1、2021人人教版（教版（新教材新教材）必修二）必修二 遗传和进化遗传和进化第二章 细胞工程第3节 胚胎工程的理论基础（第1课时） 精子如何发生？ 卵子如何发生？ 精子如何与卵子相遇？ 受精作用如何实现？ 胚胎发育的基本过程？本节聚焦本节聚焦胚胎工程的迅速发展让人们大量繁殖优良家畜品种的愿望，胚胎工程的迅速发展让人们大量繁殖优良家畜品种的愿望，正在成为现实。正在成为现实。胚胎工程胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或者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。胚胎工程胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。过渡：每个生命的诞生，都始于
2、一颗精子和一颗卵子的相遇。精卵结合的过程是什么？一、精子的形成一、精子的形成 精子的发生是在睾丸完成的 雄性动物从初情期至生殖机能衰退，睾丸曲细精管不断进行生殖细胞的增殖 曲细精管为高度弯曲的上皮状管道，每个睾丸小叶中含有1-4条1.场所场所着丝点分裂着丝点分裂姐妹染色单体分开姐妹染色单体分开1个精原细胞个精原细胞(2N) 减数第减数第一次分裂一次分裂染色体复制染色体复制1个初级精母细胞个初级精母细胞(2N)2个次级精母细胞个次级精母细胞(N)减数第减数第二次分裂二次分裂4个精细胞个精细胞(N)变形作用变形作用4个精子个精子 (N)同源染色体联会，同源染色体联会，出现四分体、交叉互换出现四分体
3、、交叉互换同源染色体分离同源染色体分离非同源染色体自由组合非同源染色体自由组合一、精子的形成一、精子的形成2.形成过程形成过程线粒体线粒体高尔基体高尔基体A A、顶体的发生、顶体的发生发育中的顶体发育中的顶体发育中的尾发育中的尾 (中心体中心体)B B、尾的的发育、尾的的发育C C、精子头的出现、精子头的出现D D、细胞质浓缩、细胞质浓缩E E、精子的形成、精子的形成原生质滴原生质滴尾尾线粒体鞘线粒体鞘顶体顶体精子细胞精子细胞变形成精变形成精子子一、精子的形成一、精子的形成 . .细胞核细胞核. .高尔基体高尔基体. .中心体中心体. .线粒体线粒体. .细胞内其他物质细胞内其他物质精子头的主
4、要部分精子头的主要部分头部的顶体头部的顶体精子的尾精子的尾线粒体鞘线粒体鞘( (尾的基部尾的基部) ) 原生质滴原生质滴( (球状球状, ,最后脱落最后脱落) )精子细胞变形总结精子细胞变形总结一、精子的形成一、精子的形成精子精子尾部尾部：中段和尾：中段和尾中段的中段的线粒体鞘线粒体鞘含有螺旋状排列的线粒体，为精子的运动提供能量含有螺旋状排列的线粒体，为精子的运动提供能量。尾部尾部是精子代谢和运动器官。是精子代谢和运动器官。尾部的中心含一条贯穿全尾的轴丝（类似鞭毛尾部的中心含一条贯穿全尾的轴丝（类似鞭毛）一、精子的形成一、精子的形成3.形态形态头：头：头部正面呈椭圆形，侧面呈梨形，内含一个染色
5、质十头部正面呈椭圆形，侧面呈梨形，内含一个染色质十分致密的分致密的细胞核和一个顶体。细胞核和一个顶体。顶体：顶体：是一种膜系细胞器（是一种膜系细胞器（高尔基体高尔基体），呈帽状罩于细胞），呈帽状罩于细胞核的前方。顶体内含多种水解酶（核的前方。顶体内含多种水解酶（顶体酶顶体酶）相当于巨大溶）相当于巨大溶酶体。酶体。 细胞核细胞核: 父方的遗传物质、单倍体，双链父方的遗传物质、单倍体，双链 DNA，与蛋白，与蛋白质紧密结合。质紧密结合。精子形似蝌蚪，总长约精子形似蝌蚪，总长约66 m，分头、尾部（中段和尾）两部分。，分头、尾部（中段和尾）两部分。一、精子的形成一、精子的形成4.不同物种的精子不同物
6、种的精子精子的形态：不精子的形态：不同动物精子形似同动物精子形似蝌蚪，但其大小蝌蚪，但其大小略有不同与动物略有不同与动物体型大小无关。体型大小无关。二二、卵细胞的形成、卵细胞的形成1.场所场所 卵子发生在卵巢完成 胚胎性别分化后，雌性胎儿卵巢内卵原细胞通过有丝分裂增加数量 卵原细胞可进一步形成初级卵母细胞 初级卵母细胞被卵泡细胞包围形成卵泡 哺乳动物卵泡的形成与在卵巢内储备在出生前完成，与精子形成不同卵巢示意图二二、卵细胞的形成、卵细胞的形成2.过程过程卵原细胞卵原细胞有丝分裂有丝分裂次级卵母细胞次级卵母细胞第二极体第二极体卵原细胞卵原细胞初级卵母细胞初级卵母细胞染色体复制并染色体复制并进一步
