【公开课】胚胎工程的理论基础课件高二下学期生物人教版(2019)选择性必修3
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精子获能是指精子获得受精能力 2. 动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，有的可能
是初级卵母细胞，但它们都具备与精子受精的能力。（ ）
它们都要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期时，才具备与精 子受精的能力
3. 受精的标志等同于受精完成的标志 （ ） 4. 受精卵的遗传物质全部来自精子的细胞核 与卵细胞的细胞核 （ ）
了解精子的变形过程
①顶体的发生
②尾的发育
③精子头出现
④细胞质浓缩
⑤精子形成
（1）准备阶段1：精子获能
1.在精子形成过程中，细胞中很多结构会消失， 为什么细胞核和线粒体都保留下来？ 细胞核是遗传物质储存的场所，决定后代的遗 传特性，它参与受精过程。 线粒体是精子进行有氧呼吸的主要场所，为精 子的生存和运动提供能量。
A.在桑葚胚阶段，胚胎的内部开始出现含有液体的腔 B.胚胎干细胞是一类未分化的细胞，可以从早期胚胎中分离获得 C.桑葚胚的细胞一般都具有全能性，囊胚的细胞逐渐分化 D.受精卵早期分裂时，胚胎中细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加
透明带 不变
4细胞
8细胞
桑葚胚
囊胚
二、胚胎早期发育
主要阶段及特点 1.桑葚胚
这一阶段及之前的每一个 细胞都具有发育成完整胚胎的潜 能，属于全能细胞。
2.囊胚 ①细胞开始出现分化
囊胚腔
②滋养层→胎盘和胎膜
Hale Waihona Puke 滋养层③内细胞团(ICM )→成胎儿的各种组织 内细胞团的细胞具有发育的全能性 内细胞团
④囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸 展出来，这一过程叫做孵化。
1．下列关于高等哺乳动物受精过程的叙述，正确的是
(B )
A．获能的精子穿越透明带的同时释放多种酶水解卵细胞膜
B．体内受精发生的场所是输卵管
C．精子的核和卵细胞的核融合后立即发生卵细胞膜反应
D．精子入卵后立即与卵细胞核发生融合并马上开始有丝分裂
二、胚胎早期发育
早期胚胎发育的开始场所在哪儿？什么是卵裂？正在进行卵裂的胚胎有
但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常发育到 囊胚阶段的胚胎进行移植； 3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的而研究，会为胚胎工
程提供理论基础？ 人们正是在认识自然受精和早期胚胎发育的规律的基础上，
在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟，精子能 在体外完成获能，获能的精子和培养成熟的卵子能在试管中完 成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等
受精卵细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞的细胞质。
A [典例] (2020·邢台期末)下列有关受精过程的说法，正确的是( )
A．精子的细胞膜和卵细胞膜相互融合依赖于生物膜的流动性
B．精子在雌性动物的子宫中获能后才能参与受精
C．精子在接触卵细胞膜的瞬间发生卵细胞膜反应
D．精子入卵后，保留原有的核膜，细胞核体积增大称为雄原核 [在应用中落实]
讨论：1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？ 马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段
2.将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时，应选择至少发育到什
么阶段的？如果换成牛又该怎样处理？ 小鼠应选择至少发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移植； 牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8-16细胞阶段进入子宫，
良种荷斯坦奶牛
