《高中生物 專題3 胚胎工程 第1節(jié) 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育課件 新人教版選修3》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中生物 專題3 胚胎工程 第1節(jié) 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育課件 新人教版選修3（65頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、成才之路 生物,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 選修3,胚胎工程,專題三,但贊加尼說，將人體細胞注入到早期的綿羊胚胎不會導(dǎo)致融合細胞的出現(xiàn)。從目前的觀察來看，研究人員沒有發(fā)現(xiàn)混種綿羊表現(xiàn)出除綿羊以外的其他動物的行為。學(xué)習(xí)了本專題，你就會知道更多的技術(shù)成果。 本專題包括科技探索之路“胚胎工程的建立”及“體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育”“體外受精和早期胚胎培養(yǎng)”“胚胎工程的應(yīng)用及前景”三節(jié)。,“科技探索之路胚胎工程的建立”，簡述了胚胎工程100多年來建立和發(fā)展的歷史。胚胎工程是在研究胚胎移植的理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上建立起來的，科學(xué)家在此基礎(chǔ)上又解決了哺乳動物體外受精的技術(shù)，繼而推動了胚胎分割、性別鑒定

2、、體細胞克隆、胚胎干細胞培養(yǎng)等現(xiàn)代胚胎工程技術(shù)的建立和發(fā)展。,本專題在總體內(nèi)容安排上也體現(xiàn)了胚胎工程的發(fā)展脈絡(luò)。首先對胚胎工程的理論基礎(chǔ)哺乳動物的受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律進行了較深入地講述，在此基礎(chǔ)上介紹了胚胎工程技術(shù)。目前，胚胎工程技術(shù)中應(yīng)用較多的是體外受精和胚胎移植技術(shù)，因此，可以說它們是胚胎工程技術(shù)的基礎(chǔ)；胚胎分割技術(shù)是繼胚胎移植技術(shù)后迅速發(fā)展起來的技術(shù)，方法簡單，效率更高；胚胎干細胞的培養(yǎng)不僅是胚胎工程的重要成就之一，它在基礎(chǔ)生物學(xué)、畜牧學(xué)、醫(yī)學(xué)上都有重要的應(yīng)用價值，是當前研究的熱門課題之一。教材基本是按照胚胎工程技術(shù)發(fā)展的時間順序?qū)ζ溥M行介紹的。,“體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育”部分是學(xué)習(xí)

3、本專題的基礎(chǔ)。由于義務(wù)教育生物課程標準和普通高中生物課程標準的必修部分都沒有明確要求，這就使這部分內(nèi)容顯得尤為重要，應(yīng)予以高度重視。 體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細胞的培養(yǎng)等胚胎工程技術(shù)，不僅廣泛應(yīng)用在畜牧業(yè)生產(chǎn)中，而且與醫(yī)學(xué)、制藥業(yè)等的發(fā)展以及人們的生活有著越來越密切的關(guān)系。因此，胚胎工程這部分內(nèi)容必將成為今后高考的一大熱點。 由于本專題與“基因工程”“細胞工程”“生物技術(shù)的安全性和倫理問題”等專題有著密切的聯(lián)系，所以高考中也常常與這些專題聯(lián)合起來考查。,本專題的內(nèi)容常常與動物的個體發(fā)育聯(lián)系起來考查，成為高考的一大熱點，在學(xué)習(xí)中要結(jié)合材料的具體內(nèi)容和自己的具體情況，充分利用各種課程資

4、源，激發(fā)自己的學(xué)習(xí)興趣，主動探究問題、自主學(xué)習(xí)。例如，關(guān)于胚胎工程的進展和最新科技成果常見于各種媒體的報道，我們對此要有一定了解，可以自己從報紙、雜志、廣播、電視、互聯(lián)網(wǎng)等媒體上搜集關(guān)于胚胎工程進展和最新成果的信息，作為課堂學(xué)習(xí)和討論的素材，這樣不僅使我們關(guān)注胚胎工程，也可以培養(yǎng)我們的搜集和處理信息的能力。,第一節(jié)體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育,專題三,1簡述哺乳動物精子和卵子的發(fā)生及受精過程。(重、難點) 2簡述哺乳動物的胚胎發(fā)育過程及其主要特點。(重、難點) 3了解胚胎工程建立及發(fā)展的意義。,一、胚胎工程的概念 胚胎工程是指對______________________所進行的顯微操作和處理技術(shù)。

