資源簡介

(共25張PPT)
我國對奶類的總需求量很大，但與奶業發達的國家相比，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萬元，高昂的價格使得靠大量引進優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奶牛的胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代。
國家統計局數據顯示，我國結婚登記女性的年齡占比中，35歲及以上非最佳育齡婦女的占比正逐年增加。晚婚晚育與不孕不育增加的趨勢也高度重合。目前，我國育齡夫婦的不孕不育率已經攀升至約12%-18%。這些夫婦特別想要一個自已的孩子，有什么好的建議能讓他們實現心愿么？
1988年3月10日，當張麗珠教授手托嬰兒頭、取出嬰兒時，一陣清脆的嬰兒啼哭聲把醫護人員震得心花怒放。
試管嬰兒
張麗珠和長大后的鄭萌珠合影
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：
技術手段：
生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞
工程實質：
在體外條件下, 對動物自然受精和早期胚胎發育條件進行的模擬操作，并未改變個體發育的實際規律
理論基礎：
哺乳動物體內受精和早期胚胎發育的規律
胚胎工程概述
2.3 胚胎工程
1
胚胎早期發育的基本過程
2
受精的基本過程
2.3 胚胎工程
一、胚胎工程的理論基礎
一 、胚胎工程的理論基礎
（一） 受精
認真閱讀P56-57，思考下列問題：
1. 受精的場所？包括幾個階段？
2. 什么是精子獲能？精子獲能是指精子獲得能量嗎？精子獲能的方法？研究精子獲能機制的意義？
3.成熟精子的結構？精子的結構特性與其功能有什么相關性？
4. 排出的卵子是成熟的卵細胞嗎？卵子成熟的場所？卵子發育至哪個時期才具備受精的能力？
5. 防止多精入卵的屏障有哪些？
6.受精的標志？受精完成的標志？
精原細胞
精子
：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
卵原細胞
第一極體
第二極體
卵細胞
（2）場所
：輸卵管
1、受精
精子、卵子的形成
知識回顧
準備階段1：精子獲能
（1）概念：
剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在雌性動物的生殖道發生相應的生理變化后，才能獲得受精能力，這一生理現象稱為“精子獲能”。
（3）研究精子獲能機制的意義：
實現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。
體外受精技術
（2）獲能方法：
*獲能液的成分因動物種類不同而有所差異；
*獲能液常見有效成分有肝素、Ca2+載體等；
直接利用 使精子獲能；
將精子培養在 中使其獲能（體外）
雌性動物生殖道
人工配制的獲能液
張明覺，美籍華人，生殖生物學家、育種學家和避孕藥的創始人。
1951年發現“精子獲能”現象，被人們譽為“試管嬰兒”的先驅。
頭
頸
線粒體鞘
尾
*不同種動物精子的形態相似，大小略有不同，與動物的體型大小無關
（4）成熟精子結構
（細胞核）
（中心體）
頂體（高爾基體）
思考：精子的結構特性與其功能有什么相關性？
線粒體鞘→精子運動提供能量；
頭部→遺傳物質儲存場所
但他們都要在 進一步發育成熟，到 時，才具備與精子受精的能力。
準備階段2—卵子的準備
卵子
卵泡
卵子一般在排出______后才能被精子穿入
2-3h
注：卵子發生的場所：卵巢。
成熟于輸卵管
MⅡ期
輸卵管內
卵子結構（次級卵母細胞）
動物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初級卵母細胞，如馬、犬等；有的可能是次級卵母細胞，如豬、羊等。
精子穿越卵細胞膜外的結構，如透明帶
釋放出多種酶，以溶解卵細胞膜外的一些結構
精子接觸卵細胞膜
透明帶反應
精子形成雄原核、卵子完成減數分裂Ⅱ，釋放第二極體，形成雌原核
精子入卵
卵細胞膜反應
精子觸及卵細胞膜的瞬間，透明帶會迅速發生生理反應，阻止后來的精子進入透明帶
精子入卵后，卵細胞膜會立即發生生理反應，拒絕其他精子再進入卵內
防止多精入卵的兩個屏障
精子入卵后，尾部脫離，原有的核膜破裂并形成一個新的核膜，最后形成一個比原來精子的核還大的核，叫做雄原核。與此同時，被激活的卵子完成減數分裂Ⅱ，排出第二極體后，形成雌原核
雄原核
雌原核
放出第二極體
第一極體
受精過程：
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵。
第一次卵裂即將開始
雌雄原核充分發育后，相向移動，彼此靠近，核膜消失。這個含有兩個染色體組的合子就是受精卵。受精過程結束后，受精卵的發育也就開始了。
受精過程
受精完成的標志：
雌雄原核形成合子
受精的標志：
觀察到透明帶和卵細胞膜之間兩個極體或者雌雄原核
多數哺乳動物的第一極體不進行減數分裂Ⅱ，因而不會形成兩個第二極體。
思考：受精過程體現了細胞膜的什么功能？
下列細胞，哪一個代表已經完成受精的卵子( 　　)
