2.3.1胚胎工程的理論基礎(chǔ)課件高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

我國(guó)對(duì)奶類(lèi)的總需求量很大，但與奶業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，我國(guó)奶牛的單產(chǎn)水平還存在一定差距。奶牛品種是影響產(chǎn)奶量的主要因素之一，而引進(jìn)一頭成年奶牛往往需要數(shù)萬(wàn)元，高昂的價(jià)格使得靠大量引進(jìn)優(yōu)良品種來(lái)提高產(chǎn)量不太可行。能不能讓引進(jìn)的良種奶?？焖?、大量繁殖呢?遺憾的是，牛的生育率很低，一頭母牛一胎一般只產(chǎn)一頭犢牛，一生約生育四五次。如何解決這個(gè)難題呢?良種荷斯坦奶牛從社會(huì)中來(lái)可以通過(guò)體外受精、胚胎分割等技術(shù)獲得多個(gè)良種奶牛的胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代。第2章

細(xì)胞工程第3節(jié)

胚胎工程一、胚胎工程的理論基礎(chǔ)【本節(jié)聚焦】1.胚胎形成經(jīng)過(guò)了哪些過(guò)程？2.受精和早期胚胎發(fā)育的基本過(guò)程是怎樣的？指對(duì)生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞進(jìn)行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿(mǎn)足人類(lèi)的各種需求。胚胎工程技術(shù)包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。①操作對(duì)象：②技術(shù)手段：③理論基礎(chǔ)：生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎分割、胚胎移植等。哺乳動(dòng)物體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律。④實(shí)質(zhì)：在體外條件下，對(duì)動(dòng)物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進(jìn)行的模擬操作。胚胎工程一受精知識(shí)回顧：必修2第2章第1節(jié)P27受精卵巢卵巢輸卵管輸卵管子宮內(nèi)膜陰道1.定義：2.場(chǎng)所：受精前的準(zhǔn)備階段受精階段準(zhǔn)備階段1準(zhǔn)備階段2

精子獲能卵子的準(zhǔn)備一、受精3.過(guò)程精子與卵子結(jié)合形成合子（即受精卵）的過(guò)程。在輸卵管內(nèi)完成成熟精子的結(jié)構(gòu)頭頸線粒體鞘尾巴成熟精子含有的細(xì)胞質(zhì)很少思考：精細(xì)胞變成精子的過(guò)程中，細(xì)胞中很多結(jié)構(gòu)會(huì)消失，而細(xì)胞核和線粒體都保留下來(lái)，對(duì)這一現(xiàn)象怎樣理解？①細(xì)胞核：是遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存的場(chǎng)所，決定后代的遺傳特性，它參與受精過(guò)程。②線粒體：是精子進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所，為精子的生存和運(yùn)動(dòng)提供能量。請(qǐng)閱讀教材P56-57，思考問(wèn)題：

1.什么是精子獲能？精子獲能是指精子獲得能量嗎？獲能的方法？2.排出的卵子是成熟的卵細(xì)胞嗎？卵子成熟的場(chǎng)所？卵子發(fā)育至哪個(gè)時(shí)期才具備受精的能力？一、受精3.過(guò)程剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在雌性動(dòng)物生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力。這一生理現(xiàn)象稱(chēng)為“精子獲能”。a.定義(1)受精前的準(zhǔn)備階段①準(zhǔn)備階段1(精子獲能)一、受精3.過(guò)程b.精子獲能方法直接利用雌性動(dòng)物的生殖道（主要在子宮和輸卵管）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。獲能液的成分因動(dòng)物種類(lèi)不同而有所差異，常見(jiàn)的有效成分有肝素、Ca2+載體等。張明覺(jué)，美籍華人，生殖生物學(xué)家、育種學(xué)家和避孕藥的創(chuàng)始人。1951年發(fā)現(xiàn)“精子獲能”現(xiàn)象，為哺乳動(dòng)物體外受精奠定了理論墓礎(chǔ)。由于他在體外受精和胚胎移植研究中作出的重大貢獻(xiàn)，被人們譽(yù)為“試管嬰兒”的先驅(qū)。卵子一般排出2-3h后才能被精子穿入，不同動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同卵原細(xì)胞初級(jí)卵母細(xì)胞次級(jí)卵母細(xì)胞馬、犬排卵豬、羊排卵排出的卵子要在輸卵管進(jìn)一步成熟，到MⅡ(中)期時(shí)，才具備與精子受精的能力。發(fā)育(1)受精前的準(zhǔn)備階段②準(zhǔn)備階段2(卵子的準(zhǔn)備)一、受精3.過(guò)程閱讀教材P57“受精階段”部分的內(nèi)容，思考：1.受精時(shí)，精子依次穿過(guò)了哪些結(jié)構(gòu)?2.防止多精入卵的機(jī)制有哪些?3.精子入卵后，它的結(jié)構(gòu)發(fā)生了哪些變化?卵子發(fā)生什么變化？4.卵細(xì)胞受精的標(biāo)志是什么？受精完成的標(biāo)志是什么？精子穿越卵細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu)，如透明帶精子釋放多種酶，溶解膜外結(jié)構(gòu)