5、如體外受精、________、________、_________________等技術(shù)。 二、精子的發(fā)生 1哺乳動物精子的發(fā)生是在________內(nèi)完成的。雄性動物從________期開始，直到________衰退，睪丸的曲細精管內(nèi)不斷進行著生殖細胞的增殖，源源不斷地產(chǎn)生精子。,動物早期胚胎或配子,胚胎移植,胚胎分割,胚胎干細胞培養(yǎng),睪丸,初情,生殖機能,2精子發(fā)生的過程 第一階段：精原細胞進行數(shù)次________，產(chǎn)生大量的________。其中部分細胞經(jīng)過染色體復(fù)制和其他物質(zhì)的合成，進一步形成_________________。 第二階段：_______________連續(xù)進行兩次分裂(

6、即________)，第一次分裂產(chǎn)生兩個____________，第二次分裂共產(chǎn)生四個含____________的精子細胞。,有絲分裂,精原細胞,初級精母細胞,初級精母細胞,減數(shù)分裂,次級精母細胞,單倍染色體,精子細胞,細胞核,高爾基體,中心體,線粒體,原生質(zhì)滴,頭、頸、尾,無關(guān),卵巢,初級卵母細胞,卵泡細胞,排卵前后,一個次級卵母細胞,第一極體,精子和卵子結(jié)合過程中,一個成熟的卵子,第二極體,在卵細胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體,1,精子與卵子結(jié)合形成受精卵,合子,受精前的準備階段,受精階段,雌性的輸卵管,雌性動物生殖道,初級卵母細胞,次級卵母細胞,輸卵管,減數(shù)第二次分裂的中期,精子穿

7、越放射冠和透明帶，進入卵細胞膜，原核形成和配子結(jié)合,透明帶反應(yīng),卵細胞膜反應(yīng),尾部脫離,核染色體,受精卵,細胞分裂為有絲分裂，細胞的數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體積不變或略有縮小,全能細胞,內(nèi)細胞團,滋養(yǎng)層細胞,胎膜和胎盤,囊胚腔,外胚層、內(nèi)胚層、中胚層,思維激活 1受精的標志和受精完成的標志相同嗎？為什么？ 2同卵雙生和異卵雙生有什么區(qū)別？ 答案 1不相同。受精的標志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體，而受精完成的標志為雌、雄原核的融合。 2同卵雙生是指一個受精卵在第一次分裂后彼此分開，進行各自的分裂、分化形成完全相同的兩個個體。異卵雙生是指一次同時排出兩個卵子，且同時受精形成兩個受精卵，且

8、這兩個受精卵都發(fā)育成新的個體。,一、精子和卵子的發(fā)生 1精子的發(fā)生 (1)場所：睪丸的曲細精管。 (2)時間：從初情期到生殖機能衰退階段。 (3)過程：精子的發(fā)生過程大體可以分為三個階段。 第一階段：睪丸里有許多彎彎曲曲的曲細精管，曲細精管中有大量的精原細胞。位于曲細精管管壁的精原細胞進行數(shù)次有絲分裂，產(chǎn)生大量的精原細胞，其中部分精原細胞進一步形成初級精母細胞。,第二階段：初級精母細胞連續(xù)進行兩次分裂(即減數(shù)分裂，包括M和M)：第一次分裂產(chǎn)生兩個次級精母細胞，每個次級精母細胞再次分裂產(chǎn)生兩個精子細胞。 第三階段：精子細胞變形成為精子。,,知識貼士：精子細胞變形中的主要變化：細胞核精子頭的主要部

