【課件】胚胎工程的理論基礎 2023-2024學年高二下學期生物人教版選擇性必修3

第6課時第2章

細胞工程胚胎工程的理論基礎人教版選擇性必修31.能簡述受精前精子和卵子的準備以及受精過程2.能簡述胚胎早期發(fā)育的過程及其主要特點1.截至2018年3月，北方白犀牛僅剩兩頭雌性，難以通過自然繁育產(chǎn)生后代。2.研究人員設法保存了北方白犀牛的精子。你能想出什么方法來拯救北方白犀牛，擴大其種群數(shù)量呢？【提問】2024/1/22

胚胎工程是指對生殖細胞、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(nèi)生產(chǎn)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。哺乳動物受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律。1.操作對象：生殖細胞、受精卵、早期胚胎細胞。2.技術種類：體外受精、胚胎移植、胚胎分割。3.工程實質(zhì)：在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進行的模擬操作。4.理論基礎：一、胚胎工程的理論基礎所有生命的開始，都始于一顆精子和一顆卵子的相遇。精卵結(jié)合的過程是什么？1.精子的發(fā)生2.卵子的發(fā)生3.受精作用受精卵囊胚4.胚胎發(fā)育能簡述受精前精子和卵子的準備以及受精過程任務1：閱讀教材P56-57頁的“準備階段”，思考以下問題：目標一（1）受精前精子和卵子分別要做哪些準備？為什么需要做這些準備？

（2）請推測在進行體外受精操作時，需要對精子和卵母細胞進行怎樣的處理？1.受精前的準備（1）精子獲能①原因：剛排出的精子不能立即與卵子受精。②場所：雌性動物的生殖道。③其他獲能方法：將精子培養(yǎng)在獲能液中使其獲能，獲能液的有效成分有肝素、Ca+載體等。頭頸線粒體鞘尾不同種動物精子的形態(tài)相似，大小略有不同，與動物的體型大小無關（2）卵子的準備①原因：動物排出的卵子成熟程度不同，可能是初級卵母細胞（如馬、犬等），可能是次級卵母細胞（如豬、羊等）。②成熟場所：輸卵管。③成熟時期：MⅡ期。任務2：閱讀教材P57頁繪制受精過程的流程圖，并解釋受精過程依次發(fā)生的生理變化【提示】獲能后的精子與卵子相遇精子觸及卵細胞膜精

子入卵雌、雄原核形成雌、雄原核結(jié)合，形成受精卵釋放出多種酶，以溶解卵細胞膜外的一些結(jié)構(gòu)卵細胞膜外的透明帶會迅速發(fā)生生理反應，阻止后來的精子進入透明帶卵細胞膜也會立即發(fā)生生理反應，拒絕其他精子再進入卵內(nèi)精子：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還大的核，叫作雄原核卵子：精子入卵后被激活的卵子完成減數(shù)分裂II，排出第二極體后，形成雌原核雌雄原核的結(jié)合是受精完成的標志1.受精過程中卵子的哪些結(jié)構(gòu)發(fā)生生理反應可以防止多精入卵？這有什么意義？【提示】在精子觸及卵細胞膜的瞬間,卵細胞膜外的透明帶會迅速發(fā)生生理反應,阻止后來的精子進入透明帶。然后,精子入卵。精子入卵后,卵細胞膜會立即發(fā)生生理反應,拒絕其他精子再進入卵內(nèi)。其意義在于保證子代細胞中染色體數(shù)目正常。【思考與討論】2.如何判斷卵子是否受精？【提示】為了使核移植的胚胎或動物的核遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價值的動物提供的體細胞。【思考與討論】注意說明（1）雌、雄原核不能理解成卵子、精子原來的核，而是在原來細胞的基礎上形成的新核（2）對于受精標志和受精完成的標志應該區(qū)分開。

