，才具备与精子受精的能力。
受精阶段
二 胚胎工程的理论基础——受精
防止多精子入卵受精的两个屏障:
透明带反应
卵细胞膜反应
二 胚胎工程的理论基础——受精
受精阶段
（1）受精的标志：透明带和卵细胞膜之间有两个极体
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。在胚胎工程中，以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志。
（2）受精完成的标志：雌雄原核融合，形成合子
雄原核
雌原核
第一极体
放出的第二极体
二 胚胎工程的理论基础——受精
受精阶段
二 胚胎工程的理论基础——受精
受精阶段
二 胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育
过程：
场所：输卵管、子宫
二 胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育
卵裂
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，胚胎总体积不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。
分裂方式：有丝分裂
卵裂期
受精卵
2细胞
4细胞
8细胞
桑椹胚
二 胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育
桑葚胚
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。
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。
桑葚胚
桑葚
二 胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育
囊胚
开始分化，形成囊胚腔
①概念：胚胎进一步发育，细胞逐渐分化，形成内细胞团、滋养层细胞；随着胚胎的进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的腔——囊胚腔，这个时期的胚胎叫做囊胚。
②结构:
内细胞团：将来发育成胎儿的各种组织
滋养层细胞：沿透明带内壁扩展和排列，将来发育成胎膜和胎盘。
囊胚腔：
③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。
透明带
内细胞团
囊胚腔
滋养层
二 胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育
中胚层：
外胚层：
内胚层：
原肠胚
原肠胚
进一步分化，形成三个胚层和原肠腔
表面的细胞层
表面的细胞层
内外两个胚层之间
逐渐分化形成各种组织、器官等
外胚层
内胚层
原肠腔
滋养层
二 胚胎工程的理论基础——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。
二 胚胎工程的理论基础——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
二 胚胎工程的理论基础——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
：最初在输卵管进行有丝分裂
卵裂期
：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。
桑葚胚
：由全能细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑葚
囊胚（内含囊胚腔）
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
原肠胚（内含原肠腔）
外胚层
中胚层
内胚层
胎儿形成
进一步发育为不同的组织、器官、系统
胚胎发育小结
1.结合受精过程中精子和卵细胞的特点，分析早期胚胎发育过程中营养物质的来源是什么。
①卵裂期和桑葚胚时期，只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，胚胎发育所需营养主要来自卵黄。
②囊胚期细胞开始分化，透明带破裂，滋养层细胞（以后发育成胎盘、胎膜，与母体建立联系）从外界吸收营养物质，使胚胎继续发育。
2.(1) 表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高
表中马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。
不同动物受精卵发育的比较
不同动物受精卵发育的比较
（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
(3) 不同动物胚胎进入子宫所处的时期不同，这个胚胎工程提供了什么启示？
体外受精形成的胚胎，发育到一定阶段方可移植到子宫中。
课堂小练
1.下列关于卵母细胞采集、精子获能的叙述，正确的是( )
A.有些动物在采集卵母细胞时要用外源促性腺激素处理，使其超数排卵
B.从输卵管中取出的成熟卵子应已完成整个减数分裂过程
C.从附睾采集到的精子可以直接与卵母细胞完成受精作用
D.在卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子在体外受精
√
课堂小练
2.下列关于哺乳动物受精的说法中，正确的是( )
A.防止多精入卵的两道屏障分别是免疫反应和透明带反应
B.受精的实质是雌雄原核的融合，雄原核就是精子的细胞核
C.动物排出的卵子成熟程度不同，有的是次级卵母细胞，有的是初级卵母细胞
D.精子要在获能液或雌性动物生殖道内获得能量后才能完成受精作用
√
课堂小练
3.如图为哺乳动物受精卵发育过程中某一时期的示意图，下列有关叙述正确的是( )
A.此图表示桑椹胚，可作为胚胎移植的材料
B.此图中细胞还没有分化，图中①为透明带
C.胚胎从①中伸展出来的过程叫孵化
D.进行胚胎分割时，一般取③中的细胞做性别鉴定
√
第2章 细胞工程
第3节 胚胎工程
一 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，而引进一头成年奶牛往往需要数万元，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犊牛，一生约生育四五次，如何解决这个难题呢？
从社会中来
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。
操作对象
目 的
技术种类
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
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
一 胚胎工程的理论基础
一 胚胎工程的理论基础
体外受精、胚胎移植、胚胎分割
1
受精
2
胚胎早期发育
一 胚胎工程的理论基础
二 胚胎工程的理论基础——受精
受精
定义:
阶段:
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
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
哺乳动物的输卵管内。
准备阶段1——精子获能
二 胚胎工程的理论基础——受精
