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第四節(jié) 胚胎工程及其應(yīng)用
第二章 細(xì)胞工程
第1課時(shí)
情境導(dǎo)入
19世紀(jì)70年代，科學(xué)家用顯微鏡首次觀察到海膽的精卵結(jié)合全過(guò)程。10年后，科學(xué)家觀察到馬蛔蟲細(xì)胞的減數(shù)分裂過(guò)程。這些成果的發(fā)現(xiàn)使人們對(duì)動(dòng)物的受精過(guò)的研究更加深入。那么，哺乳動(dòng)物的精卵是如何完成受精的呢哺乳動(dòng)物的精卵是如何完成受精的？
事實(shí)：
1.哺乳動(dòng)物卵巢中的卵原組題經(jīng)增殖形成初級(jí)卵母細(xì)胞。初級(jí)身母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)第一次分裂，形成第一板體和次級(jí)卵母細(xì)胞，并停止分裂：受精后被精子激活，次級(jí)卵母婦胞繼續(xù)完成減數(shù)第二次分裂。
2.哺乳動(dòng)物受精過(guò)程包括：一個(gè)精子穿入次級(jí)卵母細(xì)胞后，會(huì)立即引起透明帶及細(xì)胞質(zhì)膜發(fā)生一系列資化，形成阻止其他精子進(jìn)入的屏障；進(jìn)入次級(jí)卵母細(xì)胞的精子頭部形成雄原核，刺煮次級(jí)卵母細(xì)跑迅速完成減數(shù)第二次分裂，卵細(xì)胞核形成雌原核。
哺乳動(dòng)物的精卵是如何完成受精的？
積極思維
思考：
1.概括 簡(jiǎn)述南乳動(dòng)物受精的主要過(guò)程。
2.解釋 由一個(gè)受精卵形成多細(xì)胞胚胎是細(xì)隱有絲分裂的結(jié)果嗎？
后來(lái)，科學(xué)家通過(guò)模擬自然受孕的過(guò)程，逐漸洞悉胚胎發(fā)育的每一環(huán)節(jié)。這些都為胚胎工程的核心技術(shù)一體外受精和胚胎移植等技術(shù)的發(fā)展奠定了必要的基礎(chǔ)，也促進(jìn)了動(dòng)物胚胎工程的迅猛發(fā)展，拓展了胚胎工程的應(yīng)用領(lǐng)域。
胚胎工程的基礎(chǔ)
體外受精、胚胎移植、胚胎分割
胚胎工程的基礎(chǔ)
1
受精
2
胚胎早期發(fā)育
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程
回顧：精子的發(fā)生
2. 時(shí)期：
初情期(相當(dāng)于人的青春期)→生殖機(jī)能衰退
1. 場(chǎng)所：睪丸（曲細(xì)精管）
精原細(xì)胞
大量精原細(xì)胞
初級(jí)精母細(xì)胞
次級(jí)精母細(xì)胞
精細(xì)胞
精子
有絲分裂
染色體復(fù)制
變形
第一階段
第二階段
第三階段
減數(shù)分裂Ⅰ
減數(shù)分裂Ⅱ
*不同種動(dòng)物精子的形態(tài)相似，大小略有不同，與動(dòng)物的體型大小無(wú)關(guān)
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程
精子的發(fā)生是依附在支持細(xì)胞上進(jìn)行的，支持細(xì)胞為精子的發(fā)生提供營(yíng)養(yǎng)，精子形成后進(jìn)入曲細(xì)精管的管腔中。
⑤精子形成
②尾的發(fā)育
③精子頭出現(xiàn)
④細(xì)胞質(zhì)濃縮
①頂體的發(fā)生
細(xì)胞核：
高爾基體：
中心體:
線粒體：
其它物質(zhì)：
精子頭部的主要部分
頭部的頂體
精子的尾
線粒體鞘
原生質(zhì)滴，最后脫落
知識(shí)鏈接：哺乳動(dòng)物精細(xì)胞分化（變形）過(guò)程
變形
頭
（細(xì)胞核）
頸
線粒體鞘
頂體
（高爾基體）
（中心體）
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。
思考：為什么精母細(xì)胞在變成精子的過(guò)程中，很多結(jié)構(gòu)會(huì)消失，而細(xì)胞核與線粒體都保留了下來(lái)？
知識(shí)鏈接：哺乳動(dòng)物精細(xì)胞分化（變形）過(guò)程
卵子的發(fā)生
1.場(chǎng)所：在雌性動(dòng)物的 內(nèi)完成。
2.時(shí)期：動(dòng)物的胚胎在 以后。
卵巢
性別分化
原始卵泡
成熟卵泡
黃體
次級(jí)卵母細(xì)胞
正常情況下，一個(gè)卵巢中有多個(gè)卵泡，一個(gè)卵泡只能形成一個(gè)成熟的卵子。
排卵是指卵子從卵泡中排出。
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程
卵子一般在排出______后才能被精子穿入。一些實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，卵子在受精前也要經(jīng)歷類似精子獲能的過(guò)程。
2-3h
卵原細(xì)胞
初級(jí)卵母細(xì)胞
次級(jí)卵母細(xì)胞
馬、犬等少數(shù)哺乳動(dòng)物排出的卵子是初級(jí)卵母細(xì)胞
豬、羊等多數(shù)哺乳動(dòng)物排出的卵子是次級(jí)卵母細(xì)胞
馬、犬排卵
豬、羊排卵
排出的卵子要在輸卵管內(nèi)發(fā)育到MⅡ(中)期時(shí)，才具備與精子受精的能力。