7、演变进一步演变减数第二次分裂减数第二次分裂染色体数目：染色体数目：2n染色体数目：染色体数目：卵原细胞：卵原细胞：2n初级卵母细胞：初级卵母细胞：4n染色体数目：染色体数目：2n染色体数目：染色体数目：n（单倍体）（单倍体）第一极体第一极体减数第一次分裂减数第一次分裂卵细胞卵细胞初级卵母细胞初级卵母细胞胎胎儿儿期期初初情情期期/青青春春期期后后初级卵母细胞生长，透明带形成初级卵母细胞生长，透明带形成排卵前后完成排卵前后完成，胞质，胞质不均等分裂不均等分裂精卵结合过程中完成精卵结合过程中完成胞质胞质不均等分裂不均等分裂第二极体被观察到第二极体被观察到是受精重要标志是受精重要标志染色体数目：染色体
8、数目：4n二二、卵细胞的形成、卵细胞的形成3.形态形态卵细胞结构图卵细胞结构图 卵细胞是哺乳动物体内卵细胞是哺乳动物体内最大的细胞，最大的细胞，大约是精子体积的大约是精子体积的100倍。其直径可达倍。其直径可达0125-015毫米，和人的头发尖的直径差不多。毫米，和人的头发尖的直径差不多。 卵呈球形，卵的细胞膜外面具有外被，其成分主要是卵呈球形，卵的细胞膜外面具有外被，其成分主要是糖蛋白糖蛋白，是由卵细胞或其它细胞分泌的。在哺乳动物中这种外被叫做是由卵细胞或其它细胞分泌的。在哺乳动物中这种外被叫做透透明带，明带，其作用是保护卵子，阻止异种精子进入。透明带外面还其作用是保护卵子，阻止异种精子进入
9、。透明带外面还具有由卵丘细胞形成的具有由卵丘细胞形成的放射冠。放射冠。 卵细胞细胞质多，核糖体十分丰富，卵细胞细胞质多，核糖体十分丰富，同时还含有大量营养物同时还含有大量营养物质，卵细胞不能运动。质，卵细胞不能运动。卵子是通过卵子是通过减数分裂减数分裂形成的，第一次减数分裂在卵巢内完成，形成的，第一次减数分裂在卵巢内完成，经过排卵过程，即将经过排卵过程，即将次级卵母细胞次级卵母细胞及外周的及外周的透明带和放射冠透明带和放射冠排排出，倘若次级卵母细胞遇到精子，再结合过程中进行减数第二出，倘若次级卵母细胞遇到精子，再结合过程中进行减数第二次分裂，成为次分裂，成为真正意义上的卵细胞真正意义上的卵细胞
10、。 一个卵细胞排出后约可存活一个卵细胞排出后约可存活12-24小时，在这小时，在这12-24小时内等小时内等待着与待着与精子精子相遇、结合。若卵子排出后由于多种原因不能与精相遇、结合。若卵子排出后由于多种原因不能与精子相遇形成子相遇形成受精卵受精卵，便在，便在24小时后自然死亡。失去这次小时后自然死亡。失去这次受精受精的的机会，就要等到机会，就要等到1个月后另一个卵子成熟并被排出，重复同样个月后另一个卵子成熟并被排出，重复同样的过程。左右两个卵巢通常是轮流排卵，少数情况下能同时排的过程。左右两个卵巢通常是轮流排卵，少数情况下能同时排出两个或两个以上的卵子。如果分别与精子相结合，就出现了出两个或
11、两个以上的卵子。如果分别与精子相结合，就出现了双卵双卵双胞胎双胞胎和多卵和多卵多胞胎多胞胎。 知识延伸知识延伸精子与卵子的发生比较精子与卵子的发生比较生殖细生殖细胞类型胞类型场场 所所开始时间开始时间细胞增殖方细胞增殖方式式子细胞数目子细胞数目 是否变形是否变形 重要区别重要区别精子精子睾睾丸丸初情期以初情期以后后先有丝分裂先有丝分裂后减数分裂后减数分裂 4个个 精子细胞精子细胞变形变形哺乳动物卵泡哺乳动物卵泡的形成和在卵的形成和在卵巢内的储备是巢内的储备是在出生前完成在出生前完成的；的；而精子是从初而精子是从初情期开始的情期开始的卵子卵子卵卵巢巢输输卵卵管管性别分化性别分化以后以后先有丝分裂
