【生物】胚胎工程课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3.pptx

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1、一、胚胎工程的理论基础 本节聚焦:l胚胎形成经过了哪些过程？l受精和早期胚胎发育的基本过程是什么？第3节 胚胎工程【从社会中来】良种荷斯坦奶牛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？利用胚胎工程技术：包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。教材教材P56P56胚胎工程概述胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或

2、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。1.操作对象：2.技术种类：3.工程实质：4.理论基础：动物生殖细胞受精卵早期胚胎细胞体外受精胚胎移植胚胎分割哺乳动物（体内）受精和早期胚胎发育的规律在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。课本P56精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞精子减数分裂减数分裂知识回顾：精子的形成过程（整个过程连续进行，不间断）场所：在雄性动物的 内完成。睾丸的曲细精管卵子分裂过程不连续，有两次暂停M期：M期：精卵结合过程中完成的（输卵管）一般

3、在排卵前后完成（卵巢）知识回顾：卵细胞的形成过程【受精】(fertilization)指精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。1.概念:3.过程:1.准备阶段2.受精阶段准备阶段1：精子获能准备阶段2：卵子的准备2.场所:输卵管一、受精细胞膜的功能：细胞膜的功能：进行细胞间信息交流进行细胞间信息交流细胞膜结构特点：细胞膜结构特点：具有一定的流动性具有一定的流动性课本P56（2 2）获能的方法）获能的方法直接利用直接利用 使使精子获能；精子获能；将精子培养在将精子培养在 中使其获能；中使其获能；二受精作用胚胎工程理论基础准备阶段准备阶段准备阶段准备阶段1 1 1 1：精子获能精子获能精子获能

4、精子获能准备阶段准备阶段准备阶段准备阶段2 2 2 2：卵子的准备卵子的准备卵子的准备卵子的准备（1 1）机理：）机理：刚排出的精子刚排出的精子 （“有有”或或“无无”）受精能力受精能力，必须在必须在雌性雌性动物生殖道内动物生殖道内发生相应发生相应相应生理变化相应生理变化后，才能后，才能获得受精能获得受精能力力的现象。的现象。卵子要在卵子要在 内进一内进一步成熟，达到步成熟，达到减数第二次分裂中期减数第二次分裂中期（MM期）期）时，才具备与精子受精时，才具备与精子受精的能力。的能力。准备阶段准备阶段雌性动物生殖道雌性动物生殖道人工配制的获能液人工配制的获能液生物种类不同成分有差异；生物种类不同

5、成分有差异；常见有效成分有常见有效成分有肝素、肝素、CaCa2+2+载体载体等。等。无无输卵管输卵管自然状态下，自然状态下，“排卵排卵”其实排出的其实排出的是是 （“卵母细胞卵母细胞”或或“卵细胞卵细胞”）若成功受精，卵子会完成减数分裂。若成功受精，卵子会完成减数分裂。若不能受精，则保留此状态约若不能受精，则保留此状态约4848小时后死亡。小时后死亡。有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等；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。有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等。精子获能机制的意义？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。体外受精技术课本P56

6、-57（一）受精前的准备阶段精子由哪些部分组成?精子的结构特点与其功能有什么相关性?头颈线粒体鞘尾*不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关1.准备阶段精子获能细胞核 遗传物质的储存场所线粒体 为生存和运动提供能量中心体顶体 高尔基体课本课本P59P59拓展拓展1 1细胞内其他物质 原生质滴最后脱落课本P57图2-19（二）受精阶段（二）受精阶段一、受精阅读阅读教材教材5757页页“受精阶段受精阶段”部分的内容，思考回答以下问题。部分的内容，思考回答以下问题。1.1.受精时，精子依次穿过了哪些结构受精时，精子依次穿过了哪些结构?2.2.防止多精人卵的机制有哪些防止多精人卵的

7、机制有哪些?3.3.精子人卵后，它的结构发生了哪些变化精子人卵后，它的结构发生了哪些变化?4.4.卵细胞受精的标志是什么？受精完成的标志是什么？卵细胞受精的标志是什么？受精完成的标志是什么？具备受精作用的卵子具备受精作用的卵子（二）受精阶段（二）受精阶段-输卵管输卵管一、受精雄原核雌原核第一极体第二极体 精子精子穿越卵细胞膜穿越卵细胞膜外的结构，外的结构，如透明带如透明带精子精子释放释放多种多种酶，酶，溶解膜外溶解膜外结构结构 精子精子接触接触卵细胞膜卵细胞膜a.a.透明带反应透明带反应精子触及卵细胞的瞬间，精子触及卵细胞的瞬间，透透明带会迅速发生生理反应明带会迅速发生生理反应，阻止阻止后来的