受精的標志：是第二極體的形成或雌、雄原核的形成。

受精完成的標志：是雌、雄原核形成合子。

受精過程的完成，標志著受精卵發(fā)育的開始能簡述胚胎早期發(fā)育的過程及其主要特點任務1：閱讀教材P58頁，歸納胚胎早期發(fā)育各階段的主要變化及特點目標二【提示】受精卵卵裂期桑葚期囊胚原腸胚①在透明帶內(nèi)進行有絲分裂，②細胞數(shù)量不斷增加，胚胎總體積并不增加，③不發(fā)生分化,細胞都具有全能性致密的細胞團，細胞未分化①細胞開始分化，形成內(nèi)細胞團和滋養(yǎng)層，②出現(xiàn)囊胚腔；③孵化細胞進一步分化，逐漸形成三個胚層原腸胚受精卵2024/1/22哺乳動物的胚胎早期發(fā)育的場所是輸卵管和子宮。卵裂桑椹胚囊胚原腸胚二、胚胎早期發(fā)育2024/1/221.卵裂（1）場所：透明帶內(nèi)。（2）分裂方式：有絲分裂。（3）特點：細胞數(shù)量不斷增加，胚胎總體積并不增加。每個細胞體積不斷變小，DNA總數(shù)目不斷增加，每個細胞的核DNA數(shù)目不變，有機物總量減少，有機物種類增加。2.桑椹胚（1）概念：當卵裂產(chǎn)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有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能細胞。2024/1/223.囊胚（1）概念：胚胎進一步發(fā)育，細胞逐漸分化，形成內(nèi)細胞團（將來發(fā)育成胎兒的各種組織）、滋養(yǎng)層細胞（將來發(fā)育成胎膜和胎盤）；隨著胚胎進一步發(fā)育，胚胎內(nèi)部出現(xiàn)了含有液體的囊腔—囊胚腔，這個時期的胚胎叫做囊胚。（2）孵化：囊胚進一步擴大，會導致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫做孵化。2024/1/224.原腸胚

囊胚孵化后，將發(fā)育形成原腸胚。原腸胚表面的細胞層為外胚層，向內(nèi)遷移的細胞形成內(nèi)胚層。隨著發(fā)育的進行，一部分細胞還會在內(nèi)、外兩個胚層之間形成中胚層。這三個胚層將逐漸分化形成各種組織、器官等。任務2：閱讀教材P59“不同動物受精卵發(fā)育的比較”，完成思考討論題：動物種類受精卵發(fā)育的時間/h進入子宮時受精卵的發(fā)育天數(shù)和發(fā)育階段2細胞4細胞8細胞16細胞桑葚胚天發(fā)育階段小鼠24~3838~5050~6060~7068~803桑葚胚綿羊36~38424867~72963~416細胞豬21~5151~6666~7290~110110~1142~2.54~6細胞馬2430~3650~607298~1066囊胚牛27~4244~6546~9096~120120~1444~58~16細胞幾種動物受精卵發(fā)育及其進入子宮的時間注：馬牛為排卵后時間，其他動物為交配后時間1.表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發(fā)育程度最高?【提示】比較而言馬的際臉進入于官時，發(fā)有程度最高，它處于囊胚階段。【思考與討論】【提示】小銀應選擇至少發(fā)育到桑找胚階段的胚胎進行移植。牛在自然情況下，胚胎雖然一平可在8-16細胞階段進入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實踐中通常用發(fā)有到囊胚階段的胚胎進行移植。2.將體外培養(yǎng)的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時，應選擇至少發(fā)育到什么階段的胚胎?如果換成牛又該怎樣處理?3.為什么說關于動物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會為胚胎工程提供理論基礎?請結(jié)合所學習的內(nèi)容舉例說明。【提示】胚胎工程的許多技術都是在了解了哺乳動物在自然條件下受精和胚胎早期發(fā)有規(guī)律的基礎上實現(xiàn)的。人們正是在認識了這些自然規(guī)律的基礎上，在體外進行有效的模擬，才使郭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(yǎng)成熟的卵子能在試