第2章

第3節(jié)

胚胎工程一

胚胎工程的理論基礎(chǔ)

我國對奶類的總需求量很大，但我國奶牛的單產(chǎn)水平并不高。而引進(jìn)一頭外國高產(chǎn)成年奶牛往往需要數(shù)萬元。1.能不能讓引進(jìn)的良種奶?？焖佟⒋罅糠敝衬?

牛的生育率很低！一頭母牛每年只能產(chǎn)一胎，每胎生一個牛仔,每胎產(chǎn)2個牛仔的情況比較少見，一頭母牛一生大約生育四五次。2.但克隆技術(shù)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(shí)現(xiàn)大量繁殖？動物體細(xì)胞核移植技術(shù)進(jìn)行克隆可以通過體外受精（有性生殖）、胚胎分割等技術(shù)獲得多個良種奶牛胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代。從社會中來良種荷斯坦奶?！咛スこ碳夹g(shù)操作對象技術(shù)種類工程實(shí)質(zhì)理論基礎(chǔ)動物生殖細(xì)胞、受精卵、早期胚胎細(xì)胞體外受精、胚胎移植、胚胎分割在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進(jìn)行的模擬操作。哺乳動物受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律胚胎工程的定義

胚胎工程是指對生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞進(jìn)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(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。胚胎工程技術(shù)包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。任務(wù)1

結(jié)合胚胎工程的定義完成下列表格：一、精子的發(fā)生1.場所睪丸的曲細(xì)精管中2.時期從初情期開始直到生殖機(jī)能衰退思考題(1)產(chǎn)生精子的原始生殖細(xì)胞是什么細(xì)胞？精原細(xì)胞(2)精原細(xì)胞本身增殖的方式是什么？請繪圖表示。有絲分裂3.過程二、拓展應(yīng)用1.精母細(xì)胞在變成精子的過程中，很多結(jié)構(gòu)會消失，而細(xì)胞核與線粒體都保留了下來，請嘗試用你所了解的哺乳動物受精的相關(guān)知識來解釋這一現(xiàn)象。細(xì)胞核和線粒體都是精子的重要結(jié)構(gòu)。其中，細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)儲存的場所，決定后代的遺傳特性，它參與受精過程。線粒體是精子進(jìn)行有氧呼吸的主要場所，為精子的生存和運(yùn)動提供能量。二、卵子的發(fā)生1.場所卵巢、輸卵管2.時期胎兒期和初情期以后二、卵子的發(fā)生（1）排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？（2）剛排出的卵子是成熟的卵子嗎？（3）卵子形成過程中減數(shù)第二次分裂是在什么時候完成的？思考題三、精子和卵子的發(fā)生異同比較三、精子和卵子的發(fā)生異同比較睪丸的曲細(xì)精管卵巢輸卵管初情期胎兒初情是否均等不均等4有絲胚胎工程的理論基礎(chǔ)——受精任務(wù)2

閱讀教材P56-57，思考以下問題：1.受精是指什么、場所在哪里、包括哪幾個階段？2.什么是精子獲能、精子獲能的方法有哪些、研究精子獲能機(jī)制的意義是什么？3.卵子成熟的場所在哪里？卵子具備與精子受精的能力在什么時期細(xì)胞間的信息交流（細(xì)胞膜上的糖蛋白有識別作用）細(xì)胞膜具有一定的流動性問題1：精卵相互識別的體現(xiàn)細(xì)胞膜什么功能？問題2：精卵融合的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是什么？胚胎工程的理論基礎(chǔ)——受精受精前的準(zhǔn)備階段受精階段指精子和卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程。準(zhǔn)備階段Ⅰ——精子獲能準(zhǔn)備階段Ⅱ——卵子的準(zhǔn)備輸卵管受精場所：階段：定義：胚胎工程的理論基礎(chǔ)——受精1準(zhǔn)備階段1——精子獲能科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，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(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力，這一生理現(xiàn)象稱為“精子獲能”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(zhì)，只有精子進(jìn)入雌性動物的生殖道后，由生殖道分泌產(chǎn)生相關(guān)物質(zhì)解除對精子的抑制，才能使精子獲得受精的能力。1.精子獲能的方法：①自然：直接利用雌性動物的生殖道②胚胎工程：培養(yǎng)在人工配制的獲能液肝素Ca2＋載體等精子獲能指精子獲得受精能力，而不是獲得能量。2.研究精子獲能機(jī)制的意義：實(shí)現(xiàn)了各種哺乳動物精子在體外條件下的獲能，為

的建立奠定了重要基礎(chǔ)。體外受精技術(shù)張明覺，美籍華人，生殖生物學(xué)家、育種學(xué)家和避孕藥的創(chuàng)始人。1951年發(fā)現(xiàn)“精子獲能”現(xiàn)象，為哺乳動物體外受精奠定了理論基礎(chǔ)。由于他在體外受精和胚胎移植研究中作出的重大貢獻(xiàn)，被人們譽(yù)為“試管嬰兒”的先驅(qū)。胚胎工程的理論基礎(chǔ)——受精1準(zhǔn)備階段1——精子獲能③卵子成熟的場所：排出的卵子都要在________內(nèi)進(jìn)一步成熟。②不同動物排出的卵子成熟程度

：有的可能是________________，如馬、犬等；有的可能是________________，如豬、羊等；初級卵母細(xì)胞次級卵母細(xì)胞①卵子一般在排出

后才能被精子穿入。2-3h不同輸卵管④卵子具備與精子受精的能力：

期。胚胎工程的理論基礎(chǔ)——受精2準(zhǔn)備階段2——卵子的準(zhǔn)備MⅡ(MⅡ中)胚胎工程的理論基礎(chǔ)——受精3受精階段任務(wù)3

