【公开课】胚胎工程的理论基础课件2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3.pptx

胚胎工程的理论基础胚胎工程的理论基础 2018 2018年年3 3月，地球上最后地球上最后一头雄性北方白犀牛月，地球上最后地球上最后一头雄性北方白犀牛“在在肯尼肯尼亚死亡。地球上剩下亚死亡。地球上剩下最后两只雌性最后两只雌性北方白犀牛。但研究人员设法保存了北方白犀牛。但研究人员设法保存了雄性北方白犀牛的精子。雄性北方白犀牛的精子。克隆北方白犀牛克隆北方白犀牛无性生殖无性生殖北方白犀牛种群遗传多样性会很低北方白犀牛种群遗传多样性会很低试管动物试管动物 指对指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种进行多种显微操作和处理显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。等。操作对象操作对象胚胎工程的概念胚胎工程的概念技术手段技术手段操作水平：操作水平：操作水平：操作水平：特点特点主要集中在主要集中在细胞水平细胞水平上。上。在体外条件下，对动物在体外条件下，对动物自然受精自然受精和和早期胚胎发育早期胚胎发育条件进行条件进行的模拟操作的模拟操作。哺乳动物哺乳动物体内受精体内受精和和早期胚胎发育早期胚胎发育的规律。的规律。理论基础：理论基础：理论基础：理论基础：工程实质工程实质工程实质工程实质：目 录Thank you for downloading,Bazhong City,Sichuan Province Spring and Autumn ads main graphic design,受精受精胚胎早期发育胚胎早期发育习题巩固习题巩固受精受精PART 01知识回顾知识回顾曲细精管曲细精管(1)(1)场所：在雄性动物的场所：在雄性动物的 内完成。内完成。(2)(2)时期：从时期：从 开始到开始到 衰退。衰退。精子精子的形成过程的形成过程睾丸的曲细精管睾丸的曲细精管初情期初情期生殖机能生殖机能知识回顾知识回顾卵卵细细胞胞卵卵泡泡卵细胞的形成卵细胞的形成过程过程(1)(1)场所：在雌性动物的场所：在雌性动物的 内完成。内完成。(2)(2)时期：时期：。卵巢卵巢输卵管输卵管胎儿时期胎儿时期(性别分化以后性别分化以后)和初情期以后和初情期以后受精受精一、一、受受精精定义定义阶段阶段受精前的受精前的准备阶段准备阶段受精阶段受精阶段指精子和卵子结合形成合子指精子和卵子结合形成合子(即受精卵即受精卵)的过程。的过程。准备阶段准备阶段精子获能精子获能准备阶段准备阶段卵子的准备卵子的准备场所场所输卵管内输卵管内直接利用直接利用_使精子获能；使精子获能；将精子培养在将精子培养在_中使其获能；中使其获能；刚刚排出的精子刚刚排出的精子_与卵子受精，必须在与卵子受精，必须在_发生发生_后，才能获得后，才能获得_，这一生理现象称，这一生理现象称为为“精子获能精子获能”。(1)(1)准备阶段准备阶段1-1-精子获能精子获能实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能，为实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能，为_的建立奠定了的建立奠定了基础。基础。不能立即不能立即雌性动物的生殖道雌性动物的生殖道相应的生理变化相应的生理变化受精能力受精能力体外受精技术体外受精技术雌性动物的生殖道雌性动物的生殖道人工配制的获能液人工配制的获能液概念：概念：使精子获能的方法：使精子获能的方法：研究精子获能机制的意义研究精子获能机制的意义:精子获能实质是指精子获得受精精子获能实质是指精子获得受精“能能力力”，而不是获得能量。，而不是获得能量。