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”。
准备阶段1——精子获能
①概念：刚排出的精子不能立即与卵子受精，精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力的生理现象。
②使精子获能的方法
1、直接利用雌性动物的生殖道使精子获能
2、将精子培养在人工配制的获能液中使其获能
*获能液的成分因动物种类不同而有所差异,常见有效成分有肝素、Ca2+载体等。
二 胚胎工程的理论基础——受精
准备阶段1——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精子在体外条件下的获能，为体外受精技术的建立奠定了重要基础。
④ 成熟精子的结构
遗传物质的储存场所
为生存和运动提供能量
二 胚胎工程的理论基础——受精
准备阶段2——卵子的准备
二 胚胎工程的理论基础——受精
卵子一般排出2--3小时后才能被精子穿入
次级卵母细胞
动物排出的卵子成熟程度不同：
有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等；
有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等；
要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期，才具备与精子受精的能力。
受精阶段
二 胚胎工程的理论基础——受精
防止多精子入卵受精的两个屏障:
透明带反应
卵细胞膜反应
二 胚胎工程的理论基础——受精
受精阶段
（1）受精的标志：透明带和卵细胞膜之间有两个极体
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。在胚胎工程中，以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志。
（2）受精完成的标志：雌雄原核融合，形成合子
雄原核
雌原核
第一极体
放出的第二极体
二 胚胎工程的理论基础——受精
受精阶段
二 胚胎工程的理论基础——受精
受精阶段
二 胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育
过程：
场所：输卵管、子宫
二 胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育
卵裂
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，胚胎总体积不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。
分裂方式：有丝分裂
卵裂期
受精卵
2细胞
4细胞
8细胞
桑椹胚
二 胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育
桑葚胚
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。
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。
桑葚胚
桑葚
二 胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育
囊胚
开始分化，形成囊胚腔
①概念：胚胎进一步发育，细胞逐渐分化，形成内细胞团、滋养层细胞；随着胚胎的进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的腔——囊胚腔，这个时期的胚胎叫做囊胚。
②结构:
内细胞团：将来发育成胎儿的各种组织
滋养层细胞：沿透明带内壁扩展和排列，将来发育成胎膜和胎盘。
囊胚腔：
③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。
透明带
内细胞团
囊胚腔
滋养层
二 胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育
中胚层：
外胚层：
内胚层：
原肠胚
原肠胚
进一步分化，形成三个胚层和原肠腔
表面的细胞层
表面的细胞层
内外两个胚层之间
逐渐分化形成各种组织、器官等
外胚层
内胚层
原肠腔
滋养层
二 胚胎工程的理论基础——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。
二 胚胎工程的理论基础——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
二 胚胎工程的理论基础——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
：最初在输卵管进行有丝分裂
卵裂期
：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。
桑葚胚
：由全能细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑葚
囊胚（内含囊胚腔）
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
原肠胚（内含原肠腔）
外胚层
中胚层
内胚层
胎儿形成
进一步发育为不同的组织、器官、系统
胚胎发育小结
1.结合受精过程中精子和卵细胞的特点，分析早期胚胎发育过程中营养物质的来源是什么。
①卵裂期和桑葚胚时期，只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，胚胎发育所需营养主要来自卵黄。
②囊胚期细胞开始分化，透明带破裂，滋养层细胞（以后发育成胎盘、胎膜，与母体建立联系）从外界吸收营养物质，使胚胎继续发育。
2.(1) 表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高
表中马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。
不同动物受精卵发育的比较
不同动物受精卵发育的比较
（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
(3) 不同动物胚胎进入子宫所处的时期不同，这个胚胎工程提供了什么启示？
体外受精形成的胚胎，发育到一定阶段方可移植到子宫中。
课堂小练
1.下列关于卵母细胞采集、精子获能的叙述，正确的是( )
A.有些动物在采集卵母细胞时要用外源促性腺激素处理，使其超数排卵
B.从输卵管中取出的成熟卵子应已完成整个减数分裂过程
C.从附睾采集到的精子可以直接与卵母细胞完成受精作用
D.在卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子在体外受精
√
课堂小练
2.下列关于哺乳动物受精的说法中，正确的是( )
A.防止多精入卵的两道屏障分别是免疫反应和透明带反应
B.受精的实质是雌雄原核的融合，雄原核就是精子的细胞核
C.动物排出的卵子成熟程度不同，有的是次级卵母细胞，有的是初级卵母细胞
D.精子要在获能液或雌性动物生殖道内获得能量后才能完成受精作用
√
课堂小练
3.如图为哺乳动物受精卵发育过程中某一时期的示意图，下列有关叙述正确的是( )
A.此图表示桑椹胚，可作为胚胎移植的材料
B.此图中细胞还没有分化，图中①为透明带
C.胚胎从①中伸展出来的过程叫孵化
D.进行胚胎分割时，一般取③中的细胞做性别鉴定
√