12、先有丝分裂后减数分裂后减数分裂 1个卵细胞个卵细胞 3个极体个极体不变形不变形三三、受精、受精 精子和卵子相互识别，融合成合子（受精卵）的过程。细胞膜的功能进行细胞间信息交流细胞膜具有一定的流动性输卵管卵巢子宫雌性动物生殖道受精前的准备精子发生的使之具有受精能力的生理变化卵巢排出的卵子发育到M中期受精的场所2.受精前的准备受精前的准备1.概念概念 精子穿越透明带 精子接触卵细胞膜透明带反应透明带发生的阻止精子进入的生理反应 精子进入卵细胞卵细胞膜反应卵细胞膜发生的阻止精子进入的生理反应雄原核 第一极体 雌原核 第二极体 精子释放蛋白酶溶解膜外结构 雌、雌原核形成 雌、雄原核靠近 核膜消失卵裂开
13、始雄原核精子脱尾，核膜重构雌原核卵子完成减数分裂释放第二极体雄原核 第一极体 雌原核 第二极体 受精的标志受精的标志 ：透明带和卵细胞膜之间有两个极体三三、受精、受精3.过程过程1.1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵细胞？一个卵泡中能形成几个成熟的卵细胞？2.2.排卵是指卵排卵是指卵细胞细胞从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？3.3.刚排出的卵是成熟的卵刚排出的卵是成熟的卵细胞细胞吗？它在母体的什么部位与精子受精？吗？它在母体的什么部位与精子受精？刚排出的卵细胞尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，需要在输卵刚排出的卵细胞尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，
14、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。排出的卵细胞是在输卵管内与精子受精的。精过程。排出的卵细胞是在输卵管内与精子受精的。正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵细胞。正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵细胞。是指卵细胞从卵泡中排出。是指卵细胞从卵泡中排出。易错点易错点4.4.产生产生卵子的过程是否都发生在卵巢中？卵子的过程是否都发生在卵巢中？否、减否、减IIII过程是在输卵管中过程是在输卵管中易错点易错点提示提示：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：不是。其
15、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。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（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。最后到达受精部（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。 5.5.家畜每次射精排出的精子数以亿计家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是，但是通常只有一个精子能够与卵子结合通常只
16、有一个精子能够与卵子结合， 这这能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？ 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，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是精子维持生存和运动能量的“动力工厂动力工厂”或或“发动发动 机机”。6.6.精子细胞变成精子的过程
17、中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留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？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？ 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。受精过程完成以后开始进行胚受精过程完成以后开始进行胚胎发育。胎发育。三三、受精、受精4.实质和意义实质和意义下列细胞，哪一个代表已经完成受精的卵子( )C 透明带和卵细胞膜之间的两个极体是不同的，分别是第一极体和第二极体牛刀小试牛刀小试卵裂分裂方式有丝分裂2细胞 4细胞 8细胞
