高中生物北师大选修三第2章第1节 胚胎工程的理论基础

课件83张PPT。第二章 胚胎工程罗伯特·爱德华兹 试管婴儿 英国人W·希普于1890年在剑桥大学将纯种安哥拉兔的两个4细胞胚胎移植到一只毛色特征完全不同的比利时兔的输卵管内。结果生出两只纯种的安哥拉子免。这是世界上第一例胚胎移植，胚胎移植技术由此创始。比利时兔安哥拉兔胚胎工程 胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。操作对象：早期胚胎和配子
技术手段：胚胎移植、体外受精、
胚胎分割、胚胎干细胞培养等
理论基础：哺乳动物的受精卵和早期胚胎
的发育规律胚胎工程的概念:第一节 胚胎工程的理论基础（一） 精子的发生1、场所:
2、时间:睾丸的曲细精管初情期生殖机能衰退一、生殖细胞的形成阅读教材25-26页精子发生过程，回答相关问题3、精子的形态 ①外形似蝌蚪，分头、颈、尾三大部分。 ②不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体形大小无关。阅读24页精子发生过程，回答思考与讨论相关问题精子结构图4、精子的结构:精子各组成分别由精子细胞的哪一部分形成?①顶体的发生②尾的发育③精子头出现④细胞质浓缩⑤精子形成高尔基体发育为头部的顶体中心体演变为精子的尾精子细胞变成精子线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘细胞内的其他物质浓缩成球状，称为原生质滴。随着精子的成熟过程向后移动，直到最后脱落。 1.细胞核
2.高尔基体
3.中心体
4.线粒体
5.细胞内其他物质精子头的主要部分头部的顶体精子的尾线粒体鞘 (尾的基部) 原生质滴
(球状,最后脱落)精子细胞变形总结精原细胞有丝分裂初级精母细胞次级精母细胞精子细胞精 子MⅠ增殖期成熟期精子形成期MⅡ大量精原细胞染色体复制变形含单倍染色体生长期5、精子发生过程：6.精子发生的激素调节分泌细胞：睾丸中的间质细胞
激素种类：雄性激素，最重要的是睾丸酮。
作用：雄性激素刺激生殖器官和精子的发育与成熟，激发并维持第二性征。
　　不是。其一，是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制；其二，在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部位过程中，将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到达受精部位（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。　　1.家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通常只有一个精子能够与卵子结合，这能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？问题讨论:　　细胞核和线粒体都是精子结构中的重要部分。细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体则是有氧呼吸产生能量的主要场所。 2.精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？　　3.为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？　　精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。4、精子细胞变成精子后，是否就具有受精的能力？并说明原因。
不是，只有当精子的头部的糖蛋白被分解后精子才具备受精能力，即精子的获能过程。
这个过程是精子在生殖道内发生相应的生理变化：呼吸速率增强，膜代谢加强，运动形式改变等，才能获得受精的能力。（二）、卵细胞的发生1、场所：发生在卵巢、成熟于输卵管2、时期：胚胎性别分化以后卵巢中有卵泡，每个卵泡中有一个初级卵母细胞。 3、卵子形态结构图 ①放射冠：是包围在卵子透明带外面的卵丘细胞群。
②透明带：是由卵泡细胞或其它细胞分泌，其成分主要是糖蛋白。其作用是保护卵子，阻止异种精子进入 。注意：初生女婴的两个卵巢中共有初级卵母细胞(初级卵泡)约两百万个，它们都已进入了减数第一次分裂的前期，并停留在前期不再发育。直到女孩进入性成熟时期。此时约有40万个初级卵母细胞保留下来。初级卵母细胞受性激素的刺激才苏醒过来，重新继续发育。只有约420个能发育成卵。在这420个有幸发育成卵的次级卵母细胞中，最早的一个是等待15年，而最后的一个是等待了50年才重新发育的。 胚胎期卵巢中有不同发育阶段的卵泡卵细胞发育的场所性别分化后开始到出生前（胚胎时期）