9、分；高爾基體頭部的頂體；中心體精子的尾；線粒體線粒體鞘；細胞內(nèi)其他物質(zhì)原生質(zhì)滴。 精子外形似蝌蚪，分頭、頸和尾三部分。不同動物的精子形態(tài)相似，但細胞略有不同，與動物體型大小無關(guān)。,2卵子的發(fā)生 (1)場所：卵巢。 (2)時間：哺乳動物在出生前(胎兒時期)完成卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備，到性成熟時經(jīng)減數(shù)分裂形成卵子。 (3)過程：卵子的發(fā)生過程大體可以分為兩個階段。 第一階段：初級卵母細胞的形成階段；第二階段：初級卵母細胞分裂形成卵子階段。,,知識貼士：兩次分裂的時間：減數(shù)第一次分裂是在雌性動物排卵前后完成的；減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結(jié)合的過程中完成的。卵泡形成時間：胎兒時期。 卵子受精的標

10、志：當在卵細胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時，說明卵子已經(jīng)完成了受精。 卵子的數(shù)量：對于雌性哺乳動物來說，一生產(chǎn)生的卵子數(shù)量在胚胎期就基本固定了，如人一生大約可以排卵400個。,A精子細胞中的細胞核變?yōu)榫宇^的主要部分 B高爾基體發(fā)育為頭部的頂體 C線粒體聚集在尾的基部形成粒體鞘 D細胞內(nèi)的其他物質(zhì)濃縮為球體，叫做原生質(zhì)滴，原生質(zhì)滴中存在中心體 解析在精子細胞演變?yōu)榫拥倪^程中，細胞發(fā)生一系列的變化。其中，中心體演變?yōu)榫拥奈?，并沒有隨原生質(zhì)滴脫落消失。 答案D,答案D,解析初級精母細胞是雄性動物初情期開始后由精原細胞分裂形成的，而初級卵母細胞是在胎兒期完成的；精子的產(chǎn)生在M分裂和M分裂

11、連續(xù)進行，卵子產(chǎn)生通過M分裂形成次級卵母細胞，在精子與卵子的結(jié)合過程中完成M分裂；精子細胞變形后為蝌蚪狀，卵子不需要變形；成熟的精子和卵子經(jīng)過減數(shù)分裂形成，都含有相當于親本體細胞一半的染色體數(shù)目。,二、受精 1概念：受精是精子與卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程。它包括受精前的準備階段和受精階段。 2場所：在自然條件下，受精是在雌性的輸卵管內(nèi)完成的。,3受精過程 (1)受精前的準備階段 精子獲能：進入雌性動物生殖道的精子雖然運行的時間不長，但必須經(jīng)過這一時段才能與排出的卵子受精。也就是說，剛剛排出的精子，不能立即與卵子受精，必須在雌性動物生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力。 卵子的準

12、備：卵子一般在排出后23h才能被精子穿入。動物排出的卵子成熟程度不同，都要在輸卵管內(nèi)進一步成熟，當達到減數(shù)第二次分裂的中期時，才具備與精子受精的能力。,(2)受精階段 頂體反應(yīng)：獲能后的精子，在雌性動物生殖道與卵子相遇時，出現(xiàn)精子頂體膨大，精子質(zhì)膜(外膜)和頂體外膜局部融合，并在融合處形成一些泡狀物，隨后脫落，造成精子頂體外膜出現(xiàn)孔洞，使頂體內(nèi)儲存的與受精有關(guān)的酶釋放出來，參與精子和卵子的受精過程，這種生理現(xiàn)象叫做頂體反應(yīng)。,防止多精子入卵受精的兩道屏障。 屏障一：透明帶反應(yīng)。當精子越過放射冠，進入透明帶并接觸卵細胞膜的瞬間，卵子發(fā)出指令(信號)，產(chǎn)生阻止后續(xù)的精子進入透明帶的生理反應(yīng)。屏障二

