2.3.1 胚胎工程的理论基础课件(共21张PPT)-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）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21张PPT)-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 8.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-03-31 12:34:17 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
第3节 胚胎工程
2.3.1 胚胎工程的理论基础
胚胎工程：
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
理论基础：
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
工程实质：
哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律
01
胚胎工程概述
操作水平
主要集中在细胞水平上
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。
胚胎工程的理论基础—受精
知识回顾
必修二 减数分裂与受精作用
曲细精管
人的睾丸和精子示意图
卵细胞
卵泡
知识回顾
必修二 减数分裂与受精作用
受精是精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段。在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。
02
胚胎工程的理论基础——受精
准备阶段1：精子获能
准备阶段2：卵子的准备
细胞膜的功能：进行细胞间信息交流
1.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
(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；
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
张明觉，美籍华人，生殖生物学家、育种学家和避孕药的创始人。
1951年发现“精子获能”现象，被人们誉为“试管婴儿”的先驱。
P56相关信息
（4）成熟精子结构
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）
→有氧呼吸的主场所； 为精子运动提供能量。
→遗传物质储存场所
受精
一
2.准备阶段2：卵子的准备（卵子要培养成熟）
动物排出的卵子成熟程度不同，要在_______内进一步成熟，到____期，才具备与精子受精的能力。
动物排出的卵子：
有的可能是_________细胞，如马、犬等；
有的可能是_________细胞，如猪、羊等；
透明带
卵细胞膜
核
第一极体
次级卵母细胞
思考：在进行体外受精操作时，需要对精子和卵子进行什么处理？
精子——获能处理； 卵子——培养成熟
卵子一般在排出2～3小时后才能被精子穿入。
输卵管
MⅡ
初级卵母
次级卵母
①精子穿越卵细胞膜外的结构，如________
释放出多种___，以______卵细胞膜外的一些结构。
②精子接触_________
Ⅰ：______反应
④精子形成_______、卵子完成__________，释放第二极体，形成_______
③精子入卵
Ⅱ：_______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____________进入透明带。
精子入卵后，_________会立即发生生理反应，拒绝其他_____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______破裂并形成一个新的_____，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫做_______。
雄原核
雌原核
放出第二极体
第一极体
3.受精阶段
保证受精卵中的遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性
透明带
透明带
卵细胞膜
卵细胞膜
雄原核
减数分裂Ⅱ
雌原核
酶
溶解
后来的精子
卵细胞膜
精子
核膜
核膜
雄原核
(1)受精场所？ (2)受精过程？
输卵管
⑤雌、雄原核靠近
⑥核膜消失，第一次_____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。
(3)②受精完成的标志：
雌雄原核融合，形成合子
(3)①受精的标志：
观察到两个极体或观察到雌、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。
3.受精阶段
已受精
已完成受精
(4)受精卵遗传物质的来源：
核DNA
(染色体)：
C质基因
(线粒体DNA)：
精子和卵子各提供一半
几乎全部来自卵细胞（母亲）
卵裂
《金版》P 例1、例2
(2)受精过程？
遗传物质DNA，父方和母方各提供一半？
错。母方提供DNA更多(线DNA)
二
胚胎早期发育
1、场所：
2、过程：
输卵管、子宫
二
胚胎早期发育
2、过程：
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
原肠胚
桑葚胚
囊胚
原肠胚
受精卵
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。
卵裂：
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
二
胚胎早期发育
2、过程：
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑葚胚
囊胚
原肠胚
原肠胚
桑葚胚
囊胚
原肠胚
受精卵
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：
桑葚胚及之前每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。
二
胚胎早期发育
过程：
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
（聚集在胚胎一端的细胞）
（沿透明带内壁扩展和排列的细胞）
具有全能性
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。
（作为胎儿的各种鉴定）
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。
原肠胚的形成过程
二
胚胎早期发育
过程：
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑葚胚
囊胚
原肠胚
原肠胚
表面的细胞层
向内迁移的细胞
内外两个胚层之间
由“内细胞团”来。逐渐分化形成各
种组织、器官等
中胚层：
外胚层：
内胚层：
原肠胚
——出现胚层分化
由内胚层包围的空腔叫做原肠腔
滋养层细胞
原肠腔
小结and拓展：胚胎发育 vs 个体发育
全能细胞
细胞分化
幼体
继续分化
出生发育
性成熟个体
孵化
卵裂期
胚胎发育
胚后发育
个体发育
内细胞团
滋养层细胞
囊胚腔
外胚层
中胚层
内胚层
滋养层细胞
原肠腔
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.桑椹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。
不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异。
注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间。
思考·讨论 不同动物受精卵发育的比较 P59
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 桑葚胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑葚胚
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
1. 哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
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？
马，处于囊胚阶段
小鼠至少发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移植。
牛自然情况下，胚胎最早可在8~16细胞阶段
【课堂小结】
一、概念检测
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
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。
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。
二、拓展应用
练习与应用
2. 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査阅资料或请教专家，并引导他们去査阅相对专业的书籍，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。