原始生殖细胞→卵原细胞→初级卵母细胞4、卵子的发生过程胎儿期初情期后卵原细胞初级卵母细胞次级卵母细胞
+ 第一极体 合子 +
两个极体初级卵母细胞有丝分裂 数目增多MⅠ分裂MⅡ分裂初级卵母细胞生长透明带形成减数第一次分裂是在雌性动物排卵前、后完成的减数第二次分裂是在精子和卵细胞结合的过程中完成当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精卵子是否受精的重要标志生长、演变 说明：马排出的是初级卵母细胞；绵羊、牛、猪排出的是次级卵母细胞和第一极体。 ①卵泡的形成和在卵巢中的储备，是在胎儿时期完成；
②卵细胞形成过程中的两次分裂是不连续完成的；
③排卵时排出的不是成熟卵细胞，可能是初级卵母细胞，可能是次级卵母细胞；注意5.卵细胞发生的激素调节分泌部位：脑垂体，卵巢中的卵泡
激素种类：卵泡刺激素（FSH）;
黄体生成素(LH)；
雌激素
作用：卵泡刺激素促进卵母细胞的生长和发育并与黄体生成素一起使卵泡细胞释放更多的雌激素促进卵泡生长，黄体生成素增高会引起排卵
1.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？
提示：是指卵子从卵泡中排出。
2.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？
提示：刚排出的卵子尚未完全成熟，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。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。思考探究 在卵黄膜和透明带间隙有两个极体是卵子是否受精的重要标志4.卵子是否受精的重要标志是什么？3. 一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？
正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。精子的发生和卵子的发生（新坐标13页）.二、胚胎发育2、受精部位:3、受精标志: 在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。输卵管（一）受精作用1、概念:指两性配子（精子和卵子）结合形成合 子(即受精卵)的过程。（精卵识别的基础是特异性蛋白）
4、过程受精前的准备阶段受精阶段准备阶段1：精子获能准备阶段2：卵子的准备准备阶段1：精子获能　　精子必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化（精子获得了释放顶体酶、穿通放射冠和透明带的能力）后，才能获得受精能力的现象。 精子在雌性动物的生殖道中是如何获能的？思考与探究 答：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，精液中的精子无法获能；只能交配后精液进入雌性生殖道内，生殖道分泌了一种解除抑制的物质才能引起精子获能；　　卵子在输卵管内达到减数第二分裂中期（MⅡ）时，才具备受精能力。准备阶段2：卵子的准备受精阶段:
1.顶体反应：
精子顶体内的水解酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质，形成穿越放射冠的通道------精子穿越放射冠2、透明带反应：
（1）几个精子同时分解透明带，但只有一个精子能穿过透明带进入卵子内。当精子触及卵黄膜的瞬间，会产生阻止其他精子穿越透明带的生理反应------透明带反应。透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障；
精子试图进入卵子 （2）精子进入卵黄膜，卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障
此时, 精子的头已经钻进去了, 我们还可以看到它的中部和尾部，它就像一个不断旋转的钻头，在尾巴拍打的驱动下，努力进入卵子。 3.形成合子核：
精子进入后，次级卵母细胞完成减数分裂Ⅱ，放出第二极体，随后卵核与精核融合为一个合子核(受精卵)精子进入卵后变化①变化②变化③产生卵黄膜封闭作用形成第二道屏障尾部脱离核膜破裂形成雄原核形成雌原核激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体发育 移动