精子接觸卵細(xì)胞膜透明帶反應(yīng)精子細(xì)胞膜和卵細(xì)胞膜融合，透明帶會(huì)迅速發(fā)生生理反應(yīng)，阻止后來(lái)的精子進(jìn)入透明帶精子入卵

精子入卵后形成雄原核、卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，釋放第二極體，形成雌原核卵細(xì)胞膜反應(yīng)精子入卵后，卵細(xì)胞膜會(huì)立即發(fā)生生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)精子入卵后，尾部脫離，原有的核膜破裂并形成一個(gè)新的核膜，最后形成一個(gè)比原來(lái)精子的核還大的核——雄原核防止多精入卵的兩個(gè)屏障(2)受精階段3.過(guò)程【拓展】獲能后的精子和卵子相遇時(shí)，首先發(fā)生頂體反應(yīng)。放射冠是包圍在卵子透明帶外面的高柱狀細(xì)胞群，精子所釋放的酶可溶解這些細(xì)胞之間的物質(zhì)，形成精子穿越放射冠的通路。穿過(guò)放射冠的精子立即與透明帶接觸，酶隨后將透明帶溶解出一條孔道，精子借助自身運(yùn)動(dòng)穿越透明帶，并接觸卵細(xì)胞膜。兩個(gè)極體雌雄原核受精標(biāo)志雌、雄原核靠近核膜消失，雌、雄原核融合，形成受精卵，第一次卵裂開(kāi)始多數(shù)哺乳動(dòng)物的第一極體不進(jìn)行減數(shù)分裂Ⅱ，因而不會(huì)形成兩個(gè)極體受精的標(biāo)志：受精完成的標(biāo)志：觀察到雌雄原核或兩個(gè)極體雌雄原核的融合精子穿越卵細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu)，如透明帶精子接觸卵細(xì)胞膜形成雄原核、雌原核，釋放第二極體精子入卵雌、雄原核靠近核膜消失，雌、雄原核融合，形成受精卵，第一次卵裂開(kāi)始(2)受精階段3.過(guò)程透明帶反應(yīng)，阻止后來(lái)的精子進(jìn)入透明帶卵細(xì)胞膜反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)防止多精入卵的兩道重要屏障二、胚胎早期發(fā)育閱讀教材“胚胎早期發(fā)育”相關(guān)內(nèi)容，回答以下問(wèn)題：1.胚胎早期發(fā)育的場(chǎng)所在哪里？主要包括哪幾個(gè)階段？2.卵裂期胚胎總體積變化？有機(jī)物總量變化？有機(jī)物種類(lèi)的變化？3.發(fā)育的每個(gè)階段各有何特征？4.什么是孵化？孵化的意義？二、胚胎早期發(fā)育1.場(chǎng)所開(kāi)始在輸卵管，隨后進(jìn)入子宮2.分裂方式有絲分裂卵裂受精卵2細(xì)胞胚4細(xì)胞胚8細(xì)胞胚桑葚胚卵裂(細(xì)胞未分化)胚胎發(fā)育早期，有一段時(shí)間在透明帶內(nèi)進(jìn)行，細(xì)胞的數(shù)量不斷

，但胚胎的總體積

，這種受精卵的早期分裂稱(chēng)為卵裂。3.卵裂二、胚胎早期發(fā)育增加并不增加4.早期胚胎發(fā)育的階段原腸胚受精卵2細(xì)胞4細(xì)胞8細(xì)胞桑葚胚囊胚卵裂(細(xì)胞未分化)二、胚胎早期發(fā)育當(dāng)卵裂產(chǎn)生的子細(xì)胞數(shù)目達(dá)到32個(gè)，逐漸形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑葚時(shí)，這時(shí)的胚胎稱(chēng)為桑葚胚。這一階段及之前的每個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能干細(xì)胞。桑葚胚(1)概念(2)特點(diǎn)囊胚孵化：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)層囊胚腔：含有液體的腔透明帶發(fā)育胎盤(pán)和胎膜發(fā)育胎兒的各種組織囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大，會(huì)導(dǎo)致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來(lái)，這一過(guò)程叫做孵化。如果不能正常孵化，胚胎就無(wú)法繼續(xù)發(fā)育。具有全能性不具有全能性桑葚胚→囊胚形成囊胚擴(kuò)大→孵化內(nèi)胚層中胚層囊胚孵化后，將發(fā)育形成_______；原腸胚表面的細(xì)胞層為_(kāi)________，向內(nèi)遷移的細(xì)胞形成_______；隨著發(fā)育的進(jìn)行，一部分細(xì)胞還會(huì)在內(nèi)外兩個(gè)胚層之間形成

