【市級(jí)公開(kāi)課課件】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

1、第二章 細(xì)胞工程第3節(jié) 胚胎工程一 胚胎工程的理論基礎(chǔ)問(wèn)題探討 我國(guó)對(duì)奶類的總需求量很大，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?？焖佟⒋罅糠敝衬?？遺憾的是，牛的生育率很低，一頭母牛一胎一般只產(chǎn)一頭陜牛，一生約生育四五次。如何解決這個(gè)難題呢？ 可以通過(guò)體外受精、胚胎分割等技術(shù)獲得多個(gè)良種奶牛胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代；胚胎工程 胚胎工程是指對(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)

2、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。體外受精、胚胎移植、胚胎分割等操作對(duì)象：技術(shù)手段：生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞工程實(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)行的模擬操作理論基礎(chǔ)：哺乳動(dòng)物體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律胚胎工程的理論基礎(chǔ)受精：指精子和卵子結(jié)合形成合子（即受精卵）的過(guò)程。1.概念3.過(guò)程2.場(chǎng)所：輸卵管準(zhǔn)備階段受精階段準(zhǔn)備階段1：精子獲能準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備準(zhǔn)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(dòng)物的生殖道發(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)象稱為“精子獲能”。（

3、3）研究精子獲能機(jī)制的意義： 實(shí)現(xiàn)了各種哺乳動(dòng)物在體外條件下的獲能，為_(kāi) _的建立奠定了基礎(chǔ)。體外受精技術(shù)a.直接利用雌性動(dòng)物的生殖道使精子獲能；b.將精子培養(yǎng)在人工配制的獲能液中使其獲能。（2）獲能方法：*獲能液的成分因動(dòng)物種類不同而有所差異；*獲能液常見(jiàn)有效成分有肝素、Ca2+載體等；精子的變形過(guò)程精子頭出現(xiàn)精子頭出現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)濃縮細(xì)胞質(zhì)濃縮頂體的發(fā)生頂體的發(fā)生尾的發(fā)育尾的發(fā)育精子形成精子形成知識(shí)延伸知識(shí)延伸準(zhǔn)備階段1：精子獲能頭頸線粒體鞘尾*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)（4）成熟精子結(jié)構(gòu)（細(xì)胞核）（中心體）頂體（高爾基體）細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存的場(chǎng)所，決定后代的

4、遺傳特性，它參與受精過(guò)程。精子的運(yùn)動(dòng)需要依靠尾部的擺動(dòng)，這個(gè)過(guò)程需要消耗能量。線粒體是進(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。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)，請(qǐng)解釋這一現(xiàn)象？準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備（1）卵子一般在排出_后才能被精子穿入。（2）動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同：有的可能是_，如馬、犬等；有的可能是_，如豬、羊等；（3）卵子成熟的場(chǎng)所：排出的卵子都要在_進(jìn)一步成熟。（4）卵子具備與精子受精能力的時(shí)期： _ 2-3h初級(jí)卵母細(xì)胞次級(jí)卵母細(xì)胞輸卵管內(nèi) M透明帶透明帶卵細(xì)胞膜卵細(xì)胞膜核核第一極體第一極體具備受精能力的卵子結(jié)構(gòu)具備受精能力的卵

5、子結(jié)構(gòu)卵子的發(fā)生知識(shí)延伸知識(shí)延伸精子穿越卵細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu)，如透明帶釋放出多種酶，以溶解這些結(jié)構(gòu)精子接觸卵細(xì)胞膜透明帶反應(yīng)精子形成雄原核、卵子完成減數(shù)分裂，釋放第二極體，形成雌原核精子入卵卵細(xì)胞膜反應(yīng)精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間，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)防止多精入卵的兩個(gè)屏障精子入卵后，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，叫做雄原核。雄原核雌原核放出第二極體第一極體受精階段雌、雄原核靠近核膜消失，形成受精卵。第一次卵裂即將開(kāi)始雌雄原核充分發(fā)育后，相向移動(dòng)，彼此靠近，核膜消

