2.3.1胚胎工程的理论基础 课件(共22张PPT)-2025--2026学年高二下册《生物》（人教版）选必修3

(共22张PPT)
本节聚焦:
胚胎形成经过了哪些过程？
受精和早期胚胎发育的基本过程是怎么样的？
选择性必修3/第2章/细胞工程/
第3节 胚胎工程
——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。能不能让引进的两种奶牛快速、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？
可以通过体外受精、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛的胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代。
胚胎工程的概念：
胚胎工程
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
主要集中在细胞水平上
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。
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
目的
技术种类
工程实质：
操作水平：
理论基础：
一、受精
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。
受精的概念：
1.准备阶段1——精子获能
刚刚排出的精子不能立即与卵细胞受精，必须在雌性动物生殖道发生相应生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为精子获能。
①利用雌性动物的生殖道让精子获能。
②将精子培养在人工配置的获能液中使其获能等。
（常用有效成分：Ca2+载体、肝素等）
精子获能：
获能方法：
实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能，为体外受精技术的建立奠定了基础。
获能机制的意义：
一、受精
2.准备阶段2——卵子的准备
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。
卵子一般在排出2～3小时后才能被精子穿入。
一、受精
但他们都要在输卵管内进一步发育成熟，到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。
3.受精阶段
获能后的精子与卵子相遇时，首先它释放出多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构，同时借助自身的运动接触卵细胞膜。
精子穿越卵细胞膜外的结构
在精子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(透明带反应)，阻止后来的精子进入透明带 (第一道屏障)。精子入卵后，卵细胞膜也会发生反应(卵细胞反应) (第二道屏障) 。
形成雄原核和雌原核
精子入卵后形成雄原核；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核。
精子接触卵细胞膜
一、受精
形成雄原核和雌原核
精子穿越卵细胞膜外的结构
精子接触卵细胞膜
3.受精阶段
一、受精
雌、雄原核靠近
雄、雌原核充分发育后，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。
核膜消失，开始卵裂
相关信息:
多数哺乳动物的第一极体不会进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体。
精子入卵后，卵子完成减数第二次分裂，释放出第二极体。
观察到两个极体或雌、雄原核；
在实际胚胎工程操作中受精的标志：
一、受精
两个极体
雌雄原核
精子获能
受精前的准备
卵子准备
刚排出的精子必需在雌性动物的生殖道发生相应生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为“精子获能”
卵子排出后需要在输卵管中进一步成熟，到MⅡ期，才具备与精子受精的能力
受精
精子获能的方法：利用雌性动物的生殖道；将精子培养到获能液（Ca2+载体、肝素等）中使其获能
精子穿过卵细胞外结构
精子接触卵细胞膜
精子入卵称为雄原核；卵子释放第二极体，形成雌原核
雌雄原核靠近
核膜消失
课堂小结
二、胚胎早期发育
胚胎发育早期，有一段时间在透明带内进行，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。
受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。
受精卵
卵裂过程：
2细胞
(第一次卵裂)
4细胞
(第二次卵裂)
8细胞
(第三次卵裂)
桑葚胚
每个细胞的体积减小；胚胎总有机物减小；胚胎总DNA数增加；每个细胞具有发育的全能性。
当卵裂产生的子细胞数目达到32个，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。
桑葚胚
每个细胞具有全能性，属于全能性细胞。
二、胚胎早期发育
桑葚胚
桑葚
囊胚
二、胚胎早期发育
囊胚
胚胎进一步发育，细胞开始出现分化。
内细胞团
透明带
滋养层
囊胚腔
聚集在胚胎一端的细胞形成内细胞团；
发育
胎儿的各种组织
沿透明带内壁扩展和排列的细胞，称为滋养层细胞。
内细胞团的细胞未分化，可以作为胚胎干细胞的来源（具有全能性）。
胎盘和胎膜
发育
滋养层细胞已经分化。
随着胚胎进一步发育，胚胎内部出现了含有液体的腔——囊胚腔。
二、胚胎早期发育
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，这一过程叫做孵化。
囊胚孵化后，内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，出现由内胚层包围的空腔叫做原肠腔。由原肠胚的三个胚层进一步发育为不同的组织、器官、系统。
原肠胚
滋养层
内胚层
外胚层
原肠腔
桑葚胚
受精卵
每个细胞具有全能性，能发育成组成个体的任何细胞类型及胚外组织
囊胚
原肠胚
卵裂
细胞在透明带内分裂，胚胎总体积并不增加
孵化
内细胞团
滋养层
个体的各种组织细胞
胎盘、胎膜等胚外组织细胞
通常含有三个胚层：外胚层、内胚层、中胚层
课堂小结
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。几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间表。
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 桑装胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38 50 50 60 60 70 68 80 3 桑建胚
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
注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间。
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？
讨论
1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
不同动物受精卵发育的比较
比较而言，马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段。
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
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？
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
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
课堂小结
练习与应用
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
练习与应用
二、拓展应用
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。
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。
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
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。
感谢大家的观看
thanks