13、：卵細胞膜反應(yīng)。當?shù)谝粋€精子進入卵細胞膜后，會立即引起卵細胞膜的緊縮、增厚，產(chǎn)生阻止其他精子進入卵內(nèi)與卵子結(jié)合受精的生理反應(yīng)，也叫做多精子入卵阻滯。 精子入卵后發(fā)生的變化：尾部脫離，原有的核膜破裂，形成新的核膜，最后形成一個比原來精子核還大的雄原核。,卵子在精子入卵后發(fā)生的變化 變化一：卵細胞膜反應(yīng)，拒絕其他精子再進入卵內(nèi)；變化二：卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體，形成雌原核。 雄原核和雌原核彼此接觸，并融合為合子，即受精卵。 知識貼士：對于受精的標志和受精完成的標志應(yīng)該區(qū)分開，受精的標志是第二極體的形成，受精完成的標志是雌雄原核融合成合子。 雌雄原核不能理解成卵子、精子原來的核，而是在原

14、來細胞核的基礎(chǔ)上形成的新核，原核膜已破裂。,A獲能后的精子與卵子相遇后，釋放頂體酶穿過透明帶進入放射冠 B透明帶反應(yīng)是防止多精子入卵的第一道屏障 C精子與卵細胞膜相互融合，精子入卵 D雄原核形成的同時，卵子完成減數(shù)第二次分裂 解析受精時精子依次穿越放射冠和透明帶；阻止多精子入卵的屏障依次是透明帶反應(yīng)和卵細胞膜反應(yīng)；卵子完成減數(shù)第二次分裂是在雄原核形成時進行的。 答案A,A成熟精子遇到卵子便可發(fā)生受精作用 B排出成熟卵子細胞的過程即為排卵 C卵子形成時的分裂過程均在卵巢內(nèi)完成 D卵子成熟過程中的減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子的結(jié)合過程中完成的 答案D,解析成熟精子必須經(jīng)過精子獲能才能與達到減數(shù)第二

15、次分裂中期的卵子發(fā)生受精作用。排卵排出的并非是成熟的卵子，有的是初級卵母細胞、有的是次級卵母細胞。卵子成熟過程中的減數(shù)第二次分裂過程是在輸卵管中完成的。,三、胚胎發(fā)育 1最初發(fā)育場所及分裂方式 最初場所：輸卵管；分裂方式：有絲分裂。 2胚胎發(fā)育過程 哺乳動物的胚胎發(fā)育是指受精卵發(fā)育成幼體的過程，包括卵裂、桑椹胚、囊胚、原腸胚、胚層分化等主要階段。 (1)卵裂 合子形成后即在輸卵管內(nèi)進行有絲分裂，這個過程叫做卵裂。其特點是：細胞分裂為有絲分裂，細胞的數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體積不增加，或略有縮小，每個細胞的體積變小。,(2)桑椹胚 當胚胎細胞數(shù)目達到32個左右時，胚胎形成致密的細胞團，形似桑椹，

16、叫做桑椹胚。這一階段前的每一個細胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能細胞。 (3)囊胚 桑椹胚繼續(xù)分裂，中間出現(xiàn)一個空腔，腔內(nèi)充滿液體，稱為囊胚。 知識貼士：囊胚中內(nèi)細胞團的細胞將來發(fā)育成幼體，外部細胞即滋養(yǎng)層細胞將來發(fā)育成胎膜和胎盤。 囊胚進入母體子宮內(nèi)并植入子宮內(nèi)膜中。,(4)原腸胚 囊胚進一步發(fā)育，內(nèi)細胞團表面的細胞形成外胚層，下方的細胞形成內(nèi)胚層。外胚層細胞在胚盤正中線處形成一條增殖區(qū)，該區(qū)的細胞增殖分裂，進入內(nèi)、外胚層之間形成中胚層。這時的胚胎稱為原腸胚，由內(nèi)胚層包圍的囊腔叫原腸腔。此后各胚層將按各自的發(fā)育途徑分裂和分化為不同的組織和器官。 (5)器官的形成 原腸胚的內(nèi)、中、外三個