8、精子进入透明带后来的精子进入透明带精子精子入卵入卵 雌、雄原核形成b.b.卵细胞膜反应卵细胞膜反应精子入卵后，精子入卵后，卵细胞膜会立卵细胞膜会立即发生生理反应即发生生理反应，拒绝拒绝其他其他精子再进入卵内精子再进入卵内卵子完成卵子完成减数分裂减数分裂，释放，释放第二极体第二极体，形成，形成雌雌原核原核精子入卵后，精子入卵后，尾部脱离尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一，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个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大大的核的核雄原核雄原核防止多精防止多精入卵的入卵的两两个屏障个屏障课本P57 图2-20（二）受精阶段（二）受精阶段-输卵管输

9、卵管一、受精雄原核雌原核第一极体第二极体核膜消失，形成含有两核膜消失，形成含有两个染色体组的合子，受个染色体组的合子，受精卵形成精卵形成两两个个极极体体雌雌雄雄原原核核受精标志受精的标志：受精的标志：观察到两个极体或雌雄原核观察到两个极体或雌雄原核受精完成的标志：受精完成的标志：雌雄原核的融合雌雄原核的融合雌、雄原核靠雌、雄原核靠近近核膜消失，第一次卵核膜消失，第一次卵裂即将开始裂即将开始课本P57 图2-20P58相关信息：多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂，因而不会形成两个第二极体。观察到的两个极体为一个是第一极体，一个是第二极体。受精:输卵管精子获能受精前的准备卵子准备刚排出的精子必需

10、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M期，才具备与精子受精的能力精子获能的方法：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雄、雌原核形成雌雄原核靠近核膜消失小结小结小结：（1）阻止多精入卵的两道屏障：第一道：时间：；第二道：时间：。（2）两个标志：受精标志：；受精完成标志：。（3）精子与卵细胞的结合，体现了细胞膜具有 的功能？体现了细胞膜什么特性？。精子触及卵细胞膜的瞬间精子入卵后透明带反应卵细胞膜反应观察到两个极体或者雌、雄原核雌、雄原

11、核融合，形成合子（受精卵）受精阶段进行细胞间信息交流细胞膜的流动性意义：维持每种生物前后代体细胞染色体数目的恒定未受精已受精已完成受精【例1】下列过程发生在受精过程中的是()精子与卵子接触,释放多种酶精子释放的酶可使精子穿过透明带、卵细胞膜卵子恢复分裂并很快完成了减数分裂精子和卵子的细胞核分别形成雄原核和雌原核透明带反应可以防止多精入卵的发生A.B.C.D.【例2】下列有关受精作用的叙述,错误的是()A.合子中全部的遗传物质,一半来自父方,一半来自母方B.受精时,精子和卵子的染色体汇合在一起C.合子中的染色体数与本物种体细胞中的染色体数相同D.合子中的染色体,一半来自父方,一半来自母方金版学案

12、P65BA二、胚胎早期发育1.1.场所场所2.2.方式方式3.3.过程过程输卵管内有丝分裂卵裂卵裂(细胞未分化细胞未分化)受精卵受精卵桑葚胚桑葚胚囊胚囊胚原肠胚原肠胚卵卵裂裂课本P58 图2-21胚胎早期发育4.主要阶段 受 精 卵桑 葚 胚囊 胚原 肠 胚卵裂（一）卵裂（期）(1)概念：胚胎发育早期，有一段时间是在透明带内进行分裂，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。(2)场所：透明带内(3)分裂方式：有丝分裂(4)特点：细胞数量不断 ，胚胎总体积 。并不增加增加8 细胞4 细胞2 细胞受精卵桑葚胚阅读课本P58 第一段项目变化细胞数目每个细胞体积DNA总量每个细胞内的DNA总量有机物总量物质种类

13、胚胎早期发育【问题探究】请分析受精卵早期分裂时，胚胎中细胞或物质的变化规律，完成下表：增多减小增多不变减少增多8 细胞4 细胞2 细胞受精卵桑葚胚卵卵裂裂期期胚胎早期发育3.主要阶段:受 精 卵桑 葚 胚囊 胚原 肠 胚卵裂（二）桑葚胚特点：这一阶段及之前的每一个细胞均未这一阶段及之前的每一个细胞均未分化，都具有发育成完整胚胎的潜能，分化，都具有发育成完整胚胎的潜能，属于属于全能干细胞全能干细胞(未分化未分化)当卵裂产生的子细胞逐渐形成当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的致密的细胞团细胞团，形似，形似桑葚桑葚时，这时的胚胎称为时，这时的胚胎称为桑葚胚桑葚胚。桑葚胚桑葚胚阅读课本P58 第二段（三）