可以通过体外受精、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛的胚 胎，然后移植给代孕母牛生下后代。
胚胎工程：指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显
微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物 体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程 技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
操作对象： 生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
从社会中来
我国对奶类的总需求量很大，但与奶业发达的 国家相比，我国奶牛的单产水平还存在一定差距。
奶牛品种是影响产奶量的主要因素之一，而 引进一头成年奶牛往往需要数万元，高昂的价格 使得靠大量引进优良品种来提高产量不太可行。
能不能让引进的优良奶牛快速、大量繁殖呢？ 遗憾的是，牛的生育率很低，一头母牛一胎一般 只产一头犊牛，一生约生育四五次。如何解决这 个难题呢？
技术手段： 体外受精、胚胎移植、胚胎分割等
工程实质： 在体外条件下，对动物自然受精和早期胚
胎发育条件进行的模拟操作。
实例
首例试管婴儿
著名妇产科专家张丽珠教授与中国首例试管婴儿
1988年3月10日我国首例试管婴儿诞生
1992年我国首例三胞胎试管婴儿 谈谈你对试管婴儿获得的过程的认识
第3节 胚胎工程
50~60 48 66~72 50~60 46~90
60~70 67~72 90~110 72 96~120
桑葚胚
68~80 96 110~114 98~106 120~144
进入子宫时受精卵的发育天 数和发育阶段
天
发育阶段
3
桑葚胚
3~4
16细胞
2~2.5
4~6细胞
6
囊胚
4~5
8~16细胞
注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间
具备受精能力的卵子结构
请分析：该细胞所处分裂时期是： MⅡ期 该细胞名称： 次级卵母细。胞
ＭⅡ在受精过程中完成
(2)受精阶段（输卵管内） 阅读教材57页，思考讨论下列问题（3分钟）
1.受精过程中卵子的哪些结构发生生理反应可以防止多精入卵？ 这有什么意义？ 2.精子入卵后，精子和卵子都分别发生了什么变化？ 3.卵细胞受精的标志是什么？ 4.受精完成的标志是什么？
雄原核
雌原核
多数哺乳动物的第一
第一极体 极体不进行减数分裂 Ⅱ，因而不会形成两
放出第二极体 个第二极体
3.卵细胞受精的标志： 观察到两个极体，或观察到雌、雄原核
4.受精完成的标志是什么？ 雌、雄原核融合,形成受精卵
雌、雄原核靠近
核膜消失，第一 次卵裂即将开始
总结：受精阶段——四步曲
牛刀小试
判断正误 1. 精子获能是指精子获得能量 （ ）
一 胚胎工程的理论基础
学习目标
1.说明胚胎的形成经过了受精及早期发 育等过程。
2.简述受精和早期胚胎发育的基本过程。
胚胎工程的理论基础——受精
1.概念
【受精】指精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。
细胞膜的功能： 进行细胞间信息交流 细胞膜的结构特性：一定的流动性
精原细胞
精子
卵原细胞
第一极体
卵细胞 第二极体
(2)受精阶段（输卵管内）
1、受精过程中卵子的哪些结构发生生理反应可以防止多精入卵？这
有什么意义？
透明带 卵细胞膜
a.获能后的精子与卵子相遇(精子释放多种酶， 以溶解卵细胞膜处的一些结构)
核 第一极体
b.精子触及卵细胞膜(透明带发生生理反应， 阻止后来的精子进入透明带)
精子穿越卵细胞膜外的结构(如透明带等)
什么特点？
早期胚胎发育的起始场所在输卵管，在透明带内进行有丝分裂，细胞的 数量不断增加，但胚胎的总体积不增加，这种受精卵的分裂叫做卵裂。
卵裂期细胞或物质的变化规律
受精卵 项目
细胞 数目
每个细 胞体积
DNA总量
有机物 总量
物质 种类
所含能 量
变化 增多 减小
增多
减少 增多 减少
2细胞
内细胞团 囊胚腔 滋养层
c.精子入卵(卵细胞膜发生生理反应:拒绝其他 精子再进入卵内)
精子接触卵细胞膜
阻止多精入卵有两道屏障：透明带发生生理反应、卵细胞膜发生生理反应； 意义： 是保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。
