生物选修三体内受精和早期胚胎发育

探究展示：
精子和卵子的发生有何异同?
相同点： ①原始生殖细胞的增殖为有丝分裂 ②生殖细胞的成熟为减数分裂 ③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
不同点：
项目 精子的发生 区别 处所 睾丸 时间 初情期后 过程 特点 连续的，需变形； 卵子的发生 卵巢、输卵管 胎儿时期、初情期后 MⅠMⅡ是不连续的， 不需变形； 细胞质不均等分配 一个卵子和3个极体 不需要
三.胚胎移植和体外受精使胚胎分割、性别鉴定、 体细胞克隆、转基因胚胎、胚胎干细胞培养 等技术应运而生。
学习目标： 1.简述哺乳动物的精子和卵子的发生及受精过程。
2.简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。
3.认同胚胎工程建立及发展意义。
学习重、难点：
1.哺乳动物精子和卵子的发生及受精过程。
2.哺乳动物的胚胎发育。
小结：
精原细胞（2N)
有丝分裂
精 子 发 生 的 过 程
第一阶段
多个精原细胞
染色体复制
初级精母细胞 （2N）
MⅠ
第二阶段
次级精母细胞 （N）
MⅡ （N） 精子细胞
第三阶段
变形
精子
（N）
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 能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？
资料
通常情况下，一只母羊一胎只生1— 2只羔羊。畜牧业生产上需要快速增加 高产肉羊或奶羊的数量。怎样才能提 高羊的繁殖速率呢？
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，以满足人类大各种需求。
二)受精阶段:
3)原核形成： 雄原核形成和雌原核形成
精子进入卵子后,原核
膜破裂，形成新核膜，
形成雄原核。
卵子被激活完成减二分
裂，排出第二极体后， 形成雌原核。
二)受精阶段:
4)配子结合： 雌雄原核融合形成合子(受精卵)
精子细胞核(雄原核)和卵子细胞 核(雌原核)充分发育成熟后，相向 移动，彼此接触，二者体积缩小、 合并，两组核染色体合为一组，形 成一个含二倍体染色体的合子，也 称受精卵。
细胞质均等分配
结果 是否 变形 重要区别 4个精子 需要
发生的时期和场所
三、受精
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可以观察到两个 极体时。 3、场所: 输卵管
4、过程 3.过程：
一)受精前的准备阶段:
1)精子获能:精子必须在雌性动物的生殖道 发生相应的生理变化后,才获得受精能力 的生理现象. 2)卵子的准备:在输卵管中发育到减数第二 次分裂的中期,才具有与精子受精的能力
3.1 体内受精和早期胚胎发育
一、精子的发生 二、卵子的发生
三、受精 四、胚胎发育
一、精子的发生
1、场所: 睾丸的曲细精管 2、时期:
初情期 生殖机能衰退
3、过程：
分三个阶段
方式：减数分裂
3、过程：
第１阶段—初级精母细胞的形成
有丝 精原细胞 分裂 大量的精 染色体 多个初级 复制 精母细胞 原细胞
受精卵（2N） （起点） 减数分裂
胚 后 发 育
性成熟个体 （2N）
性成熟个体（2N）
资料分析<讨论>
1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最 高？ 答：马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其 次为小鼠。 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？ 答：马应选择囊胚阶段的胚胎。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， 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。
二、卵子的发生 1、场所：
卵巢
2、时期：
胚胎在性别分化以后， 完成卵泡的形成和在卵 巢内的储备
资料:
卵 子 结 构 图
3、过程
自主阅读： １．理清卵子的形成过程（借助减数分裂 知识） ２．注意新的专业术语指向和理解 ３．注重卵子形成与精子形成的差异
胎儿期
初情期后
透明带 卵黄膜
卵原细胞
有丝分裂
2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从 卵巢中排出？
答：是指卵子从卵泡中排出。
