2.3胚胎工程课件 第一课时 - 课件(共41张PPT2个视频)-2025-2026学年高二下学期《生物》（人教版）选必修3

(共41张PPT)
2.3 胚胎工程
第一课时：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，让人们大量繁殖优良家畜品种的愿望，正在成为现实。
从社会中来
1.概念：
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。
3.技术基础：
6.操作水平：
主要集中在细胞水平上
一.胚胎工程：
4.理论基础：
哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律。
3
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.特点：
2.操作对象：
生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
体外受精、胚胎移植、胚胎分割等
7.工程实质：
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。
满足人类的各种需求
8.目的：
胚胎分割
体外受精
胚胎移植
目录 /CONTENTS
受精
胚胎早期发育
胚胎分割
知识回顾
曲细精管
场所：在雄性动物的 内完成。
精子的形成过程
睾丸的曲细精管
时期：
从初情期开始直到生殖机能衰退
形成过程：
1个精原细胞
2次级精母细胞
1个初级精母细胞
4个精细胞
4个精子
（整个过程连续进行，不间断）
02
(性成熟后，受性激素刺激，
继续分裂)
知识回顾
卵巢
输卵管
场所：在雌性动物的 完成
形成过程：
分裂过程不连续，有两次暂停。
卵细胞的形成过程
项目 精子的发生 卵子的发生
区 别 场所
时间
过程 特点
结果
相同点
原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂
生殖细胞的成熟过程为减数分裂
成熟过程中染色体均经过一次复制和细胞两次分裂，子细胞中染色体数目减半
睾丸的曲细精管
初情期开始到生殖机能衰退
胎儿期到生殖机能衰退
①MⅠ分裂和MⅡ分裂是连续的
②需要变形
③细胞质均等分裂
①MⅠ分裂和MⅡ分裂是不连续的
②不需要变形
③细胞质不均等分裂
1个精原细胞形成4个精子细胞
1个卵原细胞形成1个卵细胞
精子和卵子发生的比较
卵巢
二.受精
精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
1、概念：
细胞膜的功能：进行细胞间信息交流
细胞膜具有：一定的流动性
2、场所：
自然条件下，哺乳动物的输卵管内。
3、过程：
受精前准备阶段
受精阶段
准备阶段1：精子获能
准备阶段2：卵子的准备
直接利用 ________________使精子获能；
将精子培养在 _______________中使其获能；
刚刚排出的精子 _______ 与卵子受精，必须在 ______________ 发生 ____________ 后，才能获得________，这一生理现象称为“精子获能”
(1) 受精前准备阶段1-精子获能
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。
不能立即
雌性动物的生殖道
相应的生理变化
受精能力
体外受精技术
雌性动物的生殖道
人工配制的获能液
①概念：
②使精子获能的方法：
*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；
③研究精子获能机制的意义:
注意：精子获能实质：是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
精子获能的场所：是雌性动物的生殖道。
精子的形态：不同动物精子形似蝌蚪，但其大小略有不同与动物体型大小无关。
遗传物质的储存场所
为精子运动提供能量
是精子代谢和运动的器官
(1) 受精前准备阶段1-精子获能
④成熟精子结构
成熟精子和几种主要家畜的精子示意图
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，为哺乳动物体外受精奠定了理论墓础。由于他在体外受精和胚胎移植研究中作出的重大贡献，被人们誉为“试管婴儿”的先驱。
注意点：精液由精子和精浆组成，精浆中含有抑制精子获能的物质，只有精子进入雌性动物的生殖道后，由生殖道分泌产生相关物质解除对精子的抑制，才能使精子获得受精的能力。
(2) 受精前准备阶段2-卵子的准备
②不同动物排出的卵子成熟程度
有的可能是 ____________，如马、犬等；
有的可能是 ____________，如猪、羊等；
初级卵母细胞
次级卵母细胞
①卵子一般在排出 后才能被精子穿入。
2-3h
不同；
排出的卵子都要在 ______内进一步成熟。到MⅡ期，才具备与精子受精的能力。
输卵管
卵原细胞
初级卵母细胞
次级卵母细胞
马、犬排卵
猪、羊排卵
MⅡ(中)期卵母细胞
发育
透明带
卵细胞膜
核
纺锤体—染色体复合物
第一极体
自主阅读课本P57“受精阶段”文字部分，回答以下问题
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？
(2) 受精阶段
过程
精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带
获能后的精子与卵子相遇，精子发生顶体反应，顶体释放多种酶以溶解卵细胞膜外的一些结构，形成精子通过的通道
借助精子自身运动接触卵细胞膜
透明带反应
精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带
精子入卵
精子形成雄原核、与此同时，精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核
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
雄原核
第一极体
雌原核
第二极体
