第3節胚胎工程第2章細胞工程一胚胎工程的理論基礎從社會中來我國對奶類的總需求量很大，但與奶業發達的國家相比，我國奶牛的單產水平還存在一定差距。奶牛品種是影響產奶量的主要因素之一，而引進一頭成年奶牛往往需要數萬元，高昂的價格使得靠大量引進優良品種來提高產量不太可行。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，一頭母牛一生大約生育四五次。

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。良種荷斯坦奶牛1、能不能讓引進的良種奶牛快速、大量繁殖呢?動物體細胞核移植技術進行克隆2、但克隆技術又不夠成熟，克隆動物可能存在健康問題，

如果你花了幾萬元買了一公一母兩頭良種牛，如何實現大量繁殖？胚胎工程

胚胎工程是指對生殖細胞、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。1.操作對象：___________________________________；2.技術種類：_____________________________；3.工程實質：__________________________________________；4.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細胞水平的操作

閱讀課本56-57頁內容，思考以下問題：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？胚胎工程的理論基礎——受精1.概念：受精是精子與卵子結合形成合子(即受精卵)的過程。2.場所：哺乳動物的輸卵管內3.過程：受精前的準備階段和受精階段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1：精卵相互識別的體現細胞膜什么功能？問題2：精卵融合的結構基礎是什么？胚胎工程的理論基礎——受精場所：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胚胎工程的理論基礎——受精[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胚胎工程的理論基礎——受精(1)準備階段1—精子獲能剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在_________________發生_______________后，才能獲得受精能力，這一生理現象稱為“精子獲能”雌性動物的生殖道相應的生理變化

實現了各種哺乳動物在體外條件下的獲能，為_____________的建立奠定了基礎體外受精技術①概念：②研究精子獲能機制的意義：頭(細胞核）頸線粒體鞘（線粒體）尾（中心體）成熟精子和幾種主要家畜的精子示意圖注意：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。胚胎工程的理論基礎——受精相關信息（56頁）1.直接利用雌性動物的生殖道，使精子獲能；2.將精子培養在人工配制的獲能液中，使其獲能等。

獲能液的成分因動物種類不同有所差異,常見的有肝素，鈣離子載體等。精子獲能方法第一階段：精原細胞進行數次有絲分裂，產生大量精原細胞。其中部分精原細胞經染色體復制和其他物質的合成，形成初級精母細胞。第二階段：初級精母細胞經連續的兩次細胞分裂（即減數分裂，包括MⅠ和MⅡ),產生四個精細胞。第三階段：精細胞變形成為精子，精細胞變形為精子的過程中，細胞核變為精子頭的主要部分，高爾基體發育為頭部的頂體，中心體演變為精子的尾，線粒體聚集在尾的基部形成線粒體鞘，其他物質濃縮為原生質滴，而后脫落。精子形成過程課堂延展卵子的形成過程1、形成場所：在雌性動物的

內完成。卵巢卵泡中的卵母細胞在排卵前都處于

。卵細胞的形成是一個

的過程，有

次暫停不連續兩2、特點：性成熟后，受______刺激，繼續分裂減數分裂Ⅰ前期性激素胚胎工程的理論基礎——受精第三階段：減數分裂Ⅱ是在精子與卵子結合的過程中哺乳完成的，次級卵母細胞經分裂產生一個成熟的卵子和第二極體。第一階段：胚胎在性別分化后，雌性胎兒卵巢內的卵原細胞通過有絲分裂增加數量，部分卵原細胞經染色體復制和其他物質的合成，演變為初級卵母細胞，形成卵泡。第二階段：排卵前后完成了減數分裂Ⅰ,產生一個次級卵母細胞和一個第一極體，進入輸卵管。卵子發生的過程課堂延展(2)準備階段2—卵子的準備①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程度不同：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________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內MⅡ⑤具備受精能力的卵子結構透明帶卵細胞膜核第一極體輸卵管卵巢子宮胚胎工程的理論基礎——受精思考：在進行體外受精操作時，需要對精子和卵子進行什么處理？精子——獲能處理；

卵子——培養成熟1.受精時，精子依次穿過了哪些結構？2.防止多精入卵的機制有哪些？3.精子入卵后，結構發生了哪些變化？4.卵細胞受精的標志是什么？受精完成標志是？胚胎工程的理論基礎——受精【任務一】觀看視頻，思考以下幾個問題：（3）受精階段（3）受精階段精子穿越卵細胞膜外的結構，如放射冠和透明帶釋放出多種酶，以溶解卵子膜外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胚胎工程的理論基礎——受精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。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、雄原核靠近核膜消失，形成受精卵。第一次卵裂即將開始受精的標志：觀察到兩個極體（透明帶和卵細胞膜之間）或雌、雄原核。受精完成的標志：雌雄原核形成合子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。

