1、-1-一胚胎工程的理论基础一胚胎工程的理论基础学习目标1.理解胚胎工程的概念。2.简述哺乳动物的受精过程,并画出受精过程示意图。3.简述哺乳动物胚胎早期发育的过程及各时期的特点。一、受精1.胚胎工程(1)操作对象:生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞。(2)过程及目标:进行多种显微操作和处理,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。(3)技术种类:体外受精、胚胎移植、胚胎分割等。(4)实质:是在体外条件下,对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。2.受精(1)概念:精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。(2)场所:在自然条件下,哺乳动物的受精场所是输卵管。3.受精的
2、过程(1)受精前的准备阶段准备阶段1精子获能场所:雌性动物的生殖道。准备阶段2卵子的准备动物排出的卵子成熟程度不同,有的可能是初级卵母细胞,有的可能是次级卵母细胞,都要在输卵管内发育到M期,才能受精。(2)受精阶段精子穿越卵细胞膜外的结构(如透明带等)-透明带反应:防止多精入卵。精子入卵-卵细胞膜反应:防止多精入卵。原核形成和融合-精子入卵后,形成雄原核;卵子完成减数分裂,形成雌原核;雌雄原核融合形成受精卵。预习反馈1.判断正误。(1)卵子在排出后可以立即被精子穿入。( )(2)精子获能是指精子获得能量后,才能与卵子融合完成受精。( )(3)受精是指精子与卵子结合形成合子的过程。( )2.下列
3、有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精的叙述,正确的是()A.刚排出的精子和卵子相遇即可受精B.排卵就是排出成熟卵细胞的过程C.卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成D.卵子受精的标志是观察到两个极体或者雌、雄原核答案D解析刚排出的精子不能立刻与卵子受精,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,A项错误;动物排卵时排出的卵子成熟程度不同,有的可能是初级卵母细胞,有的可能是次级卵母细胞,并非成熟卵细胞,B项错误;卵子形成时,其减数分裂是在输卵管中进行的,并非卵巢,C项错误;在实际胚胎工程操作中,常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志,D项正确。二、胚胎早期发育1.卵裂
4、期特点(1)细胞分裂方式为有丝分裂。(2)细胞的数量不断增加。(3)胚胎的总体积并不增加。2.早期胚胎发育的几个阶段及特点(1)桑葚胚:卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团,形似桑葚。(2)囊胚:细胞开始出现分化。内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。出现囊胚腔。囊胚进一步扩大,透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程称为孵化。预习反馈1.判断正误。(1)卵裂期的细胞分裂方式包括有丝分裂和减数分裂。( )(2)卵裂期细胞的数量不断增加,胚胎总体积增大。( )(3)囊胚阶段滋养层细胞将来发育成胎儿的各种组织。( )2.下列关于哺乳动物胚胎早期发育顺序的排列,正确的是(
5、)A.卵裂囊胚桑葚胚原肠胚B.受精卵卵裂囊胚桑葚胚原肠胚C.卵裂受精卵囊胚桑葚胚原肠胚D.受精卵卵裂桑葚胚囊胚原肠胚答案D解析动物胚胎早期发育的基本过程:(1)受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂,开始发育。(2)卵裂:细胞有丝分裂,细胞数量不断增加,但胚胎的总体积并不增加。(3)桑葚胚:卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团,形似桑葚。(4)囊胚:细胞开始出现分化,内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。随着进一步发育,胚胎内部出现囊胚腔。(5)原肠胚:有了三胚层的分化。故动物胚胎早期发育的顺序为:受精卵卵裂桑葚胚囊胚原肠胚。探究点一探究点二哺乳动物受精过程哺乳动物受
6、精过程情境导引哺乳动物的受精过程有哪些阶段?防止多精入卵受精的屏障有哪些?下图表示精卵相遇的示意图,据图回答下面的问题。1.写出各部分名称:;。 答案透明带卵细胞膜探究点一探究点二2.获能后的精子与卵子相遇时,首先它释放出多种,以溶解的一些结构,形成精子穿越放射冠的通路。在精子触及卵细胞膜的瞬间,会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应,这个反应称作。 答案酶卵细胞膜外透明带反应3.精子入卵后,形成一个新的核,即。同时,被激活的卵子完成减数分裂,排出第二极体后,形成。 答案雄原核雌原核4.当后,受精过程结束。 答案雌、雄原核充分发育,彼此融合,一个含有两个染色体组的合子形成探究点一探究点二归纳
