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1、选修三 生物,（人教版）,实际问题,鲁西黄牛是我国名贵牛种之一，其体躯高大，结构匀称，健壮威武，肉用价值高，闻名海内外,怎样在一年内繁殖多头这样的鲁西黄牛？,专题3 胚胎工程,什么是胚胎工程？,胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。,操作对象：技术手段：理论基础：,早期胚胎和配子,胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等,哺乳动物的受精卵与早期胚胎的发育规律,胚胎工程,3.1 体内受精和早期胚胎发育,学习目标,1、哺乳动物的精子和卵子
2、的发生及受精过程。2、哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。3、胚胎工程建立及发展意义。,胚胎工程的发展历程,1890年，英国剑桥科学家将纯种安哥拉兔的两个4细胞胚胎移植入一只纯种比利时兔的输卵管内，成功产下纯种安哥拉兔，首次证实同种动物的胚胎可以在异体动物体内发育。20世纪3070年代，获得绵阳、山羊、猪、马等胚胎移植后代。20世纪60年代以后，羊和牛的胚胎移植在畜牧业应用。1951年张明觉、奥斯汀发现精子在与卵细胞受精前获能现象，并揭示其机理。20世纪6080年代，试管小鼠、试管大鼠、试管牛、试管养、试管猪、试管婴儿相继问世。20世纪80年代以来，胚胎分割、性别鉴定、体细胞克隆、转基因胚胎、
3、胚胎干细胞培养技术相继发展起来。,一、精子和卵子的发生,（1）发生场所：睾丸（2）时间：初情期（青春期）生殖机能衰老,1、精子的发生,精子发生的过程,（一）减数第一次分裂,精原细胞,四分体,初级精母细胞,次级精母细胞,2n,2n,n,次级精母细胞,着丝点分裂,精细胞,精子,（二）减数第二次分裂,2n,n,n,n,n,2N,4N,染 色 体 变 化 曲 线,次级精母细胞,精原细胞,初级精母细胞,精细胞,次级精母细胞,2N,4N,精原细胞,DNA 变 化 曲 线,初级精母细胞,精细胞,精子细胞变形中的主要变化：,线粒体,高尔基体,顶体的发生,发育中的顶体,发育中的尾(中心体),尾的的发育,精子头的
4、出现,细胞质浓缩,精子的形成,原生质滴,尾,线粒体鞘,顶体,第阶段：精细胞变形成精子,（1）外形似蝌蚪，分头、颈、尾三大部分。（2）不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体形大小无关。,精子的结构,提示：不是。动物在自然繁殖的条件下为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制；在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部位，在通过母畜生殖道的过程中，复杂的组织结构和生理环境将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到达受精部位（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。,1.家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通常只有一个精子能够与卵子结合，这能
5、说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？,小组讨论：,提示：细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体是有氧呼吸产生运动能量的场所。精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动 机”。,2、精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？,小组讨论：,2、卵子的发生,(1)发生部位：卵巢(2)时间：减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的。,卵原细胞,有丝分裂,多个卵原
6、细胞,染色体复制,初级卵母细胞,M,第一极体,次级卵母细胞,两个第二极体,第二极体,卵子,退化消失,（3）卵子发生过程,M,排卵前后完成,在受精过程完成,被卵泡细胞包围,形成卵泡,胎儿时期完成,卵细胞的形成过程,卵细胞,第一极体,第二极体,次级卵母细胞,胎儿期,卵原细胞,初级卵母细胞,有丝分裂,染色体复制,地点：卵 巢,储存于_ _中,卵泡,初情期后,初级卵母细胞生长,初级卵母细胞,排卵,指卵子从卵泡中排出进入输卵管,排出的卵是_,初级卵母细胞,排出的卵是_,次级卵母细胞,受精完成的标志,2个,卵泡的发育,睾丸 曲细精管,卵巢、输卵管,初情期后,胎儿时期、初情期后,连续的，需变形；细胞质均等分
