【課件】2.3.1胚胎工程的理論基礎（人教版2019選擇性必修3）

1、2.3 胚胎工程 胚胎工程的理論基礎新教材人教版選擇性必修三【教學過程】Teaching Process1.概念圖3.教學總結、綜合2.課堂教 學內容4.課堂練習鞏固典型習題規(guī)律總結早期胚胎發(fā)育建立模型受精我國對奶類的總需求量很大，但與奶業(yè)發(fā)達的國家相比，我國奶牛的單產水平還存在一定差距。奶牛品種是影響產奶量的主要因素之一，而引進一頭成年奶牛往往需要數(shù)萬元，高昂的價格使得靠大量引進優(yōu)良品種來提高產量不太可行。能不能讓引進的良種奶牛快速、大量繁殖呢？遺憾的是，牛的生育率很低，一頭母牛一胎般只產一頭犢牛，一生約生育四五次。如何解決這個難題呢？ 從社會中來可以通過體外受精、胚胎分割等技術獲得多個良種

2、奶牛的胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代。胚胎工程：指對生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞進行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動物體內生產后代，以滿足人類的各種需求。胚胎工程技術包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。體外受精、胚胎移植、胚胎分割等操作對象：操作對象：技術手段：技術手段：生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞工程實質：工程實質：在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進行的模擬操作理論基礎：理論基礎：哺乳動物體內受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律 從社會中來1.受精一.胚胎工程的理論基礎閱讀課本中受精前的兩個準備階段，思考受精的場所在哪里？精子和卵子分別需要做怎樣的準備？精原細胞精子：

3、指精子和卵子結合形成合子（即受精卵）的過程。（1）概念（3）過程準備階段受精階段準備階段1：精子獲能準備階段2：卵子的準備細胞膜細胞膜的功能：的功能：進進行細胞間信息交流行細胞間信息交流細胞膜具有：一定的流動性細胞膜具有：一定的流動性卵原細胞第一極體第二極體卵細胞（2）場所 ：輸卵管1.受精一.胚胎工程的理論基礎準備階段1：精子獲能即精子必須在雌性動物生殖道內發(fā)生相應生理變化后，才能獲得受精能力的現(xiàn)象。張明覺，美籍華人，生殖生物學張明覺，美籍華人，生殖生物學家、育種學家和避孕藥的創(chuàng)始人。家、育種學家和避孕藥的創(chuàng)始人。19511951年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn)“精子獲能精子獲能”現(xiàn)象，現(xiàn)象，被人們譽為被人們譽

4、為“試管嬰兒試管嬰兒”的先驅。的先驅。A.使精子獲能的方法有直接利用雌性動物生殖道使精子獲能；將精子培養(yǎng)在人工配制的獲能液中使其獲能等。B.獲能液的成分因動物種類不同而有差異，常見的有效成分有肝素、Ca2+載體等。（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎C.精子的變形過程精子頭出現(xiàn)細胞質濃縮頂體的發(fā)生尾的發(fā)育精子形成準備階段1：精子獲能（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎成熟精子和幾種主要家畜的精子示意圖通過對精子獲能機制的研究，科學家找到了使精子在體外獲能的方法，為體外受精技術的建立奠定了重要基礎。準備階段1：精子獲能（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎準備階段2：卵子的準備（

5、3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎卵子的發(fā)生A.場所：B.時間：C.過程：卵巢(卵泡中)胚胎在性別分化后分裂過程不連續(xù)，有兩次暫停。卵子的準備：卵巢排出的卵子發(fā)育到M中期準備階段2：卵子的準備（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎受精階段（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎A.精子穿越細胞膜外的結構精子發(fā)生頂體反應，使頂體內的酶精子發(fā)生頂體反應，使頂體內的酶( (頂體酶頂體酶) )釋放釋放出來，直接溶解卵丘細胞之間的物質，形成精子出來，直接溶解卵丘細胞之間的物質，形成精子穿越通路。頂體酶將透明帶溶出一條孔道，精子穿越通路。頂體酶將透明帶溶出一條孔道，精子借自身運動穿越透明帶。借

