資源簡介

(共30張PPT)
第二章 細胞工程
第三節(jié) 胚胎工程
人教版（2019）選擇性必修三
（一）胚胎工程的理論基礎(chǔ)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.哺乳動物在自然條件下受精和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律是胚胎工程重要的理論基礎(chǔ)。闡述細胞的結(jié)構(gòu)與功能的適應(yīng)。(生命觀念)
2.以過程圖的形式表示受精作用和胚胎發(fā)育的過程。（科學(xué)思維）
課前導(dǎo)入
灰綠色
良種荷斯坦奶牛
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(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(chǎn)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，一頭母牛一胎一般只產(chǎn)一頭犢牛，一生約生育四五次。如何解決這個難題呢
胚胎工程的迅猛發(fā)展，終使這個難題得到解決。可以通過體外受精、胚胎分割等技術(shù)獲得多個良種奶牛的胚胎，然后胚胎移植給其他品種代孕母牛生下后代。
課前導(dǎo)入
胚胎工程是指對生殖細胞、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(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。胚胎工程技術(shù)包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
①操作對象：
②技術(shù)手段：
③理論基礎(chǔ)：
生殖細胞、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。
哺乳動物體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律。
④實質(zhì)：
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
⑤操作水平：
主要集中在細胞水平上
一、受精
定義:
過程:
受精前的準(zhǔn)備階段
受精階段:
準(zhǔn)備階段Ⅰ:精子獲能
準(zhǔn)備階段Ⅱ:卵子的準(zhǔn)備
精子與卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程。
細胞膜的功能：進行細胞間信息交流
細胞膜具有：一定的流動性
哺乳動物的輸卵管內(nèi)。
受精
一、受精
準(zhǔn)備階段1——精子獲能
張明覺
1951年，他發(fā)現(xiàn)“精子獲能”的生理現(xiàn)象。同年，澳大利亞學(xué)者奧斯汀博士也在實驗中發(fā)現(xiàn)相同現(xiàn)象。國際生理學(xué)界把他們倆的研究成果命名為“張—奧原理”。這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)解開了精卵受精之謎，為哺乳類卵子體外受精的成功，奠定了理論基礎(chǔ)。
1959年，他首次成功地把兔子的精子和卵子在體外結(jié)合，再放回到兔子子宮里，體外受精的卵子發(fā)育正常，文章發(fā)表在1959年的《自然》雜志上。正是他的研究，促成了第一個試管嬰兒的誕生，因此，張明覺博士也被譽為“試管嬰兒的先驅(qū)”。
一、受精
準(zhǔn)備階段1——精子獲能
剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在_________________發(fā)生_________________后，才能獲得受精能力，這一生理現(xiàn)象稱為“精子獲能”。
雌性動物的生殖道
相應(yīng)的生理變化
2.研究精子獲能機制的意義：
實現(xiàn)了各種哺乳動物在體外條件下的獲能，為_____________的建立奠定了基礎(chǔ)
體外受精技術(shù)
1.定義：
一、受精
準(zhǔn)備階段1——精子獲能
3.使精子獲能的方法
①直接利用雌性動物的生殖道使精子獲能
②將精子培養(yǎng)在人工配制的獲能液中使其獲能
*獲能液的成分因動物種類不同而有所差異,常見有效成分有肝素、Ca2+載體等。
4.成熟精子的結(jié)構(gòu)
遺傳物質(zhì)的儲存場所
為生存和運動提供能量
一、受精
準(zhǔn)備階段2——卵子的準(zhǔn)備
卵子一般排出2-3小時后才能被精子穿入，不同動物排出的卵子成熟程度不同
卵原細胞
初級卵母細胞
馬、犬排卵
豬、羊排卵
發(fā)育
次級卵母細胞
馬、犬等少數(shù)哺乳動物排出的卵子是初級卵母細胞
