高中胚胎工程备课ppt课件

这是一份高中胚胎工程备课ppt课件，共58页。PPT课件主要包含了胚胎早期发育等内容，欢迎下载使用。
以过程图的形式表示受精作用和胚胎发育的过程。（科学思维）
哺乳动物在自然条件下受精和早期胚胎的发育规律是胚胎工程重要的理论基础。阐述细胞的结构与功能的适应。（生命观念）
牛的生育率很低。一头母牛每年只能产一胎，每胎生一个牛仔,每胎产2个牛仔的情况比较少见（一般占怀孕总数的1～2.3%），一头母牛一生大约生育四五次。
我国奶牛单产水平低。高产奶牛的引进价格昂贵，靠大量引进优良品种来提高产量不太可行
情境材料一：从社会中来
问题1:你有什么方案可以实现荷斯坦奶牛的快速大量繁殖呢？
②可以通过体外受精、胚胎分割等胚胎工程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。
大国崛起之国家级奶牛种子库（视频）
生产后代，以满足人类的各种需求。
体外受精、胚胎移植、胚胎分割等
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
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
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。
受精的场所？包括几个阶段？
防止多精入卵的屏障有哪些？受精的标志？受精完成的标志？
合作探究一：请同学们自主阅读教材P56-57，小组合作思考讨论完成问题。
排出的卵子是成熟的卵细胞吗？卵子成熟的场所？卵子发育至哪个时期才具备受精的能力？
什么是精子获能？精子获能是指精子获得能量吗？获能的方法？
一、胚胎工程的理论基础
指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
准备阶段Ⅰ——精子获能
准备阶段Ⅱ——卵子的准备
1.准备阶段Ⅰ——精子获能
科学研究发现，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直接利用雌性动物的生殖道
②培养在人工培植的获能液
张明觉，美籍华人，生殖生物学家、育种学家和避孕药的创始人。1951年发现“精子获能”现象，为哺乳动物体外受精奠定了理论墓础。由于他在体外受精和胚胎移植研究中作出的重大贡献，被人们誉为“试管婴儿”的先驱。
注意点：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。
【补充】精子变形的过程和结构
问题2:精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，为什么细胞核和线粒体都保留下来？
细胞核——精子储存遗传物质的场所，决定后代的遗传特性，参与受精过程。 线粒体——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。
2.准备阶段Ⅱ——卵子的准备
卵子一般在排出______后才能被精子穿入。一些实验证据表明，卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程。
马、犬等少数哺乳动物排出的卵子是初级卵母细胞
猪、羊等多数哺乳动物排出的卵子是次级卵母细胞
排出的卵子要在输卵管内发育到MⅡ(中)期时，才具备与精子受精的能力。
原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂生殖细胞的成熟过程为减数分裂成熟过程中染色体均经过一次复制和细胞两次分裂，子细胞中染色体数目减半
初情期开始到生殖机能衰退
①MⅠ分裂和MⅡ分裂是连续的②需要变形③细胞质均等分裂
①MⅠ分裂和MⅡ分裂是不连续的②不需要变形③细胞质不均等分裂
1个精原细胞形成4个精子细胞
1个卵原细胞形成1个卵细胞
看我如何穿越放射冠和透明带
“犹抱琵琶半遮面，欲面佳人须过关”
透明带和卵细胞膜之间出现两个极体
【文字小结受精阶段过程】
获能后的精子穿越透明带
精子触及卵细胞膜的瞬间，发生透明带反应
精子入卵后，发生卵细胞膜反应
防止多精入卵的第一道防线
防止多精入卵的第二道防线
机体在长期进化过程中形成的、用来保障本物种延续的机制
(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到MⅡ期才具备受精能力(　　)
2.下列关于体内受精过程的排序，正确的是（ ）①受精卵第一次分裂开始②释放第二极体③获能后的精子与卵子相遇并释放多种酶④精子穿越卵细胞膜外的结构⑤雌、雄原核的形成⑥两个原核靠近，核膜消失
A.①②③④⑤⑥ B.③②④⑤⑥① C.④⑤②①③⑥ D.③④②⑤⑥①
3.观察家畜卵子的发生和成熟示意图，思考并回答下面的问题：
(2)图中a、b、c表示细胞分裂，依次为 ，在精子与卵子结合过程中完成的分裂是 (填“a”“b”或“c”)。图中的p、q表示的结构依次是 。c过程发生的场所为 。
有丝分裂、减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ
(3)卵子成熟后，即可进行受精，判断卵子受精的标志是_______________________________________。
极体(或观察到雌、雄原核)
早期胚胎发育的场所？胚胎发育过程主要包括哪几个阶段？
胎膜和胎盘由什么结构发育而来的？什么是孵化？孵化的意义？
合作探究二：请同学们自主阅读教材P58，小组合作思考讨论完成问题。
