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問題:自然繁殖速度太慢，實現至少5年。若你是牧場技術員，會怎么做？①核移植技術進行克隆問題：遺傳多樣性低。存在健康問題（異常肥胖、發育困難、臟器缺陷和免疫失調等）②可以通過體外受精、胚胎分割等胚胎工程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。什么是胚胎工程呢牧場引入一批高產奶牛，希望3年內讓奶牛數量翻倍，但牛的生育率很低。一頭母牛一生大約生育四五次。一次只能生一個牛仔我國奶類總需求量很大，普通奶牛產奶量年平均水平僅為3～4t，國外高產奶牛年產奶量為8.5t，某牧場現狀分析一1.概念：

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操作對象目的2.常用技術：3.操作水平：主要集中在細胞水平上哺乳動物受精和早期胚胎發育的規律在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發育條件進行的模擬操作。4.工程實質:5.理論基礎:體外受精、胚胎移植、胚胎分割等胚胎工程3.過程生殖道輸卵管MⅡ酶透明帶后來的精子進入透明帶卵細胞膜雄原核減數分裂Ⅱ核膜兩自主學習能力測評p67自主學習一、受精一、受精精子與卵子結合形成合子(即受精卵)的過程。1.概念：細胞膜的功能：進行細胞間信息交流細胞膜具有：一定的流動性2.場所：哺乳動物的輸卵管內。3.過程：準備階段受精階段準備階段1：精子獲能準備階段2：卵子的準備回顧精子的形成過程

精子變形①頂體的發生高爾基體細胞核線粒體發育中的頂體中心體演變成尾部②尾的發育細胞質細胞核原生質滴③精子頭出現④細胞質濃縮頂體細胞核原生質滴⑤精子形成線粒體鞘中心體頭頸線粒體鞘尾巴成熟精子含有的細胞質很少高爾基體（頂體）細胞核（主要部分）（為精子提供能量)中心體細胞內其他物質——原生質滴(球狀,最后脫落)[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。一、受精1準備階段1——精子獲能科學研究發現，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。1、精子獲能的方法：①自然：直接利用雌性動物的生殖道②胚胎工程：培養在人工配制的獲能液Ca2＋載體肝素等精子獲能指精子獲得受精能力，而不是獲得能量。一、受精2.準備階段Ⅱ——卵子準備一、受精2.準備階段Ⅱ——卵子的準備1.卵子的形成：思考：精子與卵子的形成有什么不同？①卵細胞的形成是一個不連續的過程②卵泡中的卵母細胞在排卵前都處于減數分裂Ⅰ前期一、受精卵巢卵巢輸卵管輸卵管子宮內膜陰道2.準備階段Ⅱ——卵子的準備排卵指卵子從卵泡中排放到輸卵管中。一、受精2.準備階段Ⅱ——卵子的準備卵子一般在排出______后才能被精子穿入。一些實驗證據表明，卵子在受精前也要經歷類似精子獲能的過程。2-3h卵原細胞初級卵母細胞次級卵母細胞馬、犬等少數哺乳動物排出的卵子是初級卵母細胞豬、羊等多數哺乳動物排出的卵子是次級卵母細胞馬、犬排卵豬、羊排卵

排出的卵子要在輸卵管內發育到MⅡ(中)期時，才具備與精子受精的能力。發育一、受精2.準備階段Ⅱ——卵子的準備卵子一般在排出______后才能被精子穿入。一些實驗證據表明，卵子在受精前也要經歷類似精子獲能的過程。2-3h卵原細胞初級卵母細胞次級卵母細胞馬、犬排卵豬、羊排卵發育卵子的成熟MⅡ期輸卵管成熟場所：成熟時期：若卵子處于MⅡ時期，沒有精子與其受精會如何那么MⅡ后面的減數分裂將沒有辦法進行，之后會被排出體外。一、受精歸納總結1.精子、卵子發育過程中的五點理解(1)自然狀態下,精子獲能是在雌性動物的生殖道內發生的。(2)精子獲能是指精子獲得受精“能力”,而不是獲得能量。(3)不同動物排出的卵子成熟程度不同。(4)卵子減數分裂Ⅱ、受精和受精卵的早期細胞分裂都是在雌性動物的輸卵管中進行的。(5)卵子減數分裂Ⅱ是在精子和卵子結合的過程中完成的。自主學習能力測評p69