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
防止多精入卵的两个屏障
(2) 受精阶段
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵。
第一次卵裂即将开始
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。
受精完成的标志：
雌雄原核形成合子
受精的标志：
观察到两个极体或者雌雄原核
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。
(2) 受精阶段
受精完成的意义：维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定 ；对于生物的遗传和变异十分重要。
第1步：精子穿越卵细胞膜外结构
第2步：透明带发生生理反应
第3步：精子入卵
第4步：卵细胞膜发生生理反应
第5步：雌雄原核的形成
第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成
阻止多精入卵的两道屏障
受精阶段总结
意义：保证受精卵中的遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证了遗传的稳定性。
1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵细胞？
2.排卵是指卵细胞从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？
3.刚排出的卵是成熟的卵细胞吗？它在母体的什么部位与精子受精？
刚排出的卵细胞尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵细胞是在输卵管内与精子受精的。
正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵细胞。
是指卵细胞从卵泡中排出。
易错点
4.产生卵子的过程是否都发生在卵巢中？
否、减II过程是在输卵管中
1.下列过程发生在受精过程中的是(　　)
①精子与卵子接触,释放多种酶。②精子释放的酶可使精子穿过透明带、卵细胞膜。③卵子恢复分裂并很快完成了减数分裂Ⅰ。④精子和卵子的细胞核分别形成雄原核和雌原核。⑤透明带反应可以防止多精入卵的发生。A.①②⑤　　B.①④⑤ C.②③④ D.②④⑤
B
课堂练习：
①受精过程中，获能后的精子与卵子相遇时，首先发生顶体反应，顶体内的酶释放出来。
②顶体释放的顶体酶可溶解卵细胞膜外的一些结构，形成精子通过的通道;精子与卵黄膜结合是由于卵细胞膜表面有大量微绒毛，当精子与卵细胞膜接触时，立即被微绒毛抱合，随后，精子外膜和卵细胞膜相互融合，这里不再是顶体酶的作用。
③精子入卵后被激活的卵子完成减数第二次分裂。
④精子入卵后，尾部脱落，原有核膜破裂，随后形成新的核膜，形成一个比原来精子核还大的核，叫做雄原核;减数第二次分裂后形成的成熟卵细胞的核叫做雌原核。
⑤透明带反应是在精子触及卵细胞膜的瞬间。产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，防止多个精子进入透明带，是引起多个精子入卵的第一道屏障。
2.下列细胞，哪一个代表已经完成受精的卵子( 　　)
C
透明带和卵细胞膜之间的两个极体是不同的，分别是第一极体和第二极体
课堂练习：
(1)写出图中字母表示的结构名称。
a.　　　　 , b.　　　　,
c.　　　 。
3.下图为哺乳动物受精过程示意图,请据图回答下列问题。
(2)该过程发生的场所是　　　　,能体现受精作用实质的是图中的　　过程。
透明带
雄原核
雌原核
输卵管
④
(3)在精卵相遇之前,精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化,具有了受精能力,
这个过程叫　　　 。卵子一般排出后都要在　　　　中进一步成熟,当达
到　 　　　　　　 时,才具备与精子受精的能力。
精子获能　
输卵管
减数分裂Ⅱ中期(或MⅡ期)
课堂练习：
人卵细胞受精到受精卵卵裂后植入的过程
自主阅读课本P58，回答以下问题
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什么特征？
二.胚胎早期发育
（一）场所：
输卵管和子宫
原肠胚
受精卵
卵裂
桑葚胚
囊胚
原肠胚
（二）过程：
透明带破裂
孵化
二.胚胎早期发育
输卵管（透明带）
子宫
原肠胚
受精卵
2细胞
4细胞
8细胞
桑葚胚
囊胚
①卵裂：
细胞数量_____________
胚胎总体积_________
透明带
有丝分裂
不断增加
并不增加
场所：_________
分裂方式：_________
特点：
项目 变化
每个细胞体积
DNA总量
每个细胞内的DNA总量
有机物总量
有机物种类
不断减小
不断增加
不变
减少
增加
卵裂
二.胚胎早期发育
受精卵的早期分裂称为卵裂
当卵裂产生的子细胞逐渐形成 ____ 的细胞团，形似
时，这时的胚胎称为桑葚胚；
原肠胚
受精卵
2细胞
4细胞
8细胞
桑葚胚
囊胚
②桑葚胚：
概念：
特点：
桑 葚
致密
由32个全能细胞构成
这一阶段及之前的每一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
原肠胚
受精卵
2细胞
4细胞
8细胞
桑葚胚
囊胚
③囊胚：
特点：
结构：
内细胞团
（聚体在胚胎一端的细胞）
滋养层细胞
（沿透明带内壁扩展和配列的细胞）
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
透明带
具有全能性，胚胎干细胞的来源
胚胎的进一步发育， 。
孵化：
囊胚进一步扩大，会导致 破裂，胚胎从其中伸展出来。
细胞逐渐分化
透明带
二.胚胎早期发育
孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
——胚胎的内部出现了含有液体的腔
原肠胚
受精卵
2细胞
4细胞
8细胞
桑葚胚
囊胚
④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
