2.3 胎工程 人教版（2019）高中生物选择性必修3课件(共27张PPT)

(共27张PPT)
胚胎分割
胚 胎 移 植
体 外 受 精
胚 胎 早 期 发 育
受 精
2.3
胚胎工程
胚胎工程的 理论基础
胚胎工程的 技术及应用
胚胎早期培养
雌性动物生殖道
准备阶段1—精子获能 人工配制的获能液
准备阶段2—卵子的准备
精子穿越卵细胞膜外的结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵
雌、雄原核形成
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵
受精
卵裂
桑葚胚 囊胚
原肠胚
受精 胚 胎 早 期 发 育
胚 胎 工 程 的 理 论 基 础
2.3.1
1.胚胎工程的概念
(1)操作对象：动物生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞。
(2)技术基础：如体外受精、胚胎移植、胚胎分割等。
(3)特点：经过多种显微操作和处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动 物体内生产后代，以满足人类的各种需求。
(4)理论基础：哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。
(5)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。
请画出减数分裂过程图解(精子、卵子的形成过程),假设原始性腺细胞 中有两对同源染色体。
精子的形成过程
联会
体分离
前期I 中期I
初级精母细胞
着丝点
分裂
中期Ⅱ 后期Ⅱ
次级精母细胞
减数第二次分裂
第二极体
第一极体
卵细胞
前 中 后
次级卵母细胞
联会 四分体
前 中 后
知识回顾 必修二减数分裂与受精作用
减数第一次分裂
复制
间期
精细胞 精子
初级卵母细胞
卵原细胞
同源染色
精原细胞
前期Ⅱ
后期1
变形
间
×
透明带
卵细胞膜
核
第一极体
具备受精能力的卵子结构
曲细精管
人的睾丸和精子示意图
(1)概念：精 子与卵子结合 形 成 合 子 ( 即受精卵)的过程。
(2)场所：哺乳动物的 输卵管内 。
子宫体
卵巢
子宫颈
2.3.1胚胎工程理论基础
一 、受精
输卵管壶腹部
输卵管
卵子
③ 精子入卵后，卵细胞膜发生发应
精子形成 雄原核；
同时卵子完成减数第二次分裂；
释放第二极体形成 雌原核
已完成受精
受精卵 ⑤雌雄原核核膜消失
① 精子穿越卵细胞膜外
的结构(如_透明带_等) ⑥雌雄原核融合形成合子。
已受精
④雌雄 原核 靠近 雄原核 _
第一极体
雌原核
放出第二
极体
受精阶段
②精子接触卵细胞膜， 发生透明带反应
精子 获能：在雌性动物的生殖道内完成
卵子的准备：发育到MⅡ期才具备受精能力 MⅡ中期、输卵管
获能后的精子与卵子相遇(精子释放多种酶，以溶解卵细胞 膜外_的一些结构)
精子触及卵细胞膜(透明带发生生理反应，阻止后来的精子 进入透明带) 阻止多精入卵的2道屏障
精子入卵(卵细胞膜 发生生理反应：拒绝其他精子再进入卵内) ↓ ① 精子入卵后，尾部脱离，原有核膜破
雌、雄原核形成 裂并形成一个新的核膜，最后形成_雄原核
②精子入卵后被激活的卵子完成减数分
裂Ⅱ,排出 第二极体后，形成雌原核 雌、雄原核结合(受精完成的标志)
_ 受 精标志：雌、雄 原核形成(或第二极体的形成),
受精卵受精完成的标志：雌雄原核融合，形成合子(受精卵)。
准备 阶段
受精 阶段
受精过程
细胞核
高尔基体
细胞质-
线粒体
尾
牛 猪
绵羊 马
线粒体鞘
头 原生质滴
⑤ 精子形成
精子的变形过程
④细胞质浓缩
①顶体的发生
③精子头出现
②尾的发育
顶体
二、早期胚胎发育
1、场所： 输卵管和子宫
2、过程：受精卵 卵裂 桑 椹 胚—→ 囊胚 —→ 原肠胚
3,分裂方式： 有丝分裂 囊胚腔
受精卵→
2细胞4细胞8细胞桑葚胚
卵裂期
滋养层 内细胞团
囊胚透明带
原肠胚
滋养层 外胚层 原肠腔 内胚层
请概述早期胚胎发育各时期的特点。
1. 卵裂(期)
(1)场所： 透明带
(2)特点：
