胚胎工程的理论基础课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3.pptx

2.3胚胎工程一、胚胎工程的理论基础1、概述胚胎工程的定义和技术概述胚胎工程的定义和技术2、掌握受精作用的基本过程掌握受精作用的基本过程1、你找到了哪些知识点？2、有哪些重点？3、有什么疑惑点？P56-57受精阶段不看受精阶段不看1.什么是胚胎工程？操作对象是？技术包括哪些？理论基础是？2.什么是受精？场所是？3.什么是“精子获能”？场所是？研究精子获能机制的意义是？“精子获能”的方法有？4.卵子进一步成熟的场所？卵子发育至哪个时期才具备受精的能力？操作对象技术理论基础 胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，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。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞体外受精、胚胎移植、胚胎分割体外受精、胚胎移植、胚胎分割哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律1.什么是胚胎工程？操作对象是？技术包括哪些？什么是胚胎工程？操作对象是？技术包括哪些？理论基础是？理论基础是？2.什么是受精？场所是？什么是受精？场所是？（1 1）概念：）概念：（2 2）场所：）场所：受精是受精是_和和_结合形成结合形成_的过程，的过程，精子精子卵子卵子合子合子输卵管内输卵管内包括包括_和和_。受精前的准备阶段受精前的准备阶段 受精阶段受精阶段3.什么是什么是“精子获能精子获能”？场所是？场所是？研究精子获能机制的研究精子获能机制的意义是？意义是？“精子获能精子获能”的方法有？的方法有？（1 1）概念：刚刚排出的精子）概念：刚刚排出的精子不能立即不能立即与卵子受精，必与卵子受精，必须在须在_发生发生_后，才后，才能获得能获得 ，这一生理现象称为，这一生理现象称为“精子获能精子获能”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（2 2）研究精子获能机制的意义：）研究精子获能机制的意义：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_的建立奠定了基础的建立奠定了基础体外受精技术体外受精技术受精能力受精能力（3 3）使精子获能的方法）使精子获能的方法直接利用直接利用_ _ 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；雌性动物生殖道雌性动物生殖道人工配制的获能液人工配制的获能液*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；3.什么是什么是“精子获能精子获能”？场所是？场所是？研究精子获能机制的研究精子获能机制的意义是？意义是？“精子获能精子获能”的方法有？的方法有？头头颈颈线粒体鞘线粒体鞘尾尾成熟精子结构和几种主要家畜的精子示意图成熟精子结构和几种主要家畜的精子示意图透明带透明带卵细胞膜卵细胞膜核核第一极体第一极体具备受精能力的卵子结构具备受精能力的卵子结构4.卵子进一步成熟的场所？卵子发育至哪个时期才具备卵子进一步成熟的场所？卵子发育至哪个时期才具备受精的能力？受精的能力？（1 1）卵子进一步成熟的场所：）卵子进一步成熟的场所：（2 2）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：输卵管内输卵管内MM（减数第二次分裂中期）（减数第二次分裂中期）5757页结束页结束1.获能以后的精子是如何接触到卵细胞膜的？2.在受精过程中，防止多精入卵的反应有哪些？3.雄原核和雌原核是如何形成的？4.如何形成受精卵?受精完成的标志是？5.观察图2-20，尝试总结哺乳动物的受精过程释放出多种酶，以溶解卵细胞膜释放出多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构，同时借助自身的外的一些结构，同时借助自身的运动接触卵细胞膜运动接触卵细胞膜精子精子穿越卵细胞膜外穿越卵细胞膜外的的结构，如结构，如透明带透明带精子精子接触卵细胞膜接触卵细胞膜1.获能以后的精子是如何接触到卵细胞膜的？获能以后的精子是如何接触到卵细胞膜的？