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

第2章細(xì)胞工程胚胎工程的理論基礎(chǔ)我國(guó)對(duì)奶類(lèi)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?·核移植技術(shù)進(jìn)行克??；

良種荷斯坦奶?！た梢酝ㄟ^(guò)體外受精、胚胎分割等胚胎工程技術(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。操作對(duì)象胚胎工程指對(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)生產(chǎn)后代，以滿(mǎn)足人類(lèi)的各種需求。目的胚胎工程技術(shù)包括：

體外受精

胚胎移植

胚胎

等技術(shù)

手

段。

分割胚胎工程的實(shí)質(zhì)：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)行模擬操作。胚胎工程的理論基礎(chǔ)：哺乳動(dòng)物體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律。受精p56定義：指精子和卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過(guò)程。進(jìn)行細(xì)胞間信息交流場(chǎng)所：輸卵管內(nèi)

細(xì)胞膜的流動(dòng)性準(zhǔn)備階段I—

精子獲能受精前的準(zhǔn)備階段階

段

：

準(zhǔn)備階段Ⅱ—卵子的準(zhǔn)備受精階段輸卵管◎卵巢子宮內(nèi)膜一生殖道輸卵管卵巢受

精、一②精子獲能的方

法：①直接利用雌性動(dòng)物的生殖道②培養(yǎng)在人工配制的獲能液

◆肝素◆Ca2+載體③研究精子獲能機(jī)制的意義p57:實(shí)現(xiàn)了各種哺乳動(dòng)物在體外條件下的獲能，為

體外受精技術(shù)

的建

立奠定了基礎(chǔ)?！^頸一線粒體鞘

一尾錦羊馬成熟精子和幾種主要家畜的精子示意圖獲能的實(shí)質(zhì)是：1.溶解精子表面的糖蛋白，2.使精子獲得釋放頂體酶的能力；3.使精子表面的識(shí)別因子和結(jié)合因子暴露。①概念：

科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，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(chēng)為“精

一、受精p561.

受精前的準(zhǔn)備階段(一)準(zhǔn)備階段I—精

子

獲

能子獲能”

一、受精p571.受精前的準(zhǔn)備階段(一)準(zhǔn)備階段I—精

子

獲

能④成熟精子結(jié)構(gòu)：頭

主要是細(xì)胞核(遺傳物質(zhì)的儲(chǔ)存場(chǎng)所)頸線粒體鞘

線粒體(提供能量)尾巴

中心體細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)—原生質(zhì)滴(球狀，最后脫落)成熟精子含有的細(xì)胞質(zhì)很少*不同種大鼠的精子190μm長(zhǎng)而大象的精子卻只有50

jim長(zhǎng)。小

無(wú)

一、受精p57精子變形過(guò)程細(xì)胞核高爾基體細(xì)胞質(zhì)線粒體①頂體的發(fā)生④細(xì)胞質(zhì)濃縮②尾的發(fā)育

③精子頭出現(xiàn)線粒體鞘8886頭

原生質(zhì)滴⑤精子形成頂體尾①卵子一般在排出

2-3h窗個(gè)同動(dòng)物排出的卵子成熟程度有的可能是

初級(jí)卵母細(xì)胞等

；

次級(jí)卵母細(xì)胞有的可能是③

卵子成熟的場(chǎng)所：寺排出的卵子都要在

輸卵管_后才能被精子不同,如馬、犬,如豬、羊內(nèi)進(jìn)一步成透明帶卵細(xì)胞膜核(紡錘體—染色體復(fù)合物)第一極體具備受精能力的卵子結(jié)構(gòu)

一、受精p571.

受精前的準(zhǔn)備階段(二)準(zhǔn)備階段Ⅱ—卵子的準(zhǔn)備熟④卵于具備與精子受精能力的時(shí)期：

MI期。精子觸及卵細(xì)胞膜瞬間，透明帶迅速發(fā)生生理反應(yīng)，阻止后來(lái)精子進(jìn)入透明帶。精子入卵后，卵細(xì)胞膜立

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

一、受精p572.受精階段精子穿越卵細(xì)胞膜外

的結(jié)構(gòu)，如透明帶釋放出多種酶，以溶解

卵細(xì)胞膜外的一些結(jié)構(gòu)雄原核雌原核第一極體放出的第二極體防止多精入卵的兩個(gè)屏障精子接觸卵細(xì)胞膜精子入卵2.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)始受精的標(biāo)志：觀察到兩個(gè)極體或雌雄原核p58相關(guān)信息受精完成的標(biāo)志：雌雄原核形成合子雌雄

開(kāi)始核

,告一、受精p57兩個(gè)極體受精標(biāo)志

一

、受精p571

受精過(guò)程的順序?yàn)?

D①第一次卵裂開(kāi)始②雌、雄原核相向移動(dòng)，彼此靠近，核膜消失，形成受精卵③精子釋放出多種酶，溶解卵細(xì)胞膜外的一些結(jié)構(gòu)④卵細(xì)胞膜外的透明帶發(fā)生反應(yīng)，阻止后來(lái)的精子進(jìn)入透明帶⑤雌、雄原核的形成A.①③④⑤②

B.③④②⑤①

C.④⑤①③②D.③④⑤②①

一、受精p572.以下與受精作用有關(guān)的說(shuō)法中，不正確的是(

D)A.受精作用的實(shí)質(zhì)是精子的核和卵細(xì)胞的核融合B.受精后的卵細(xì)胞能阻止其他精子的進(jìn)入C.

受精作用前后卵細(xì)胞的活躍狀態(tài)不同D.受精卵中的染色體和DNA

均由精子和卵細(xì)胞各提供一半1.