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？
答：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成减数第 一次分裂，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。
四、胚胎发育
胚胎发育指由受精卵分裂直至发育成为 成熟的胎儿的过程。可将早期发育的胚 胎分为以下几个阶段： 1、胚胎发育的起 点：受精卵
最初发育在输卵管进 行有丝分裂,这一时 期，受精卵仍在透明 带内，称为卵裂期。
四、胚胎发育
卵裂期的特点：
有丝分裂 细胞分裂方式为_______ 增加 细胞数目____ 减小 每个细胞体积_____ 缩小 不增加 胚胎总体积____ _或略有___ 增加 DNA数目_____
有机物总量_____
增加 有机物种类_____
减少
四、胚胎发育
2、桑椹胚
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
四、胚胎发育
3、囊胚 孵化： 胚胎从 透明带 中伸展 出来
内细胞团：个体 较大，是一种未 分化的细胞，具 有全能性，发育 成胎儿各组织， 形成完整的胚胎
囊胚腔：内有液体
早期胚胎发育的几个阶段小结 囊胚（内含囊胚腔）
内细胞团：发育成胎 儿各组织 滋养层细胞：将发育 成胎膜和胎盘
外胚层、内胚层
原肠胚（内含原肠腔）
滋养层 原肠腔
胎儿形成
个体发育的过程；
胚胎发育 受精卵（2N）卵裂 桑椹胚 （起点） 囊胚 原肠胚
分化
幼体
卵细胞 （N）♀ 受精 作用 精子 （N）♂ 个体发育
产生卵黄膜 封闭作用
形成第二道屏障 （作用） 形 成 受 精 卵
形成雄原核
发育 移动 接触 合并
形成雌原核
5.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。 区分受精的标志和受精完成的标志 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极体； 而受精完成的标志是雌雄原核形成合子，才是 受精完成的标志。
精、卵相遇
接触透明带 顶体酶溶 解透明带
顶体反应
穿越放射冠 穿越透明带
顶体酶释放
溶解卵丘细胞 （放射冠） 接触卵黄膜 产生透明带反应
形成第一道屏障（作用） 精子被微绒毛抱合
精子外膜与卵黄膜融合 精子进入卵
变化①
精 子 变化② 尾部脱离 进 核膜破裂 入 卵 激活卵子完 后 变化③ 成减数第二 次分裂，排 出第二极体
外胚层
中胚层 原肠腔 囊胚腔
内胚层
胚的发育：
第三次卵裂 第二次卵裂 第一次卵裂 受精卵 原肠胚 囊胚
早期胚胎发育的几个阶段小结 受精卵 卵 裂 期 桑椹胚 最初发育在输卵管进行有丝分裂 在透明带内进行有丝分裂，细胞数量 不断增加，胚胎总体积并不增加，或 略有减少，DNA增多，有机物减少。 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
• 操作对象： 早期胚胎和配子 • 技术手段： 胚胎移植、体外受精、胚胎分 割、胚胎干细胞培养等
• 理论基础： 哺乳动物的受精卵和早期胚胎 的发育规律
胚胎工程的建立
一.胚胎移植技术的研究 胚胎移植技术成为许多胚胎工程不可缺 少的基础环节。
二.胚胎移植技术的成功和应用带动和加速了体 外受精技术的研究。
3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的 研究，会为胚胎工程提供理论基础？请结合本 节内容举例说明。 提示：胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动 物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实 现的。本节涉及的哺乳动物体内受精和胚胎发 育都是在自然条件下的特点和规律，人们正是 在认识了这些自然规律的基础上，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；获能精子和成熟卵母细 胞能在试管内完成受精；体外受精卵能在人工 培养条件下继续发育等，这些都有赖于体内自 然条件下的基础研究成果。
二)受精阶段:
2)精子进入卵黄膜
卵黄膜表面有大量的微绒毛，当精子与卵黄膜接触
时，立即被卵黄膜抱合，随后，精子的外膜和卵黄
膜相互融合，精子入卵。 当第一精子进入卵黄膜后，卵黄膜 立刻紧缩、增厚、阻止其他精子进 入卵内与卵子结合受精 卵黄膜封闭作用是防止多精入卵 受精的第二道屏障