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，觀察到的兩個極體為一個第一極體，一個第二極體；胚胎工程的理論基礎——受精（3）受精階段注意：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。受精的實質：精子細胞核與卵子細胞核的融合，使受精卵的染色體數目恢復到體細胞的數目。（1）精子如何穿越卵細胞膜外結構______________________________（2）防止多精入卵的兩個屏障__________________________________（3）透明帶反應具體表現______________________________________________________________________________________________（4）卵細胞膜反應具體表現____________________________________（5）透明帶反應發生時間___________________________________（6）卵細胞膜反應發生時間___________________________________釋放多種酶，溶解這些結構透明帶反應、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精子觸及卵細胞膜的瞬間精子入卵后常考點必背胚胎工程的理論基礎——受精（7）雄原核的形成精子入卵后，尾部______，原有的核膜_____并__________________，最后形成一個____________________的核，叫做雄原核；（8）雌原核的形成精子入卵后,被_______的卵子完成____________，______________后，形成雌原核脫離破裂形成一個新的核膜比原來精子的核還大激活減數分裂Ⅱ排出第二極體（9）受精的標志__________________________________________________________________________________①觀察到兩個極體（透明帶和卵細胞膜之間）②觀察到雌、雄原核（10）受精完成的標志：雌雄原核形成合子常考點必背核遺傳物質:精子和卵子各占一半質遺傳物質:幾乎全部來自卵子受精卵的遺傳物質胚胎工程的理論基礎——受精受精·判斷正誤01(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()√×√×輸卵管。精子需要獲能，卵子需要在輸卵管中經過進一步發育(不需獲能)。人卵細胞受精到受精卵卵裂后植入的過程自主閱讀課本P58，回答以下問題1.胚胎發育的場所在哪里？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什么特征？胚胎工程的理論基礎——胚胎早期發育輸卵管和子宮原腸胚受精卵2025/6/22卵裂桑椹胚囊胚原腸胚1.場所：2.過程：有絲分裂胚胎工程的理論基礎——胚胎早期發育（1）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：有絲分裂胚胎工程的理論基礎——胚胎早期發育受精卵2細胞4細胞8細胞桑葚胚囊胚原腸胚卵裂（期）細胞數量

胚胎總體積

④特點：不斷增加并不增加卵裂期胚胎內細胞及物質的變化規律項目變化細胞數量胚胎總體積每個細胞體積DNA總量每個細胞內的DNA總量有機物種類有機物總量增加減小增多不變減少增加不變胚胎工程的理論基礎——胚胎早期發育細胞進行代謝分解有機物(2)桑葚胚①概念：

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。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。8細胞桑葚胚透明帶胚胎工程的理論基礎——胚胎早期發育桑葚胚通常有32個細胞左右。(3)囊胚①概念：

胚胎進一步發育，細胞開始出現____，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；分化內細胞團滋養層液體囊胚腔②特點：細胞開始出現分化透明帶內細胞團囊胚腔滋養層③結構內細胞團：滋養層：囊胚腔將來發育成胎兒的各種組織沿透明帶內壁擴展和排列，將來發育成胎膜和胎盤④孵化：

囊胚進一步擴大，會導致_______破裂，胚胎從_______中________，這一過程叫做孵化透明帶伸展出來透明帶意義：孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就無法繼續發育內細胞團細胞具有全能性胚胎工程的理論基礎——胚胎早期發育________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(4)原腸胚胚胎工程的理論基礎——胚胎早期發育注：原腸胚不屬于早期胚胎。不同動物受精卵發育的比較幾種動物受精卵發育及其進入子宮的時間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細胞桑葚胚天發育階段小鼠24~3838~5050~6060~7068~803桑葚胚綿羊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？馬的胚胎進入子宮時，發育程度最高，它處于囊胚階段不同動物受精卵發育的比較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細胞桑葚胚天發育階段小鼠24~3838~5050~6060~7068~803桑葚胚綿羊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；不同動物受精卵發育的比較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細胞桑葚胚天發育階段小鼠24~3838~5050~6060~7068~803桑葚胚綿羊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？

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胚胎早期發育·判斷正誤02(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)胚胎發育的場所是輸卵管()×××胚胎發育的初期在輸卵管，著床后到分娩前的一段時間是在母體的子宮內。囊胚期的內細胞團細胞具有全能性，而滋養層細胞沒有。胚胎發育早期的細胞分裂方式是有絲分裂，不發生減數分裂。胚胎發育過程中開始分化的階段是囊胚期。×課堂總結練習與應用一、概念檢測（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)精子人卵后，卵細胞膜會發生反應阻止其他精子人卵。()××√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