豬、羊等多數(shù)哺乳動物排出的卵子是次級卵母細胞
排出的卵子要在輸卵管內(nèi)發(fā)育到MⅡ(中)期時，才具備與精子受精的能力。
一、受精
受精階段
防止多精子入卵受精的兩個屏障:
透明帶反應(yīng)
卵細胞膜反應(yīng)
一、受精
受精階段
（1）受精的標(biāo)志：透明帶和卵細胞膜之間有兩個極體
多數(shù)哺乳動物的第一極體不進行減數(shù)分裂Ⅱ，因而不會形成兩個第二極體。在胚胎工程中，以觀察到兩個極體或雌、雄原核作為受精的標(biāo)志。
（2）受精完成的標(biāo)志：雌雄原核融合，形成合子
雄原核
雌原核
第一極體
放出的第二極體
一、受精
受精階段
一、受精
受精階段
一、受精
受精階段小結(jié)
受精
精子獲能
受精前的準(zhǔn)備
卵子準(zhǔn)備
剛排出的精子必需在雌性動物的生殖道發(fā)生相應(yīng)生理變化后，才能獲得受精能力，這一現(xiàn)象稱為“精子獲能”
卵子排出后需要在輸卵管中進一步成熟，到MⅡ中期，才具備與精子受精的能力
精子獲能的方法：①利用雌性動物的生殖道；②將精子培養(yǎng)到獲能液(Ca2+載體、肝素等) 中使其獲能
精子穿過卵細胞外結(jié)構(gòu)
精子接觸卵細胞膜
精子入卵后，尾部脫離，核膜破裂，形成雄原核；卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，釋放第二極體后，形成雌原核。
雌雄原核靠近
核膜消失，雌雄原核融合，形成合子。
二、胚胎早期發(fā)育
1.胚胎發(fā)育的場所在哪里？
2.胚胎發(fā)育過程主要包括哪幾個階段？
3.發(fā)育的每個階段各有何特征？
4.什么是桑葚胚？
同學(xué)們認真閱讀P56-57，思考下列問題：
二、胚胎早期發(fā)育
幼體
繼續(xù)分化
出生發(fā)育
性成熟個體
卵裂期
胚胎發(fā)育
受精卵
2細胞胚
4細胞胚
8細胞胚
桑葚胚
囊胚
原腸胚
受精卵開始向子宮移動，受精卵在輸卵管一邊移行，一邊進行有絲分裂，逐漸發(fā)育成胚胎。可分為以下幾個階段：桑椹胚、囊胚、原腸胚
二、胚胎早期發(fā)育
1.卵裂
桑葚胚
卵裂
(細胞未分化)
受精卵
2細胞胚
4細胞胚
8細胞胚
胚胎發(fā)育早期有一段時間是在透明帶內(nèi)進行分裂，細胞的數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體積并不增加，這種受精卵的早期分裂稱卵裂。
二、胚胎早期發(fā)育
2.桑葚胚
當(dāng)卵裂產(chǎn)生的子細胞數(shù)目達到32個，逐漸形成致密的細胞團，形似桑葚時，這時的胚胎稱為桑葚胚。
這一階段及之前的每個細胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能細胞。
(2)特點
(1)概念
二、胚胎早期發(fā)育
3.囊胚
內(nèi)細胞團
滋養(yǎng)層
囊胚腔
發(fā)育
胎盤和胎膜
發(fā)育
胎兒的各種組織
聚集在胚胎一端
沿透明帶內(nèi)壁擴展和排列
胚胎內(nèi)部含有液體的腔。
內(nèi)細胞團的細胞未分化，可以作為胚胎干細胞的來源。
滋養(yǎng)層細胞已經(jīng)分化，將來只能分化為胎盤和胎膜。
二、胚胎早期發(fā)育
3.囊胚
囊胚進一步_______，會導(dǎo)致____________，胚胎從_________中__________，這一過程叫做孵化。
擴大
透明帶破裂
透明帶
伸展出來
孵化
*孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就無法繼續(xù)發(fā)育
二、胚胎早期發(fā)育
桑葚胚→囊胚形成
囊胚擴大→孵化
二、胚胎早期發(fā)育
4.原腸胚
內(nèi)胚層
中胚層
外胚層
囊胚孵化后，將發(fā)育形成_______；原腸胚表面的細胞層為_________，向內(nèi)遷移的細胞形成_______；隨著發(fā)育的進行，一部分細胞還會在內(nèi)外兩個胚層之間形成______；這三個胚層將_____________________________；
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
二、胚胎早期發(fā)育
受精卵
：最初在輸卵管進行有絲分裂
卵裂期
：在透明帶內(nèi)進行有絲分裂，細胞數(shù)量不斷增加，但胚胎總體積并不增加。
桑葚胚
：由全能細胞構(gòu)成，細胞數(shù)在32個左右，排列緊密，形似桑葚
囊胚（內(nèi)含囊胚腔）
內(nèi)細胞團：發(fā)育成胎兒各組織
滋養(yǎng)層細胞：發(fā)育成胎膜和胎盤
原腸胚（內(nèi)含原腸腔）
外胚層
中胚層
內(nèi)胚層
胎兒形成
進一步發(fā)育為不同的組織、器官、系統(tǒng)