多精子入卵的结果将形成多个雄原核与一个 雌原核融合完成受精，产生多倍体受精卵， 属于异常受精现象，意味着受精的失败，不 能继续发育和产生后代。
受精完成标志
小结：受精阶段
包括精子穿越放射冠和 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)
哺乳动物受精过程示意图
小 结 ： 卵 子 发 生 过 程
胎 儿 期
卵原细胞
卵 巢
有丝分裂
多个卵原细胞
染色体复制
初 情 期 后 输 卵 管
初级卵母细胞
MⅠ
次级卵母细胞
MⅡ
第一极体
排卵前后 完成
卵子 第二极体
在受精 过程完 成
退化消失
思考：1.卵子是否受精的重要标志是什么？
在卵黄膜和透明带间隙有两个极体是卵 子是否受精的重要标志
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？
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。而线粒体则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”。
提示：不是。其一，在自然繁殖的条件下，可 以说是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障 机制；其二，在自然条件下，精子从射精部位运行 到受精部位，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。
保障有最好的精子与卵细胞受精
2.产生卵子的过程是否都发生在卵巢中？
减数第二次分裂过程是在输卵管中
3.排出的卵子是什么时期的细胞？
排出卵子是不成熟的，且成熟程度不同， 有的可能是次级卵母细胞，例如猪、羊， 有的可能是初级卵母细胞，例如马、犬。
讨论：
1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？
答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的 卵子。
3、过程： 第２阶段： 精子细胞的生成 初级精母细胞
MⅠ
次级精母细胞 减数分裂
MⅡ
精子细胞
3、过程： 第３阶段：精子细胞变形成精子
精子细胞
自主阅读:
1.整理精子细胞变形成精子的过程.
精子
2.注重精子各组成分别由精子细胞的哪一部分形成?
第３阶段：精子细胞变形成精子
精子细胞变形总结
1.细胞核 2.高尔基体
初级卵母细胞
生长，透明带生成
初级卵母细胞
时间：排卵前后
(被卵泡细胞包围, 形成卵泡) MⅡ
受精
M Ⅰ
第 二 极 体 合子和两个极体
发生时间:受精时 发生地点:输卵管
第一极体
次级卵母细胞 第一极体
注意: ①卵子受精的标志： 当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到 两个极体时，说明卵子已经完成了受精。 ②精子和卵子发生的重要区别 哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的贮备 是在出生前（即胎儿时期）完成的，
便于运动——“减负” 精子头的主要部分
头部的顶体
精子的尾 线粒体鞘 (尾的基部)
3.中心体
4.线粒体 5.细胞内其他物质
原生质滴
(球状,最后脱落)
第３阶段：精子细胞变形成精子
4、精子的形态： （1）外形似蝌蚪，分 头、__ 颈、__ 尾、三大部分。 __
相似，大小略有 不同 （2）不同种动物精子的形态____ 无关 ___。 ____，与动物的体形大小
滋养层细胞：沿透明带内壁，个体较小，发育成 胎膜和胎盘，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
四、胚胎发育
4、原肠胚
内细胞团表层 下方的细胞 外胚层 内胚层
内胚层包围的囊 腔叫原肠腔 滋养层细胞：发育成胎 膜和胎盘
Baidu Nhomakorabea
原肠胚的形成
次序向内运动
受精卵——卵裂——囊胚
按照一定的 内胚层——中胚层——原肠胚 ———————
二)受精阶段:
1)精子穿越放射冠和透明带
顶体反应是顶体内的酶释放出来并溶解卵丘细 胞群之间的物质，形成精子穿越放射冠的通道。
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。
穿过透明带：精子与透明 带接触，顶体酶将透明带 溶出一条通道，精子借自 身运动穿过透明带并接触 卵黄膜。在精子接触卵黄 膜的瞬间，会产生使后来 的精子不能进入透明带的 生理反应，这个反应称为 透明带反应。 透明带反应（防止多精子入卵受精的第一道屏障）