閱讀教材P57并結(jié)合視頻，簡述受精過程：胚胎工程的理論基礎(chǔ)——受精3受精階段精子穿越卵細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu)（放射冠和透明層）透明帶反應(yīng)(阻止多精入卵的第一道屏障)精子接觸卵細(xì)胞膜精子入卵(進(jìn)入卵細(xì)胞膜)卵細(xì)胞膜反應(yīng)(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(受精的標(biāo)志：觀察到兩個極體或雌、雄原核)——受精完成的標(biāo)志第一極體第二極體多數(shù)哺乳動物的第一極體不進(jìn)行減數(shù)分裂Ⅱ任務(wù)4

閱讀教材P58，思考以下問題：1.早期胚胎發(fā)育的場所在哪里？分裂的方式是什么？2.早期胚胎發(fā)育過程主要包括哪幾個階段？3.發(fā)育的每個階段各有何特征？胚胎工程的理論基礎(chǔ)——胚胎早期發(fā)育次級卵母細(xì)胞受精2細(xì)胞期4細(xì)胞期8細(xì)胞期受精卵桑葚胚囊胚著床，原腸胚1.場所：2.分裂方式：輸卵管有絲分裂胚胎工程的理論基礎(chǔ)——胚胎早期發(fā)育人卵細(xì)胞受精到受精卵卵裂后植入的過程受精卵2細(xì)胞4細(xì)胞8細(xì)胞桑葚胚囊胚原腸胚卵裂（期）1.卵裂項(xiàng)目變化每個細(xì)胞體積DNA總量每個細(xì)胞內(nèi)的DNA總量有機(jī)物總量物質(zhì)種類減小增多不變減少增多受精卵→桑葚胚①時期：②場所：③特點(diǎn)：在透明帶內(nèi)細(xì)胞數(shù)量不斷增加胚胎總體積并不增加

胚胎工程的理論基礎(chǔ)——胚胎早期發(fā)育細(xì)胞進(jìn)行代謝分解有機(jī)物2.桑葚胚：

當(dāng)卵裂產(chǎn)生的子細(xì)胞逐漸形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑葚時，這時的胚胎稱為桑葚胚。①概念：受精卵2細(xì)胞胚4細(xì)胞胚8細(xì)胞胚桑葚胚囊胚原腸胚桑葚胚桑葚②特點(diǎn)：這一階段及之前的每一個細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，每個細(xì)胞都具有全能性，屬于全能性細(xì)胞。胚胎工程的理論基礎(chǔ)——胚胎早期發(fā)育桑葚胚通常有32個細(xì)胞左右。桑葚胚3.囊胚：①特點(diǎn)：細(xì)胞開始分化（細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能出現(xiàn)差別）桑葚胚→囊胚形成（聚集在胚胎一端的細(xì)胞）（沿透明帶內(nèi)壁擴(kuò)展和排列的細(xì)胞）具有全能性內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)層囊胚腔發(fā)育成胎盤和胎膜發(fā)育成胎兒的各種組織②結(jié)構(gòu)：囊胚擴(kuò)大→孵化孵化：囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大會導(dǎo)致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫做孵化。透明帶胚胎工程的理論基礎(chǔ)——胚胎早期發(fā)育4.原腸胚：①特點(diǎn)：受精卵2細(xì)胞胚4細(xì)胞胚8細(xì)胞胚桑葚胚囊胚原腸胚②結(jié)構(gòu)：出現(xiàn)胚層分化逐漸分化形成各種組織、器官等表面的細(xì)胞層向內(nèi)遷移的細(xì)胞內(nèi)外兩個胚層之間中胚層：外胚層：內(nèi)胚層：討論：(1)表中哪種動物的胚胎在進(jìn)入子宮時發(fā)育程度最高?馬的胚胎進(jìn)人子宮時，發(fā)育程度最高，它處于囊胚階段。

思考·討論

不同動物受精卵發(fā)育的比較不同動物受精卵發(fā)育及其進(jìn)入子宮的時間有明顯的差異。（2）將體外培養(yǎng)的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時，應(yīng)選擇至少發(fā)育到什么階段的胚胎?如果換成牛又該怎樣處理?小鼠應(yīng)選擇至少發(fā)育到桑葚胚階段的胚胎進(jìn)行移植。牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在8~16細(xì)胞階段進(jìn)入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實(shí)踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。

思考·討論

不同動物受精卵發(fā)育的比較(3)不同動物胚胎進(jìn)入子宮所處的時期不同，為胚胎工程提供了什么啟示？體外受精形成的胚胎，發(fā)育到一定階段方可移植到子宮中。

思考·討論

不同動物受精卵發(fā)育的比較練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1.判斷下列有關(guān)哺乳動物的表述是否正確。(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(jié)合，而卵子一經(jīng)排出就具備受精能力。

()(3)

精子入卵后，卵細(xì)胞膜會發(fā)生反應(yīng)阻止其他精子入卵。

()2.

下列有關(guān)哺乳動物早期胚胎發(fā)育的敘述，錯誤的是

()A.

在桑椹胚階段，胚胎的內(nèi)部開始出現(xiàn)含有液體的腔B.

胚胎干細(xì)胞是一類未分化的細(xì)胞，可以從早期胚胎中分離獲得C.

桑椹胚的細(xì)胞一般都具有全能性，囊胚的細(xì)胞逐漸分化D.受精卵早期分裂時，胚胎中細(xì)胞數(shù)目不斷增加，但胚胎的總體積并不增加××√A二、拓展應(yīng)用1.精母細(xì)胞在變成精子的過程中，很多結(jié)構(gòu)會消失，而細(xì)胞核與線粒體都保留了下