①细胞的数量不断增加。胚胎的总体积并不增加每个细胞体积不断减小
卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团形似_桑葚
此阶段及之前的细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于金能细胞(丕胎干细胞)。
②DNA 总数目不断增加。每个细胞的核DNA 数 目 不变
③有机物总量 减 少_, 有 机 物 种 类 增加
2.桑葚胚
O
3.囊胚
①胚胎进一步发育，细胞逐渐分化
②聚集在胚胎一端的细胞形成内细胞团，将来 发育成 胎儿的各种组织
③滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘
④胚胎的内部出现了含有液体的腔二囊胚腔
⑤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。
4.原肠胚
形成外胚层、中胚层、内
胚层三个胚层，这三个胚
层将逐渐分化形成
各种组织、器官_等。
囊胚腔
正在分化的 中胚层细胞 外胚层
内胚层
原肠腔
正在分化的 中胚层细胞
2. 受 精
卵
1. 排 卵 卵巢
4. 桑 葚 胚
5. 囊 胚
内细胞团
滋 养 层
4 细 胞 期
8 细 胞 期
6. 植 入
人卵细胞受精到受精卵卵裂后植入的过程
3. 卵 裂
精 核
卵 核
2 细 胞 期
早期胚胎发育
②
为什么卵生动物的卵细胞卵黄大，而哺乳动物卵黄很小或基本没有
囊
胚
胚胎发育
哺乳动物个体发育过程
性成熟 的个体
成熟的
胎儿
个体发育
原 肠 胚
桑葚胚
受 精 卵
14
A.图中X指卵细胞膜发生的生理反应，Y 指卵子的减数分裂Ⅱ
B. 经图中Y过程只形成了雌原核
C.精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合
D.精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶
1234567s 910 11 12131415161718
综合强化
11.下图表示精子入卵后，发生(或引起的)一系列变化形成受精卵的过
程，下列叙述错误的是 X 阻止其他精子再进入卵内
形成雄原核
形成雌原核
尾部脱离 核膜破裂
Y
精子 入卵 后
受 精 卵
① p q ③ 第二极体 ④ ②
(1)图中①、②、③表示的细胞名称依次是卵原细胞、初级卵母细胞、
次级卵母细胞。假设该动物体细胞内有染色体2n条，则①、②、③、 ④四种细胞内的染色体数目依次是2 n 、2n 、n 、2n
(2)图中a 、b 、c表示细胞分裂，依次为有丝分裂、减数第一次分裂、减 数第二次分裂，在精子与卵子结合过程中完成的分裂是 c ( 填“a”
“b”或“c”)。图中的p、q表示的结构依次是透明带、卵细胞膜。c 过 程发生的场所为输卵管内
(3)卵子成熟后，即可进行受精，判断卵子受精的标志是
可以观察到两个极体(或观察到雌、雄原核)。
17.观察家畜卵子的发生和成熟示意图，思考并回答下面的问题：
核
a
第一极体
C
第一极体 b
生长
图 2
(2)图2是图1中C (填字母)阶段部分过程，该过程表示胚胎早期发育。
(3)在图2中，f表示 囊胚9 ①是 内细胞团 将来发育成 胎儿的各种组织
②是滋养层 细胞。
(1)图1中A过程表示减数分裂 过 程，若A 过程中生物可产生变异， 则原因之一是该过程的四分体中 非姐妹染色单体发生了 互 换 _导 致基因重组。
18. (2021 · 黑龙江哈师大附中月考改编)图1为某高等动物生活史示意图， 图2为图1中某阶段部分过程，请据图回答下列问题：
E
成体一 原始生殖细胞 A
受精卵
图 1
精子 卵子
B
D
幼体
e f
C d
a
a2
C
b
a
步 骤 ：卵母细胞的采集、精子的获取、受精
体外受精技术的意义：是提高动物繁殖能力的有效措施，还可以 为胚胎移植提供可用的胚胎
胚胎移植的概念：移植到同种的、生理状况相同的雌性动物体内
胚胎移植的步骤： 供体、受体的 配种或人 胚胎的收集、检 胚胎的 移植后的
选择和处理 工授精 查、培养或保存 移植 检查