精子穿越卵細胞膜外結構，如透明帶釋放出多種酶，以溶解卵細胞膜外的一些結構。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瞬間，透明帶迅速發生生理反應，阻止后來精子進入透明帶。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。防止多精入卵的兩個屏障雄原核雌原核第一極體第二極體3.受精階段獲能后的精子與卵子在輸卵管相遇雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即將開始受精完成的標志：雌雄原核形成合子受精的標志：觀察到兩個極體或雌雄原核核膜消失，形成含有兩個染色體組的合子，受精卵形成3.受精階段雄原核雌原核第一極體第二極體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。兩個極體雌雄原核注意：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。透明帶是包裹在卵母細胞外的一層基質，就像蛋殼，化學本質是糖蛋白，

由卵細

胞或其他細胞分泌。1、可保護卵母細胞和早期胚胎；2、保護人類卵子和精子間的識

別，防止

其他物種精子進入；3、當精子與透明帶結合后，可以發生反

應更利于精子鉆入卵子；4、當一個精子進入后，透明帶會阻止其

他精子再進入。透明帶變薄或者缺失，會表現為不孕，

可以采用顯微注射方式來改善卵子的正常受精率，獲得更多可利用胚胎，提高妊娠幾率。放射冠透明帶精子卵子一、受精受精精子獲能受精前的準備卵子準備剛排出的精子必需在雌性動物的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”卵子排出后需要在輸卵管中進一步成熟,到MⅡ期,才具備與精子受精的能力精子獲能的方法：利用雌性動物的生殖道；將精子培養到獲能液（Ca2+載體、肝素等）中使其獲能精子穿過卵細胞外結構精子接觸卵細胞膜精子入卵形成雄原核；卵子釋放第二極體后，形成雌原核雌雄原核靠近核膜消失卵子完成減數分裂Ⅱ輸卵管精子入卵激活后發生場所？發生時間？一、受精1.如圖表示精子入卵后,發生(或引起的)一系列變化形成受精卵的過程。下列敘述錯誤的是(

)A.圖中X指卵細胞膜反應,Y指卵子完成減數分裂ⅡB.經圖中Y過程只形成了雌原核C.精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合D.可以觀察到雌、雄原核作為受精標志「即時應用」B解析:Y指卵子完成減數分裂Ⅱ,Y過程釋放第二極體后,形成雌原核。自主學習能力測評p69

2.受精過程中的“兩大反應”和“兩道屏障”自主學習能力測評p69

二、胚胎早期發育十月懷胎過程艱辛，你還記得媽媽的生日嗎？人卵細胞受精到受精卵卵裂后植入的過程021.場所：輸卵管、子宮受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑葚胚囊胚原腸胚2.過程：二、胚胎早期發育受精卵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。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02

卵裂期1二、胚胎早期發育3.如圖表示的是蛙的受精卵在卵裂的過程中,DNA總量、每個細胞體積、所有細胞體積之和、有機物總量的變化趨勢(橫坐標表示發育時間)。其中正確的是(

)A.①② B.①③ C.②④ D.③④A自主學習能力測評p70

28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當卵裂產生的子細胞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。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

桑葚胚2二、胚胎早期發育29受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑葚胚囊胚原腸胚特點：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透明帶具有全能性,可以分離出胚胎干細胞孵化：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。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就無法繼續發育。02

囊胚3二、胚胎早期發育30受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑葚胚囊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02

原腸胚4二、胚胎早期發育2.如圖為哺乳動物早期胚胎發育的過程,下列相關敘述正確的是(

)「即時應用」AA.Ⅰ時期為桑葚胚,該時期的細胞具有發育的全能性B.過程a和b為卵裂,細胞數目增多,有機物的含量增多C.Ⅲ時期透明帶破裂,胚胎伸展出來發生孵化D.細胞分化從Ⅲ時期開始,然后貫穿于動物的整個生命歷程自主學習能力測評p70

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。二、胚胎早期發育1.表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發育程度最高？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二、胚胎早期發育3.下圖為受精作用及胚胎發育示意圖,a、b代表兩個發育時期,下列敘述正確的是(

)AA.①過程中,防止多精入卵的兩道屏障是透明帶反應和卵細胞膜反應B.②過程通過有絲分裂增殖,胚胎總體積逐漸增大,有機物總量逐漸減少C.原腸胚只含內、外兩個胚層D.a時期的內細胞團將來可以發育成胎膜和胎盤自主學習能力測評p71隨堂檢測課堂小結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