*获能液的成分因获能液的成分因动物种类不同而有所差异动物种类不同而有所差异；*获能液常见有效成分有获能液常见有效成分有肝素、肝素、CaCa2+2+载体载体等；等；(1)(1)准备阶段准备阶段1-1-精子获能精子获能成熟精子结构：成熟精子结构：头头颈颈线粒体鞘线粒体鞘尾巴尾巴成熟精子含有的细胞质成熟精子含有的细胞质很少很少-主要是细胞核主要是细胞核遗传物质的储存场所遗传物质的储存场所-线粒体线粒体为精子运动提供能量为精子运动提供能量-是精子代谢和运动的器官是精子代谢和运动的器官*不同种动物精子的形态相似，大小略有不不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关同，与动物的体型大小无关精子形成精子形成尾的发育尾的发育精子头出现精子头出现细胞质浓缩细胞质浓缩顶体的发生顶体的发生精子的产生精子的产生细胞核：细胞核：高尔基体：高尔基体：中心体中心体:线粒体：线粒体：其它物质其它物质：精子头部的主精子头部的主要部分要部分头部的顶体头部的顶体精子的尾精子的尾线粒体鞘线粒体鞘原生质滴原生质滴(2)(2)准备阶段准备阶段2-2-卵子的准备卵子的准备不同动物排出的卵子成熟程度不同动物排出的卵子成熟程度 ：有的可能是有的可能是_，如，如马、犬马、犬等；等；有的可能是有的可能是_，如，如猪、羊猪、羊等；等；初级卵母细胞初级卵母细胞次级卵母细胞次级卵母细胞卵子成熟卵子成熟的场所：的场所：卵子卵子一般在排出一般在排出 后才能被精子穿入。后才能被精子穿入。2-3h2-3h不同不同排出排出的卵子都要在的卵子都要在_内内进一步成熟。进一步成熟。输卵管输卵管卵子具备与精子受精能力的时期：卵子具备与精子受精能力的时期：_期。期。MM卵原细胞卵原细胞初级卵母细胞初级卵母细胞次级卵母细胞次级卵母细胞马、犬排卵马、犬排卵猪、羊排卵猪、羊排卵M(M(中中)期卵母细期卵母细胞胞发育发育透明带透明带卵细胞膜卵细胞膜核核纺锤体纺锤体染色体复合物染色体复合物第一极体第一极体原始卵泡原始卵泡成熟卵泡成熟卵泡黄体黄体初级或次级初级或次级卵母细胞卵母细胞排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？卵子从卵泡中排出卵子从卵泡中排出正正常常情情况况下下，一一个个卵卵巢巢中中有有多多个个卵卵泡泡，一一个个卵卵泡泡只只能能形形成成一一个成熟的卵子。个成熟的卵子。(2)(2)准备阶段准备阶段2-2-卵子的准备卵子的准备项目项目精子的发生精子的发生卵子的发生卵子的发生区区别别场所场所时间时间过程过程特点特点结果结果相同点相同点原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂生殖细胞的成熟过程为减数分裂生殖细胞的成熟过程为减数分裂成熟过程中染色体均经过一次复成熟过程中染色体均经过一次复制和细胞两次分裂，子细胞中染色制和细胞两次分裂，子细胞中染色体数目减半体数目减半 睾丸的曲细精管睾丸的曲细精管卵巢卵巢初情期开始到生殖机能衰退初情期开始到生殖机能衰退胎儿期和初情期以后胎儿期和初情期以后MM分裂和分裂和MM分裂是连续的分裂是连续的需要变形需要变形细胞质均等分裂细胞质均等分裂MM分裂和分裂和MM分裂是不连续的分裂是不连续的不需要变形不需要变形细胞质不均等分裂细胞质不均等分裂1 1个精原细胞形成个精原细胞形成4 4个精子个精子1 1个卵原细胞形成个卵原细胞形成1 1个卵细胞个卵细胞精子和卵子发生的比较精子和卵子发生的比较 精子穿越精子穿越透明带透明带 精子接触卵精子接触卵细胞膜细胞膜 精子进入精子进入卵细胞卵细胞雄原核雄原核 第一极体第一极体 雌原核雌原核 第二极体第二极体 雌、雌原核形成雌、雌原核形成雌、雄原核靠近雌、雄原核靠近核膜核膜消失，卵裂消失，卵裂开始开始雄原核雄原核 第一极体第一极体 雌原核雌原核 第二极体第二极体 (3)(3)受精受精阶段阶段(3)(3)受精受精阶段阶段第第1 