精子精子穿越卵细胞膜穿越卵细胞膜外外的结构，如的结构，如透明带透明带精子精子接触卵细胞膜接触卵细胞膜透明带反应精子入卵精子入卵卵细胞膜反应透明带反应：透明带反应：精子触及卵细胞膜的瞬间，精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带的精子进入透明带防止多精入卵的两个屏障2.在受精过程中，防止多精入卵的反应有哪些？在受精过程中，防止多精入卵的反应有哪些？卵细胞膜反应：卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内进入卵内精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫做核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。雄原核雄原核雌原核雌原核放出第二极体放出第二极体第一极体第一极体卵子完成卵子完成减数分裂减数分裂，释放释放第二极体第二极体，形成，形成雌雌原核原核(2(2个极体个极体)3.雄原核和雌原核是如何形成的？雄原核和雌原核是如何形成的？精子形成精子形成雄原核雄原核精子入卵精子入卵受精受精完成完成的标志的标志：雌雄原核形成合子（受精卵）雌雄原核形成合子（受精卵）雌雄原核充分发育后，相雌雄原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜向移动，彼此靠近，核膜消失。这个含有消失。这个含有两个染色体组的合子就是受精卵。受精过程结束后，受精卵受精过程结束后，受精卵的发育也就开始了。的发育也就开始了。核膜消失，形成核膜消失，形成受精卵受精卵第一次卵裂即将开始第一次卵裂即将开始雌、雄原核雌、雄原核靠近靠近4.4.如何形成受精卵如何形成受精卵?受精完成的标志是？受精完成的标志是？受精的受精的实质：实质：精子和卵细胞细胞核的融合精子和卵细胞细胞核的融合受精卵中核基因来自：质基因主要来自：一半精子，一半卵细胞卵细胞5 5.观察图观察图2-202-20，尝试总结哺乳动物的受精过程，尝试总结哺乳动物的受精过程第一极体第一极体雌原核雌原核放出第二极体放出第二极体雄原核雄原核第一步：精子第一步：精子穿越卵细胞膜外穿越卵细胞膜外的结的结构，如构，如透明带透明带第二步：精子入卵第二步：精子入卵第三步：原核的形成第三步：原核的形成第四步：形成合子第四步：形成合子小组讨论小组讨论2分钟，巩固知识和解决疑问分钟，巩固知识和解决疑问根据这节课我们学得知识（板书），根据这节课我们学得知识（板书），绘制绘制“思维导图思维导图”受受精精胚胚胎胎早早期期发发育育胚胚胎胎工工程程的的理理论论基基础础准备阶段准备阶段11精子获能精子获能准备阶段准备阶段22卵子的准备卵子的准备受精受精精子穿越卵细胞膜外的结构精子穿越卵细胞膜外的结构精子接触卵细胞膜精子接触卵细胞膜精子入卵精子入卵雌、雄原核形成雌、雄原核形成雌、雄原核靠近雌、雄原核靠近核膜消失，形成受精卵核膜消失，形成受精卵根据这节课我们学得知识，绘制“思维导图”思考：这节课我们学的知识思考：这节课我们学的知识 和现实有什么联系？和现实有什么联系？整理知识，背诵记忆整理知识，背诵记忆1.胚胎工程的定义和技术2.受精定义、场所3.“精子获能”定义、场所、“精子获能”的方法4.卵子进一步成熟的场所、卵子具备受精能力的时期5.获能以后的精子接触到卵细胞膜的方式6.在受精过程中，防止多精入卵的反应7.受精完成的标志当堂训练课本P59，概念检测第1题1.胚胎早期发育的场所是？分裂方式是？2.什么是卵裂？场所在？特点是？3.根据胚胎形成的变化，可将早期发育的胚胎分为几个阶段？各阶段细胞的特点是？4.什么是孵化？二、胚胎早期发育二、胚胎早期发育场所：输卵管和子宫1.胚胎早期发育的场所是？分裂方式是？分裂方式：有丝分裂2.什么是卵裂？场所在？特点是？胚胎发育早期，有一段时间是在透明带内进行分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂受受精精卵卵卵裂卵裂桑桑葚葚胚胚囊囊胚胚原原肠肠胚胚原肠胚原肠胚2细胞4细胞8细胞桑葚胚囊胚原肠胚受精卵3.根据胚胎形成的变化，可将早期发育的胚胎分为几个阶段？各阶段细胞的特点是？2 2.桑葚胚桑葚胚（1 1）概念：）概念：当卵裂产生的子细胞逐渐形成当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团致密的细胞团，形似桑葚形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。