發(fā)育
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程
獲能后的精子與卵子在輸卵管相遇
釋放多種酶（頂體酶）
溶解卵細(xì)胞膜外的一些結(jié)構(gòu)（如透明帶）
借助精子自身運(yùn)動(dòng)
精子接觸卵細(xì)胞膜
頂體反應(yīng)
第1步：精子穿越卵細(xì)胞膜外結(jié)構(gòu)
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程—受精
在精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間，卵細(xì)胞膜外面的透明帶會(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)。
精子外膜與卵細(xì)胞膜融合，精子入卵。
阻止多精入卵的第二道屏障
第2步：透明帶反應(yīng)
第3步：精子入卵
第4步：卵細(xì)胞膜發(fā)生生理反應(yīng)
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程—受精
阻止多精入卵的第一道屏障
雄原核的形成：
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，形成一個(gè)比原來(lái)精子的核還大的核，叫做雄原核。
雌原核的形成：
精子入卵后被激活的卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，排出第二極體，形成雌原核。
雄原核
第一極體
放出的
第二極體
卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ
輸卵管
精子入卵激活后
發(fā)生場(chǎng)所
發(fā)生時(shí)間
第5步：雌雄原核的形成
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程—受精
第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成
雌、雄原核充分發(fā)育
相向移動(dòng)，彼此靠近
核膜消失，形成含有兩個(gè)染色體組的合子，受精卵形成
雌、雄原核靠近
受精的標(biāo)志：
觀察到兩個(gè)極體或雌、雄原核。
受精完成的標(biāo)志：
雌、雄原核融合形成合子
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)第二極體。
觀察到的兩個(gè)極體為一個(gè)是第一極體，一個(gè)是第二極體。
核膜消失，第一次卵裂即將開始
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程—受精
透明帶
卵細(xì)胞膜
核
第一極體
精子穿越卵細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu)（如透明帶等）
釋放出多種酶，以溶解這些結(jié)構(gòu)
精子接觸卵細(xì)胞膜
雄原核
雌原核
第一極體
放出的第二極體
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
雌、雄原核靠近
雌、雄原核結(jié)合形成合子（受精卵）
注意：
受精卵的核基因是精子和卵子各占一半；
受精卵的質(zhì)基因幾乎全部來(lái)自卵子。
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程—受精
次級(jí)卵母細(xì)胞
受精
2細(xì)胞期
4細(xì)胞期
8細(xì)胞期
桑葚胚
囊胚
受精卵形成后即在輸卵管內(nèi)進(jìn)行有絲分裂，開始發(fā)育。
原腸胚
場(chǎng)所：
輸卵管、子宮
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程—胚胎發(fā)育
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)量不斷增加，但胚胎的總體積并不增加，這種受精卵的早期分裂稱為卵裂。
1.卵裂（期）
受精卵
2細(xì)胞
4細(xì)胞
8細(xì)胞
桑葚胚
囊胚
項(xiàng)目 變化
細(xì)胞數(shù)目
每個(gè)細(xì)胞體積
DNA總量
每個(gè)細(xì)胞內(nèi)的DNA總量
有機(jī)物總量
物質(zhì)種類
增多
減小
增多
不變
減少
增多
卵裂期
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程—胚胎發(fā)育
桑葚胚
2、桑葚胚：
當(dāng)卵裂產(chǎn)生的子細(xì)胞逐漸形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑葚時(shí)，這時(shí)的胚胎稱為桑葚胚。桑葚胚通常有32個(gè)細(xì)胞左右。
這一階段及之前的每一個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能細(xì)胞。
(1)概念
(2)特點(diǎn)
桑葚
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程—胚胎發(fā)育