(2)受精阶段（输卵管内） 2.精子入卵后，精子和卵子都分别发生了什么变化？
d.雌、雄原核形成
2.精子排出后能立即与卵子结合吗？
精子必须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。获能液中常见的有效成分是肝素和钙离子载体等。
（2）准备阶段2：卵子的准备
卵子的发生
卵原细胞
A.场所： 卵巢(卵泡中)
B.时间：胚胎在性别分化后
C.过程：分裂过程不连续，
有两次暂排停卵。前后完成了减数
练习与应用
一、概念检测 1.判断下列有关哺乳动物受精的表述是否正确。
（1）在自然条件下，受精在子宫中完成。（×） （2）精子需要获能才能与卵子结合，而卵子一经排出就具备受精能力。（×） （3）精子入卵后，卵细胞膜会发生反应阻止其他精子入卵。（√ ） 2.下列有关哺乳动物早期胚胎发育的叙述，错误的是（A）
分裂Ⅰ,次级卵母细
出生后停留在 胞、第一极体，进入
减Ⅰ前期
输卵管。
复制
减Ⅰ
减Ⅱ
卵子的准备：卵 巢排出的卵子发
育到MⅡ期
第三阶段：精子与卵子 结合过程中完成减数分 裂Ⅱ，次级卵母细胞经 分裂产生一个成熟的卵
子和第二极体。
卵细胞
胚胎性别分化后形 成卵泡。
第一极体
第二极体
认识卵子
透明带 卵细胞膜
核 第一极体
不增加或略有减小
二、胚胎早期发育
3.原肠胚
原肠腔 囊胚腔
外胚层 中胚层
内胚层
由原肠胚的三个胚层进一步发育为不同的组织、器官、系统
胚胎发育总结
[典例] (2020·泰安一中月考)如图为哺乳动物早期胚胎发育的过
程，下列有关叙述错误的是
(A )
A．Ⅰ时期为原肠胚，该时期的细胞具有发育的全能性 B．过程 a 和 b 比卵裂期胚胎中有机物的含量减少 C．胚胎移植选择处于Ⅰ或Ⅱ时期的胚胎最易成功 D．细胞分化从Ⅱ时期开始贯穿于动物的整个生命历程
不同动物受精卵发育的比较
不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异。请分析下表，讨 论相关问题
几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间
动物种类
小鼠 绵羊 猪 马 牛
2细胞
24~38 36~38 21~51 24 27~42
受精卵发育的时间/h
4细胞 8细胞 16细胞
38~50 42 51~66 30~36 44~65
是初级卵母细胞，但它们都具备与精子受精的能力。（ ）
它们都要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期时，才具备与精 子受精的能力
3. 受精的标志等同于受精完成的标志 （ ） 4. 受精卵的遗传物质全部来自精子的细胞核 与卵细胞的细胞核 （ ）
了解精子的变形过程
①顶体的发生
②尾的发育
③精子头出现
④细胞质浓缩
⑤精子形成
（1）准备阶段1：精子获能
1.在精子形成过程中，细胞中很多结构会消失， 为什么细胞核和线粒体都保留下来？ 细胞核是遗传物质储存的场所，决定后代的遗 传特性，它参与受精过程。 线粒体是精子进行有氧呼吸的主要场所，为精 子的生存和运动提供能量。
A.在桑葚胚阶段，胚胎的内部开始出现含有液体的腔 B.胚胎干细胞是一类未分化的细胞，可以从早期胚胎中分离获得 C.桑葚胚的细胞一般都具有全能性，囊胚的细胞逐渐分化 D.受精卵早期分裂时，胚胎中细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加
透明带 不变
4细胞
8细胞
桑葚胚
囊胚
二、胚胎早期发育
主要阶段及特点 1.桑葚胚
这一阶段及之前的每一个 细胞都具有发育成完整胚胎的潜 能，属于全能细胞。
2.囊胚 ①细胞开始出现分化
囊胚腔
②滋养层→胎盘和胎膜
Hale Waihona Puke 滋养层③内细胞团(ICM )→成胎儿的各种组织 内细胞团的细胞具有发育的全能性 内细胞团
④囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸 展出来，这一过程叫做孵化。
1．下列关于高等哺乳动物受精过程的叙述，正确的是
(B )
A．获能的精子穿越透明带的同时释放多种酶水解卵细胞膜
B．体内受精发生的场所是输卵管
C．精子的核和卵细胞的核融合后立即发生卵细胞膜反应
D．精子入卵后立即与卵细胞核发生融合并马上开始有丝分裂
二、胚胎早期发育
早期胚胎发育的开始场所在哪儿？什么是卵裂？正在进行卵裂的胚胎有
