資源簡介

(共35張PPT)
第2章細胞工程
第3節胚胎工程
第1課時胚胎工程的理論基礎
問題：自然繁殖速度太慢，實現至少5年。若你是牧場技術員，會怎么做
①核移植技術進行克隆
問題：遺傳多樣性低。存在健康問題(異常肥胖、 什么是胚胎工程呢 發育困難、臟器缺陷和免疫失調等)
② 可以通過體外受精、胚胎分割等胚胎工程技術獲得多個良種奶牛胚 胎 ， 然后移植給代孕母牛生下后代。
我國奶類總需求量很大，普通奶 牛產奶量年平均水平僅為3~4t 國外高產奶牛年產奶量為8.5t,
牧場引入一批高產奶牛，希望3 年內讓奶牛數量翻倍，但牛的生 育率很低。一頭母牛一生大約生 育四五次。一次只能生一個牛仔
新課導入
某牧場現 狀分析
胚胎工程 操作對象
1.概念 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
2.常用技術： 體外受精、 胚胎移植、 胚胎分割等
3.操作水平： 主要集中在細胞水平上
4.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。
5.理論基礎： 哺乳動物受精和早期胚胎發育的規律
原 核 形成 合子 形成 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
雄原核
精子入卵后，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
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
精子釋放多種酶，以溶解卵細胞膜外的 一些結構
精子借助自身的運動接觸卵細胞膜
精子的細胞膜與卵細胞膜融合，卵細胞 膜外的透明帶 會迅速發生生理反應，阻 止后來的精子進入透明帶
自主學習能力測評 p67 自主學習
卵子的 在輸卵管內進一步成熟，到MⅡ期時， 準備 才具備與精子受精的能力
精子精子入卵后， 卵細胞膜 會立即發生生 入卵理反應，拒絕其他精子再進入卵內
準備階段 受精階段
在雌性動物的生殖道 內完成
3.過 程
精卵 接觸
精子 獲能
2.場所：哺乳動物的輸卵管內 。
準備階段1:精子獲能
廠 準備階 段
3.過 程 ： L準備階段2:卵子的準備
受精階段
一、受精
1.概念：精子與卵子結合形成合子(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
減數分裂 I
初級精母細胞
次級精母細胞 精細胞
精子的形成過程
減數分裂Ⅱ
個 個
精原 細胞
回顧
精子
④細胞質濃縮 ⑤精子形成
②尾的發育
細胞核
精子的形成過程
①頂體的發生
③精子頭出現
線粒體細胞核
中心體演變成尾部
精子變形
發育中的頂體
[思考P59]精子細胞變成精子的過程中，細胞中很多結構會消失，為什么細胞核和線粒
體都保留下來
細胞核——精子儲存遺傳物質的場所，決定后代的遺傳特性，參與受精過程。
線粒體—— 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。
— —尾巴 中心體
成熟精子含有的細胞質很少
細胞內其他物質—— 原生質滴(球狀，最后脫落)
—— 高爾基體(頂體)
頭 細胞核(主要部分)
— — 頸
— 線粒體鞘(為精子提供能量)
一、受精
綿羊 馬
牛 豬
一、受精
1| 準備階段1——精子獲能
科學研究發現，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”
精子獲能的原因：精液由精子和精漿組成，精漿中含有抑制精子獲能的物質，
只有精子進入雌性動物的生殖道后，由生殖道分泌產生相關物質解除對精子 的抑制，才能使精子獲得受精的能力。
1、精子獲能的方法：
①自然：直接利用雌性動物的生殖道
②胚胎工程：培養在人工配制的獲能液
