選擇性必修三《生物技術與工程》第2章細胞工程

第3節胚胎工程（胚胎工程的理論基礎）從社會中來牛的生育率很低。一頭母牛每年只能產一胎，每胎生一個牛仔,每胎產2個牛仔的情況比較少見（一般占懷孕總數的1～2.3%），一頭母牛一生大約生育四五次。我國奶牛單產水平低。高產奶牛的引進價格昂貴，靠大量引進優良品種來提高產量不太可行我國奶業現狀分析問題:你有什么方案可以實現荷斯坦奶牛的快速大量繁殖呢？①核移植技術進行克隆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。什么是胚胎工程從社會中來

胚胎工程：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。操作對象技術手段目的操作水平工程實質主要集中在細胞水平上體外條件下,對動物自然受精和早期胚胎發育條件進行模擬操作理論基礎哺乳動物受精和早期胚胎發育的規律閱讀教材P56-57內容，回答以下問題：(5min)1.什么是受精？受精的場所在哪？受精包括幾個階段？2.剛剛排出的精子能立即與卵子受精嗎？什么是精子獲能？精子獲能是指精子獲得能量嗎？獲能的方法？3.排出的卵子是成熟的卵細胞嗎？卵子成熟的場所？卵子發育至哪個時期才具備受精的能力？4.受精時，多個精子能同時進入同一個卵細胞嗎？為什么？這有什么意義？

5.受精的標志和受精完成的標志分別是什么？一、受精一、受精p56受精前的準備階段受精階段指精子和卵子結合形成合子(即受精卵)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受精場所：階段：定義：精卵相互識別的基礎：細胞膜進行細胞間信息交流精卵融合的結構基礎：細胞膜的流動性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一、受精p56-57（由高爾基體演變而來）一、受精p57精子變形過程1⑤精子形成④細胞質濃縮①頂體的發生②尾的發育③精子頭出現科學研究發現，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。一、受精p56-573.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。一、受精p57卵子一般排出2-3小時后才能被精子穿入,不同動物排出的卵子成熟程度不同。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。發育具備受精能力的卵子結構4.準備階段Ⅱ——卵子的準備一、受精p57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。一、受精p57135.受精階段

精子穿越卵細胞膜外的結構，如透明帶精子釋放多種酶（頂體酶）溶解膜外結構

精子接觸卵細胞膜透明帶反應精子觸及卵細胞的瞬間，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

精子形成雄原核、卵子完成減數分裂Ⅱ，釋放第二極體，形成雌原核卵細胞膜反應精子入卵后，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一、受精p57雌、雄原核靠近核膜消失形成合子受精過程結束后,受精卵的分裂也就開始了雄原核雌原核第一極體第二極體形成含有兩個染色體組的合子,受精卵形成兩個極體雌雄原核受精的標志受精的標志：觀察到兩個極體或雌雄原核受精完成的標志：雌雄原核的融合受精的標志≠受精完成的標志一、受精p571.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知識點總結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指卵細胞膜發生生理反應，Y指卵子完成減數分裂ⅡB．精子觸及卵細胞膜的瞬間便發生了X，防止多精入卵C．精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合D．雌、雄原核充分發育后相向移動，彼此靠近，核膜消失B針對訓練精子觸及卵細胞膜的瞬間便發生了透明帶反應，防止多精入卵，而題圖中X指卵細胞膜反應，B錯誤。

準備階段準備階段1：精子獲能準備階段2：卵子的準備精子穿越卵細胞膜外的結構透明帶反應(阻止多精入卵的第一道屏障)精子接觸卵細胞膜精子入卵(進入卵細胞膜)卵細胞膜反應(阻止多精入卵的第二道屏障)雄、雌原核形成雌、雄原核融合形成合子受精階段(受精的標志：觀察到兩個極體或雌、雄原核)(受精完成的標志)雌性動物生殖道人工配制的獲能液在輸卵管內發育到MⅡ(中)期時，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。課堂小結：受精閱讀教材P58和圖2-21內容，回答以下問題：(5min)1.胚胎發育的起點、開始分化階段和細胞分化最顯著的階段分別是哪個時期？細胞分化的原因是什么？2.卵裂期細胞數量、胚胎總體積、細胞體積、DNA的含量、有機物總量、有機物種類的變化？3.結合受精過程中精子和卵細胞的特點，分析胚胎早期發育過程中營養物質的來源哪里？4.囊胚階段內細胞團會發育成什么？滋養層呢？5.孵化發生在什么時期？孵化這個過程有什么意義？二、胚胎早期發育p58次級卵母細胞受精卵2細胞期4細胞期8細胞期桑葚胚囊胚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