但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常发育到 囊胚阶段的胚胎进行移植； 3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的而研究，会为胚胎工
程提供理论基础？ 人们正是在认识自然受精和早期胚胎发育的规律的基础上，
在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟，精子能 在体外完成获能，获能的精子和培养成熟的卵子能在试管中完 成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等
受精卵细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞的细胞质。
A [典例] (2020·邢台期末)下列有关受精过程的说法，正确的是( )
A．精子的细胞膜和卵细胞膜相互融合依赖于生物膜的流动性
B．精子在雌性动物的子宫中获能后才能参与受精
C．精子在接触卵细胞膜的瞬间发生卵细胞膜反应
D．精子入卵后，保留原有的核膜，细胞核体积增大称为雄原核 [在应用中落实]
讨论：1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？ 马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段
2.将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时，应选择至少发育到什
么阶段的？如果换成牛又该怎样处理？ 小鼠应选择至少发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移植； 牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8-16细胞阶段进入子宫，
良种荷斯坦奶牛
可以通过体外受精、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛的胚 胎，然后移植给代孕母牛生下后代。
胚胎工程：指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显
微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物 体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程 技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
操作对象： 生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
从社会中来
我国对奶类的总需求量很大，但与奶业发达的 国家相比，我国奶牛的单产水平还存在一定差距。
奶牛品种是影响产奶量的主要因素之一，而 引进一头成年奶牛往往需要数万元，高昂的价格 使得靠大量引进优良品种来提高产量不太可行。
能不能让引进的优良奶牛快速、大量繁殖呢？ 遗憾的是，牛的生育率很低，一头母牛一胎一般 只产一头犊牛，一生约生育四五次。如何解决这 个难题呢？
技术手段： 体外受精、胚胎移植、胚胎分割等
工程实质： 在体外条件下，对动物自然受精和早期胚
胎发育条件进行的模拟操作。
实例
首例试管婴儿
著名妇产科专家张丽珠教授与中国首例试管婴儿
1988年3月10日我国首例试管婴儿诞生
1992年我国首例三胞胎试管婴儿 谈谈你对试管婴儿获得的过程的认识
第3节 胚胎工程
50~60 48 66~72 50~60 46~90
60~70 67~72 90~110 72 96~120
桑葚胚
68~80 96 110~114 98~106 120~144
进入子宫时受精卵的发育天 数和发育阶段
天
发育阶段
3
桑葚胚
3~4
16细胞
2~2.5
4~6细胞
6
囊胚
4~5
8~16细胞
注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间
具备受精能力的卵子结构
请分析：该细胞所处分裂时期是： MⅡ期 该细胞名称： 次级卵母细。胞
ＭⅡ在受精过程中完成
(2)受精阶段（输卵管内） 阅读教材57页，思考讨论下列问题（3分钟）