18、受精卵 桑葚胚（32细胞）透明带四、胚胎发育四、胚胎发育1.过程过程卵裂期的卵裂期的特点特点细胞分裂方式为细胞分裂方式为_细胞数目细胞数目_每个细胞体积每个细胞体积_胚胎总体积胚胎总体积_或略有或略有_有机物总量有机物总量_有机物种类有机物种类_DNA总数目总数目_有丝分裂有丝分裂增加增加不增加不增加缩小缩小减小减小减少减少增加增加增加增加1 1、下列有关哺乳动物的胚胎发育早期的卵裂期过、下列有关哺乳动物的胚胎发育早期的卵裂期过程的叙述中，错误的是（程的叙述中，错误的是（ ）A. A. 细胞数目不断增多细胞数目不断增多 B. B. 细胞的分裂方式是有丝分裂细胞的分裂方式是有丝分裂C. C. 胚
19、胎中胚胎中DNADNA的总量增加的总量增加D. D. 每个细胞的每个细胞的DNADNA含量不断增加，细胞全能性变含量不断增加，细胞全能性变小小牛刀小试牛刀小试D D囊胚 桑葚胚 发育成胎儿的各种组织发育胎膜和胎盘内细胞团内细胞团细胞具有全能细胞具有全能性性透明带 内细胞团 囊胚腔滋养层胚胎进一步发育，出现细胞分化四、胚胎发育四、胚胎发育1.过程过程透明带 内细胞团 囊胚腔滋养层孵化 囊胚从透明带中伸展出来大规模分化外胚层内胚层原肠腔滋养层四、胚胎发育四、胚胎发育1.过程过程内细胞团内细胞团表层表层的细胞的细胞外胚层外胚层内胚层内胚层内细胞团内细胞团下方下方的细胞衍生的细胞衍生形成形成中胚层中胚
20、层内细胞团细胞经过变化插内细胞团细胞经过变化插到内外胚层形成到内外胚层形成原肠腔原肠腔内胚层包围的囊腔内胚层包围的囊腔四、胚胎发育四、胚胎发育1.过程过程外胚层：表皮外胚层：表皮及其附属结构、及其附属结构、神经系统、感神经系统、感觉器官觉器官内胚层：消化内胚层：消化道、呼吸道上道、呼吸道上皮、肝胰等腺皮、肝胰等腺体体中胚层：皮肤中胚层：皮肤真皮、脊索、真皮、脊索、肌肉、骨骼、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、内脏器官外膜、循环系统、排循环系统、排泄系统、生殖泄系统、生殖系统系统 受精后受精后6 6星期，人星期，人形已隐约可见。这时，形已隐约可见。这时，胚胎的心跳每分钟胚胎的心跳每分钟140150140
21、150下是母下是母亲心跳的两倍。亲心跳的两倍。 人类胚胎第人类胚胎第8 8周周时在子宫内的照时在子宫内的照片片 此时此时胎儿已长到胎儿已长到2020周，周，他移动手臂，把他移动手臂，把手指放手指放在唇边，这可以促进它在唇边，这可以促进它对吮吸的反映对吮吸的反映 。四、胚胎发育四、胚胎发育1.过程过程受精卵受精卵卵裂期卵裂期桑椹胚桑椹胚囊胚（内含囊胚腔）囊胚（内含囊胚腔）原肠胚（内含原肠腔）原肠胚（内含原肠腔）胎儿形成胎儿形成滋养层滋养层外胚层外胚层中胚层中胚层内胚层内胚层原肠腔原肠腔：在：在透明带内透明带内进行有丝分裂，细胞数量不进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有胚胎总体积并不增加，或略有减少减少。：由：由全能细胞全能细胞构成，细胞数在构成，细胞数在3232个左右个左右，排列紧密，形似桑椹排列紧密，形似桑椹内细胞团：发育成胎儿各组织内细胞团：发育成胎儿各组织滋养层细胞：发育成胎膜和滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘胎盘：最初最初在在输卵管输卵管进行有丝分裂进行有丝分裂胚胎发育小结胚胎发育小结主要特点：主要特点：不同动物受精卵进入子宫的时间 将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠体内，至少应发育到什么阶段的胚胎？若为马呢？输卵管子宫动物种类 进入子宫时受精卵的发育天数和发育阶段天发育阶段小鼠3桑葚胚绵羊3416细胞猪22.546细胞马6囊胚牛45816谢谢