14、囊胚细胞开始分化细胞开始分化内细胞团内细胞团滋养层细胞滋养层细胞囊胚腔囊胚腔发育成胎儿的发育成胎儿的各种组织各种组织发育成发育成胎膜胎膜和和胎盘胎盘内细胞团囊胚腔滋养层透明带具有全能性，属于全能细胞囊胚进一步扩大会囊胚进一步扩大会导致导致透明带破裂透明带破裂，胚胎从其，胚胎从其中伸展出来的过程。中伸展出来的过程。非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。特点：特点：结构：结构：孵化：孵化：含有含有液体液体注意：孵化时或刚孵化出的胚胎都处于囊胚期胚胎早期发育受 精 卵桑 葚 胚囊 胚原 肠 胚卵裂4.主要阶段 阅读课本P58 第三、四段内胚层中胚层囊胚孵化后，将发育形成_；原肠胚表面的细胞

15、层为_，向内迁移的细胞形成_；随着发育的进行，一部分细胞还会在内外两个胚层之间形成_；这三个胚层将_；原肠胚外胚层内胚层中胚层逐渐分化形成各种组织、器官等外胚层4.原肠胚(期)阅读课本P58最后一段1.1.下列细胞，哪一个为受精的标志（下列细胞，哪一个为受精的标志（）C C2.2.孵化发生的时期是（孵化发生的时期是（）A A 卵裂期卵裂期 B B 桑葚胚桑葚胚 C C 囊胚期囊胚期 D D 原肠胚原肠胚C C2.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

16、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。（）练习与应用一、概念检测A课本课本P59P59【问题探究4】下图表示哺乳动物胚胎早期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.。（2）写出图中各标号的名称：；。其中能发育为胎儿的各种组织，表明其仍具有 。（3）A阶段的细胞具有发育上的全能性，B阶段的细胞开

17、始出现 ，C阶段开始出现 。桑葚胚囊胚原肠胚滋养层内细胞团透明带囊胚腔全能性分化三个胚层课后作业：课后作业：课时评价（十）课时评价（十）【例3】下列关于哺乳动物早期胚胎发育的叙述,正确的是()A.合子形成后立即进入子宫内进行有丝分裂B.卵裂时随着细胞数目的增加,胚胎总体积增大C.桑葚胚阶段前的每个细胞都属于全能细胞D.内细胞团将来发育成胎盘和胎膜【例4】下图为哺乳动物早期胚胎发育的过程示意图,下列有关叙述错误的是()A.过程a和b使胚胎中有机物的含量减少B.时期胚胎中的细胞具有全能性C.细胞分化开始于时期D.图示过程中,部分细胞中的遗传物质可能发生改变金版学案P65CC3.5min 3.5mi

18、n 小结and拓展：胚胎发育 vs 个体发育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）【思考讨论】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细胞桑葚胚天发育阶段小鼠243838505060607068803桑葚胚绵羊363842486772963416细胞猪21515166667290110 11011422.546细胞马243

19、036506072981066囊胚牛27424465469096120 12014445816细胞注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间胚胎发育场所？输卵管+子宫讨论讨论1.1.表中哪种动物的表中哪种动物的胚胎胚胎在进入子宫时在进入子宫时发育程度最高发育程度最高？马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段。讨讨论论2.2.将将体体外外培培养养的的小小鼠鼠胚胚胎胎移移植植到到母母鼠鼠子子宫宫时时，应应选选择择至至少少发发育育到到什什么么阶段的胚胎阶段的胚胎?如果换成如果换成牛牛又该怎样处理？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

20、-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，在实践中通常发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。讨讨论论3.3.为为什什么么说说关关于于动动物物的的体体内内受受精精和和胚胚胎胎发发育育的的研研究究，会会为为胚胚胎胎工工程程提提供供理论基础理论基础?请结合所学习的内容举例说明。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。受精精子获能受精前的准备卵子准备M期具备受精能力雌性动物的生殖道或培养到获能液(肝素或Ca2+载体)中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桑葚胚受精卵每个细胞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组成个体的各种组织细胞胎盘、胎膜等胚外组织细胞外胚层内胚层中胚层课堂小结