第3節

胚胎工程第1課時：胚胎工程的理論基礎第2章簡述受精的基本過程。簡述胚胎早期發育的過程及各發育時期的特點。本節聚焦良種荷斯坦奶牛可以通過體外受精、胚胎分割等技術獲得多個良種奶牛的胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代。從社會中來你能想出什么方法來擴大良種荷斯坦奶牛種群的數量呢?培育克隆牛可以達到快速繁育的目的。如果繁育成功，這樣的種群在遺傳多樣性上與自然種群有何區別?要想獲得在遺傳多樣性上具有更大優勢的后代，你能想出其他繁育方法嗎?閱讀教材“從社會中來”了解我國在奶牛生產中存在的問題，思考以下問題：“克隆”屬于無性生殖，后代的遺傳多樣性低。克隆技術、體外受精①操作對象：②操作水平：③技術手段：生殖細胞、受精卵或早期胚胎體外受精、早期胚胎培養、胚胎移植、胚胎分割等哺乳動物體內受精和早期胚胎發育的規律④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胚胎工程⑤理論基礎：主要集中在細胞水平上1受精2胚胎早期發育01胚胎工程的理論基礎受精定義:階段:受精前的準備階段受精階段:準備階段Ⅰ:精子獲能準備階段Ⅱ:卵子的準備精子與卵子結合形成合子(即受精卵)的過程。細胞膜的功能：進行細胞間信息交流細胞膜特性：具有一定的流動性哺乳動物的輸卵管內。01胚胎工程的理論基礎場所：睪丸內的曲細精管形成過程：精原細胞次級精母細胞初級精母細胞精細胞精子精原細胞初級精母細胞（整個過程連續進行，不間斷）知識回顧必修二減數分裂與受精作用（一）準備階段1—精子獲能【補充】精子變形的過程和結構頭頸線粒體鞘尾頂體①頂體的發生②尾的發育（高爾基體）（細胞核）③精子頭出現④細胞質濃縮⑤精子形成（中心體）[思考P59]精子細胞變成精子的過程中，細胞中很多結構會消失，為什么細胞核和線粒體都保留下來？

細胞核——精子儲存遺傳物質的場所，決定后代的遺傳特性，參與受精過程。

線粒體——精子進行有氧呼吸的主要場所，為精子的生存和運動提供能量。*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

閱讀課本56-57頁內容，合作完成以下問題：1、精子和卵子排出后能否立即受精？為什么？2、受精時，精子依次穿過了哪些結構進入了卵細胞？如何穿過？3、防止多精入卵的反應有哪些？對生物遺傳有什么意義？4、入卵后，精子和卵子發生了哪些變化？5、卵細胞受精的標志是什么？受精完成的標志是什么？任務一、合作探究（一）準備階段1—精子獲能1、概念：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”。2、獲能方法：（1）直接利用

使精子獲能；（2）將精子培養在

中使其獲能；雌性動物生殖道人工配制的獲能液不是獲得能量3、研究精子獲能機制的意義：實現了各種哺乳動物精子在體外條件下的獲能，為______________的建立奠定了基礎。體外受精技術（一）準備階段1—精子獲能*精子頭部有去能因子，抑制了它的受精能力*在雌性生殖道內，有些化學物質會使精子的頭部發生一定的變化，使精子具有真正的受精能力。卵子的準備卵原細胞初級卵母細胞第一極體第二極體第二極體第二極體間期減Ⅰ減Ⅱ退化消失卵細胞次級卵母細胞分裂過程不連續，有兩次暫停①胚胎在性別分化后：②青春期（初情期）：③精卵細胞的結合：繼續分裂，形成次級卵母細胞時被排出卵泡，在輸卵管發育至MⅡ期停止完成減數第二次分裂開始減數第一次分裂，形成初級卵母細胞卵子成熟場所（一）準備階段2—卵子的準備知識回顧（1）排卵排出的不是成熟的卵細胞，

