名師課件：高中生物人教版 選擇性必修三第二章第3節(jié)胚胎工程的理論基礎(chǔ)（一）

第3節(jié)胚胎工程一胚胎工程的理論基礎(chǔ)第2章細(xì)胞工程本節(jié)聚焦1.胚胎形成經(jīng)歷了哪些過(guò)程？2.受精和早期胚胎發(fā)育的基本過(guò)程是怎樣的？荷斯坦奶牛的特點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)，體型大，產(chǎn)奶量大。荷斯坦奶牛年平均單產(chǎn)可超過(guò)9000kg,是世界上產(chǎn)奶量最高的奶牛品種。在18世紀(jì)末19世紀(jì)初，我國(guó)開(kāi)始引入西方專業(yè)化奶牛品種，主要是荷斯坦奶牛，也就是我們經(jīng)常說(shuō)的黑白花奶牛。荷斯坦奶牛我國(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?、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(gè)難題呢？一、受精胚胎工程：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，以滿足人類的各種需求。操作對(duì)象：生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞技術(shù)手段：體外受精、胚胎移植、胚胎分割等工程實(shí)質(zhì)：在體外條件下，對(duì)動(dòng)物自然受精和早起胚胎發(fā)育條件進(jìn)行的模擬操作受精1.受精的概念：是精子與卵子結(jié)合形成合子的過(guò)程，包括受精前的準(zhǔn)備階段和受精階段。第一階段：精原細(xì)胞進(jìn)行數(shù)次有絲分裂，產(chǎn)生大量精原細(xì)胞。其中部分精原細(xì)胞經(jīng)染色體復(fù)制和其他物質(zhì)的合成，形成初級(jí)精母細(xì)胞。2.精子發(fā)生的過(guò)程第二階段：初級(jí)精母細(xì)胞經(jīng)連續(xù)的兩次細(xì)胞分裂（即減數(shù)分裂，包括MⅠ和MⅡ),產(chǎn)生四個(gè)精細(xì)胞。第三階段：精細(xì)胞變形成為精子，精細(xì)胞變形為精子的過(guò)程中，細(xì)胞核變?yōu)榫宇^的主要部分，高爾基體發(fā)育為頭部的頂體，中心體演變?yōu)榫拥奈?，線粒體聚集在尾的基部形成線粒體鞘，其他物質(zhì)濃縮為原生質(zhì)滴，而后脫落。①細(xì)胞核是精子遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存和復(fù)制的場(chǎng)所，也是參與精、卵結(jié)合和后代遺傳特性與細(xì)胞代謝活動(dòng)的控制中心。②線粒體則是精子維持生存和運(yùn)動(dòng)、獲得能量的“動(dòng)力工廠”或“發(fā)動(dòng)機(jī)”。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。線粒體是精子進(jìn)行有氧呼吸分解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)能量的主要場(chǎng)所。精細(xì)胞變形為精子的過(guò)程中，細(xì)胞核和線粒體保留下來(lái)的原因？思考：第三階段：減數(shù)分裂Ⅱ是在精子與卵子結(jié)合的過(guò)程中哺乳完成的，次級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)分裂產(chǎn)生一個(gè)成熟的卵子和第二極體。第一階段：胚胎在性別分化后，雌性胎兒卵巢內(nèi)的卵原細(xì)胞通過(guò)有絲分裂增加數(shù)量，部分卵原細(xì)胞經(jīng)染色體復(fù)制和其他物質(zhì)的合成，演變?yōu)槌跫?jí)卵母細(xì)胞，形成卵泡。第二階段：排卵前后完成了減數(shù)分裂Ⅰ,產(chǎn)生一個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞和一個(gè)第一極體，進(jìn)入輸卵管。3.卵子發(fā)生的過(guò)程思考：受精前的準(zhǔn)備階段包括什么？①精子獲能：剛剛排出的精子，不能立即與卵子受精，必須在雌性動(dòng)物生殖道（主要是輸卵管）發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力。②卵子的準(zhǔn)備：動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同，有的僅完成減數(shù)分裂Ⅰ,是次級(jí)卵母細(xì)胞，如豬、羊等，也有的尚未完成減數(shù)分裂Ⅰ,是初級(jí)卵母細(xì)胞，如馬、犬等，它們都要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟當(dāng)達(dá)到減數(shù)分裂Ⅱ的中期時(shí)，才具備與精子受精的能力。