胚胎移植的意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
胚胎分割的概念：对早期胚胎切割
胚胎分割的基础：细胞的全能性、每个细胞的细胞核内具有相同的遗传物质
胚胎分割的意义 ①促进优良动物品种的繁殖；
②产生遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；
体外受精
胚胎移植
胚胎分割
2.3.2胚胎工程技术及其应用
③对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义
胚胎工程技术及其应用
比较项目 试管动物
克隆动物
技术基础 体外受精 体外胚胎早期培养 胚胎移植
动物细胞培养
动物体细胞核移植
胚胎移植
生殖类型 有性生殖
无性生殖
后代性状的继承特点 是否遵循遗传规律 继承双亲的的特性 遵循遗传规律
与核供体亲本基本一样
遵循遗传规律
(1)试管动物：通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后 ， 再进行 胚胎移植 产生的个体。
试管动物和克隆动物的区别
1.体外受精p60
(1)步骤：①卵母细胞的采集：要培养成熟，即培养到MⅡ期。
②精子的获取：要进行获能处理。③体外受精。
(2)意义：提高动物繁殖能力的有效措施，可为胚胎移植提供可用的胚胎。
离心目的：去除精浆，提取纯度较高精子 (以利于精子获能)。精液有精子和精清，精
(如专用的受精溶液中) 清中含有一种能抑制精子获能的物质，
体外受精
成熟培养
适当的培养液
受精卵培养
精子的获取 胚胎移植
早期胚胎 受体子宫
营养条件、环境条件是无菌、无毒的环境、
适宜的温度、pH 和渗透压、适宜的气体环境
精子离心处理 新鲜或解
冻的精液
卵巢
卵母细胞 的采集
获能处理
②受 体:接受_胚胎的个体。
(3)基本程序 优良公牛
①.该过程中两次使用激素：
②.该过程中的两次检查：
③.胚胎移植成功与否要有两个条件：
(4)实质，意义，地位
到的胚胎，移植到同种的、 生理状态相同的雌性动物体 内，使之继续发育为新个体 的技术。
(2)供体和受体
①供体：提供_胚胎的个体。
2.胚胎移植 受
(1)概念：胚胎移植是指将
通过体外受精及其他方式得
术
内
技
体
精转基因
核移植
精
胚
正常繁殖或两三个月
后进行另一次移植
具有优良性状的后代
优良供体母牛 受体母生
(遗传性状优良、生产能力强) (有健康的体阑
,进行同期正常繁殖能力) 发情处理
(常用孕激素)受体发情
发情配种或
收集胚胎并检查
外原圆翻腺激素
超数排卵处理
为供体的胚胎移入受体
提供相同的生理环境
移植胚胎
舜 体进行
- 检查
_授精
分割针 取样滋养层 做DNA 分析，鉴定性别
囊胚腔
已知性别胚胎
透明带
滋养层 二分胚 胚胎移植
内细胞团
1.概念：采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份
或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技 2.繁殖方式：无性繁殖(克隆)
6.胚胎去向：直接移植给受体或经体外培养后，再移植给受体 点和局限性
①选择发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚
②分割囊胚时，要将内细胞团均等分割
5 .过程：(p63 图2 - 25)
盛有操作液的培养皿 中，在显微镜下分割.
分割针 内细胞团
生胚胎性别鉴定和分割示意图 7.此技术的优
3.主要仪器：体视显微镜、显微操作仪 工 具 ：分割针或分割刀
桑葚胚或囊胚
2.胚胎移植p62-63
4.注意事项：
体视显微镜
A.核移植获得的克隆猴体细胞的染色体数目是核供体的一半
B.重组细胞体外培养发育到原肠胚阶段即可进行胚胎移植
C.为获得更多克隆猴可在胚胎移植前对胚胎进行分割
D. 利用某 一 胚胎的干细胞进行多组核移植，理论上产生的雌雄 动 物 数 量 比 为 1 : 1
4.中国科学家利用猕猴体细胞的细胞核移植和胚胎移植技术，最终培育出
体细胞克隆猴“中中”和“华华”,过程如图所示。下列叙述正确的是(
O 去核
卵母细 卵母细胞
胞供体
.