17、胚層繼續(xù)發(fā)育形成各種器官原基。,知識貼士：個體發(fā)育和胚胎發(fā)育的區(qū)別，個體發(fā)育起點是受精卵的分裂，終點是性成熟的個體。如圖所示：,,解析當胚胎細胞數(shù)目達到32個左右時，胚胎形成致密的細胞團，形似桑椹，叫做桑椹胚。實驗證實，這一階段的每一個細胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能細胞。這些細胞都是由受精卵經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生的。良種母牛體內(nèi)桑椹胚是由受精卵發(fā)育而成的，受精卵經(jīng)有絲分裂形成的各細胞基因型相同，由它們克隆而成的小牛性別也相同，但不一定都是“母牛”或者說是雌性，這要看一開始此受精卵的情況。若受精卵為XY型，則全為雄性，若受精卵為XX型，則全為雌性。 答案C,A卵裂期細胞經(jīng)過了細胞分裂，不再分化

18、 B原腸胚細胞屬于全能細胞 C囊胚腔先于原腸腔出現(xiàn) D桑椹胚開始進行孵化 答案C,1哺乳動物精子和卵子的發(fā)生的比較 (1)相似之處：細胞分裂的最初階段為有絲分裂，不斷增加性原細胞的數(shù)量；經(jīng)過兩次減數(shù)分裂(M和M)才能形成精子或卵子。 (2)不同之處：由一個精原細胞分裂最后可產(chǎn)生四個精子；一個卵原細胞最后只能生成一個卵子。精子的形狀為蝌蚪狀，卵子為球形。多數(shù)哺乳動物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備是在出生前完成的。,2精子獲能及防止多精入卵的兩道防線的形成機制 (1)精液由精子和精清(精漿)兩部分組成。精清中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，因此，在一般情況下，精液中的精子無法獲能。只有當交配后精液進入雌

19、性動物的生殖道時，由生殖道分泌產(chǎn)生一種物質(zhì)解除對精子獲能的抑制，才能引起精子獲能。精子在雌性動物生殖道內(nèi)獲能的部位因種類而異，但主要是子宮和輸卵管。,(2)防止多精入卵主要通過透明帶反應(yīng)和卵細胞膜反應(yīng)兩道屏障。在受精過程中，當精子穿越透明帶觸及卵細胞膜時，透明帶會立即封閉，阻止后來的精子進入透明帶，它可看作是防止多精入卵的第一道屏障；而精子入卵后，卵細胞膜會立即拒絕其他精子再進入卵內(nèi)，這可看做是防止多精入卵的第二道屏障。,3家畜每次射精排出的精子數(shù)以億計，但是通常只有一個精子能夠與卵子結(jié)合的原因 (1)在自然繁殖的條件下，為了使母畜排出的一個或幾個卵子完成受精，公畜一次射出幾億到幾十億的精子到

20、發(fā)情母畜的生殖道內(nèi)，這可以說是動物為繁殖后代、延續(xù)物種的一種生理保障機制。 (2)在自然條件下，精子從射精部位運行到受精部位，在通過母畜生殖道的過程中，復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)和生理環(huán)境將對精子進行篩選，并致使大量的精子在途中死亡，被分解或排出，造成精子大量損耗。最后到達受精部位(輸卵管)的精子只剩百余個，與卵子完成受精的只有一個。,4精子細胞變成精子的過程中，細胞核和線粒體保留下來的原因 細胞核和線粒體都是精子結(jié)構(gòu)中的重要部分。其中，細胞核是精子遺傳物質(zhì)儲存和復(fù)制的場所，也是參與精、卵結(jié)合和后代遺傳特性與細胞代謝活動的控制中心。而線粒體則是精子進行有氧呼吸分解營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生能量的場所。精子的線粒體在精子