时，这时的胚胎称为桑葚胚。（2）特点：）特点：这一阶段及之前的每一个细胞这一阶段及之前的每一个细胞都具有发育成都具有发育成完整胚胎的潜能完整胚胎的潜能，属于，属于全能细胞全能细胞。桑葚胚桑葚胚囊胚形成囊胚形成3.3.囊胚囊胚（1 1）概念：）概念：胚胎胚胎进一步发育，细胞进一步发育，细胞开始出现开始出现_，形成形成_、_；随着胚胎进一步发育，胚胎；随着胚胎进一步发育，胚胎内部出现了含有内部出现了含有_的囊腔的囊腔_，这个时期，这个时期的胚胎叫做囊胚；的胚胎叫做囊胚；分化分化内细胞团内细胞团 滋养层滋养层液体液体囊胚腔囊胚腔（2 2）特点：）特点：细胞开始出现分化细胞开始出现分化（3 3）结构：）结构：内细胞团内细胞团囊胚腔囊胚腔滋养层滋养层内细胞团：内细胞团：滋养层：滋养层：囊胚腔：囊胚腔：将来发育成胎儿的各种组织将来发育成胎儿的各种组织将来发育成胎膜和胎盘将来发育成胎膜和胎盘*内细胞团细胞具有全能性随原肠胚的形成而缩小，后面随原肠胚的形成而缩小，后面消失消失囊胚扩大囊胚扩大孵化孵化 囊胚进一步扩大，会导致囊胚进一步扩大，会导致_破裂破裂，胚胎从，胚胎从_中伸展出来，这一过程叫做孵化。中伸展出来，这一过程叫做孵化。透明带透明带透明带透明带概念：概念：意义：意义：孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。法继续发育。（4）孵化4.4.原肠胚原肠胚结构结构外胚层：外胚层：内胚层：内胚层：中胚层：中胚层：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逐渐分化形成各逐渐分化形成各种组织、器官等种组织、器官等总结：早期胚胎的发育过程总结：早期胚胎的发育过程原肠胚原肠胚2细胞4细胞8细胞桑椹胚原肠胚受精卵囊胚这一阶段及之前这一阶段及之前的每一个细胞的每一个细胞都都具有发育成完整具有发育成完整胚胎的潜能胚胎的潜能，属，属于于全能细胞全能细胞。细胞开始出细胞开始出现分化现分化内细胞团：内细胞团：滋养层：滋养层：囊胚腔：囊胚腔：将来发育成胎儿的各种组织将来发育成胎儿的各种组织将来发育成胎膜和胎盘将来发育成胎膜和胎盘囊胚不同动物受精卵发育的比较不同动物受精卵发育的比较 不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异。请分析下表，讨论相关问题差异。请分析下表，讨论相关问题几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间动物种类动物种类受精卵发育的时间受精卵发育的时间/h/h进入子宫时受精卵的发进入子宫时受精卵的发育天数和发育阶段育天数和发育阶段2细胞4细胞8细胞16细胞桑葚胚天发育阶段小鼠243838505060607068803桑葚胚绵羊363842486772963416细胞猪21515166667290110 11011422.546细胞马243036506072981066囊胚牛27424465469096120 12014445816细胞注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间1.1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？马马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚囊胚阶段阶段2.2.将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时，应选择至将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时，应选择至少发育到什么阶段的？如果换成牛又该怎样处理？少发育到什么阶段的？如果换成牛又该怎样处理？小鼠应选择至少发育到小鼠应选择至少发育到桑葚胚桑葚胚阶段的胚胎进行移植；阶段的胚胎进行移植；牛在自然情况下，胚胎虽然牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在最早可在8-168-16细胞阶段细胞阶段进入子宫，但为了进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中在实践中通常发育到囊胚阶段的胚胎进行移植通常发育到囊胚阶段的胚胎进行移植；3.3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的而研究，为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的而研究，会为胚胎工程提供理论基础？