第二章細胞工程第3節胚胎工程一胚胎工程的理論基礎指對生殖細胞、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生產后代，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。操作對象一、胚胎工程概念技術種類理論基礎：哺乳動物體內受精和早期胚胎發育的規律工程實質：在體外條件下,對動物自然受精和早期胚胎發育條件進行的模擬操作。1978年世界首例試管嬰兒露易絲.布朗1

實例1988年中國首例試管嬰兒鄭萌珠思考1.試管嬰兒技術包括哪些操作步驟？①體外受精②胚胎的早期培養③胚胎移植思考2.試管嬰兒培育和正常懷孕有何異同？相同：都通過有性生殖產生；都要在母體子宮內發育形成胎兒。不同：受精作用在體外，在體外發育成早期胚胎進行胚胎移植。二、胚胎工程的理論基礎—受精知識回顧必修二減數分裂與受精作用曲細精管人的睪丸和精子示意圖1、精子的發生精子的變形過程③精子頭出現④細胞質濃縮①頂體的發生②尾的發育⑤精子形成知識延伸

1.細胞核2.高爾基體3.中心體4.線粒體5.細胞內其他物質精子頭的主要部分頭部的頂體精子的尾線粒體鞘(尾的基部)

原生質滴(球狀,最后脫落)精子細胞變形總結精子細胞變形成精子便于運動——“減負”精子的形態：（1）外形似蝌蚪，分__、__、__、三大部分。（2）不同種動物精子的形態____，大小略有____，與動物的體形大小________。頭頸尾相似不同無關①細胞核是遺傳物質儲存的場所，決定后代的遺傳特性，它參與受精過程。精母細胞在變成精子的過程中，很多結構會消失，而細胞核與線粒體都保留了下來，請解釋這一現象？思考：②精子的運動需要依靠尾部的擺動，這個過程需要消耗能量。線粒體是進行有氧呼吸的主要場所，為精子的生存和運動提供能量。卵細胞卵泡知識回顧必修二減數分裂與受精作用2、卵子的發生卵子的發生知識延伸卵原細胞有絲分裂多個卵原細胞染色體復制初級卵母細胞胚胎期性別分化后卵巢MⅠ第一極體次級卵母細胞排卵前后完成初情期后排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？答：是指卵子從卵泡中排出。卵子結構圖卵原細胞有絲分裂多個卵原細胞染色體復制初級卵母細胞MⅠ第一極體次級卵母細胞第二極體卵子退化消失MⅡ排卵前后完成在受精過程完成胎兒期初情期后卵巢輸卵管第二極體初級卵母細胞的形成在胎胎期性別分化后；減數第一次分裂是在雌性動物排卵前后完成；減數第二次分裂是在精子和卵子結合的過程完成的。1、部位：2、時間：卵巢（MⅠ）、輸卵管（MⅡ）1.一個卵泡中能形成幾個成熟的卵子？2.剛排出的卵是成熟的卵子嗎？它在母體的什么部位與精子受精？答：剛排出的卵子尚未完全成熟,且成熟程度不同，有的可能是次級卵母細胞，例如豬、羊，有的可能是初級卵母細胞，例如馬、犬。答：正常情況下，一個卵泡只能形成一個成熟的卵子。排出的卵子是在輸卵管內與精子受精的。3.產生卵子的過程是否都發生在卵巢中？答：減數第二次分裂過程是在輸卵管中相同點：精子和卵子的發生有何異同?①原始生殖細胞的增殖為有絲分裂②生殖細胞的成熟為減數分裂③成熟細胞均經染色體復制一次和細胞兩次分裂，子細胞中染色體數目減半。項目精子的發生卵子的發生區別場所時間過程特點結果是否變形重要區別睪丸卵巢、輸卵管初情期后胎兒時期、初情期后連續的，需變形；細胞質均等分配MⅠMⅡ是不連續的，不需變形；細胞質不均等分配4個精子一個卵子需要不需要發生的時期和場所不同點：3.受精

包括受精前的準備階段和受精階段。受精是精子與卵子結合形成合子（即受精卵）的過程a.概念b.場所在自然條件下，哺乳動物的受精在輸卵管內完成。c.過程準備階段1—精子獲能張明覺1951年，他發現“精子獲能”的生理現象。同年，澳大利亞學者奧斯汀博士也在實驗中發現相同現象。國際生理學界把他們倆的研究成果命名為“張—奧原理”。這一現象的發現解開了精卵受精之謎，為哺乳類卵子體外受精的成功，奠定了理論基礎。1959年，他首次成功地把兔子的精子和卵子在體外結合，再放回到兔子子宮里，體外受精的卵子發育正常，文章發表在1959年的《自然》雜志上。正是他的研究，促成了第一個試管嬰兒的誕生，因此，張明覺博士也被譽為“試管嬰兒的先驅”。精子獲能：剛剛排出的精子不能立即與卵細胞受精，必須在雌性動物生殖道發生相應生理變化后，才能獲得受精能力，這一現象稱為精子獲能。