場(chǎng)所

輸卵管和子宮2.過(guò)程：受精卵2細(xì)胞

二、胚胎早期發(fā)育p58桑葚胚受精卵4細(xì)胞8細(xì)胞囊胚桑葚胚3.

分裂方式

有絲分裂內(nèi)細(xì)胞團(tuán)透明帶囊胚腔滋養(yǎng)層原

腸

胚囊胚細(xì)胞數(shù)量不斷增加

胚胎總體并不增加不斷減?、谔攸c(diǎn)：

每個(gè)細(xì)胞體積不斷增加DNA

總

數(shù)

目

不變每個(gè)細(xì)胞的核成少數(shù)

目

增加有機(jī)物總量

，有機(jī)物種類(lèi)1.

卵裂：

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，胚胎總體積不增加，這種

受精卵的早期分裂稱(chēng)為卵裂。①場(chǎng)所：在透明帶內(nèi)

二、胚胎早期發(fā)育p588細(xì)胞胚桑葚胚囊胚原腸胚受精卵2細(xì)胞胚4細(xì)胞胚桑葚胚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，每

個(gè)

細(xì)

胞都具有全能性，屬于全能性細(xì)胞。胚①概

念

：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(chēng)為桑葚胚。

二、胚胎早期發(fā)育p582.

桑葚受精卵2細(xì)胞胚4細(xì)胞胚8細(xì)胞胚桑葚胚囊胚原腸胚囊胚腔孵

化

：囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致

透明帶破裂，胚胎從其中伸展

出來(lái)，這

一

過(guò)程叫做孵化。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。透明帶囊胚二、胚胎早期發(fā)育p583.

囊胚：受精卵

①特點(diǎn)：細(xì)胞開(kāi)始分化內(nèi)細(xì)胞團(tuán)—發(fā)育成胎兒的各種組織②結(jié)構(gòu)：

滋養(yǎng)層細(xì)胞—發(fā)育成胎膜和胎盤(pán)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。具有全能性8細(xì)胞胚桑葚胚囊胚原腸胚囊胚腔滋養(yǎng)層2細(xì)胞胚4細(xì)胞胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)胚胎早期發(fā)育p584.原腸胚①特點(diǎn)：出現(xiàn)胚層分化外胚層：表面的細(xì)胞層②結(jié)構(gòu)：內(nèi)胚層：向內(nèi)遷移的細(xì)胞中胚層：內(nèi)外兩個(gè)胚層之間

二、受精卵2細(xì)胞胚4細(xì)胞胚8細(xì)胞胚桑葚胚囊胚原腸胚正在分化的中胚層細(xì)胞一外胚層內(nèi)胚層原腸腔正在分化的中胚層細(xì)胞逐漸分化形成各種組織、器官等

拓展：個(gè)體發(fā)育VS

胚胎發(fā)育全能細(xì)胞受精卵

→

2細(xì)胞

→

4細(xì)胞

→

8細(xì)胞

→桑葚胚卵裂期胚胎發(fā)育孵化囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)層細(xì)胞

囊胚腔原腸胚外胚層中胚層內(nèi)胚層(原腸腔)性

成吳丸人體幼體續(xù)化個(gè)體發(fā)育胚后發(fā)育繼分出

發(fā)生

育動(dòng)物種類(lèi)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)胞桑甚胚天發(fā)育階段小鼠24~3838~5050~6060~7068~803桑葚胚綿羊36~38424867~72963~416細(xì)胞豬21~5151～6666~7290~110110~1142~2.54~6細(xì)胞馬2430~3650~607298~1066囊胚牛27~4244～6546~9096~120120~1444~58~16細(xì)胞

思考討論p59

不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較不同動(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?馬的胚胎進(jìn)人子宮時(shí)，發(fā)育程度最高，它處于囊胚階段。注：馬牛為排卵后時(shí)間，其他動(dòng)物為交配后時(shí)間討

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?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)踐中通常將發(fā)育

到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。動(dòng)物種類(lèi)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)胞桑葚胚天發(fā)育階段小鼠24~3838~5050~6060~7068~803桑葚胚牛27~4244～6546~9096~120120~1444~58~16細(xì)胞不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較幾種動(dòng)物受精卵發(fā)育及其進(jìn)入子宮的時(shí)間思考討論p59

思考討論p59

不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較討

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

課堂檢測(cè)(1)胚胎工程操作的對(duì)象可以是生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞。

√(2)剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在輸精管中發(fā)生相應(yīng)的生理變化后才

能獲得受精能力。

)(3)防止多精入卵的機(jī)制有透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)。(4)精子入卵后，被激活的卵子才能完成減數(shù)分裂Ⅱ。√(5)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)胞的數(shù)量不斷增加，胚胎的總體積也不斷增加。

)(6)受精卵通過(guò)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，稱(chēng)為桑葚胚。7下列有關(guān)哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育的敘述，錯(cuò)誤的是(Z

)(3

)精子入身后，細(xì)胞膜會(huì)發(fā)生反應(yīng)阻上具他精子人卵。

(A.在桑葚胚階段，胚胎的內(nèi)部開(kāi)始出現(xiàn)含有液體的腔)B.

胚胎干細(xì)胞是一類(lèi)未分化的細(xì)胞，可以從早期胚胎中分離獲得C.桑葚胚的細(xì)胞一般都具有全能性，囊胚的細(xì)胞逐漸分化D.

受精卵早期分裂時(shí)，胚胎中細(xì)胞數(shù)目不斷增加，但胚胎的總體積并不增