6、自身運動穿越透明帶。受精階段（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎A.精子穿越細胞膜外的結構精子觸及卵細胞膜的瞬間，發(fā)精子觸及卵細胞膜的瞬間，發(fā)生透明帶反應，阻止多精入卵。生透明帶反應，阻止多精入卵。精子與卵細胞膜接觸時，立即精子與卵細胞膜接觸時，立即被微絨毛抱合，精子外膜與卵被微絨毛抱合，精子外膜與卵細胞膜融合，精子入卵。細胞膜融合，精子入卵。B.精子接觸卵細胞膜，進入卵細胞受精階段（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎A.精子穿越細胞膜外的結構C.雌雄原核形成B.精子接觸卵細胞膜，進入卵細胞精子入卵后形成雄原核；同時卵子完成減數(shù)分裂，釋放第二極體后，形成雌原核u精子入卵后，發(fā)生卵細

7、胞膜反應，阻止精子入卵后，發(fā)生卵細胞膜反應，阻止多精入卵。多精入卵。u精子入卵后，尾部脫離，原有核膜破裂，精子入卵后，尾部脫離，原有核膜破裂，形成新的核膜，最后形成一個比原來精形成新的核膜，最后形成一個比原來精子核還大的核，叫做雄原核。子核還大的核，叫做雄原核。u精子入卵后，激活卵子完成減數(shù)第二次精子入卵后，激活卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體后，形成雌原核。分裂，排出第二極體后，形成雌原核。受精階段（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎A.精子穿越細胞膜外的結構C.雌雄原核形成D.雌雄原核融合形成受精卵B.精子接觸卵細胞膜，進入卵細胞精子入卵后形成雄原核；同時卵子完成減數(shù)分裂，釋放第

8、二極體后，形成雌原核雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即將開始u雄、雌原核充分發(fā)育后，相向移動，彼雄、雌原核充分發(fā)育后，相向移動，彼此靠近，核膜消失。這個含有兩個染色此靠近，核膜消失。這個含有兩個染色體組的合子就是受精卵。受精過程結束體組的合子就是受精卵。受精過程結束后，受精卵的發(fā)育也就開始了。后，受精卵的發(fā)育也就開始了。受精階段（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎精子入卵后形成雄原核；同時卵子完成減數(shù)分裂，釋放第二極體后，形成雌原核精子穿越細胞膜外的結構雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即將開始受精階段總結（3）過程：1.受精一.胚胎工程的理論基礎人卵細胞受精到受精卵卵裂后植入的過程人

9、卵細胞受精到受精卵卵裂后植入的過程受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑椹胚囊胚原腸胚2.胚胎早期發(fā)育一.胚胎工程的理論基礎受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑椹胚囊胚原腸胚（1）卵裂期細胞分裂方式是_ 細胞數(shù)目_胚胎總體積_每個細胞的體積_胚胎總有機物_胚胎總DNA數(shù)_每個細胞具有_有絲分裂增加不增加或略有減小減小減小增加發(fā)育的全能性（2）桑椹胚：細胞數(shù)目達到32個，排列緊密，形似桑椹。每個細胞具有全能性，屬于全能性細胞。2.胚胎早期發(fā)育一.胚胎工程的理論基礎受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑椹胚囊胚原腸胚卵裂期（3）囊胚：細胞開始出現(xiàn)分化滋養(yǎng)層將來發(fā)育成胎盤和胎膜內細胞團將來發(fā)育成胎兒的各種組織。囊胚