1.受精过程中卵子的哪些结构发生生理反应可以防止多精入卵？ 这有什么意义？ 2.精子入卵后，精子和卵子都分别发生了什么变化？ 3.卵细胞受精的标志是什么？ 4.受精完成的标志是什么？
雄原核
雌原核
多数哺乳动物的第一
第一极体 极体不进行减数分裂 Ⅱ，因而不会形成两
放出第二极体 个第二极体
3.卵细胞受精的标志： 观察到两个极体，或观察到雌、雄原核
4.受精完成的标志是什么？ 雌、雄原核融合,形成受精卵
雌、雄原核靠近
核膜消失，第一 次卵裂即将开始
总结：受精阶段——四步曲
牛刀小试
判断正误 1. 精子获能是指精子获得能量 （ ）
一 胚胎工程的理论基础
学习目标
1.说明胚胎的形成经过了受精及早期发 育等过程。
2.简述受精和早期胚胎发育的基本过程。
胚胎工程的理论基础——受精
1.概念
【受精】指精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。
细胞膜的功能： 进行细胞间信息交流 细胞膜的结构特性：一定的流动性
精原细胞
精子
卵原细胞
第一极体
卵细胞 第二极体
(2)受精阶段（输卵管内）
1、受精过程中卵子的哪些结构发生生理反应可以防止多精入卵？这
有什么意义？
透明带 卵细胞膜
a.获能后的精子与卵子相遇(精子释放多种酶， 以溶解卵细胞膜处的一些结构)
核 第一极体
b.精子触及卵细胞膜(透明带发生生理反应， 阻止后来的精子进入透明带)
精子穿越卵细胞膜外的结构(如透明带等)
什么特点？
早期胚胎发育的起始场所在输卵管，在透明带内进行有丝分裂，细胞的 数量不断增加，但胚胎的总体积不增加，这种受精卵的分裂叫做卵裂。
卵裂期细胞或物质的变化规律
受精卵 项目
细胞 数目
每个细 胞体积
DNA总量
有机物 总量
物质 种类
所含能 量
变化 增多 减小
增多
减少 增多 减少
2细胞
内细胞团 囊胚腔 滋养层
c.精子入卵(卵细胞膜发生生理反应:拒绝其他 精子再进入卵内)
精子接触卵细胞膜
阻止多精入卵有两道屏障：透明带发生生理反应、卵细胞膜发生生理反应； 意义： 是保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。
(2)受精阶段（输卵管内） 2.精子入卵后，精子和卵子都分别发生了什么变化？
d.雌、雄原核形成
2.精子排出后能立即与卵子结合吗？
精子必须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。获能液中常见的有效成分是肝素和钙离子载体等。
（2）准备阶段2：卵子的准备
卵子的发生
卵原细胞
A.场所： 卵巢(卵泡中)
B.时间：胚胎在性别分化后
C.过程：分裂过程不连续，
有两次暂排停卵。前后完成了减数
练习与应用
一、概念检测 1.判断下列有关哺乳动物受精的表述是否正确。
（1）在自然条件下，受精在子宫中完成。（×） （2）精子需要获能才能与卵子结合，而卵子一经排出就具备受精能力。（×） （3）精子入卵后，卵细胞膜会发生反应阻止其他精子入卵。（√ ） 2.下列有关哺乳动物早期胚胎发育的叙述，错误的是（A）
分裂Ⅰ,次级卵母细
出生后停留在 胞、第一极体，进入
减Ⅰ前期
输卵管。
复制
减Ⅰ
减Ⅱ
卵子的准备：卵 巢排出的卵子发
育到MⅡ期
第三阶段：精子与卵子 结合过程中完成减数分 裂Ⅱ，次级卵母细胞经 分裂产生一个成熟的卵
子和第二极体。
卵细胞
胚胎性别分化后形 成卵泡。
第一极体
第二极体
认识卵子
透明带 卵细胞膜
核 第一极体
不增加或略有减小
二、胚胎早期发育
3.原肠胚
原肠腔 囊胚腔
外胚层 中胚层
内胚层
由原肠胚的三个胚层进一步发育为不同的组织、器官、系统
胚胎发育总结
[典例] (2020·泰安一中月考)如图为哺乳动物早期胚胎发育的过
程，下列有关叙述错误的是
(A )
A．Ⅰ时期为原肠胚，该时期的细胞具有发育的全能性 B．过程 a 和 b 比卵裂期胚胎中有机物的含量减少 C．胚胎移植选择处于Ⅰ或Ⅱ时期的胚胎最易成功 D．细胞分化从Ⅱ时期开始贯穿于动物的整个生命历程
不同动物受精卵发育的比较
不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异。请分析下表，讨 论相关问题
几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间
动物种类
小鼠 绵羊 猪 马 牛
2细胞
24~38 36~38 21~51 24 27~42
受精卵发育的时间/h
4细胞 8细胞 16细胞
38~50 42 51~66 30~36 44~65