方法①利用雌性動物的生殖道讓精子獲能。②將精子培養在人工配置的獲能液中使其獲能等。常用有效成分：Ca2+載體、肝素等注意①精子獲能實質是指精子獲得受精“能力”，而不是獲得能量。②精子獲能的場所：雌性動物的生殖道。準備階段2—卵子的準備卵子一般在排出2～3小時后才能被精子穿入。他們都要在輸卵管內進一步發育成熟，到MⅡ中期時，才具備與精子受精的能力。如圖表示卵子的發生過程．與此相關的敘述中，不合理的是（）A．圖中A是第一極體，B是合子，E是受精，階段C是胎兒期，階段D是初情期后B．當觀察到第二極體時，可以表明卵子已經了受精C．能發生染色體著絲點分裂的階段是④D．①階段存在的變異方式有基因突變、基因重組和染色體變異D精子穿越卵細胞膜外的結構，如透明帶釋放出多種酶，以溶解這些結構精子接觸卵細胞膜透明帶反應精子形成雄原核、卵子完成減數分裂Ⅱ，釋放第二極體，形成雌原核精子入卵卵細胞膜反應精子觸及卵細胞膜的瞬間，透明帶會迅速發生生理反應，阻止后來的精子進入透明帶精子入卵后，卵細胞膜會立即發生生理反應，拒絕其他精子再進入卵內防止多精入卵的兩個屏障精子入卵后，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的核還大的核，叫做雄原核。雄原核雌原核放出第二極體第一極體受精階段雌、雄原核靠近核膜消失，形成受精卵。第一次卵裂即將開始雌雄原核充分發育后，相向移動，彼此靠近，核膜消失。這個含有兩個染色體組的合子就是受精卵。受精過程結束后，受精卵的發育也就開始了。受精階段受精完成的標志：雌雄原核形成合子受精的標志：觀察到兩個極體或者雌雄原核多數哺乳動物的第一極體不進行減數分裂Ⅱ，因而不會形成兩個第二極體。意義維持每種生物前后代體細胞中染色體數目的恒定

；對于生物的遺傳和變異十分重要。實質雄原核與雌原核互相融合。精子內的頂體由溶酶體特化而來．精卵識別后，頂體膜與精子細胞膜融合，釋放溶酶體酶使卵子外層形成孔洞，以利于精卵融合形成受精卵．下列敘述正確的是（）A頂體內儲存的溶酶體酶是在精子的溶酶體中合成的B精子游向卵子所需的能量來自細胞質基質和線粒體C頂體膜和精子細胞融合體現生膜的選擇透過性D受精卵中遺傳物質上的DNA一半來自父方，另一半來自母方B人卵細胞受精到受精卵卵裂后植入的過程三、胚胎工程的理論基礎—胚胎早期發育受精卵的早期分裂稱為卵裂1、胚胎發育的場所：輸卵管和子宮受精卵卵裂桑葚胚囊胚原腸胚卵裂（1）概念：

胚胎發育早期，有一段時間是在透明帶內進行分裂，細胞數量不斷增加，胚胎總體積并不增加，這種受精卵的早期分裂稱為卵裂。（2）場所：透明帶內。（3）分裂方式：有絲分裂（4）特點：細胞數量

，胚胎總體積

_________

每個細胞體積___________DNA總數目__________

每個細胞的核DNA數目_____有機物總量_____，有機物種類_____不斷增加并不增加不斷減小不斷增加不變減少增加（1）概念當卵裂產生的子細胞逐漸形成_____的細胞團，形似桑葚時，這是的胚胎稱為桑葚胚；（2）特點這一階段及之前的每一個細胞都具有發育成完整胚胎的潛能，屬于全能細胞致密桑葚胚（一般32細胞）（1）概念

胚胎進一步發育，細胞______________，形成___________、_________；隨著胚胎進一步發育，胚胎內部出現了含有_______的囊腔—_________，這個時期的胚胎叫做囊胚；開始出現分化內細胞團滋養層液體囊胚腔囊胚（2）內細胞團聚集在胚胎一端的細胞形成內細胞團，個體較大，是一種未分化的細胞，具有全能性，將來發育成____________________。胎兒的各種組織（4）孵化囊胚進一步_____，會導致_____________，胚胎從__________中___________，這一過程叫做孵化。擴大透明帶破裂透明帶伸展出來（3）滋養層細胞沿透明帶內壁擴展和排列的細胞，稱為滋養層細胞，它們將來發育成______________。胚胎可通過這些組織從母體中獲得正常發育所需的氧氣和營養物質。胎膜和胎盤

___________后，將發育形成_________；

原腸胚表面的細胞層為__________，向內遷移的細胞形成__________；隨著發育的進行，一部分細胞還會在內外兩個胚層之間形成__________；

這三個胚層將__________________________________；囊胚孵化原腸胚外胚層內胚層中胚層逐漸分化形成各種組織、器官等原腸胚拓展了解——胚胎發育和個體發育動物種類受精卵發育的時間/h進入子宮時受精卵的發育天數和發育階段2細胞4細胞8細胞16細胞桑裝胚天發育階段小鼠24~3838?5050?6060?7068?803桑建胚綿羊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細胞不同動物受精卵發育及其進入子宮的時間有明顯的差異。請分析下表，討論相關問題。幾種動物受精卵發育及其進入子宮的時間表。不同動物受精卵發育的比較注：馬、牛為排卵后時間，其他動物為交配后時間。討論1.

表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發育程度最高？討論2.將體外培養的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時，應選擇至少發育到什么階段的胚胎?如果換成牛又該怎樣處理？比較而言，馬的胚胎進入子宮時，發育程度最高，它處于囊胚階段。小鼠應選擇至少發育到桑葚胚階段的胚胎進行移植。牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在8~16細胞階段進入子宮，但為了提高移植后胚胎的發育率和妊娠率，在實踐中通常用發育到囊胚階段的胚胎進行移植。不同動物受精卵發育的比較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育規律的基礎上實現的。人們正是在認識了這些自然規律的基礎上，在體外進行有效的模擬，才使