会为胚胎工程提供理论基础？人们正是在人们正是在认识自然受精和早期胚胎发育的规律认识自然受精和早期胚胎发育的规律的基础的基础上，在上，在体外体外进行有效的进行有效的模拟模拟，才使，才使卵母细胞卵母细胞能在体外成熟能在体外成熟，精子能在体外完成获能精子能在体外完成获能，获能的精，获能的精子和培养成熟的卵子能在子和培养成熟的卵子能在试管中完成受精试管中完成受精，获得的，获得的受精卵能在受精卵能在人工培养条件下继续发育人工培养条件下继续发育等等受受精精胚胚胎胎早早期期发发育育胚胚胎胎工工程程的的理理论论基基础础准备阶段准备阶段11精子获能精子获能准备阶段准备阶段22卵子的准备卵子的准备受精受精卵裂卵裂桑葚胚桑葚胚囊胚囊胚原肠胚原肠胚精子穿越卵细胞膜外的结构精子穿越卵细胞膜外的结构精子接触卵细胞膜精子接触卵细胞膜精子入卵精子入卵雌、雄原核形成雌、雄原核形成雌、雄原核靠近雌、雄原核靠近核膜消失，形成受精卵核膜消失，形成受精卵课堂小结课堂小结拓展应用提提示示：细细胞胞核核和和线线粒粒体体都都是是精精子子的的重重要要结结构构。其其中中，细细胞胞核核是是遗遗传传物物质质储储存存的的场场所所，决决定定后后代代的的遗遗传传特特性性，它它参参与与受受精精过过程程。线线粒粒体体是是精精子子进进行行有有氧氧呼呼吸吸的的主主要要场场所所，为为精精子子的的生生存存和和运运动动提提供供能量能量。1.精母细胞变成精子过程中，很多结构会消失，而细胞核与线粒体都会保留了下来，请解释这一现象。拓展应用提提示示：精精液液由由精精子子和和精精浆浆两两部部分分组组成成。精精浆浆中中含含有有一一种种能能抑抑制制精精子子获获能能的的物物质质，因因此此在在一一般般情情况况下下，精精液液中中的的精精子子无无法法获获能能。只只有有当当交交配配后后精精液液进进入入雌雌性性动动物物的的生生殖殖道道时时，由由生生殖殖道道分分泌泌产产生生一一些物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能些物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。不不同同动动物物的的精精子子在在雌雌性性动动物物生生殖殖道道内内获获能能的的部部位位可可能能会会所所有有差差异，但主要是在子异，但主要是在子宫宫和输卵管中。和输卵管中。精精子子的的获获能能涉涉及及以以下下变变化化：雌雌性性动动物物生生殖殖道道分分泌泌的的一一些些物物质质使使精精子子表表面面的的物物质质发发生生变变化化 (如如某某些些酶酶将将顶顶体体表表面面的的糖糖蛋蛋白白降降解解)；精精子子表表面面膜膜结结构构一一些些物物质质的的比比例例发发生生变变化化；膜膜的的通通透透性性发发生生变变化化等等。这这些些变变化化可可以以暴暴露露出出精精子子表表面面与与卵卵细细胞胞相相识识别别的的受受体体，改变精子的活力，为后续受精做准备。改变精子的活力，为后续受精做准备。2.精子在雌性的生殖道内是如何获能的？除了教材中介绍的，防止多精入卵的机制还有哪些？关于受精作用，你还有提出其他问题吗？关关于于防防止止多多精精入入卵卵的的机机制制，教教材材只只进进行行了了简简单单介介绍绍，内内容容主主要要涉涉及及防防止止多多精精入入卵卵的的两两道道重重要要屏屏障障：透透明明带带反反应应和和卵卵细细胞胞膜膜反反应应。它它们们分分别别发发生生在在精精子子穿穿越越透透明明带带触触及及卵卵细细胞胞膜膜的的瞬瞬间间及精子及精子入入卵之后。卵之后。除除两两个个屏屏障障外外，生生殖殖道道对对精精子子还还具具有有初初步步的的筛筛选选作作用用，在在经经过过雌雌性性动动物物生生殖殖道道的的一一些些屏屏障障后后，只只有有少少数数活活动动力力强强的的精精子子能能到到达达受受精精部部位位；在在精精子子和和卵卵细细胞胞识识别别后后会会发发生生一一些些反反应应，如如卵卵细细胞胞表表面面的的精精子子识识别别受受体体很很快快发发生生分分子子修修饰饰，使使后后来来的的精精子子表面的卵细胞结合蛋白不能识别受体表面的卵细胞结合蛋白不能识别受体等。等。拓展：防止多精入卵的机制