第2章細胞工程第3節胚胎工程第1課時胚胎工程的理論基礎1哺乳動物在自然條件下受精和早期胚胎的發育規律是胚胎工程重要的理論基礎。闡述細胞的結構與功能的適應。（生命觀念）2以過程圖的形式表示受精作用和胚胎發育的過程。（科學思維）

我國對奶類的總需求量很大，但我國奶牛的單產水平并不高。而引進一頭外國高產成年奶牛往往需要數萬元。能不能讓引進的良種奶牛快速、大量繁殖呢?遺憾的是，牛的生育率很低！但克隆技術又不夠成熟，克隆動物可能存在健康問題，如何解決這個難題呢？良種荷斯坦奶牛

動物體細胞核移植技術進行克隆可以通過體外受精（有性生殖）、胚胎分割等技術獲得多個良種奶牛胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代。【胚胎工程技術】P56從社會中來胚胎工程的概念受精胚胎早期發育

胚胎工程是指對

進行多種顯微操作和處理，然后將獲得的

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

等。操作對象技術種類工程實質理論基礎動物生殖細胞、受精卵、早期胚胎細胞體外受精、胚胎移植、胚胎分割在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發育條件進行的模擬操作。哺乳動物受精和早期胚胎發育的規律生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞胚胎移植體外受精、胚胎移植和胚胎分割胚胎工程胚胎早期發育受精胚胎移植體外受精胚胎分割基本技術及應用理論基礎體外受精早期胚胎培養胚胎分割胚胎移植短內時間內可產生大量后代胚胎工程的概念受精胚胎早期發育受精定義階段受精前的準備階段受精階段指

和

結合形成合子(即

)的過程。準備階段Ⅰ——精子獲能準備階段Ⅱ——卵子的準備輸卵管內精子卵子受精卵細胞間的信息交流（細胞膜上的糖蛋白有識別作用）細胞膜具有一定的流動性問題：精卵相互識別的體現細胞膜什么功能？精卵融合的結構基礎是什么？場所精原細胞大量精原細胞初級精母細胞次級精母細胞精細胞精子有絲分裂染色體復制及相關蛋白質合成細胞變形第一階段第二階段第三階段減數分裂Ⅰ減數分裂Ⅱ（3）精子的結構：頭頸線粒體鞘尾巴頂體（主要是細胞核）（為精子運動提供能量）（由中心體演變而來）1.精子的形成過程（1）場所：曲細精管在雄性動物的

內完成。（2）時期：從

開始到

衰退。初情期生殖機能不同種動物精子的形態相似，大小略有不同，與動物的體型大小無關睪丸科學研究發現，剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在雌性動物的生殖道發生相應的生理變化后，才能獲得受精能力，這一生理現象稱為“精子獲能”精子獲能的方法：①直接利用雌性動物的生殖道②培養在人工配制的獲能液2.準備階段Ⅰ——精子獲能肝素Ca2＋載體精子獲能的原因：精液由精子和精漿組成，精漿中含有抑制精子獲能的物質，只有精子進入雌性動物的生殖道后，由生殖道分泌產生相關物質解除對精子的抑制，才能使精子獲得受精的能力。3.卵子的形成過程（1）場所：（2）時期：在雌性動物的

內完成。動物的胚胎在

以后。卵巢性別分化卵泡中的卵母細胞在排卵前都處于減數分裂Ⅰ前期分裂過程不連續，有兩次暫停。排出的卵子要在輸卵管內發育到

時，才具備與精子受精的能力。MⅡ期原始卵泡成熟卵泡黃體次級卵母細胞4.準備階段Ⅱ——卵子的準備卵原細胞初級卵母細胞馬、犬排卵豬、羊排卵發育次級卵母細胞MⅡ期卵母細胞5.哺乳動物受精過程透明帶卵細胞膜核（紡錘體-染色體復合物）第一極體卵的外面具有外被，其成分主要是糖蛋白，是由卵細胞或其它細胞分泌的。在哺乳動物中這種外被叫做透明帶，其作用是保護卵子，阻止異種精子進入。放射冠第1步：精子穿越卵細胞膜外結構（放射冠和透明帶）頂體反應獲能后的精子與卵子在輸卵管相遇釋放多種酶（頂體酶）溶解卵細胞膜外的一些結構（如透明帶）借助精子自身運動精子接觸卵細胞膜5.哺乳動物受精過程第2步：透明帶反應在精子觸及卵細胞膜的瞬間，卵細胞膜外面的透明帶會迅速發生生理反應，阻止后來的精子進入透明帶。阻止多精入卵的第一道屏障精子入卵后，卵細胞膜會立即發生生理反應，拒絕其他精子再進入卵內。阻止多精入卵的第二道屏障第4步：卵細胞膜發生生理反應第3步：精子入卵精子外膜與卵細胞膜融合，精子入卵。精子與卵細胞膜接觸時，立即被微絨毛抱合，精子外膜與卵細胞膜融合，精子入卵。阻止多精入卵的第二道屏障精子入卵后，發生卵細胞膜反應。卵黃膜上的微絨毛抱住精子思考：精子是如何進入卵細胞膜的？精子入卵后卵細胞膜會發生什么反應？有何作用？第5步：雌雄原核的形成①雄原核的形成：