哪个阶段的细胞开始分化？囊胚阶段内细胞团会发育成什么？滋养层呢？
卵裂期胚胎总体积的变化？有机物总量变化？有机物种类的变化？
①时期：②场所：③特点：
细胞数量 胚胎总体积
4.如图表示人的受精卵在卵裂期过程中，DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、细胞数量的变化趋势(横坐标为发育时间)。其中正确的是（ ）
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
当卵裂产生的子细胞数目达到32个，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。
这一阶段及之前的每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。
聚集在胚胎一端，将来发育成胎儿的各种组织。
沿透明带内壁扩展和排列，将来发育成胎膜和胎盘
胚胎内部含有液体的腔。
孵化：囊胚进一步扩大会导致透明带破裂破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
内细胞团细胞具有全能性
逐渐分化形成各种组织、器官等。
1.胚胎发育中的细胞分裂均为有丝分裂，原肠胚阶段是个体发育中分化限度最大的阶段，但细胞分化贯穿于生物体整个生命历程中。
2.桑葚胚及以前的细胞均未分化，细胞全能性高，是胚胎分割的最佳时期。
3.桑葚胚到囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。
4.卵裂期和桑葚胚时期，只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，胚胎发育所需营养主要来自卵黄。②囊胚期细胞开始分化，透明带破裂，滋养层细胞（以后发育成胎盘、胎膜，与母体建立联系）从外界吸收营养物质，使胚胎继续发育。
(1)胚胎工程操作的对象可以是生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞。( )(2)刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在输精管中发生相应的生理变化后才能获得受精能力。( )(3)防止多精入卵的机制有透明带反应和卵细胞膜反应。( )(4)精子入卵后，被激活的卵子才能完成减数分裂Ⅱ。( )
(5)胚胎发育早期，有一段时间是在透明带内进行分裂，细胞的数量不断增加，胚胎的总体积也不断增加。( )(6)受精卵通过卵裂产生的子细胞，逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚，称为桑葚胚。( )
6.下列有关早期胚胎发育过程中各阶段的叙述，错误的是（ ）
A.滋养层细胞将发育为胎膜和胎盘B.内细胞团可发育成胎儿的各种组织C.高等哺乳动物细胞的分化开始于桑葚胚阶段D.胚胎从透明带中伸展出来的过程发生于囊胚阶段
不同动物受精卵发育的比较
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(注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间)
问题3:表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段
问题4: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？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，在实践中通常发育到囊胚阶段的胚胎进行移植；
问题5:为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的而研究，会为胚胎工程提供理论基础？
人们正是在认识自然受精和早期胚胎发育的规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟，精子能在体外完成获能，获能的精子和培养成熟的卵子能在试管中完成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等。
(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)胚胎发育的场所是输卵管(　　)
雌性动物的生殖道或培养到获能液(肝素或Ca2+载体)中
每个细胞能发育成组成个体的任何细胞类型及胚外组织
细胞在透明带内分裂，胚胎总体积并不增加
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。 ( )
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
1. 精母细胞在变成精子的过程中，很多结构会消失，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。
细胞核和线粒体都是精子的重要结构。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。
2.精子在雌性动物的生殖道内是如何获能的?除了教材中介绍的，防止多精入卵的机制还有哪些?感兴趣的话，请通过查阅相关资料或请教专家来进行了解。关于受精作用，你还能提出其他问题吗?