精子獲能指精子獲得受精能力， 而不是獲得能量。
Ca + 載 體 肝素等
初級卵母細胞
次級卵母細胞
第一極體
卵原細胞
減數分裂 I
減數分裂Ⅱ
卵細胞
第二極體
不久，三個極體就
退化消失。
一、受精
2.準備階段Ⅱ——卵子準備
一、受精
2.準備階段Ⅱ——卵子的準備
1.卵子的形成 思 考 ：精子與卵子的形成有什么不同
胚胎期 出生后 青春期后
①卵細胞的形成是一個不連續的過程
②卵泡中的卵母細胞在排卵前都處于減數分裂I 前期
精子進入后
完成減數第 二次分裂
精子
完成減
數第一 次級卵 次分裂 母細胞
停止在減 數第 一 次 分裂前期
卵原細胞 增殖分裂
初級卵
母細胞
初級卵 母細胞
第一極體
排卵
卵子
●
2n
一、受精
2.準備階段Ⅱ——卵子的準備
輸卵管
卵巢
子宮內膜
陰道
排卵指卵子從卵泡中排放到輸卵管中。
輸卵管
卵巢
初級卵母細胞 次級卵母細胞
發育
馬、犬排卵 豬、羊排卵
馬、犬等少數哺乳動物排出的卵子是初級卵母細胞 豬、羊等多數哺乳動物排出的卵子是次級卵母細胞
透明帶
卵細胞膜
核
(紡錘體—染色體復合物)
第一極體
排出的卵子要在輸卵管內
發育到MⅡ(中)期時，才具 備 與 精 子 受 精 的 能 力 。
卵子一般在排出2-3 h 后才能被精子穿入。 一些實驗證據表明，卵子在受精
前也要經歷類似精子獲能的過程。
一、受精
2.準備階段Ⅱ——卵子的準備
卵子一般在排出2-3 h 后才能被精子穿入。 一些實驗證據表明，卵子在受精
前也要經歷類似精子獲能的過程。
那么MⅡ 后面的減數分裂將沒有辦法進行，之后
會被排出體外。
卵原細胞
馬、犬排卵
一、受精
2.準備階段Ⅱ——卵子的準備
初級卵母細胞
豬、羊排卵
透明帶
卵細胞膜
核
(紡錘體—染色體復合物)
第一極體
若卵子處于MⅡ時期，沒有精子與其受精會如何
成熟場所 輸卵管
成熟時期 MⅡ 期
次級卵母細胞
發育
卵子的成熟
自主學習能力測評p69
歸納總結
1.精子、卵子發育過程中的五點理解
(1)自然狀態下，精子獲能是在雌性動物的生殖道內發生的。
(2)精子獲能是指精子獲得受精“能力”,而不是獲得能量。
(3)不同動物排出的卵子成熟程度不同。
(4)卵子減數分裂Ⅱ、受精和受精卵的早期細胞分裂都是在雌性動 物的輸卵管中進行的。
(5)卵子減數分裂Ⅱ是在精子和卵子結合的過程中完成的。
3 .受精階段
雄原核—
雌原核
第一極體 第二極體
釋放出多種酶，以溶解 卵細胞膜外的一些結構。
精子觸及卵細胞膜瞬間，
透明帶迅速發生生理反 應，阻止后來精子進入 透明帶 。
精子入卵后，卵細胞膜 立即發生生理反應，拒 絕其他精子再進入卵內。
精子穿越卵細胞膜 外結構，如透明帶
精子接觸卵細胞膜
透明帶 反應
精子入卵
卵細胞 膜反應
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
獲能后的精子與卵子在輸卵管相 遇
防止 多精 入卵 的兩 個屏 障
核膜消失，形成含有兩個染 色體組的合子，受精卵形成
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。
雌、雄原核靠近
核膜消失，第一 次卵裂即將開始
受精的標志：觀察到兩個極體或雌雄原核
受精完成的標志： 雌雄原核形成合子
注意 ：
受精卵的核基因是精子和卵子各占一半； 受精卵的質基因幾乎全部來自卵子。
3 .受精階段
雄原核
第二極體
雌原核
第一極體
①
雌雄原核
兩個極體
透明帶是包裹在卵母細胞外的一層基質，
就像蛋殼，化學本質是糖蛋白， 由卵細 胞或其他細胞分泌。
1、 可保護卵母細胞和早期胚胎；
2、 保護人類卵子和精子間的識 別 ，防止 其他物種精子進入；
3、 當精子與透明帶結合后，可以發生反 應更利于精子鉆入卵 子 ；
4、 當一個精子進入后，透明帶會阻止其 他精子再進入。
放射冠
精子
透明帶
卵子