C
透明帶和卵細胞膜之間的兩個極體是不同的，分別是第一極體和第二極體
牛刀小試
認真閱讀P58和圖2-21，思考下列問題：
1、早期胚胎發育的過程？
2、卵裂期胚胎總體積變化？有機物總量、有機物種類等的變化？
3、細胞分化發生在哪個階段？
5、囊胚階段內細胞團會發育成什么？滋養層呢？
6、什么是孵化？ 孵化的意義？
（二）胚胎早期發育
（二）胚胎早期發育
場所：
輸卵管和子宮
受精卵
卵裂
桑葚胚
囊胚
原腸胚
過程：
原腸胚
2細胞
4細胞
8細胞
桑葚胚
囊胚
原腸胚
受精卵
1.卵裂
（1）概念：
胚胎發育早期，有一段時間是在透明帶內進行分裂，細胞數量不斷增加，胚胎總體積并不增加，這種受精卵的早期分裂稱為卵裂
（2）場所：
透明帶內
（3）分裂方式：
有絲分裂
（4）特點：
細胞數量-------------，胚胎總體積________
每個細胞體積________
DNA總數目_______
每個細胞的核DNA數目_____
有機物總量_____，有機物種類_____
不斷增加
并不增加
不斷減小
不斷增加
不變
減少
增加
桑葚胚
2.桑葚胚
（1）概念：
當卵裂產生的子細胞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。
（2）特點：
這一階段及之前的每一個細胞都具細胞全能性
桑葚胚→囊胚形成
3、囊胚
（1）概念：
胚胎進一步發育，細胞開始出現____，形成________、______；隨著胚胎進一步發育，胚胎內部出現了含有____的囊腔—______，這個時期的胚胎。
分化
內細胞團
滋養層
液體
囊胚腔
（2）特點：
細胞開始出現分化
（3）結構
內細胞團：
滋養層：
囊胚腔
將來發育成胎兒的各種組織
沿透明帶內壁擴展和排列，將來發育成胎膜和胎盤
*內細胞團細胞具有全能性
（4）孵化：
囊胚進一步擴大，會導致_______破裂，胚胎從_______中________的過程。
透明帶
伸展出來
透明帶
內細胞團
囊胚腔
滋養層
4、原腸胚
囊胚孵化后，將發育形成原腸胚。表面細胞層為外胚層，向內遷移的細胞形成內胚層，隨著發育的進行一部分細胞還會再內、外兩個胚層之間形成中胚層，同時由內胚層包圍形成一個空腔叫做原腸腔。這三個胚層將逐漸分化形成不同的組織、器官、系統
總結：早期胚胎的發育過程
原腸胚
2細胞
4細胞
8細胞
桑椹胚
原腸胚
受精卵
2細胞
4細胞
8細胞
受精卵
囊胚
這一階段及之前的每一個細胞都具有發育成完整胚胎的潛能，屬于全能細胞。
細胞開始出現分化
內細胞團：
滋養層：
囊胚腔：
將來發育成胎兒的各種組織
將來發育成胎膜和胎盤
囊胚
三個胚層將逐漸分化形成不同的組織、器官、系統
卵
裂
桑葚胚
不同動物受精卵進入子宮的時間
輸卵管
子宮
動物 種類 進入子宮時受精卵的發育天數和發育階段 天 發育階段
小鼠 3 桑葚胚
綿羊 3~4 16細胞
豬 2~2.5 4~6細胞
馬 6 囊胚
牛 4~5 8~16
思考·討論
1.表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發育程度最高？
馬的胚胎進入子宮時，發育程度最高，它處于囊胚階段
2.將體外培養的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時，應選擇至少發育到什么階段的？如果換成牛又該怎樣處理？
小鼠應選擇至少發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育率和妊娠率，在實踐中通常發育到囊胚階段的胚胎進行移植；
3.為什么說關于動物的體內受精和胚胎發育的而研究，會為胚胎工程提供理論基礎？
人們正是在認識自然受精和早期胚胎發育的規律的基礎上，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，獲能的精子和培養成熟的卵子能在試管中完成受精，獲得的受精卵能在人工培養條件下繼續發育等
【課堂小結】
受精
早期胚胎發育
受精前的準備
精子和卵子的結構
受精的過程
精子穿越透明帶
囊胚
原腸胚
精子進入細胞膜
雌雄原核的形成
核膜重構成受精卵
卵裂
桑葚胚
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，而卵子一經排出就具備受精能力。（ ）
（3）精子入卵后，卵細胞膜會發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育的敘述，錯誤的是（ ）
A.在桑葚胚階段，胚胎的內部開始出現含有液體的腔
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象。
細胞核是遺傳物質儲存的場所，決定后代的遺傳特性
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能量。
練習與應用（P59）
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

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