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1、第二章第二章 动物细胞工程动物细胞工程第1节胚胎工程的理论基础（第一课时）目录/CONTENTS01受精02早期胚胎的发育03习题检测04学习目标：1.概述动物细胞核移植技术的含义及类型。2.简述动物体细胞核移植的基本过程。3.说出体细胞核移植技术的应用前景。二、体细胞核移植技术的过程（1）为什么选择卵母细胞作为核移植受体细胞？体积大，易操作含有激活细胞核全能性表达的物质卵黄多，营养物质丰富。卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状有影响。生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境等因素的影响。（2）从遗传物质的角度来分析，为什么克隆动物和供体动物并不是100%的复制？新课导入我国对奶类的总
2、需求量很大，但我国奶牛的单产水平并不高。而引进一头外国高产成年奶牛往往需要数万元。能不能让引进的良种奶牛快速、大量繁殖呢?遗憾的是，牛的生育率很低！但克隆技术又不够成熟，克隆动物可能存在健康问题良种荷斯坦奶牛核移植技术进行克隆可以通过体外受精（有性生殖）、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代。胚胎工程技术！胚胎工程的发展历程1.胚胎工程的概念胚胎工程是指对生殖细胞、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。操作对象技术种类工程实质理论基础动物生殖细胞、受
3、精卵、早期胚胎细胞体外受精、胚胎移植、胚胎分割在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律目录01一、受精一、受精精原细胞大量精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞精子有丝分裂染色体复制及相关蛋白质合成细胞变形第一阶段第二阶段第三阶段减数分裂减数分裂2.时期：初情期(相当于人的青春期)生殖机能衰退1.场所：睾丸（曲细精管）3.精子的结构：头颈线粒体鞘尾巴顶体（主要是细胞核）（为精子运动提供能量）（由中心体演变而来）不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关。精子的形成过程一、受精思考：精母细胞在变成精子的过程中，很多结构会消失
4、，而细胞核与线粒体都保留了下来，请尝试用你所了解的哺乳动物受精的相关知识来解释这一现象。其中，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。细胞核和线粒体都是精子的重要结构。一、受精卵子的形成过程卵细胞的形成是一个不连续的过程卵泡中的卵母细胞在排卵前都处于减数分裂前期一、受精知识回顾：必修2第2章第1节P27一、受精指精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。1.概念：3.过程：2.场所：自然条件下，哺乳动物的受精作用在输卵管内完成准备阶段受精阶段准备阶段1：精子获能准备阶段2：卵子的准备细胞间的信息交流（细胞膜
5、上的糖蛋白有识别作用）细胞膜具有一定的流动性精卵相互识别的体现细胞膜什么功能：精卵融合的结构基础：一、受精1、准备阶段精子获能刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能”。（1）概念：!注：精子获能实质是指精子获得受精“能力”，不是获得能量。1、直接利用雌性动物的生殖道2、培养在人工配制的获能液（2）使精子获能的方法：（常见的有效成分有：肝素、Ca2+载体等）（3）研究精子获能机制的意义：实现了各种哺乳动物精子在体外条件下的获能，为体外受精技术的建立奠定了重要基础。一、受精张张明明觉觉，美美籍籍华华人人，生生殖殖生
6、生物物学学家家、育育种种学学家家和和避避孕孕药药的的创创始始人人。19511951年年发发现现“精精子子获获能能”现现象象，为为哺哺乳乳动动物物体体外外受受精精奠奠定定了了理理论论墓墓础础。由由于于他他在在体体外外受受精精和和胚胚胎胎移移植植研研究中作出的重大贡献，被人们誉为究中作出的重大贡献，被人们誉为“试管婴儿试管婴儿”的先驱。的先驱。精子获能的原因精子获能的原因：精液由精子和精浆组成，精浆中含有抑制精子获能的物质，只有精子进入雌性动物的生殖道后，由生殖道分泌产生相关物质解除对精子的抑制，才能使精子获得受精的能力。一、受精2、准备阶段卵子的准备原始卵泡成熟卵泡黄体次级卵母细胞l排卵是指卵子
7、从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？正常情况下，一个卵巢中有多个卵泡，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。排卵：卵子从卵泡中排出一、受精2、准备阶段卵子的准备卵子一般排出2-3小时后才能被精子穿入，不同动物排出的卵子成熟程度不同卵原细胞初级卵母细胞马、犬排卵猪、羊排卵发育马、犬等少数哺乳动物排出的是初级卵母细胞猪、羊等多数哺乳动物排出的是次级卵母细胞次级卵母细胞M期卵母细胞一、受精2、准备阶段卵子的准备具备受精能力的卵子结构透明带卵细胞膜核（纺锤体染色体复合物）第一极体排出的卵子要在输卵管内发育到M期时，才具备与精子受精的能力。一、受精3、受精作用获能后的精子与卵子在输卵管相遇释放多种酶溶解卵细
8、胞膜外的一些结构（如透明带）借助精子自身运动精子接触卵细胞膜第1步：精子穿越卵细胞膜外结构一、受精3、受精作用第2步：透明带反应在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外面的透明带会迅速发生生理反应阻止后来的精子进入透明带透明带反应是阻止多精入卵的第一道屏障第3步：精子入卵精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。一、受精3、受精作用第4步：卵细胞膜发生生理反应精子入卵后卵细胞膜会立即发生生理反应拒绝其他精子再进入卵内。卵细胞膜反应阻止多精入卵的第二道屏障思考：防止多精入卵的意义？维持各种生物亲子代体细胞染色体数目的稳定。一、受精3、受精作用第5步：雌雄原核的形成雄原核的形成：精子入卵后，尾部脱离，原有的核