提示：出题的目的不是让学生准确地答出精子获能的机制和防止多精入卵的具体机制，而是鼓励有兴趣的学生去查阅资料或请教专家，并引导他们去查阅相对专业的书籍，这是学习的深入过程。这里涉及的问题，在普通生物学或者一般的细胞工程专著中可能找不到答案，需要查阅生殖生物学相关书籍。通过查阅专业资料，学生能了解到，精子获能的机制很神奇，防止多精入卵的机制同样神奇而且非常复杂，这都是机体在长期进化的过程中形成的、用来保障本物种延续的机制。
8．下列有关受精的说法正确的是（ ）
A．在自然情况下，受精是在雌性动物的子宫内完成的B．卵子在减数分裂Ⅱ时，才具备与精子受精的能力C．受精的实质是精子的头部进入卵子D．精子释放多种酶以溶解卵细胞膜外的一些结构，是阻止多精入卵的第一道屏障
9．下列关于受精过程的叙述，错误的是（ ）
A．获能后的精子与卵子相遇后，释放多种酶溶解卵细胞膜外的结构B．卵细胞膜反应是防止多精入卵的第一道屏障C．精子与卵细胞膜相互融合，精子入卵D．卵子在输卵管内成熟，到MⅡ期时，才具备受精的能力
10．下列有关哺乳动物早期胚胎发育的叙述正确的是（　　）
A．动物排出的卵子成熟程度都一样，都需要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力B．受精卵在输卵管内进行卵裂时，细胞数量增加，但胚胎总体积并不增加C．受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的，孵化后进入囊胚期D．胚胎发育至原肠胚时期即开始了细胞分化，随后发育形成三个胚层
11．细胞核移植可通过降低培养液中的血清浓度使培养细胞暂时性退出细胞周期，使供体细胞核处于G0期（暂不分裂，但在适当的刺激下可重新进入细胞周期），同时采用电脉冲法使供体核与去核卵母细胞融合并激活。下列相关说法错误的是（　　）
A．动物血清中可能含有促进细胞分裂的物质B．卵母细胞宜采取MⅡ中期细胞，去核是用显微操作去除雌原核C．不选分裂期细胞可能是容易导致重构胚的染色体组数异常D．用Ca2+载体、乙醇等化学法可激活重构胚使其完成细胞分裂和发育进程
12．如图为受精作用及胚胎发育示意图，a、b代表两个发育时期。下列叙述错误的是（ ）
A．①过程发生了非同源染色体自由组合B．②过程通过有丝分裂增殖C．胚胎发育到③过程开始发生分化D．处于a时期的胚胎中具有囊胚腔
13．如图为哺乳动物早期胚胎发育的过程，下列有关叙述错误的是（ ）
A．Ⅰ时期为原肠胚，该时期的细胞具有发育的全能性B．过程a和b比卵裂期胚胎中有机物的含量减少C．胚胎移植选择处于Ⅰ或Ⅱ时期的胚胎最易成功D．细胞分化从Ⅱ时期开始贯穿于动物的整个生命历程
14．如图表示人的个体发育过程。下列说法正确的是（ ）
A．过程①中，细胞中的有机物总量不变B．过程③中，细胞形成不同胚层，是遗传物质改变引起的C．过程②进行时，细胞中各种有机物的含量都减少D．过程④中，各个胚层逐渐分化形成各种组织、器官等
15．以下关于桑葚胚、囊胚、原肠胚的说法，不正确的是（　　）
A．胚胎发育的顺序是受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚B．囊胚期的细胞出现了细胞分化，其原因是细胞中的遗传物质发生了变化C．桑葚胚期之前的细胞均未出现细胞分化D．原肠胚的外胚层由内细胞团的表层细胞形成
16．某实验室通过提高小鼠胚胎干细胞pSTAT3基因的表达水平，体外制备出桑葚胚样全潜能细胞。该细胞在分子水平及发育潜能上均具有自然胚胎桑葚期细胞特性，并在体外成功模拟了小鼠胚胎发育至原肠胚阶段。根据该研究，下列叙述错误的是（ ）
注：pSTAT3是调控胚胎发育的关键基因A．桑葚胚样细胞可诱导发育至囊胚期B．诱导桑葚胚样细胞时，基因的碱基序列和表达的情况都发生改变C．囊胚期细胞重置至桑葚样细胞的过程类似于脱分化D．据图推测，桑葚胚发育成囊胚的过程中，pSTAT3的表达下降
17．我国科学家利用猴胚胎干细胞首次创造了人工“猴胚胎”。研究流程如图所示。下列相关叙述正确的是（　　）
A．睾丸中的精原干细胞也属于胚胎干细胞B．③处的细胞将来可发育成胎儿的各种组织C．需要在充满CO2的培养箱中培养胚胎干细胞D．人工“猴胚胎”的遗传特性与代孕受体保持一致
18．2022年3月，中科院宣布了一项重量级世界首创研究，将人的多能干细胞转化为全能性的8细胞期胚胎样细胞（8CLC），即相当于受精卵发育3天状态的全能干细胞。该研究成果可使个体化器官再生成为现实。下列叙述错误的是（　　）
A．8CLC与胚胎卵裂期细胞发育状态相似，体外培养发育至囊胚期开始分化B．上述转化过程仅发生了细胞分化，但未表现出动物细胞的全能性C．8CLC能够分裂分化形成将来发育为胎盘和胎膜的滋养层细胞D．细胞具有全能性的根本原因是含有个体发育的全部或全套基因
19．如图表示胚胎早期发育过程中的某一阶段，下列有关叙述错误的是（ ）
A．图中滋养层细胞将发育为胎膜和胎盘B．图中③可发育成胎儿的各种组织C．胚胎从透明带中伸展出来的过程发生于囊胚阶段D．高等哺乳动物细胞分化开始于桑葚胚阶段，终止于生命结束