透明帶變薄或者缺失，會表現為不孕， 可以采用顯微注射方式來改善卵 子的正常受精率，獲得更多可利用胚胎，提高妊娠幾率。
一、受精
精子穿過卵細胞外結構
精子接觸卵細胞膜
精子入卵形成雄原核 ;卵子釋放第二極體 后，形成雌原核
雌雄原核靠近
核膜消失
卵子排出后需要在
輸卵管中進一步成
熟，到MⅡ期，才具
備與精子受精的能
力
卵子完成減數分裂Ⅱ
發生場所 .輸卵管
發生時間精子入卵激活后
剛排出的精子必需在雌 性動物的生殖道發生相 應生理變化后，才能獲 得受精能力，這一現象 稱為 “精子獲能”
精子獲能的方法：利 用雌性動物的生殖道 ;將精子培養到獲能 液 (Ca + 載體、肝素 等)中使其獲能
受精前的準備 受精
精子獲能 卵子準備
一、受精
A.圖 中X指卵細胞膜反應，Y指卵子完成減數分裂Ⅱ
B.經圖中Y 過程只形成了雌原核
C.精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合
D.可以觀察到雌、雄原核作為受精標志
解析：Y指卵子完成減數分裂Ⅱ,Y過程釋放第二極體后，形成雌原核。
自主學習能力測評p69
「 即 時 應 用 」
1.如圖表示精子入卵后，發生(或引起的)一系列變化形成受精卵的過程。下
X
尾部脫離， 核膜破裂
Y
列敘述錯誤的是( B)
形成雄原核
形成雌原核
形成防止多精入卵的屏障
精子入卵后
受精卵
精子的細胞膜與卵細胞
膜融合，卵細胞膜外的 透明帶發生的阻止后來 的精子進入透明帶的反
應
精子入卵后，卵細胞膜
立即發生拒絕其他精子 進入的生理反應
自主學習能力測評 p69
2. 受精過程中的“兩大反應”和“兩道屏障”
透明帶內
反應 容
卵細胞 內
膜反應容
防止多
精入卵 的兩道 屏障
受精過程中的兩大反應
二、胚胎早期發育
胎兒每周變化 都有多大
2023 從新開始
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V 來科普宇人blbl
2.過 程 ：
受精卵
2細胞胚
4細胞胚
8細胞胚
桑葚胚
囊胚
原腸胚
二、胚胎早期發育
1.場所：輸卵管、子宮
4. 桑葚胚
5. 囊胚
內細胞團
滋養層
精核
卵核一
2. 受精
卵
1.
卵裂
4細胞期
8細胞期
人卵細胞受精到受精卵卵裂后植入的過程
3.
2細胞期
排卵 卵巢
6. 植入
項目
變化
細胞數目
增加
胚胎的總體積
不增加
每個細胞體積
減小
DNA總量
增多
每個細胞內的DNA總量
不變
有機物總量
減少
1 卵裂期
在透明帶內進行分裂，細胞數量不斷增加 ，胚胎 總體積不增加 ，這種受精卵的早期分裂稱為卵裂。
分裂方式： 有絲分裂
受精卵 2細胞胚 4細胞胚 8細胞胚 桑葚胚 囊胚 原腸胚
卵裂期
二、胚胎早期發育
桑葚胚
受精卵
8細胞
2細胞
4細胞
自主學習能力測評 p70
3.如圖表示的是蛙的受精卵在卵裂的過程中，DNA總量、每個細
胞體積、所有細胞體積之和、有機物總量的變化趨勢(橫坐標表 示發育時間)。其中正確的是(A)
② ③
C.②④ D.③④
①
A.①② B.①③
所有細胞
④
② 桑葚胚
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。
特點：
每個細胞都具有發育成完整胚胎的潛能，屬于全能細胞。
受精卵
2細胞胚
4細胞胚
8細胞胚
桑葚胚
囊胚
原腸胚
二、胚胎早期發育
受精卵
2細胞
桑葚
桑葚胚
8細胞
4細胞
28
內細胞團 ——發育成胎兒的各種組織
結 構 ：滋養層細胞 _ — 發育成胎膜和胎盤
囊胚腔 囊胚腔
內細胞團 滋養層
孵 化 ：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， 透明帶
這一過程叫做孵化。
孵化非常重要，如果不能正常孵化，
胚胎就無法繼續發育。
受精卵
2細胞胚
4細胞胚
8細胞胚
桑葚胚
囊胚