1步：精子穿越卵细胞膜外结构步：精子穿越卵细胞膜外结构获能后的精子与卵子在获能后的精子与卵子在输卵管输卵管相遇相遇释放多种酶（顶体酶）释放多种酶（顶体酶）溶解卵细胞膜外的一溶解卵细胞膜外的一些结构（如透明带）些结构（如透明带）借助精子借助精子自身运动自身运动精子接触卵细胞膜精子接触卵细胞膜(3)(3)受精受精阶段阶段第第2 2步：步：精子接触卵细胞膜精子接触卵细胞膜 在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外面的在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外面的透明带会迅速发生生理反应透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进，阻止后来的精子进入透明带。入透明带。(透明带反应透明带反应是阻止是阻止多精入卵的第一道多精入卵的第一道屏障屏障)第第3 3步：步：精子入卵精子入卵精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。(3)(3)受精受精阶段阶段第第4 4步：步：卵细胞膜发生生理反应卵细胞膜发生生理反应 精子入卵后，精子入卵后，卵细胞膜会立即发生卵细胞膜会立即发生生理反应生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。，拒绝其他精子再进入卵内。(卵细胞膜反应卵细胞膜反应是阻止是阻止多精入卵的第二道多精入卵的第二道屏障屏障)(3)(3)受精受精阶段阶段雄原核雄原核雌原核雌原核第一极体第一极体放出的放出的第二极体第二极体第第5 5步：雌雄原核的形成步：雌雄原核的形成雄原核的形成：雄原核的形成：精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形形成一个新的核膜成一个新的核膜，形成一个比原来精子的核还，形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。大的核，叫做雄原核。雌原核的形成：雌原核的形成：精子精子入卵后被激活的入卵后被激活的卵子完成减数分裂卵子完成减数分裂，排，排出第二极体出第二极体，形成雌原核。，形成雌原核。*多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂，因而不会形成两个第，因而不会形成两个第二极体，观察到的两个极体为一个第一极体和一个第二极体；二极体，观察到的两个极体为一个第一极体和一个第二极体；(3)(3)受精受精阶段阶段雌、雄原核靠近雌、雄原核靠近核膜消失，卵裂核膜消失，卵裂即将开始即将开始第第6 6步：雌、雄原核步：雌、雄原核融合，受精融合，受精卵形成卵形成雌、雄原核充分发育雌、雄原核充分发育相向相向移动，彼此移动，彼此靠近，靠近，核膜核膜消失消失形成形成含有两个染色体组的含有两个染色体组的合子就合子就是受精是受精卵，受精过程结束。卵，受精过程结束。(3)(3)受精受精阶段阶段放出放出的第二极体的第二极体第一极体第一极体雄原核雄原核雌原核雌原核受精的受精的标志标志:观察到观察到两个极体两个极体或者或者雌、雄原核雌、雄原核。受精受精完成完成的标志的标志：雌、雄原核融合形成合子雌、雄原核融合形成合子(受精卵受精卵)第第1 1步：精子穿越卵细胞膜外结构步：精子穿越卵细胞膜外结构第第2 2步：步：透明带发生生理反应透明带发生生理反应第第3 3步：精子入卵步：精子入卵第第4 4步：步：卵细胞膜发生生理反应卵细胞膜发生生理反应第第5 5步：雌雄原核的形成步：雌雄原核的形成第第6 