2.3 胚胎工程的理论基础 课件 人教版（2019）选择性必修3(共19张PPT)

(共19张PPT)
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第二章第三节 一胚胎工程的理论基础
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divislon and
of inner cel mass
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本节聚焦
01 胚胎形成经过了哪些过程
02 受精和早期胚胎发育的基本过程是怎样的
从社会中来
2018年3月，地球上最后地球上最后一
头雄性北方白犀牛“在肯尼亚死亡。地球上
剩下最后两只雌性北方白犀牛。但研究人
员设法保存了雄性北方白犀牛的精子。
■ 什么方法能扩大北方白犀牛种群数量 动物体细胞核移植。
■克隆北方白犀牛可以快速繁育的，若如果繁育成功，该种群与自然种群有何区别
动物细胞核移植(动物克隆)属于无性生殖，后代的遗传多样性低。
■ 要想获得在遗传多样性上具有更大优势的后代，你能想出哪些繁育方法
可以通过模拟有性生殖，进行体外受精，培育试管动物。
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。 技术种类 目 的
◆ 工程实质：在体外条件下，模 拟 动 物自然受精和早期胚胎发育条件。
◆理论基础：哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。
Day 5
Hp
Day 3
Day 3 vs.day 5 embryo transfer
操作对象
SMb
SMb
胚胎工程
IN-VITRO
FERTILIZATION
Day 1
SMb
受 精 ：精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
■ 受精体现了细胞膜的什么功能 怎样的结构特性
细胞膜进行细胞间信息交流的功能，
和具有一定的流动性。
哺乳动物输卵管内
受精前的准备阶段
受精阶段
精子获能
卵子的准备
场所：
阶段：
受 精
受精 准备阶段1——精子获能
科学研究发现，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”
精子活能方法：
①直接利用雌性动物的生殖道
②培养在人工配制的获能液
生物种类不同成分有差异
常见有效成分有肝素、Ca +载体等
成熟精子和几种主要家畜的精子示意图
牛
绵羊
受精 准备阶段2——卵子的准备
出生后
初级卵
母细胞
胚胎期
2n
卵原细胞
增殖分裂
初级卵
母细胞 第一极体
卵巢卵泡内 输卵管内
精子进入后 完成减数第 二次分裂
精子
青春期后
完成减 数第一 次分裂
排卵
次级卵
母细胞
停止在减 数第一次 分裂前期
卵子
动物排出的卵子成熟程度不同，可能是初级卵母细胞，也可能是次级卵母细胞，
它们需要在输卵管内进一步成熟，达到减数第二次分裂中期(MⅡ 中 期 )时 ，
才具备与精子受精的能力。
受精 ◆ 准备阶段2——卵子的准备
透明带
卵细胞膜
核
(纺锤体—染色体复合物)
第一极体
卵的外面具有外 被，其成分主要 是糖蛋白，是由 卵细胞或其它细 胞分泌的。其作 用是保护卵子，
阻止异种精子进
入 。
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。
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；
卵子完成MⅡ, 释放第二极体，形成雌原核。
雄原核
雌原核
—第一极体
放出的第二极体
精 子穿越卵细
胞膜外的结构
精 子接触卵细 胞膜
精子入卵
形 成雄原核、
雌原核
受精阶段
精子释放多种酶溶解膜外结构，如透明带。
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。
受精
卵细胞膜反应
透明带反应
受精阶段
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。
受精完成的标志：雌雄原核形成合子
!!! 胚胎工程操作 中受精的标志：
观察到两个极体或雌
雄原核
雌、雄原核
靠近
核膜消失，形
成受精卵
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 。
受精
■ 受精过程中卵子的哪些结构发生生理反应可以防止 多精入卵 这有什么意义
透明带反应： 在精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会
迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。
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
其意义是保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致， 从而保证遗传的稳定性。
■ 分析受精卵遗传物质的来源。
受精卵的核基因是精子和卵子各占一半；受精卵的质 基因几乎全部来自卵子。
精子穿越卵细胞膜外
的结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵
形成雄原核、雌原核
雌、雄原核靠近，核 膜消失，形成受精卵
受 精 受精阶段
胚胎早期发育
场 所 ：
输卵管、子宫
◆ 分裂方式：
有丝分裂
◆ 过程：
受精卵 2细胞
卵裂期
4细胞 8细胞 桑葚胚 囊胚 原肠胚 幼体
桑葚胚
囊胚
内细胞团
滋养层
卵巢
2细胞期 4细胞期
8细胞期
精核
卵核一
受精
胚胎发育
排卵
卵
项 目
变化
受精卵 2细胞 4细胞 8细胞 桑葚胚 细胞数目
增加
每个细胞体积
减小
D N A 总 量
增多
compaction cavit 每个细胞内的DNA总量
不变
有机物总量
减少
物质种类
增多
胚胎早期发育
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。
展出来，这一过程叫做孵化。
滋养层
囊胚腔
内细胞团
滋养层细胞发育为： 胎盘和胎膜；
内细胞团发育为： 胎儿的各种组织。 有全能性
胚胎早期发育
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。
囊 胚 ：胚胎进一步发育，细胞逐渐分化。
囊胚扩大导致透明带破裂破裂，胚胎从其中伸
每个细胞都具有发育成完整胚胎的
潜能，属于全能细胞。
Formation of Inner cell Amniotic extraembryonic masS cavity membranes Trophoblast Ectoderm Endoderm Primitive streak
Mesoderm
外胚层：表面的细胞层
内胚层：向内迁移的细胞
中胚层：内外两个胚层之间
胚胎早期发育
外胚层
中胚层 内 胚 层 原肠腔
逐渐分化形成各种组织、器官等
原肠胚
全能细胞 细胞分化
孵化
继续
分化
2细胞 →4细胞 → →8细胞一桑葚胚
卵裂期
胚胎发育
个体发育
成熟个体
幼体
胚胎早期发育
原肠胚
外胚层
中胚层
内胚层(原肠腔)
→ 囊 胚
内细胞团
滋养层细胞
囊胚腔
性
出 生 ，
发育
受精卵
动物 种类 2细胞 4细胞 受精卵发育/h 8细胞 16细胞 桑棋胚 进入子宫时发育 天数和发育阶段 天
发育阶段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3
桑葚胚
山羊 24~38 48~60 72 72~96 96~120 4
10~16细胞
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 牛 24 27~42 30~36 44~65 50~60 46~90 72 96~120 98~106 120~144 6 4~5
囊胚
8~16细胞
注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间
几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间表
分析胚胎早期发育过程
思考 · 讨论
■ 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。
■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。
分析胚胎早期发育过程
思考 · 讨论
拓展应用
■ 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。
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。
线粒体鞘
B88
尾
原生质滴
发育中的顶体 中心体演变成尾
②尾的发育
③精子头出现 ④细胞质浓缩
细胞核
高尔基体一
细胞质-
线粒体
①顶体的发生
⑤精子形成
顶体
头