接触 合并形成受精卵小结受精阶段:
精子穿越放射冠
精子穿越透明带
精子穿越卵黄膜

配子结合顶体反应透明带反应（第一道）卵黄膜封闭作用（第二道）雌雄原核融合形成合子(受精卵)误点警示：1、成熟的精子无受精能力，需要在生殖道内
获能后方能受精。2、动物排出的卵子并未成熟，只有达到减数
第二次分裂中期时，才具备受精能力。3、受精卵的遗传物质中，核遗传物质一半
来自精子，一半来自卵子，质遗传物质几
乎全来自卵子。4、受精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。胚胎发育胚胎发育胚后发育个体发育1、时间：从受精卵到成熟的胎儿2、场所：输卵管到子宫3、过程：胚胎发育根据胚胎形态的变化，可将早期发育的胚胎分为以下几个阶段：受精卵桑椹胚原肠胚幼体（胎儿）卵裂期囊胚 胚胎发育的过程受精卵第一次卵裂第二次卵裂第三次卵裂囊胚囊胚囊胚腔原肠胚外胚层中胚层内胚层桑椹胚原肠腔三层两腔一孔受精卵卵裂期桑椹胚囊胚（内含囊胚腔）原肠胚（内含原肠腔）胎儿形成：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，或略有减少。：由具有全能性细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑椹内细胞团 ：发育成胎儿各组织滋养层细胞：将发育成胎膜和胎盘：最初发育在输卵管进行有丝分裂外胚层、内胚层、中胚层
原肠腔、囊胚腔，胚孔
囊胚 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，这一过程叫孵化。
原肠胚
滋养层
外胚层：由内细胞团表层的细胞形成
中胚层：外胚层细胞特定区域成为增殖区，分裂的细胞进入内外胚层之间形成中胚层
内胚层：由内细胞团五方的细胞形成
原肠腔：由内胚层包围的囊腔原肠胚的主要特点？具有原肠腔
三胚层和胚孔卵裂期的特点：细胞分裂方式为_______
细胞数目____
每个细胞体积_____
胚胎总体积_____或略有___
DNA数目_____
有机物总量_____
有机物种类_____有丝分裂增加不增加缩小减小增加减少增加外表神经和感官；内呼消化胰与肝；原肠腔出现囊胚腔进入原肠胚阶段囊胚腔原肠腔原 肠 胚囊胚腔原肠腔原 肠 胚囊胚腔原肠腔原 肠 胚囊胚腔原肠腔原 肠 胚原 肠 胚原肠腔外胚层原 肠 胚内胚层原 肠 胚原 肠 胚内胚层中胚层外胚层细胞特定区域成为增殖区，分裂的细胞进入内外胚层之间形成中胚层原肠腔内胚层中胚层外胚层原 肠 胚 受精后8天。胚牙完成“着陆”,微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。 　受精后6星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的心跳每分钟140—150下，是母亲心跳的两倍。 人类胚胎第8周时在子宫内的照片 　　此时胎儿已长到20周，他移动手臂，把手指放在唇边，这可以促进它对吮吸的反映 。新生儿易错分析：
1.对胚胎工程中一些说法辨析不清
(1)精子发生场所——睾丸曲细精管;
卵子的发生场所——卵巢，成熟于输卵管;
受精场所——输卵管;
胚胎发育场所——输卵管和子宫。
(2)精子发生时间及特点——初情期后，两次分裂连续进行；卵子发生时间及特点——胚胎性别分化以后，两次分裂不连续。
(3)受精的标志和受精完成的标志不是一回事。 (4)胚胎发育过程中开始分化的阶段是囊胚,可以移植或分割的阶段为桑椹胚和囊胚。
(5)防止多精入卵的两道屏障的名称——透明带反应和卵黄膜的封闭作用。
受精标志：在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。
受精完成的标志：精卵细胞核融合形成合子2.对卵裂阶段物质含量和体积大小的变化模糊不清
(1)卵裂阶段的细胞分裂方式——有丝分裂。
(2)受卵膜制约，从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有减小，所以每个细胞体积减少。
(3)伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中DNA含量保持相对稳定。
(4)该过程中有机物总量减少，有机物种类增加，因为一直呼吸消耗但不从外界吸收。