7、提升1.受精前的两个准备阶段(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:动物排出的卵子成熟程度不同,但都必须在输卵管中发育到M期时,才具有与精子受精的能力。探究点一探究点二2.受精阶段哺乳动物的受精过程主要包括:精子穿越卵细胞膜外的结构(如放射冠和透明带),进入卵细胞膜,雌、雄原核形成和融合。探究点一探究点二过程主要变化精子穿越卵细胞膜外结构在精子触及卵细胞膜的瞬间,卵细胞膜外的透明带发生透明带反应,为防止多精入卵的第一道屏障精子入卵卵细胞膜会立即发生一种生理反应,拒绝其他精子再进入卵内,这种生理反应称为卵细胞膜反应。这是防止多精
8、入卵的第二道屏障形成原核精子入卵后,尾部脱离,原有的核膜破裂,随后形成新的核膜,最后形成雄原核;精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂,排出第二极体后,形成雌原核融合雄、雌原核充分发育后,相向移动,彼此靠近,核膜消失,两组核染色体合为一组,形成一个含有两个染色体组的合子(受精卵)探究点一探究点二3.受精的意义:维持每种生物前后代体细胞染色体数目的恒定,对于生物的遗传和变异十分重要。误区警示(1)成熟的精子并不代表具有受精能力,必须获能后才具备受精能力。(2)精子获能是指精子获得受精“能力”,而不是获得能量。(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核,它们是在原来细胞核的基础上形成的新核,原核膜已
9、破裂。探究点一探究点二典例剖析在受精阶段,下列哪项不是精子穿越的屏障?()A.雌原核B.放射冠C.透明带D.卵细胞膜答案A解析获能后的精子与卵子相遇时,首先释放出多种酶,然后精子穿入放射冠和透明带,接触卵细胞膜,引起卵细胞膜封闭作用,符合题意的为A项。探究点一探究点二活学活练当卵细胞达到时期时,才具备与精子受精的能力()A.减数第二次分裂中期B.减数第一次分裂末期C.减数第二次分裂后期D.减数第二次分裂结束成熟答案A解析当卵细胞达到减数第二次分裂中期时,才具备与精子受精的能力,A项正确,B、C、D三项均错误。探究点一探究点二胚胎早期发育胚胎早期发育情境导引胚胎的早期发育有哪些阶段?各有什么特点
10、?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。探究点一探究点二1.写出各个阶段的名称:A.;B.;C.原肠胚。 答案桑葚胚囊胚2.写出图中各标号的名称:;。 答案滋养层内细胞团透明带囊胚腔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,C阶段开始出现。 答案细胞分化胚层分化4.将来发育成。 答案胎儿的各种组织探究点一探究点二归纳提升1.胚胎早期发育的场所:输卵管、子宫2.胚胎早期发育过程发育过程 特点受精卵受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂,开始发育卵裂期细胞在透明带中进行有丝分裂,细胞数量不断增加,胚胎的总体积不增加桑葚胚子细胞形成致密细胞团,形似桑葚囊胚(1)细
11、胞开始出现分化(内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,滋养层将来发育为胎膜和胎盘)(2)出现囊胚腔(3)透明带破裂,胚胎从中伸展出来(即孵化)原肠胚分化为内胚层、中胚层和外胚层三个胚层探究点一探究点二发育过程 特点发育过程图示探究点一探究点二特别提醒 (1)早期胚胎发育时各阶段的特点桑葚胚之前的胚胎细胞只进行细胞分裂,不需要从外界获取营养物质;囊胚细胞开始出现分化,透明带破裂,开始从外界吸收营养物质,并且中间出现囊胚腔;原肠胚时期出现胚层分化,并且出现原肠腔。(2)受精卵是新生命的第一个细胞,其全能性最高。一般来说,细胞的全能性随发育的深化而降低。探究点一探究点二项目变化细胞数目增多每个细胞体积减
12、小DNA总量增多每个细胞内的DNA总量不变有机物总量减小物质种类增多所含能量减小(3)早期胚胎发育过程中细胞或物质的变化规律 探究点一探究点二典例剖析(多选)下图为受精及早期胚胎发育示意图,下列叙述正确的是()A.过程需要依赖细胞表面糖蛋白识别B.过程通过有丝分裂方式增殖C.过程细胞的“核/质”比逐渐变大D.过程细胞的基因表达发生了差异答案ABCD解析为受精过程,该过程需要依赖细胞表面糖蛋白识别,A项正确;为卵裂过程,该过程通过有丝分裂方式增殖,B项正确;细胞卵裂过程中,单个细胞体积减小,因此“核/质”比增大,C项正确;过程中发生细胞分化,而细胞分化的实质是基因的选择性表达,D项正确。探究点一探究点二活学活练哺乳动物受精卵在卵裂期发生的变化是()A.细胞的总面积与总体积的比值逐渐增大B.细胞的数目增多,有机物含量大增C.每个细胞的DNA含量不断增加,全能性增高D.逐渐出现了原肠腔,并有了胚层的分化答案A解析细胞的总面积与总体积的比值逐渐增大,A项正确;细胞的数目增多,有机物含量由于消耗而减少,B项错误;每个细胞的DNA含量不变,C项错误;原肠胚阶段出现了原肠腔,并有了胚层的分化,D项错误。