7、配,MM是不连续的，不需变形；细胞质不均等分配,4个精子,一个卵子和3个极体,需要（蝌蚪形）,不需要（圆形）,哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前（性别分化后）完成的；精子是从初情期开始的,原始生殖细胞的增殖为有丝分裂生殖细胞的成熟为减数分裂成熟细胞均经一次复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半,1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？,提示：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵 子是在输卵管内与精子受精的。,提示：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。,提示：是指卵子从卵泡中排出。,思
8、考讨论,3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？,2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？,三、受精,1、概念:,1、概念:指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。,2、标志:在卵黄膜和透明带的间隙 观察到两个极体时说明卵子已经完成了受精。,3、场所:输卵管,4、受精的实质：雌雄原核融合，染色体恢复正常体细胞水平。,5、过程,受精前的准备阶段,受精阶段,准备阶段1：精子获能,准备阶段2：卵子的准备,精子在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。,卵子在输卵管内达到减数第二次分裂中期（M）时，才具备受精能力。,受精阶段,包括精子穿越放射冠
9、和透明带，进入卵黄膜，原核形成和配子结合。,1)精子穿越放射冠和透明带,顶体反应,透明带反应(第一道),2)精子进入卵黄膜,卵黄膜封闭作用（第二道）,3)原核形成,雄原核和雌原核形成,4)配子结合：,雌雄原核融合形成合子(受精卵),精子经过哪些困难才能与卵子结合呢？,1、精子穿越放射冠和透明带,顶体反应-顶体内的酶释放，溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质和透明带。,穿越透明带，接触卵黄膜-透明带反应（第一道屏障）,穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿放射冠。,几个精子同时分解透明带，但只有一个精子能穿过透明带进入卵子内，当第一个精子进入后，透明带的穿透性就立即发生变化，从而阻止其他
10、精子穿越透明带。透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障,穿过透明带：,2、精子进入卵黄膜,卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障,卵黄膜上的微绒毛抱住精子,3、原核形成：雄原核形成和雌原核形成,4、配子结合：雌雄原核融合形成合子(受精卵),受精作用的实质,精子进入卵子后,其细胞核变大到和卵子细胞核相似,精子细胞核(雄原核)和卵子细胞核(雌原核)同时向细胞中部靠拢,并相互融合成一个细胞核,这时称受精卵。,形成受精卵：,小结受精阶段:精子穿越放射冠 精子穿越透明带 精子穿越卵黄膜 原核形成 配子结合,顶体反应,透明带反应（第一道）,卵黄膜封闭作用（第二道）,雄原核形成和雌原核形成,雌雄原核
11、融合形成合子(受精卵),经过种种障碍的精子终于与卵子相遇,精子试图进入卵子 瞬间,此时,精子的头已经钻进去了,我们还可以看到它的中部和尾部，它就像一个不断旋转的钻头，在尾巴拍打的驱动下，努力进入卵子。,精子试图进入卵子 瞬间,精、卵相遇,顶体反应,顶体酶释放,溶解卵丘细胞之间物质,穿越放射冠,接触透明带,顶体酶溶解透明带,穿越透明带,接触卵黄膜,产生透明带反应,形成第一道屏障,精子被微绒毛抱合,精子外膜与卵黄膜融合,精子注入卵,精子注入卵后,变化,变化,变化,产生卵黄膜封闭作用,形成第二道屏障,尾部脱离核膜破裂,形成雄原核,激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体,形成雌原核,发育 移动 接触