卵子一般在排出

后才能被精子穿入（2）動物排出的卵子成熟度不同；有的可能是

，如馬、犬等；有的可能是

，如豬、羊等。（3）卵子成熟的場所：排出的卵子都要在

內進一步成熟。（4）卵子具備與精子受精能力的時期：2~3h初級卵母細胞次級卵母細胞輸卵管MⅡ（減數第二次分裂中期）（一）準備階段2—卵子的準備排卵指卵子從卵泡中排放到輸卵管中。具備受精能力的卵子（MⅡ期）結構透明帶卵細胞膜核（紡錘體—染色體復合物）第一極體非生物膜結構，主要成分是糖蛋白，保護卵細胞，防止多精子進入

精子穿越卵細胞膜外的結構，如透明帶精子釋放的多種酶溶解

精子接觸卵細胞膜透明帶反應觸及卵細胞膜瞬間，透明帶迅速發生生理反應，阻止后來的精子進入透明帶精子入卵①精子形成雄原核②卵子完成減Ⅱ，排出第二極體，形成雌原核卵細胞膜反應精子入卵后，卵細胞膜立即發生生理反應，拒絕其他精子再進入卵內精子入卵尾部脫離，原有的核膜破裂并形成一個新的核膜防止多精入卵的兩個屏障1.過程受精階段雌、雄原核靠近，核膜消失。形成受精卵開始發育。受精的標志：兩個極體雌雄原核雌雄原核形成合子①精子形成雄原核②卵子完成減Ⅱ，排出第二極體，形成雌原核受精完成的標志：觀察到兩個極體或雌雄原核一、胚胎工程的理論基礎—受精小結2.[2022·重慶聯考]

下列關于哺乳動物受精過程及結果的描述，正確的是(

)。①精子與卵子接觸，釋放多種酶，以溶解卵細胞膜外的一些結構②精子觸及卵細胞膜的瞬間，卵細胞膜發生生理反應，阻止后來的精子進入卵內③精子入卵后，原有核膜破裂，最后形成一個比原來精子的核還大的雄原核④精子入卵后被激活的卵子完成減數分裂Ⅱ，排出第二極體后，形成雌原核⑤合子中的遺傳物質，一半來自父方，一半來自母方A.①②③

B.①③④

C.③④⑤

D.②④⑤B任務二：鞏固練習合子中的核遺傳物質，一半來自父方，一半來自母方，⑤誤。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，而卵子一經排出就具備受精能力。（

）（3）精子入卵后，卵細胞膜會發生反應阻止其他精子入卵。（

）√××觀察家畜卵子的發生和成熟示意圖，思考并回答下面的問題：復習(1)圖中①、②、③表示的細胞名稱依次是__________________________________。假設該動物體細胞內有染色體2n條，則①、②、③、④四種細胞內的染色體數目依次是______________。卵原細胞、初級卵母細胞、次級卵母細胞2n、2n、n、2n復習觀察家畜卵子的發生和成熟示意圖，思考并回答下面的問題：(2)圖中a、b、c表示細胞分裂，依次為___________________________，在精子與卵子結合過程中完成的分裂是___(填“a”“b”或“c”)。圖中的p、q表示的結構依次是_____________。c過程發生的場所為_______。有絲分裂、減數分裂Ⅰ、減數分裂Ⅱc透明帶、卵細胞膜輸卵管人卵細胞受精到受精卵卵裂后植入的過程1.胚胎發育的場所在哪里？

分裂的方式是？2.胚胎發育過程主要包括哪幾個階段？3.發育的每個階段各有何特征？任務二閱讀教材“胚胎早期發育”相關內容，回答以下問題：02胚胎早期發育任務二02胚胎早期發育231、場所：輸卵管、子宮2、過程：02胚胎早期發育24受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑葚胚囊胚原腸胚卵裂期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稱為卵裂。卵裂期分裂方式：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有絲分裂0202胚胎早期發育25受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑葚胚囊胚原腸胚桑葚胚桑葚胚特點：每個細胞都具有發育成完整胚胎的潛能，