精液由精子和精浆组成。精浆中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般情况下，精液中的精子无法获能。雌雄生殖道能分泌一些物质，解除对精子获能的抑制，使精子获能。
第3节 胚胎工程
2.3.1 胚胎工程的理论基础
胚胎工程：
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
理论基础：
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
工程实质：
哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律
01
胚胎工程概述
操作水平
主要集中在细胞水平上
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。
胚胎工程的理论基础—受精
知识回顾
必修二 减数分裂与受精作用
曲细精管
人的睾丸和精子示意图
卵细胞
卵泡
知识回顾
必修二 减数分裂与受精作用
受精是精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段。在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。
02
胚胎工程的理论基础——受精
准备阶段1：精子获能
准备阶段2：卵子的准备
细胞膜的功能：进行细胞间信息交流
1.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
(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；
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
张明觉，美籍华人，生殖生物学家、育种学家和避孕药的创始人。
1951年发现“精子获能”现象，被人们誉为“试管婴儿”的先驱。
P56相关信息
（4）成熟精子结构
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）
→有氧呼吸的主场所； 为精子运动提供能量。
→遗传物质储存场所
受精
一
2.准备阶段2：卵子的准备（卵子要培养成熟）
动物排出的卵子成熟程度不同，要在_______内进一步成熟，到____期，才具备与精子受精的能力。
动物排出的卵子：
有的可能是_________细胞，如马、犬等；
有的可能是_________细胞，如猪、羊等；
透明带
卵细胞膜
核
第一极体
次级卵母细胞
思考：在进行体外受精操作时，需要对精子和卵子进行什么处理？
精子——获能处理； 卵子——培养成熟
卵子一般在排出2～3小时后才能被精子穿入。
输卵管
MⅡ
初级卵母
次级卵母
①精子穿越卵细胞膜外的结构，如________
释放出多种___，以______卵细胞膜外的一些结构。
②精子接触_________
Ⅰ：______反应
④精子形成_______、卵子完成__________，释放第二极体，形成_______
③精子入卵
Ⅱ：_______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____________进入透明带。
精子入卵后，_________会立即发生生理反应，拒绝其他_____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______破裂并形成一个新的_____，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫做_______。
雄原核
雌原核
放出第二极体
第一极体
3.受精阶段
保证受精卵中的遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性
透明带
透明带
卵细胞膜
卵细胞膜
雄原核
减数分裂Ⅱ
雌原核
酶
溶解
后来的精子
卵细胞膜
精子
核膜
核膜
雄原核
(1)受精场所？ (2)受精过程？
输卵管
⑤雌、雄原核靠近
⑥核膜消失，第一次_____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。
(3)②受精完成的标志：
雌雄原核融合，形成合子
(3)①受精的标志：
观察到两个极体或观察到雌、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。
3.受精阶段
已受精
已完成受精
(4)受精卵遗传物质的来源：
核DNA
(染色体)：
C质基因
(线粒体DNA)：
精子和卵子各提供一半
几乎全部来自卵细胞（母亲）
卵裂
《金版》P 例1、例2
(2)受精过程？
遗传物质DNA，父方和母方各提供一半？
错。母方提供DNA更多(线DNA)
二
胚胎早期发育
1、场所：
2、过程：
输卵管、子宫
二
胚胎早期发育
2、过程：
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
原肠胚
桑葚胚
囊胚
原肠胚
受精卵
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。
卵裂：
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
二
胚胎早期发育
2、过程：
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑葚胚
囊胚
原肠胚
原肠胚
桑葚胚
囊胚
原肠胚
受精卵
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：
桑葚胚及之前每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。
二
胚胎早期发育
过程：
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
（聚集在胚胎一端的细胞）
（沿透明带内壁扩展和排列的细胞）
具有全能性
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。
（作为胎儿的各种鉴定）
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。
原肠胚的形成过程
二
胚胎早期发育
过程：
受精卵
2细胞胚
4细胞胚
8细胞胚
桑葚胚
囊胚
原肠胚
原肠胚
表面的细胞层
向内迁移的细胞
内外两个胚层之间
由“内细胞团”来。逐渐分化形成各
种组织、器官等
中胚层：
外胚层：
内胚层：
原肠胚
——出现胚层分化
由内胚层包围的空腔叫做原肠腔
滋养层细胞
原肠腔
小结and拓展：胚胎发育 vs 个体发育
全能细胞
细胞分化
幼体
继续分化
出生发育
性成熟个体
孵化
卵裂期
胚胎发育
胚后发育
个体发育
内细胞团
滋养层细胞
囊胚腔
外胚层
中胚层
内胚层
滋养层细胞
原肠腔
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.桑椹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。
不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异。
注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间。
思考·讨论 不同动物受精卵发育的比较 P59
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 桑葚胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑葚胚
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
1. 哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
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？
马，处于囊胚阶段
小鼠至少发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移植。
牛自然情况下，胚胎最早可在8~16细胞阶段
【课堂小结】
一、概念检测
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
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。
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。
二、拓展应用
练习与应用
2. 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査阅资料或请教专家，并引导他们去査阅相对专业的书籍，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。
精液由精子和精浆组成。精浆中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般情况下，精液中的精子无法获能。雌雄生殖道能分泌一些物质，解除对精子获能的抑制，使精子获能。