12、 合并,形成受精卵,区分受精的标志和受精完成的实质,1、受精的标志是第二极体的形成，也就是减数分裂的第二次分裂形成的最后极体；此时在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。2、受精的实质是雌雄原核形成合子，,6、受精作用的意义,维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定；对于生物的遗传和变异十分重要。,四、胚胎发育,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚（内含囊胚腔）,原肠胚（内含原肠腔）,胎儿形成,：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。,：由具有全能性细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑椹,内细胞团：发育成胎儿各组织,滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘,：最
13、初发育在输卵管进行有丝分裂,胚胎发育的过程,滋养层外胚层中胚层内胚层原肠腔,1、卵裂期,细胞分裂方式为_细胞数目_每个细胞体积_胚胎总体积_ _或略有_DNA数目_有机物总量_有机物种类_,有丝分裂,增加,不增加,缩小,减小,增加,增加,减少,2、桑椹胚,当胚胎细胞数达到32个左右的时候，胚胎形成致密的细胞团形似桑椹，叫做桑椹胚，实验证明，这一阶段前的每一个细胞都具有发育成完整个体的潜能。,滋养层：发育成胚胎的附属结构或胚外结构，胚胎可通过这些组织从母体中获得正常发育所需的氧气和营养物质。,内细胞团：即胚胎干细胞，具有全能性，将来分化成胎儿的各种组织。,滋养层,内细胞团,囊胚腔,3、囊胚,受精
14、卵,第一次卵裂,第二次卵裂,第三次卵裂,囊胚,囊胚,原肠胚,胚的发育：,4、原肠胚,囊胚进一步发育，内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，这时的胚胎叫做原肠胚，由内胚层包围的囊腔叫原肠腔，滋养层细胞发育为胎膜和胎盘。,原肠胚3胚层的发育,外表神经和感官；内呼消化胰与肝；其余都为中胚层,外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体中胚层：皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统,1、表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？,P67资料分析：,答：马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。,答：马应选择囊胚阶段
15、的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在816细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。,2、将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应选择什么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？,【巩固练习】,1.精子与卵子结合过程中穿越的两道屏障是（）顶体反应 透明带反应 卵黄膜封闭作用 精子穿越放射冠 A B C D 2在受精过程中（）精子必须发生顶体反应，释放顶体酶 顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带、卵细胞膜 卵细胞恢复并很快完成了第一次减数分裂 精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核 透明带反应防止了多精入卵和多精受精的发生 ABCD,B,B
16、,3.当卵细胞达到（）时期时，才具备与精子受精的能力A.减数第二次分裂后期 B.减数第一次分裂末期C.减数第二次分裂中期 D.减数第二次分裂结束成熟,C,4.下列有关哺乳动物的胚胎发育早期的卵裂期过程的叙述中，错误的是（）A.细胞数目不断增多 B.细胞的分裂方式是有丝分裂C.胚胎中DNA的总量增加D.每个细胞的DNA含量不断增加，细胞全能性变小,D,5.下列说法正确的是（）A、成熟精子遇到卵子便可以发生受精作用B、排出成熟卵子的过程即为排卵C、卵子形成时分裂过程均在卵巢内完成的D、卵子产生中的减数第二次分裂是在精子 和卵子的结合过程中完成的,D,6.下列不是精子、卵子发生的区别是（）A、初级精
17、母、卵母细胞形成时间B、M和M的时间连续性C、成熟生殖细胞是否经过变形D、成熟生殖细胞中染色体的数量,7.下列属于精子和卵子的发生上的区别是（）A.细胞的分裂方式 B.染色体数量C.遗传物质 D.生殖细胞的贮备,D,D,经过种种障碍的精子终于与卵子相遇,精子试图进入卵子,此时,精子的头已经钻进去了,我们还可以看到它的中部和尾部，它就像一个不断旋转的钻头，在尾巴拍打的驱动下，努力进入卵子。,受精后8天。胚芽完成着陆,微微嵌入子宫内膜。此时它分裂发育为几百个细胞。,受精后6星期，人形已隐约可见。这时，胚胎的心跳每分钟140150下是母亲心跳的两倍。,人类胚胎第8周时在子宫内的照片,此时胎儿已长到20周，他移动手臂，把手指放在唇边，这可以促进它对吮吸的反映。,