3.囊胚
內(nèi)細(xì)胞團(tuán)
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
內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞未分化，可以作為胚胎干細(xì)胞的來(lái)源。
滋養(yǎng)層細(xì)胞已經(jīng)分化，將來(lái)只能分化為胎盤和胎膜。
聚集在胚胎一端
沿透明帶內(nèi)壁擴(kuò)展和排列
胚胎內(nèi)部含有液體的腔。
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程—胚胎發(fā)育
3、囊胚
①胚胎進(jìn)一步發(fā)育，細(xì)胞逐漸 。
②聚集在胚胎一端的細(xì)胞形成 ，將來(lái)發(fā)育成 。
③沿透明帶內(nèi)壁擴(kuò)展和排列的細(xì)胞，稱為 細(xì)胞，它們將來(lái)發(fā)育
成 。
④胚胎內(nèi)部出現(xiàn)了含有液體的腔—— ，這個(gè)時(shí)期的胚胎叫做囊胚。
⑤孵化：囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大，會(huì)導(dǎo)致 破裂，胚胎從其中伸展出來(lái)。
分化
內(nèi)細(xì)胞團(tuán)
滋養(yǎng)層
透明帶
胎兒的各種組織
胎膜和胎盤
囊胚腔
孵化的意義：孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就無(wú)法繼續(xù)發(fā)育。
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程—胚胎發(fā)育
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_________，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
4.原腸胚
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程—胚胎發(fā)育
原腸胚三胚層的發(fā)育
外胚層：表皮及其附屬結(jié)構(gòu)、神經(jīng)系統(tǒng)、感覺(jué)器官
中胚層：皮膚真皮、脊索、肌肉、骨骼、內(nèi)臟器官外膜、循環(huán)系統(tǒng)、排泄系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)
內(nèi)胚層：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺體
哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程—胚胎發(fā)育
受精
精子獲能
受精前的準(zhǔn)備
卵子準(zhǔn)備
MⅡ期具備受精能力
雌性動(dòng)物的生殖道或培養(yǎng)到獲能液(肝素或Ca2+載體)中
精子穿過(guò)卵細(xì)胞外結(jié)構(gòu)
精子接觸卵細(xì)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
桑葚胚
受精卵
每個(gè)細(xì)胞能發(fā)育成組成個(gè)體的任何細(xì)胞類型及胚外組織
囊胚
原腸胚
卵裂
細(xì)胞在透明帶內(nèi)分裂，胚胎總體積并不增加
孵化
內(nèi)細(xì)胞團(tuán)
滋養(yǎng)層
組成胎兒的各種組織細(xì)胞
胎盤、胎膜等胚外組織細(xì)胞
外胚層內(nèi)胚層中胚層
課堂小結(jié)
1.下列關(guān)于卵母細(xì)胞采集、精子獲能的敘述，正確的是( )
A.有些動(dòng)物在采集卵母細(xì)胞時(shí)要用外源促性腺激素處理，使其超數(shù)排卵
B.從輸卵管中取出的成熟卵子應(yīng)已完成整個(gè)減數(shù)分裂過(guò)程
C.從附睪采集到的精子可以直接與卵母細(xì)胞完成受精作用
D.在卵巢中采集的卵母細(xì)胞可直接與獲能的精子在體外受精
√
隨堂訓(xùn)練
2.下列關(guān)于哺乳動(dòng)物受精的說(shuō)法中，正確的是( )
A.防止多精入卵的兩道屏障分別是免疫反應(yīng)和透明帶反應(yīng)
B.受精的實(shí)質(zhì)是雌雄原核的融合，雄原核就是精子的細(xì)胞核
C.動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同，有的是次級(jí)卵母細(xì)胞，有的是初級(jí)卵母細(xì)胞
D.精子要在獲能液或雌性動(dòng)物生殖道內(nèi)獲得能量后才能完成受精作用
√
隨堂訓(xùn)練
隨堂訓(xùn)練
3.如圖為哺乳動(dòng)物受精卵發(fā)育過(guò)程中某一時(shí)期的示意圖，下列有關(guān)敘述正確的是( )
A.此圖表示桑椹胚，可作為胚胎移植的材料
B.此圖中細(xì)胞還沒(méi)有分化，圖中①為透明帶
C.胚胎從①中伸展出來(lái)的過(guò)程叫孵化
D.進(jìn)行胚胎分割時(shí)，一般取③中的細(xì)胞做性別鑒定
√
感謝觀看
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