6步：雌、雄原核融合，受精卵形成步：雌、雄原核融合，受精卵形成阻止多精入卵的阻止多精入卵的两道屏障两道屏障(3)(3)受精受精阶段阶段受精受精精子获能精子获能受精前的准备受精前的准备卵子准备卵子准备刚排出的精子必需在雌性刚排出的精子必需在雌性动物的生殖道发生相应生动物的生殖道发生相应生理变化后，才能获得受精理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为能力，这一现象称为“精精子获能子获能”卵子排出后需要在输卵管卵子排出后需要在输卵管中进一步成熟，到中进一步成熟，到M期，期，才具备与精子受精的能力才具备与精子受精的能力精子获能的方法：利用雌精子获能的方法：利用雌性动物的生殖道；将精子性动物的生殖道；将精子培养到获能液（培养到获能液（Ca2+载体、载体、肝素等）中使其获能肝素等）中使其获能精子穿过卵细胞外结构精子穿过卵细胞外结构精子接触卵细胞膜精子接触卵细胞膜精子入卵称为雄原核；精子入卵称为雄原核；卵子释放第二极体，形卵子释放第二极体，形成雌原核成雌原核雌雄原核靠近雌雄原核靠近核膜消失核膜消失(3)(3)受精受精阶段阶段胚胎早期发育胚胎早期发育PART 02PART 02次级卵母细胞次级卵母细胞受精受精2细胞期细胞期4细胞期细胞期8细胞期细胞期桑葚胚桑葚胚囊胚囊胚1.场所场所 输卵管、子宫输卵管、子宫2.分裂方式分裂方式 有丝分裂有丝分裂卵裂卵裂 胚胎发育早期，有胚胎发育早期，有一段时间在一段时间在透明带内透明带内进进行，细胞的数量不断增行，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积不加，但胚胎的总体积不断增加，这种断增加，这种受精卵的受精卵的早期分裂称为卵裂早期分裂称为卵裂。二、二、胚胎早期发育胚胎早期发育二、二、胚胎早期发育胚胎早期发育原肠胚原肠胚受精卵受精卵2 2细胞细胞4 4细胞细胞8 8细胞细胞桑葚胚桑葚胚囊胚囊胚卵裂：卵裂：细胞细胞数量数量_胚胎总体积胚胎总体积_透明带透明带有丝分裂有丝分裂不断增加不断增加并不增加并不增加场所：场所：_分裂分裂方式：方式：_特点：特点：卵裂卵裂项目项目变化变化细胞数目细胞数目每个细胞体积每个细胞体积DNA总量总量每个细胞内的每个细胞内的DNA总量总量有机物总量有机物总量物质种类物质种类胚胎总体积胚胎总体积增多增多减小减小增多增多不变不变减少减少增多增多不增加或略有减小不增加或略有减小卵裂期的特点卵裂期的特点当当卵卵裂产生的子细胞逐渐形成裂产生的子细胞逐渐形成_的细胞团的细胞团，形形似似 时，这时的胚胎称为桑葚胚；时，这时的胚胎称为桑葚胚；二、二、胚胎早期发育胚胎早期发育原肠胚原肠胚受精卵受精卵2 2细胞细胞4 4细胞细胞8 8细胞细胞桑葚胚桑葚胚囊胚囊胚桑葚胚桑葚胚：概念：概念：特点：特点：桑葚桑葚致密致密由由3232个全能细胞构成个全能细胞构成这一阶段这一阶段及之前及之前的每一个细胞的每一个细胞都具有发都具有发育成完整胚胎的潜能育成完整胚胎的潜能，属于属于全能细胞全能细胞。二、二、胚胎早期发育胚胎早期发育原肠胚原肠胚受精卵受精卵2 2细胞细胞4 4细胞细胞8 8细胞细胞桑葚胚桑葚胚囊胚囊胚囊胚囊胚：特点：特点：结构结构：内细胞团内细胞团滋养层细胞滋养层细胞囊胚腔囊胚腔发育成胎儿的各种组织发育成胎儿的各种组织发育成胎膜和胎盘发育成胎膜和胎盘内细胞团内细胞团囊胚腔囊胚腔滋养层滋养层透明带透明带具有全能性，胚具有全能性，胚胎干细胞的来源胎干细胞的来源胚胎胚胎的进一步发育，的进一步发育，。孵化孵化：囊胚进一步扩大，会囊胚进一步扩大，会导致导致 破裂破裂，胚胎从其伸展出来。，胚胎从其伸展出来。细胞逐渐分化细胞逐渐分化透明带透明带非常重要非常重要 内细胞团的细胞未分化内细胞团的细胞未分化，可以作为胚胎干细胞的来源。可以作为胚胎干细胞的来源。