9、膜破裂并形成一个新的核膜，形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。雌原核的形成：精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂，排出第二极体，形成雌原核。雄原核第一极体放出的第二极体卵子完成减数分裂输卵管精子入卵激活后发生场所发生时间雌原核注意：雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。一、受精思考：为什么没有出现三个第二极体？注意：多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂，因而不会形成两个第二极体，因此，透明带和卵细胞膜间隙观察到的两个极体为一个第一极体，一个第二极体。3、受精作用一、受精3、受精作用第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成雌、雄原核充分发育相向
10、移动，彼此靠近核膜消失，形成含有两个染色体组的合子，受精卵形成雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即将开始（1）受精的标志：a.观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间）b.观察到雌、雄原核。（2）受精完成的标志：雌、雄原核融合形成合子一、受精3、受精作用思考：受精卵中遗传物质来源?.细胞核遗传物质一半来源于精子，一半来源于卵子.细胞质遗传物质几乎全部来自于卵子习题检测(1)精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是输卵管()(2)精子和卵子都需要经过获能才能进行受精作用()(3)受精的标志是观察到两个极体；受精完成的标志是雌、雄原核融合形成合子()(4)动物排出的卵子成熟程度不同，都要在卵巢中进一步发育
11、到M期才具备受精能力()目录02二、胚胎的早期发育二、胚胎的早期发育次级卵母细胞受精2细胞期4细胞期8细胞期桑葚胚囊胚（1）场所：（2）分裂方式：受精卵卵裂桑葚胚囊胚原肠胚输卵管和子宫有丝分裂输卵管（透明带）子宫1、胚胎的早期发育二、胚胎的早期发育胚胎发育早期，有一段时间在透明带内进行，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。受精卵2细胞4细胞8细胞桑葚胚囊胚细胞数目不断增加胚胎总体积并不增加2、卵裂(2)分裂方式：有丝分裂(卵裂期)(1)场所：透明带内(3)卵裂的特点：项目项目变化变化细胞数目每个细胞体积DNA总量每个细胞内的DNA总量有机物总量物质种类增多
12、减小增多不变减少增多(细胞未分化)二、胚胎的早期发育3、早期胚胎发育的几个阶段（1）桑葚胚：当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。桑葚胚通常有32个细胞左右。桑葚胚桑葚桑葚胚这一阶段及之前每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。二、胚胎的早期发育3、早期胚胎发育的几个阶段（2）囊胚：特点：胚胎进一步发育，细胞逐渐。分化内细胞团滋养层囊胚腔透明带内细胞团滋养层细胞囊胚腔发育成胎儿的各种组织*(未分化）发育成胎膜和胎盘*(已分化）结构：内含液体（具有全能性，属于全能细胞）（作为胎儿的各种鉴定）（聚集在胚胎一端的细胞）（沿透明带内壁扩展和排列的细胞）囊胚
13、进一步扩大会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来的过程。孵化：如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。孵化的意义：二、胚胎的早期发育3、早期胚胎发育的几个阶段（3）原肠胚：特点：出现胚层分化结构：逐渐分化形成各种组织、器官等内胚层：外胚层：中胚层：原肠胚表面的细胞层向内迁移的细胞内外两个胚层之间由内胚层包围的空腔叫做原肠腔囊胚孵化后，将发育形成原肠胚。二、胚胎的早期发育拓展：胚胎发育和个体发育习题检测(1)胚胎发育早期的细胞分裂方式包括有丝分裂和减数分裂()(2)囊胚的滋养层细胞具有全能性()(3)胚胎发育过程中开始分化的阶段是原肠胚期()(4)囊胚内的内细胞团将来发育成胎盘和胎膜()(5)胚胎发
14、育的场所是输卵管()习题检测1.判断下列有关哺乳动物的表述是否正确。(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。()习题检测2.下列有关哺乳动物早期胚胎发育的叙述，错误的是()A.在桑椹胚阶段，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.桑椹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A习题检测下图表示哺乳动物胚胎早期发育过程的几个阶段，请据图回答问题（1）写出
15、各个阶段的名称：A.；B.；C.。（2）写出图中各标号的名称：；。其中能发育为胎儿的各种组织，表明其仍具有。（3）A阶段的细胞具有发育上的全能性，B阶段的细胞开始出现，B时期中的将来发育成_，该胚进一步扩大，导致的破裂，这一过程叫做_。桑葚胚囊胚原肠胚滋养层内细胞团透明带囊胚腔全能性分化胎盘和胎膜孵化二、胚胎的早期发育思考：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受精卵发育的时间/h进入子宫时受精卵的发育天数和发育阶段2细胞4细胞8细胞16细胞桑葚胚天发育阶段小鼠243838505060607068803桑葚胚绵羊
16、363842486772963416细胞猪2151516666729011011011422.546细胞马243036506072981066囊胚牛2742446546909612012014445816细胞1、表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？比较而言，马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段。二、胚胎的早期发育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胚胎?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，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。几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间动物种类受精卵发育的时间/h进入子宫时受精卵的发育天数和发育阶段2细胞4细胞8细胞16细胞桑葚胚天发育阶段小鼠243838505060607068803桑葚胚绵羊363842486772963416细胞猪2151516666729011011011422.546细胞马243036506072981066囊胚牛274244654690961201