21、形成過程中，集中于尾的基部形成線粒體鞘，是精子維持生存和運動能量的“動力工廠”或“發(fā)動機”。,5關(guān)于哺乳動物受精過程的理解 (1)關(guān)于受精前的準備階段的理解，要知道成熟的生殖細胞并不代表具有受精的能力，成熟的精子必須獲能后才具備受精能力；而排出的卵子本身就不是成熟生殖細胞。 (2)對于受精階段的理解，要先弄清卵子的基本結(jié)構(gòu)，才能掌握精子穿行的路線和發(fā)生的反應(yīng)。對于受精的標志和受精完成的標志應(yīng)該區(qū)分開，受精的標志是第二極體的形成，受精完成的標志是雌雄原核融合成合子。雌雄原核不能理解成卵子、精子原來的細胞核，而是在原來細胞核的基礎(chǔ)上形成的新核，原核膜已破裂。,,(1)1928年，德國學(xué)者施佩曼做了

22、一個實驗：他用較細的嬰兒頭發(fā)將蠑螈受精卵結(jié)扎成兩個半球狀，其中的一個半球中含灰新月區(qū)(注：灰新月區(qū)是指蠑螈受精卵上的一個淺灰色的半月形區(qū)帶，該區(qū)屬于細胞質(zhì)的一部分)和細胞核，另一個不含這個區(qū)帶，結(jié)果前者發(fā)育成了胚胎，后者則不能。若后者含有細胞核，細胞也是能分化的，但只能發(fā)育成沒有一定形狀的團塊。該實驗說明了________。,(2)施佩曼的第二個實驗也是將受精卵結(jié)扎，兩個半球都含灰新月區(qū)，但一個半球含細胞核，另一個半球不含細胞核。結(jié)果有細胞核的半球能夠進行正常的卵裂，沒有細胞核的則不能卵裂。在16個或32個細胞的時期，他讓一個細胞核通過結(jié)扎處進入無核的半球，結(jié)果這個半球也開始卵裂，并且發(fā)育成了

23、正常的胚胎。該實驗說明了________，結(jié)合你所學(xué)的知識分析其原因是__________________________________________。,(3)施佩曼的第三個實驗：將原腸胚的胚孔背唇(能發(fā)育成脊索，而脊索上方的外胚層細胞則分化成神經(jīng)組織)切下來，移植到另一個正常的原腸胚的腹部。實驗結(jié)果：移植物發(fā)育成第二條脊索，并且在移植物的上方出現(xiàn)了一條神經(jīng)板，最后這個原腸胚發(fā)育成了一個雙頭怪物。實驗表明：在移植物的作用下，移植物周圍的胚層_____________________________。 (4)綜合上述三個實驗，可以推斷_______________。,解析通過第一次實驗說明灰

24、新月區(qū)在胚胎正常發(fā)育過程中起著重要作用，第二個實驗說明在胚胎發(fā)育過程中細胞核起主導(dǎo)作用。第三個實驗說明，在移植物的作用下，移植物周圍的胚層會改變原來的發(fā)育方向。三個實驗驗證了細胞的不同結(jié)構(gòu)和胚胎細胞群之間的相互作用都對胚胎發(fā)育有一定的影響。,答案(1)灰新月區(qū)(細胞質(zhì))在胚胎正常發(fā)育過程中起著重要的作用 (2)在胚胎發(fā)育過程中細胞核起主導(dǎo)作用細胞內(nèi)的絕大部分基因位于細胞核內(nèi)的染色體上，通過轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生mRNA進入細胞質(zhì)，翻譯成各種蛋白質(zhì)，從而決定個體發(fā)育的方向 (3)改變了原來的發(fā)育方向，發(fā)育成了神經(jīng)組織乃至整個頭部 (4)細胞核在胚胎發(fā)育過程中起主導(dǎo)作用，但是細胞核的活動要受到細胞質(zhì)的調(diào)節(jié)和制約，胚胎各細胞群之間的相互作用也會影響胚胎發(fā)育的過程。,