10、進一步發(fā)育，胚胎的內部出現(xiàn)了含有液體的囊腔囊胚腔。囊胚進一步擴大會導致透明帶破裂破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫做孵化。2.胚胎早期發(fā)育一.胚胎工程的理論基礎受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑椹胚囊胚原腸胚卵裂期（4）原腸胚囊胚孵化后，內細胞團表層的細胞形成外胚層，下方的細胞形成內胚層，出現(xiàn)由內胚層包圍的空腔叫做原腸腔。由原腸胚的三個胚層進一步發(fā)育為不同的組織、器官、系統(tǒng)2.胚胎早期發(fā)育一.胚胎工程的理論基礎2.胚胎早期發(fā)育一.胚胎工程的理論基礎（4）原腸胚動物 種類受精卵發(fā)育的時間/h進入子宮時受精卵的 發(fā)育天數(shù)和發(fā)育階段2細胞4細胞8細胞16細胞桑裝胚天發(fā)育階段小鼠243838 5050

11、 6060 7068 803桑建胚綿羊3638424867 72963416細胞豬21 5151-66667290-110110-11422.546細胞馬2430 3650 607298-1066囊胚牛274244 6546 9096-120120-144458 16細胞不同動物受精卵發(fā)育及其進入子宮的時間有明顯的差異。請分析下表，討論相關問題。幾種動物受精卵發(fā)育及其進入子宮的時間表。：不同動物受精卵發(fā)育的比較注：馬、牛為排卵后時間，其他動物為交配后時間。注：馬、牛為排卵后時間，其他動物為交配后時間。一.胚胎工程的理論基礎討論1.表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發(fā)育程度最高？討論2. 將體外培養(yǎng)

12、的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時，應選擇至少發(fā)育到什么階段的胚胎?如果換成牛又該怎樣處理？討論3. 為什么說關于動物的體內受精和胚胎發(fā)育的研究，會為胚胎工程提供理論基礎?請結合所學習的內容舉例說明。胚胎工程的許多技術都是在了解了哺乳動物在自然條件下受精和胚胎早期發(fā)育規(guī)律的基礎上實現(xiàn)的。人們正是在認識了這些自然規(guī)律的基礎上，在體外進行有效的模擬，才使卵母細胞能在體外成熟，精子能在體外完成獲能，獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子能在試管內完成受精，獲得的受精卵能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等。比較而言，馬的胚胎進入子宮時，發(fā)育程度最高，它處于囊胚階段。小鼠應選擇至少發(fā)育到桑葚胚階段的胚胎進行移植。牛在自然情況下，胚

13、胎雖然最早可在816細胞階段進入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進行移植。一.胚胎工程的理論基礎：不同動物受精卵發(fā)育的比較拓展了解胚胎發(fā)育和個體發(fā)育一.胚胎工程的理論基礎一、概念檢測1.判斷下列有關哺乳動物受精的表述是否正確。（1）在自然條件下，受精在子宮中完成。（ ）（2）精子需要獲能才能與卵子結合，而卵子一經(jīng)排出就具備受精能力。（ ）（3）精子入卵后，卵細胞膜會發(fā)生反應阻止其他精子入卵。（ ）2.下列有關哺乳動物早期胚胎發(fā)育的敘述，錯誤的是（ ）A.在桑葚胚階段，胚胎的內部開始出現(xiàn)含有液體的腔B.胚胎干細胞是一類未分化的細胞，可以從早期胚胎中分

14、離獲得C.桑葚胚的細胞一般都具有全能性，囊胚的細胞逐漸分化D.受精卵早期分裂時，胚胎中細胞數(shù)目不斷增加，但胚胎的總體積并不增加A練習與應用（P59）二、拓展應用1.精母細胞在變成精子的過程中，很多結構會消失，而細胞核與線粒體都保留了下來，請嘗試用你所了解的哺乳動物受精的相關知識來解釋這一現(xiàn)象。2.精子在雌性動物的生殖道內是如何獲能的?除了教材中介紹的，防止多精入卵的機制還有哪些?感興趣的話，請通過查閱相關資料或請教專家來進行了解。關于受精作用，你還能提出其他問題嗎?細胞核和線粒體都是精子的重要結構。其中，細胞核是遺傳物質儲存的場所，決定后代的遺傳特性，它參與受精過程。線粒體是精子進行有氧呼吸的主要場所，為精子的生存和運動提供