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，形成一個比原來精子的核還大的核，叫做雄原核。②雌原核的形成：精子入卵后被激活的卵子完成減數分裂Ⅱ，排出第二極體，形成雌原核。雄原核第一極體放出的第二極體卵子完成減數分裂Ⅱ輸卵管精子入卵激活后發生場所：發生時間：雌原核注意：雌、雄原核不能理解成卵子、精子原來的核，而是在原來細胞核的基礎上形成的新核，原核膜已破裂。多數哺乳動物的第一極體不進行減數分裂Ⅱ第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成雌、雄原核充分發育相向移動，彼此靠近核膜消失，形成含有兩個染色體組的合子，受精卵形成雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即將開始受精的標志：a.觀察到兩個極體（透明帶和卵細胞膜之間）b.觀察到雌、雄原核。受精完成的標志：雌、雄原核融合形成合子獲能后的精子穿越透明帶精子觸及卵細胞膜的瞬間，發生透明帶反應精子入卵后，發生卵細胞膜反應形成雌原核和雄原核形成合子（受精卵）防止多精入卵的第一道防線防止多精入卵的第二道防線保證受精卵中的遺傳物質與親代體細胞一致，從而保證了遺傳的穩定性。受精完成的標志受精的標志（或者觀察到兩個極體）5.哺乳動物受精過程受精卵的核基因是精子和卵子各占一半；受精卵的質基因幾乎全部來自卵子。1.精子和卵子相遇結合形成受精卵的部位是輸卵管(

)2.精子和卵子都需要經過獲能才能進行受精作用(

)3.受精的標志是觀察到兩個極體；受精完成的標志是雌、

雄原核融合形成合子(

)4.動物排出的卵子成熟程度不同，都要在卵巢中進一步發

育到MⅡ期才具備受精能力(

)√×√×正誤判斷1.阻止多精入卵的兩道屏障：

第一道：

時間：

；

第二道：

時間：

。2.兩個標志：

受精標志：

；

受精完成標志：

。3.精子與卵細胞的結合，

體現了細胞膜具有

的功能？

體現了細胞膜什么特性？

。精子觸及卵細胞膜的瞬間精子入卵后透明帶反應卵細胞膜反應觀察到兩個極體或者雌、雄原核雌、雄原核融合，形成合子（受精卵）進行細胞間信息交流細胞膜具有一定的流動性鞏固練習胚胎工程的概念受精胚胎早期發育次級卵母細胞受精2細胞期4細胞期8細胞期受精卵桑葚胚囊胚著床1.場所：2.分裂方式：受精卵卵裂桑葚胚囊胚原腸胚輸卵管和子宮有絲分裂輸卵管（透明帶）子宮高等動物的個體發育過程包括胚胎發育和胚后發育；胚胎發育的起點是受精卵，終點是成熟的胎兒；胎兒出生后的發育過程屬于胚后發育。因此，高等動物個體發育的起點是受精卵，終點是性成熟的個體。3.過程：受精卵→桑葚胚①時期：②場所：③特點：在透明帶內項目變化細胞數目胚胎的總體積每個細胞體積DNA總量每個細胞內的DNA總量有機物總量增加減小增多不變減少不增加受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑葚胚囊胚原腸胚原腸胚受精卵2細胞4細胞8細胞桑葚胚囊胚卵裂期細胞數量