家畜卵子發(fā)生和成熟示意圖受精階段精子穿越卵細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu)（如透明帶）獲能后的精子釋放出多種酶，以溶解卵細(xì)胞膜外的一些結(jié)構(gòu)，同時(shí)借助自身的運(yùn)動(dòng)接觸卵細(xì)胞膜精子接觸卵細(xì)胞膜精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間，會(huì)發(fā)生透明帶翻譯，這是防止多精入卵受精的第一道屏障精子入卵精子入卵后，發(fā)生卵細(xì)胞膜反應(yīng)，卵細(xì)胞反應(yīng)膜是防止多精入卵受精的第二道屏障雌、雄原核形成精入卵后形成雄原核，同時(shí)卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ形成雌原核合子的形成雌、雄原核融合形成合子（受精卵）觀察到兩個(gè)極體是受精的標(biāo)志二、胚胎早期發(fā)育胚胎早期發(fā)育的過(guò)程受精卵卵裂發(fā)育場(chǎng)所：透明帶內(nèi)分裂方式：有絲分裂孵化桑椹胚桑椹胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)：發(fā)育成胎兒的各種組織滋養(yǎng)層細(xì)胞：發(fā)育成胎膜和胎盤囊胚腔：內(nèi)含液體原腸胚透明帶破裂三個(gè)胚層（內(nèi)胚層、中胚層和外胚層）原腸腔（內(nèi)胚層包圍的囊腔）幼體卵裂期胚胎內(nèi)細(xì)胞及物質(zhì)的變化規(guī)律項(xiàng)目變化細(xì)胞數(shù)量每個(gè)細(xì)胞體積DNA總量每個(gè)細(xì)胞內(nèi)的DNA總量有機(jī)物總量增加減小增多不變減少思考：早期胚胎發(fā)育過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來(lái)源是什么？①卵裂期和桑葚胚時(shí)期，只進(jìn)行細(xì)胞分裂，不需要從外界獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，胚胎發(fā)育所需營(yíng)養(yǎng)主要來(lái)自卵黃。②囊胚期細(xì)胞開(kāi)始分化，透明帶破裂，滋養(yǎng)層細(xì)胞（以后發(fā)育成胎盤、胎膜，與母體建立聯(lián)系）從外界吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使胚胎繼續(xù)發(fā)育。思考·討論教材P591.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？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？表中馬的胚胎進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高，其次為小鼠。小鼠應(yīng)選擇發(fā)育到囊胚階段的胚胎。牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在8～16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。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)都是在了解哺乳動(dòng)物自然條件下受精和早期胚胎發(fā)育的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。本節(jié)涉及的哺乳動(dòng)物體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育都是在自然條件下的特點(diǎn)和規(guī)律，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，獲能精子和成熟卵母細(xì)胞能在試管內(nèi)完成受精，體外受精卵能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等，這些都有賴于體內(nèi)自然條件下的基礎(chǔ)研究成果。課堂練習(xí)C1.如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(kāi)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(xì)胞器在植物細(xì)胞中不存在D.精子的遺傳物質(zhì)存在于圖中的②和③B2.下列與卵子形成和排卵有關(guān)的敘述，正確的是()A.卵子形成時(shí)的減Ⅰ和減Ⅱ過(guò)程都在卵巢中完成B.卵子形成時(shí)的減Ⅰ和減Ⅱ過(guò)程是連續(xù)進(jìn)行的C.排卵是指卵泡從卵巢中排出D.排卵排出的卵子是未成熟的卵子3.下列有關(guān)哺乳動(dòng)物精子、卵子的發(fā)生及受精作用的敘述，正確的是()A.頂體反應(yīng)是防止多精入卵的一道屏障B.卵子形成的過(guò)程需在卵巢和輸卵管內(nèi)完成C.采集到的精子和卵子相遇即可發(fā)生受精作用D.卵子發(fā)生時(shí)，MⅠ和MⅡ過(guò)程是不連續(xù)的，但細(xì)胞質(zhì)均等分配DC4.如圖表示高等動(dòng)物的個(gè)體發(fā)育過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()A.圖中①過(guò)程表示胚胎發(fā)育，②過(guò)程表示胚后發(fā)育B.受精卵卵裂形成囊胚的過(guò)程中，胚胎的總體積不斷增大C.桑葚胚進(jìn)一步發(fā)