外胚层：
内胚层：
中胚层：
二.胚胎早期发育
囊胚腔
外胚层
内胚层
中胚层
原肠腔
表皮及其附属结构
神经系统和感官
循环系统
脊索
真皮
消化道上皮
呼吸道上皮
腺体
肌肉
内脏细胞外膜
泌尿系统
生殖系统
各种组织器官系统
个体
④原肠胚：
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
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
（原肠腔）
注意点：高等动物的个体发育过程包括胚胎发育和胚后发育，胚胎发育的起点是受精卵，终点是成熟的胎儿；胎儿出生后的发育过程属于胚后发育。因此，高等动物个体发育的起点是受精卵子，终点是性成熟的个体。
胚胎发育小结
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.桑椹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。
4.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。
动物 种类 受精卵发育/h 进入子宫时发育 天数和发育阶段
2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑棋胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑棋胚
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 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
不同动物受精卵发育的比较
不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异。请分析下表，讨论相关问题(注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间)
P59
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
讨论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。
P59
不同动物受精卵发育的比较
动物 种类 受精卵发育/h 进入子宫时发育 天数和发育阶段
2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑棋胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑棋胚
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 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
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等。
讨论3. 为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础 请结合所学习的内容举例说明。
不同动物受精卵发育的比较
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。（ ）
×
×
√
一、概念检测
自然条件下，哺乳动物的受精在雌性动物的输卵管内完成。
排出的卵子需在输卵管内进一步发育到减数分裂Ⅱ中期，才具备与精子受精的能力。
受精作用时，精子头部触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应，这是阻止其他精子入卵的第一道屏障;精子头部入卵后，卵细胞膜也会发生生理反应拒绝其他精子再进入卵内，这是第二道屏障。
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
A.在囊胚阶段，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，可以从早期胚胎或原始性腺中分离获得
C.桑椹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，甚至略微缩小
4.图2-3-6表示的是哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段,请据图回答问题:
(1)写出各个阶段的名称:
A:　　　　　,B:　　　　　,C:　　　　　　。
囊胚
原肠胚
桑葚胚
(2)写出图中各标号的名称:
②　　　　　,④　　　　　　,⑤　　　　,⑧　　　　　。
(3)A时期的细胞具有　　　　　性,B时期开始出现　　　　　　,C时期开始出现　　　　　　。
(4)②将来发育成　　　　　　　　　　　　。
囊胚腔
外胚层
全能
内胚层
内细胞团
细胞分化
胎儿的各种组织
胚层分化
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。
2.精子在雌性动物的生殖道内是如何获能的 除了教材中介绍的，防止多精入卵的机制还有哪些 感兴趣的话，请通过查阅相关资料或请教专家来进行了解。关于受精作用，你还能提出其他问题吗
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。
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查阅资料或请教专家，并引导他们去查阅相对专业的书籍，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。
二、拓展应用
受精
胚胎早期发育
胚胎工程的理论基础
准备阶段1—精子获能
准备阶段2—卵子的准备
受精
卵裂
桑葚胚
囊胚
原肠胚
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
课后小结
感谢您的观看
202X/01/01