胚胎早期發(fā)育過程小結(jié)
2.(1) 表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發(fā)育程度最高
二、胚胎早期發(fā)育
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。
1.表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發(fā)育程度最高
表中馬的胚胎進入子宮時發(fā)育程度最高，其次為小鼠。
2.(1) 表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發(fā)育程度最高
二、胚胎早期發(fā)育
2.將體外培養(yǎng)的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時，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
小鼠應(yīng)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，胚胎雖然最早可在8～16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。
3.不同動物胚胎進入子宮所處的時期不同，這個胚胎工程提供了什么啟示？
體外受精形成的胚胎，發(fā)育到一定階段方可移植到子宮中。
課堂小測
1.下圖為精子的亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖。下列有關(guān)精子發(fā)生的敘述中，不正確的是( )
A.精子發(fā)生是連續(xù)的，開始于初情期
B.圖中①是由高爾基體發(fā)育形成的
C.發(fā)育形成圖中④的細胞器在植物細胞中不存在
D.精子的遺傳物質(zhì)存在于圖中的②和③
C
解析：精子的發(fā)生是從初情期開始，經(jīng)過MⅠ和MⅡ兩次連續(xù)分裂再經(jīng)變形而形成的，A正確；圖中①是頂體，是由高爾基體發(fā)育形成的，B正確；發(fā)育形成圖中④的細胞器為中心體，在低等植物細胞中也存在，C錯誤；精子的遺傳物質(zhì)存在于圖中的②（細胞核）和③（線粒體），D正確。
課堂小測
2.下列有關(guān)哺乳動物精子和卵子發(fā)生的敘述，正確的是( )
A.一個卵泡中能形成兩到三個成熟的卵子
B.精細胞內(nèi)的其他物質(zhì)濃縮為球狀，叫作原生質(zhì)滴，原生質(zhì)滴中存在中心體
C.不同種動物的精子的形態(tài)相似，大小略有不同，體型越大的動物精子越大
D.成熟卵子的形成部位是輸卵管
D
解析：通常一個卵泡中只能形成一個成熟的卵子，A錯誤；精細胞內(nèi)的其他物質(zhì)濃縮為球狀，叫作原生質(zhì)滴，中心體演變?yōu)榫拥奈玻珺錯誤；精子的大小與體型大小無關(guān)，C錯誤；成熟卵子的形成是在輸卵管中，D正確。
課堂小測
3.下列有關(guān)胚胎發(fā)育的敘述，錯誤的是( )
A.受精過程的結(jié)束即胚胎發(fā)育的開始
B.胚胎發(fā)育的初期是在輸卵管中進行的
C.桑葚胚期的胚胎從透明帶中伸展出來，稱為孵化
D.高等動物早期胚胎發(fā)育的順序是受精卵→桑葚胚→囊胚→原腸胚
C
解析：卵子和精子在輸卵管完成受精后，發(fā)育也就開始了，因此胚胎發(fā)育的初期是在輸卵管中進行的，AB正確；早期胚胎發(fā)育過程中，囊胚期由于細胞增殖使細胞數(shù)量增多，且出現(xiàn)了囊胚腔，因此體積進一步擴大，會從透明帶中伸展出來，這一過程稱孵化，C錯誤；高等動物早期胚胎發(fā)育的順序是受精卵→桑葚胚→囊胚→原腸胚，D正確。
課堂小測
4.如圖表示哺乳動物早期胚胎發(fā)育的兩個階段，據(jù)圖分析錯誤的是( )
A.甲階段為桑葚胚，乙階段為囊胚
B.甲階段的細胞一般都具有全能性，乙階段的細胞逐漸分化
C.乙階段③破裂，胚胎從其中伸展出來的過程叫孵化
D.②④分別為內(nèi)細胞團、滋養(yǎng)層，其中后者發(fā)育為胎膜和胎盤
D
解析：該表示哺乳動物發(fā)育過程的幾個階段，甲階段細胞在透明帶內(nèi)，形似桑葚，故是桑葚胚，乙階段透明帶破裂，內(nèi)部出現(xiàn)含有液體的腔，故是囊胚，A正確；甲階段桑葚胚之前細胞沒有發(fā)生分化，一般都具有全能性，乙階段囊胚的細胞逐漸分化，形成滋養(yǎng)層細胞和內(nèi)細胞團，B正確；孵化是指囊胚從透明帶出來，進入母體子宮內(nèi)，并植入子宮內(nèi)膜的過程，C正確；①沿透明帶內(nèi)壁擴展和排列，是滋養(yǎng)層細胞，將來發(fā)育為胎盤和胎膜，④是囊胚腔，D錯誤。
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