屬于全能細胞。02細胞數目達到32個，排列緊密，形似桑葚。02胚胎早期發育26受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑葚胚囊胚原腸胚囊胚特點：結構：細胞開始分化內細胞團滋養層細胞囊胚腔——發育成胎兒的各種組織——發育成胎膜和胎盤內細胞團囊胚腔滋養層囊胚透明帶具有全能性孵化：囊胚進一步擴大會導致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫做孵化。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就無法繼續發育。0202胚胎早期發育27受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑椹胚囊胚原腸胚原腸胚逐漸分化形成各種組織、器官等表面的細胞層向內遷移的細胞內外兩個胚層之間中胚層：外胚層：內胚層：原腸胚——出現胚層分化0202胚胎早期發育原腸胚三胚層的發育外胚層：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：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺體02胚胎早期發育特別提醒：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。受精卵卵裂期桑葚胚囊胚（內含囊胚腔）原腸胚（內含原腸腔）胎兒形成外胚層中胚層內胚層：在透明帶內進行有絲分裂，細胞數量不斷增加，但胚胎總體積并不增加。：由全能細胞構成，細胞數在32個左右，排列緊密，形似桑葚內細胞團：發育成胎兒各組織滋養層細胞：發育成胎膜和胎盤：最初在輸卵管進行有絲分裂胚胎發育小結主要特點：進一步發育為不同的組織、器官、系統拓展了解——胚胎發育和個體發育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）二、胚胎工程的理論基礎—胚胎早期發育33受精胚胎早期發育:胚胎工程的理論基礎準備階段1—精子獲能準備階段2—卵子的準備受精卵裂、桑葚胚、囊胚、原腸胚精子穿越卵細胞膜外的結構精子接觸卵細胞膜精子入卵雌、雄原核形成雌、雄原核靠近核膜消失，形成受精卵動物種類受精卵發育/h進入子宮時發育天數和發育階段2細胞4細胞8細胞16細胞桑棋胚天發育階段小鼠24~3838~5050~6060~7068~803桑棋胚山羊24~3848~607272~9696~120410~16細胞綿羊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的比較

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)P591.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胚胎?如果換成牛又該怎樣處理？小鼠：桑葚胚階段的胚胎進行移植。牛：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。P59不同動物受精卵發育的比較

胚胎工程的許多技術都是在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。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內完成受精，獲得的受精卵能在人工培養條件下繼續發育等。討論3.為什么說關于動物的體內受精和胚胎發育的研究，會為胚胎工程提供理論基礎?請結合所學習的內容舉例說明。練習與應用(P59)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，而卵子一經排出就具備受精能力。（

）（3）精子入卵后，卵細胞膜會發生反應阻止其他精子入卵。（

）2.下列有關哺乳動物早期胚胎發育的敘述，錯誤的是（

）A.在桑葚胚階段，胚胎的內部開始出現含有液體的腔B.胚胎干細胞是一類未分化的細胞，可以從早期胚胎中分離獲得C.桑葚胚的細胞一般都具有全能性，囊胚的細胞逐漸分化D.受精卵早期分裂時，胚胎中細胞數目不斷增加，但胚胎的總體積并不增加××√A一、概念檢測1.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，請嘗試用你所了解的哺乳動物受精的相關知識來解釋這一現象。2.精子在雌性動物的生殖道內是如何獲能的?除了教材中介紹的，防止多精入卵的機制還有哪些?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。線粒體是精子進行有氧呼吸的主要場所，為精子的生存和運動提供能量。這里涉及的問題，需要查閱生殖生物學相關書籍。通過查閱專業資料，學生能了解到，精子獲能的機制很神奇，防止多精入卵的機制同樣神奇而且非常復雜，這都是機體在長期進化的過程中形成的、用來保障本物種延續的機制。二、拓展應用練習與應用(P59)1.下列過程發生在受精過程中的是()①精子與卵子接觸,釋放多種酶②精子釋放的酶可使精子穿過透明帶、卵細胞膜③卵子恢復分裂并很快完成了減數分裂Ⅰ④精子和卵子的細胞核分別形成雄原核和雌原核⑤透明帶反應可以防止多精入卵的發生A.①②⑤B.①④⑤

C.②③④ D.②④⑤B2.下列細胞，哪一個代表已經完成受精的卵子()C透明帶和卵細胞膜之間的兩個極體是不同的，分別是第一極體和第二極體(1)寫出圖中字母表示的結構名稱。a.

,b.

,c.

。

3.下圖為哺乳動物受精過程示意圖,請據圖回答下列問題。