体外培养体细胞体细胞
@
@
O
克隆后代
重组 细胞
代孕猴
)
5.Leigh 氏综合征是一种攻击神经系统的严重神经障碍，其致病基因位于 线粒体DNA 中。一位母亲约有1/4的线粒体携带有这种致病基因，她的 前两个孩子因为患有Leigh 氏综合征而夭亡。她的第三个孩子因为接受 另一名女性捐赠的健康基因而成为全球首个拥有“三个父母”的男婴。
请根据男婴孕育过程 面的问题：
微型吸管
回答下
(1)该母亲的前两个孩子患病夭亡的原因是 该母亲可能产生含较多缺
陷线粒体的卵细胞，而受精卵的线粒体几乎全部来自卵细胞，导致 。前两个孩子患病夭亡
该健康男婴孕育过程中依次使用了核 移 植、体外受精、早期胚胎培养和 胚胎移植_ 等技术。
融合 激活
O O
卵母 细胞A
卵母 细 胞B
移植入
子宫
继续发育
O 体外 受精
胚胎 培养
O
(2)图示过程中代表该母亲卵母细胞的 B (填“A” 或 “B”) 。 取卵之前， 该母亲需要注射促足性腺 激素。
(3)将受精卵移入发育培养液中继续培养至桑葚胚或 囊胚，再进行胚胎移 植。
(4)在胚胎孕育过程中医疗团队特意选择了男性胚胎移入子宫发育原因是
因为男性的线粒体不会遗传给后代
微型吸管
O
融合 激活
O O
卵母 细胞A
卵母 细胞B
移植入
子宫
继续发育
O 体外 受精
胚胎 培养
O
一.概念检测
1. 体外受精和胚胎移植都是在医学和农业生产上应用较多的胚胎工程技 术。判断下列相关表述是否正确。
(1)采集来的卵母细胞和精子可以直接用于体外受精。 ( X )
(2)经胚胎移植产生的后代，其遗传特性与受体保持一致。 ( X )
(3)进行胚胎移植前，要对供体和受体进行免疫检查，以防止发生免疫
排斥反应。( × )
练习与应用 P64
(1)请将图中括号内的内容补充完整。
(2)为了获得数量较多的卵母细胞，可以对雌性杜泊羊进行怎样的处理
超数排卵处理
(3)在进行体外受精操作之前，还要对获得的卵母细胞和精子进行怎样的处理
卵母细胞——成熟培养 精子进行——获能处理
2. 杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，成为受广大消费者喜欢的绵羊 品种。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示。
卵母细胞
体外受精
精子
练习与应用 P64
雌性杜泊羊
雄性杜泊羊
体外胚胎培养
采集
采集
当地普通 绵羊
胚胎移植
早期胚胎
杜泊羊
受精卵
分娩
p
二 、拓展应用
北方白犀牛曾经广泛分布于非洲中部等地，但由于猖獗的盗猎和自然栖息地的丧失，它们 的数量不断减少。2018年3月，世界上最后一头雄性北方白犀牛去世，该物种仅剩下两头
雌性。在此之前，研究人员设法保存了北方白犀牛的精子。请回答下列问题。
(1)我们可以使用哪些现代生物技术来人工繁育北方白犀牛 运用这些技术一定能繁育成 功吗 请说出你的理由。
可以使用人工授精、体外受精、胚胎移植、体细胞核移植等技术来人工繁育北 方白犀牛。运用这些技术不一定能成功繁育北方白犀牛，因为任何一项技术都 不能保证百分之百的成功率，何况现存的北方白犀牛数量极少。
(2)如果繁育成功，这样人工繁育的种群与野生种群相比，有什么区别
遗传多样性会降低，野外生存能力也会下降。
(3) 如果繁育不成功，这一物种将永远从地球上消失，从中我们能得到怎样的教训
多种多样的生物是生态系统的重要成员，是一个个独特的基因库。任何一个物种的灭
绝都可能产生多米诺效应，使其他相关物种受到影响，进而威胁到生态系统的平衡与 稳定。保护濒危的野生动物，保护生物多样性刻不容缓。
练习与应用 P64