原腸胚
③ 囊胚
特點： 細胞開始分化
二、胚胎早期發育
具有全能性，可以分離 出胚胎干細胞
囊胚腔
內細胞團 滋養層
—— 滋養層
透明帶、 — 外胚層
原腸腔 內胚層
④ 原腸胚 一出現胚層分化
外 胚 層 ：表面的細胞層
內胚層： 向內遷移的細胞 種組織、器官等
中胚層： 內外兩個胚層之間
8細胞胚
桑葚胚
囊胚
原腸胚
二、胚胎早期發育
受精卵
2細胞胚
4細胞胚
逐漸分化形成各
原腸胚
30
(2.如 哺乳動物早期胚胎發育的過程，下列相關敘述正確的是
a b C
I Ⅱ Ⅲ
A.I 時期為桑葚胚，該時期的細胞具有發育的全能性
B.過程a和b為卵裂，細胞數目增多，有機物的含量增多 C.Ⅲ時期透明帶破裂，胚胎伸展出來發生孵化
D.細胞分化從Ⅲ時期開始，然后貫穿于動物的整個生命歷程
自主學習能力測評 p70
「即時應用」
動物 種類 受精卵發育的時間/h 進入子宮時受精卵的 發育天數和發育階段 2 細 胞 4 細 胞 8 細 胞 1 6 細 胞 桑裝胚 天
發育階段
小鼠 24~38 38-50 50-60 60-70 68-80 3
桑建胚
綿羊 36~38 42 48 67-72 96 3~4
16細胞
豬 21-51 51-66 66~72 90-110 110-114 2~2.5
4~6細胞
馬 24 30-36 50-60 72 98-106 6
囊胚
牛 27~42 44-65 46-90 96-120 120-144 4～5
8~16細胞
二、胚胎早期發育
不同動物受精卵發育的比較
不同動物受精卵發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。 幾種動物受精卵發育及其進入子宮的時間表。
注：馬、牛為排卵后時間，其他動物為交配后時間。
二、胚胎早期發育
不同動物受精卵發育的比較
1.表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發育程度最高
比較而言，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 階段的胚胎 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，在實踐中通常用發育到囊胚階段的胚胎進 行移植。
自主學習能力測評p71 隨堂檢測
3.下圖為受精作用及胚胎發育示意圖，a 、b代表兩個發育時期，下列敘述正確
的是(
A.①過程中，防止多精入卵的兩道屏障是透明帶反應和卵細胞膜反應
B.②過程通過有絲分裂增殖，胚胎總體積逐漸增大，有機物總量逐漸減少
C.原腸胚只含內、外兩個胚層
D.a時期的內細胞團將來可以發育成胎膜和胎盤
受 精 卵 ② 桑葚胚③ a
子
b→ 幼 體
課堂小結
細胞在透明帶內
卵裂 分裂，胚胎總體 孵化
積并不增加
受精前的準備 → 受精 — → 受 精 卵 → 桑 葚 胚 — → 囊胚 原腸胚
精子獲能 卵子準備
雌性動物 MⅡ期
的生殖道 具備受
或培養到 精能力
獲能液(肝
素或Ca +
載體)中
精子穿過卵細胞外
結構
精子接觸卵細胞膜
精子入卵稱為雄原 核；卵子釋放第二
極體，形成雌原核
雌雄原核靠近
核膜消失
滋養層
胎盤、胎膜
等胚外組織
細胞
內細胞團
組成個體 的各種組 織細胞
每個細胞能
發育成組成
個體的任何
細胞類型及
胚外組織
外胚層 內胚層
中胚層
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 ( X )
(3)精子入卵后，卵細胞膜會發生反應阻止其他精子入職。 ( )
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
練習與應用

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