輸卵管子宮3.過程卵裂期二、胚胎早期發育p58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）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。3.過程：二、胚胎早期發育p58受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑葚胚囊胚原腸胚(1)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3.過程：二、胚胎早期發育p58受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑葚胚囊胚原腸胚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。內細胞團滋養層細胞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：3.過程：(2)囊胚二、胚胎早期發育p58受精卵2細胞胚4細胞胚8細胞胚桑葚胚囊胚原腸胚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3.過程：(3)原腸胚二、胚胎早期發育p58滋養層內胚層外胚層原腸腔消化道、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：二、胚胎早期發育p581.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。5.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。有關早期胚胎發育特別提醒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。十月懷胎過程艱辛，你還記得媽媽的生日嗎？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）課堂小結：胚胎早期發育1．以下關于桑葚胚、囊胚、原腸胚的說法，不正確的是(

)A.胚胎發育的順序是受精卵→桑葚胚→囊胚→原腸胚B．囊胚期的細胞出現了細胞分化，其原因是細胞中的遺傳物質發生了變化C．桑葚胚期之前的細胞均未出現細胞分化D．原腸胚表面的細胞層為外胚層B針對訓練2.下圖是胚胎發育過程中某階段示意圖，下列有關敘述錯誤的是(

)A．圖中②將發育為胎膜和胎盤等結構B．圖中③可發育成胎兒的各種組織C．高等哺乳動物細胞分化開始于桑葚胚期D．胚胎從①中伸展出來的過程叫作孵化C

解析：圖中②是滋養層，將發育為胎膜和胎盤，A正確；圖中③處的細胞為內細胞團細胞，可發育成胎兒的各種組織，B正確；高等哺乳動物細胞分化開始于囊胚期，C錯誤；胚胎從①透明帶中伸展出來的過程叫作孵化，D正確。C

針對訓練3.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.③④C針對訓練4.圖表示的是哺乳動物胚胎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:

。

囊胚原腸胚桑葚胚(2)寫出圖中各標號的名稱:②

,④

,⑤

,⑧

。

(3)A時期的細胞具有

性,B時期開始出現

,C時期開始出現

。

(4)②將來發育成

。

囊胚腔外胚層全能內胚層內細胞團細胞分化胚層分化胎兒的各種組織針對訓練思考·討論：不同動物受精卵發育的比較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細胞桑葚胚天發育階段小鼠24~3838~5050~6060~7068~803桑葚胚山羊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)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，它處于囊胚階段二、胚胎早期發育p59思考·討論：不同動物受精卵發育的比較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。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細胞桑葚胚天發育階段小鼠24~3838~5050~6060~7068~803桑葚胚山羊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細胞二、胚胎早期發育p59

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。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。二、胚胎早期發育p591．下列關于胚胎工程的說法，錯誤的是(

)A．胚胎工程是指對動物早期胚胎進行多種顯微操作和處理的技術B．胚胎工程主要有體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細胞培養等技術C．經處理后獲得的胚胎，需要移植到雌性動物體內生產后代，以滿足人類的需求D．胚胎工程實際上是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A針對訓練2．受精是精子與卵子結合形成合子(即受精卵)的過程。下列關于哺乳動物受精的敘述，正確的是(

)A．精子和卵子結合形成合子與細胞膜的選擇透過性密切相關B．初級卵母細胞與獲能的精子在雌性動物的輸卵管內完成受精C．透明帶反應和卵細胞膜反應是防止多精入卵的兩道屏障D．判斷受精完成的標志是觀察到兩個極體或者雌、雄原核C針對訓練3.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針對訓練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