内细胞团内细胞团滋养层滋养层囊胚腔囊胚腔透明带透明带滋养层细胞已经分化滋养层细胞已经分化囊胚囊胚细胞开始出现分化细胞开始出现分化二、二、胚胎早期发育胚胎早期发育原肠胚原肠胚受精卵受精卵2 2细胞细胞4 4细胞细胞8 8细胞细胞桑葚胚桑葚胚囊胚囊胚原肠胚原肠胚：逐渐分逐渐分化形成化形成各种组各种组织、器织、器官等官等表面的细胞层表面的细胞层向内迁移的细胞向内迁移的细胞内外两个胚层之间内外两个胚层之间外胚层：外胚层：内胚层：内胚层：中胚层：中胚层：原肠胚原肠胚外胚层：外胚层：表皮及其附属结构、表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官神经系统、感觉器官中胚层：中胚层：皮肤真皮、脊索、肌皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、循肉、骨骼、内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统环系统、排泄系统、生殖系统内胚层：内胚层：消化道、呼吸道上皮、消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体肝胰等腺体全能细胞全能细胞细胞分化细胞分化幼幼体体继续继续分化分化出生出生发育发育性性成成熟熟个个体体孵化孵化卵裂期卵裂期胚胎发育胚胎发育胚后发育胚后发育个体发育个体发育内细胞团内细胞团滋养层细胞滋养层细胞囊胚腔囊胚腔外胚层外胚层中胚层中胚层内胚层内胚层（原肠腔）（原肠腔）总结总结注意注意 高等动物的个体发育过程高等动物的个体发育过程包括胚胎发育包括胚胎发育和和胚后发育胚后发育；胚胎发育的起点是胚胎发育的起点是受精卵受精卵，终点是终点是成熟的胎儿成熟的胎儿；胎儿出生后的发育过程属胎儿出生后的发育过程属于于胚后发育胚后发育。因此，高等动物个体发育因此，高等动物个体发育的起点是的起点是受精卵受精卵，终点是，终点是性性成熟的个体成熟的个体。课堂小结课堂小结习题巩固习题巩固PART 03PART 03【例例1 1】下列过程发生在受精过程中的是下列过程发生在受精过程中的是()精子与卵子接触精子与卵子接触,释放多种酶释放多种酶精子释放的酶可使精子穿过透明带、卵细胞膜精子释放的酶可使精子穿过透明带、卵细胞膜卵子恢复分裂并很快完成了减数分裂卵子恢复分裂并很快完成了减数分裂精子和卵子的细胞核分别形成雄原核和雌原核精子和卵子的细胞核分别形成雄原核和雌原核透明带反应可以防止多精入卵的发生透明带反应可以防止多精入卵的发生A.A.B.B.C.C.D.D.B B【例例2 2】下列有关受精作用的叙述下列有关受精作用的叙述,错误错误的是的是 ()A.A.合子中全部的遗传物质合子中全部的遗传物质,一半来自父方一半来自父方,一半来自母方一半来自母方B.B.受精时受精时,精子和卵子的染色体汇合在一起精子和卵子的染色体汇合在一起C.C.合子中的染色体数与本物种体细胞中的染色体数相同合子中的染色体数与本物种体细胞中的染色体数相同D.D.合子中的染色体合子中的染色体,一半来自父方一半来自父方,一半来自母方一半来自母方A A【例例3 3】下列关于哺乳动物早期胚胎发育的叙述下列关于哺乳动物早期胚胎发育的叙述,正确正确的是的是 ()A.A.合子形成后立即进入子宫内进行有丝分裂合子形成后立即进入子宫内进行有丝分裂B.B.卵裂时随着细胞数目的增加卵裂时随着细胞数目的增加,胚胎总体积增大胚胎总体积增大C.C.桑葚胚阶段前的每个细胞都属于全能细胞桑葚胚阶段前的每个细胞都属于全能细胞D.D.内细胞团将来发育成胎盘和胎膜内细胞团将来发育成胎盘和胎膜 C C【例例4 4】下图为哺乳动物早期胚胎发育的过程示意图下图为哺乳动物早期胚胎发育的过程示意图,下列有下列有关叙述关叙述错误错误的是的是 ()A.A.过程过程a a和和b b使胚胎中有机物的含量减少使胚胎中有机物的含量减少B.B.时期胚胎中的细胞具有全能性时期胚胎中的细胞具有全能性C.C.细胞分化开始于细胞分化开始于时期时期D.D.图示过程中图示过程中,部分细胞中的遗传物质可能发生改变部分细胞中的遗传物质可能发生改变C C感谢您们的观看支持