胚胎總體積

不斷增加并不增加卵裂（期）3.過程卵裂:在透明帶內進行分裂，細胞數量不斷增加，胚胎總體積不增加，這種受精卵的早期分裂。桑葚胚(2)特點：當卵裂產生的子細胞數目達到32個，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。(1)概念：這一階段及之前的每個細胞都具有發育成完整胚胎的潛能，屬于全能細胞。桑葚胚桑葚受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑葚胚囊胚原腸胚3.過程囊胚受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑葚胚囊胚原腸胚3.過程透明帶細胞開始分化（聚集在胚胎一端的細胞）（沿透明帶內壁擴展和排列的細胞）具有全能性孵化：囊胚進一步擴大會導致透明帶破裂破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫做孵化。如果不能正常孵化，胚胎就無法繼續發育。內細胞團滋養層囊胚腔發育成胎盤和胎膜發育成胎兒的各種組織特點：結構：受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑葚胚囊胚原腸胚3.過程原腸胚滋養層內胚層原腸腔外胚層外胚層內胚層中胚層表面的細胞層向內遷移的細胞內外兩個胚層之間消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺體。外胚層：表皮及其附屬結構、神經系統、感覺器官。中胚層：皮膚真皮、脊索、肌肉、骨骼、內臟器官外膜、循環系統、排泄系統、生殖系統。內胚層：全能細胞細胞分化幼體繼續分化出生發育性成熟個體孵化卵裂期胚胎發育胚后發育個體發育內細胞團滋養層細胞囊胚腔外胚層中胚層內胚層（原腸腔）歸納總結特別提醒1.胚胎發育中的細胞分裂均為有絲分裂，原腸胚階段是個體發育中分化限度最大的階段，但細胞分化貫穿于生物體整個生命歷程中。2.桑葚胚及以前的細胞均未分化，細胞全能性高，是胚胎分割的最佳時期。3.桑葚胚到囊胚的發育過程中，細胞開始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。4.卵裂期和桑葚胚時期，只進行細胞分裂，不需要從外界獲取營養物質，

胚胎發育所需營養主要來自卵黃。囊胚期細胞開始分化，透明帶破裂，滋養層細胞（以后發育成胎盤、胎膜，與母體建立聯系）從外界吸收營養物質，使胚胎繼續發育。早期胚胎發育認識的誤區1.誤認為子宮是唯一的發育場所。受精卵形成后即在輸卵管內開始進行有絲分裂，

輸卵管為受精卵發育的最初場所。2.誤認為胚胎發育過程中胚胎體積一直在增大。

卵裂時期胚胎總體積基本不變，每個細胞的體積在減小。3.誤認為胚胎發育過程中有機物總量在增加。

早期胚胎發育消耗卵細胞提供的營養物質，有機物總量減少，但有機物種類增加。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(注：馬牛為排卵后時間，其他動物為交配后時間)不同動物受精卵發育的比較

P59特別提醒討論1：表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發育程度最高？馬的胚胎進入子宮時，發育程度最高，它處于囊胚階段討論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？如果換成牛又該怎樣處理？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，在實踐中通常發育到囊胚階段的胚胎進行移植；討論3：為什么說關于動物的體內受精和胚胎發育的而研究，會為胚胎工程提供理論基礎？

人們正是在認識自然受精和早期胚胎發育的規律的基礎上，在體外進行有效的模擬，才使卵母細胞能在體外成熟，精子能在體外完成獲能，獲能的精子和培養成熟的卵子能在試管中完成受精，獲得的受精卵能在人工培養條件下繼續發育等。(1)胚胎發育早期的細胞分裂方式包括有絲分裂和減數分裂(

)(2)囊胚的滋養層細胞具有全能性(

)(3)胚胎發育過程中開始分化的階段是原腸胚期(

)(4)囊胚內的內細胞團將來發育成胎盤和胎膜(

)(5)胚胎發育的場所是輸卵管(

)×××××正誤判斷下圖表示哺乳動物胚胎早期發育過程的幾個階段，請據圖回答問題（1）寫出各個階段的名稱：A.

；B.

；C.

。（2）寫出圖中各標號的名稱：[①]

；[②]

；[③]

；

[④]

。其中②能發育為胎兒的各種組織，表明其仍具有

。（3）A階段的細胞具有發育上的全能性，B階段的細胞開始出現

，B時期中的①將來發育成______________，該胚進一步擴大，導致③的破裂，這一過程叫做_______。桑葚胚囊胚原腸胚滋養層內細胞團透明帶囊胚腔全能性分化胎盤和胎膜孵化典例分析如圖表示人的受精卵在卵裂期過程中，DNA總量、每個細胞體積、所有細胞體積之和、細胞數量的變化趨勢(橫坐標為發育時間)。其中正確的是（

）A.①② B.①③C.②④ D.③④典例分析C受精精子獲能受精前的準備卵子準備MⅡ期具備受精能力雌性動物的生殖道或培養到獲能液(肝素或Ca2+載體)中精子穿過卵細胞外結構精子接觸卵細胞膜精子入卵稱為雄原核；卵子釋放第二極體，形成雌原核雌雄原核靠近核膜消失桑葚胚受精卵每個細胞能發育成組成個體的任何細胞類型及胚外組織囊胚原腸胚卵裂細胞在透明帶內分裂，胚胎總體積并不增加孵化內細胞團滋養層組成個體的各種組織細胞胎盤、胎膜等胚外組織細胞外胚層內胚層中胚層1.判斷下列有關哺乳動物受精的表述是否正確。（1）在自然條件下，受精在子宮中完成。（

）（2）精子需要獲能才能與卵子結合，而卵子一