；這三個(gè)胚層將

；原腸胚外胚層內(nèi)胚層中胚層逐漸分化形成各種組織、器官等外胚層原腸胚表皮和神經(jīng)系統(tǒng)等消化道上皮和消化腺等心、腎、性腺、結(jié)締組織、及血細(xì)胞等全能干細(xì)胞思考·討論

不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較動(dòng)物種類(lèi)進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育的天數(shù)進(jìn)入子宮時(shí)的發(fā)育階段小鼠3桑葚胚山羊410-16細(xì)胞綿羊3-416細(xì)胞豬2-2.54-6細(xì)胞馬6囊胚牛4-58-16細(xì)胞1.表中哪種動(dòng)物的胚胎在進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高？馬的胚胎進(jìn)入子宮時(shí)，發(fā)育程度最高，它處于囊胚階段思考·討論

不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較動(dòng)物種類(lèi)進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育的天數(shù)進(jìn)入子宮時(shí)的發(fā)育階段小鼠3桑葚胚牛4-58-16細(xì)胞2.將體外培養(yǎng)的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時(shí)，應(yīng)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？至少發(fā)育到桑葚胚階段的胚胎進(jìn)行移植。牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在8-16細(xì)胞階段進(jìn)人子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實(shí)踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。思考·討論

不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較3.為什么說(shuō)有關(guān)動(dòng)物體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會(huì)為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)？胚胎工程的許多技術(shù)都是在了解了哺乳動(dòng)物在自然條件下受精和胚胎早期發(fā)有規(guī)律的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。人們正是在認(rèn)識(shí)了這些自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，在體外進(jìn)行有效的模擬。才使卵母細(xì)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(nèi)完成受精。獲得的受精卵能在人工培養(yǎng)條件下維續(xù)發(fā)育。獲能精子MⅡ期卵母細(xì)胞受精卵精子排出的卵母細(xì)胞2細(xì)胞4細(xì)胞8細(xì)胞桑葚胚囊胚原腸胚準(zhǔn)備階段受精階段胚胎早期發(fā)育受精課堂小結(jié)變化原因有機(jī)物總量減少細(xì)胞數(shù)目增多、每個(gè)細(xì)胞體積減小胚胎總DNA含量增加，每個(gè)細(xì)胞中核DNA含量保持相對(duì)穩(wěn)定【拓展】卵裂過(guò)程中的變化及原因分析早期胚胎還沒(méi)有和母體建立聯(lián)系，不能從母體獲取有機(jī)物，但一直呼吸消耗有機(jī)物進(jìn)行卵裂，胚胎總體積不增加，但細(xì)胞數(shù)目增多進(jìn)行卵裂(有絲分裂)，細(xì)胞數(shù)量增加，但親子代細(xì)胞中核DNA保持穩(wěn)定一、概念檢測(cè)1.（1）×

（2）×

（3）√2.A二、拓展應(yīng)用1.細(xì)胞核和線粒體都是精子的重要結(jié)構(gòu)。其中，細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存的場(chǎng)所，決定后代的遺傳特性，它參與受精過(guò)程。線粒體是精子進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所，為精子的生存和運(yùn)動(dòng)提供能量。練習(xí)與應(yīng)用精液由精子和精漿兩部分組成。精漿中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，因此在一般情況下，精液中的精子無(wú)法獲能。只有交配后精液進(jìn)入雌性動(dòng)物的生殖道，生殖道分泌產(chǎn)生一些物質(zhì)解除了對(duì)精子獲能的抑制，精子才能獲能。不同動(dòng)物的精子在雌性動(dòng)物生殖道內(nèi)獲能的部位可能不同，但精子主要是在子宮和輸卵管中獲能。精子的獲能涉及以下變化：雌性動(dòng)物生殖道分泌的一些物質(zhì)使精子表面的物質(zhì)發(fā)生變化（如某些酶將頂體表面的糖蛋白降解）；膜的通