6、失。這個(gè)含有兩個(gè)染色體組的合子就是受精卵。受精過(guò)程結(jié)束后，受精卵的發(fā)育也就開(kāi)始了。受精階段受精完成的標(biāo)志：雌雄原核形成合子受精的標(biāo)志：觀察到兩個(gè)極體或者雌雄原核多數(shù)哺乳動(dòng)物的第一極體不進(jìn)行減數(shù)分裂，因而不會(huì)形成兩個(gè)第二極體。胚胎工程的理論基礎(chǔ)胚胎早期發(fā)育（一）場(chǎng)所：輸卵管和子宮（二）過(guò)程：2細(xì)胞4細(xì)胞8細(xì)胞桑葚胚受精卵囊胚透明帶內(nèi)細(xì)胞團(tuán)囊胚腔滋養(yǎng)層受精卵卵裂桑葚胚囊胚原腸胚卵裂（1）概念： 胚胎發(fā)育早期，有一段時(shí)間是在透明帶內(nèi)進(jìn)行分裂，細(xì)胞數(shù)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(chǎng)所：透明帶內(nèi)。（3）分裂方式：有絲分裂（4）特點(diǎn)：細(xì)胞數(shù)量 ，胚胎總體積 _ 每個(gè)細(xì)

7、胞體積_DNA總數(shù)目_ 每個(gè)細(xì)胞的核DNA數(shù)目_有機(jī)物總量_，有機(jī)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（1）概念 當(dāng)卵裂產(chǎn)生的子細(xì)胞逐漸形成_的細(xì)胞團(tuán)，形似桑葚時(shí)，這是的胚胎稱為桑葚胚；（2）特點(diǎn) 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)胞致密桑葚胚（一般32細(xì)胞）（1）概念 胚胎進(jìn)一步發(fā)育，細(xì)胞_，形成_、_；隨著胚胎進(jìn)一步發(fā)育，胚胎內(nèi)部出現(xiàn)了含有_的囊腔_，這個(gè)時(shí)期的胚胎叫做囊胚；（4）孵化 囊胚進(jìn)一步_，會(huì)導(dǎo)致_，胚胎從_中_，這一過(guò)程叫做孵化開(kāi)始出現(xiàn)分化內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)層液體囊胚腔內(nèi)細(xì)胞團(tuán)囊胚腔滋養(yǎng)層囊胚擴(kuò)大透明帶破裂透明帶伸展出來(lái) _后，將發(fā)育形成

8、_； 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_；囊胚孵化原腸胚外胚層內(nèi)胚層中胚層逐漸分化形成各種組織、器官等原腸胚拓展了解拓展了解胚胎發(fā)育和個(gè)體發(fā)育胚胎發(fā)育和個(gè)體發(fā)育動(dòng)物 種類受精卵發(fā)育的時(shí)間/h進(jìn)入子宮時(shí)受精卵的 發(fā)育天數(shù)和發(fā)育階段2細(xì)胞4細(xì)胞8細(xì)胞16細(xì)胞桑裝胚天發(fā)育階段小鼠243838 5050 6060 7068 803桑建胚綿羊3638424867 72963416細(xì)胞豬21 5151-66667290-110110-11422.546細(xì)胞馬2430 3650 607298-1066囊胚牛274244 65

9、46 9096-120120-144458 16細(xì)胞不同動(dòng)物受精卵發(fā)育及其進(jìn)入子宮的時(shí)間有明顯的差異。請(qǐng)分析下表，討論相關(guān)問(wèn)題。幾種動(dòng)物受精卵發(fā)育及其進(jìn)入子宮的時(shí)間表。：不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較注：馬、牛為排卵后時(shí)間，其他動(dòng)物為交配后時(shí)間。討論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？討論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？討論3. 為什么說(shuō)關(guān)于動(dòng)物的體內(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)?請(qǐng)結(jié)合所學(xué)習(xí)的內(nèi)容舉例說(shuō)明。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)育規(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)條件下繼續(xù)發(fā)育等。比較而言，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。小鼠應(yīng)選擇至少發(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816細(xì)胞階段進(jìn)入子宮，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。【課堂小結(jié)課堂小結(jié)】受精受精早期胚