1、我国对奶类的总需求量很大，但与奶业发达的国家相比，我国奶牛的单产水平还存在一定差距。奶牛品种是影响产奶量的主要因素之一，而引进一头成年奶牛往往需要数万元，高昂的价格使得靠大量引进优良品种来提高产量不太可行。能不能让引进的优良奶牛快速、大量繁殖呢？遗憾的是，牛的生育率很低，一头母牛一胎一般只产一头犊牛，一生约生育四五次。如何解决这个难题呢？良种荷斯坦奶牛良种荷斯坦奶牛胚胎工程的迅猛发展，终使这个难题得到解决从社会中来第第3 3节节 胚胎工程胚胎工程胚胎工程：胚胎工程：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
2、到雌性动物体内生产后代，以满足人类的处理，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体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。等。体外受精、胚胎移植、胚胎分割等体外受精、胚胎移植、胚胎分割等生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞在体外条件下在体外条件下,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体内受精和早期胚胎发育的规律哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律操作对象：操作对象：技术手段：技术手段：工程实质：工程实质：理论基础：理论基
3、础：1.定义：指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。2.场所：输卵管内3.过程：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 一、受精曲细精管曲细精管人的睾丸和精子示意图人的睾丸和精子示意图一、受精一、受精（一）准备阶段 1 精子获能概念：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”。获能方法：（1）直接利用 使精子获能；（2）将精子培养在 中使其获能；雌性动物生殖道人工配制的获能液不是获得能量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_的建立奠定了基础。体外受精
4、技术2.精子获能（一）准备阶段 1 精子获能获能液的成分因动物种类不同而有差异，常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。一、受精一、受精（一）准备阶段 2 卵子的准备受精一（1）卵子一般在排出 后才能被精子穿入（2）动物排出的卵子成熟度不同；有的可能是 ，如马、犬等；有的可能是 ，如猪、羊等。（3）卵子成熟的场所：排出的卵子都要在 内进一步成熟。（4）卵子具备与精子受精能力的时期：23h初级卵母细胞次级卵母细胞输卵管M （减数第二次分裂中期）（一）准备阶段 2 卵子的准备2.卵子的准备1.1.精子穿过了哪些结构？释放了什么物质？精子穿过了哪些结构？释放了什么物质？2.2.什么防止精子进入卵细胞？
5、什么防止精子进入卵细胞？3.3.雌雄遗传物质有什么变化？如何结合？雌雄遗传物质有什么变化？如何结合？一、受精一、受精受精阶段精子精子穿越卵细胞膜穿越卵细胞膜外外的结构，如的结构，如透明带透明带释放出多种酶，释放出多种酶，以溶解这些结构以溶解这些结构精子精子接触卵细胞膜接触卵细胞膜透明带反应透明带反应精子精子形成形成雄原核、雄原核、卵子完成减数分裂卵子完成减数分裂，释放第二极体，释放第二极体，形成雌原核形成雌原核精子入卵精子入卵卵细胞膜反应卵细胞膜反应精子触及卵细胞膜的瞬间，精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带阻止后来的精子进入透明
6、带精子入卵后，卵细胞膜会立精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内精子再进入卵内防止防止多精多精入卵入卵的两的两个屏个屏障障精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫做一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。雄原核。雄原核雄原核第一极体第一极体放出的放出的第二极体第二极体雌、雄原核雌、雄原核靠近靠近核膜消失，形成受精卵。核膜消失，形成受精卵。第一次卵裂即将开始第一次卵裂即将开始雌雄原核充分发育后，相向移雌雄原核充分发育后，相向移动，彼
7、此靠近，核膜消失。这动，彼此靠近，核膜消失。这个含有两个染色体组的合子就个含有两个染色体组的合子就是受精卵。受精过程结束后，是受精卵。受精过程结束后，受精卵的发育也就开始了。受精卵的发育也就开始了。受精完成的标志：受精完成的标志：雌雄原核形成合子雌雄原核形成合子受精的标志：受精的标志：观察到两个极体或者雌雄原核观察到两个极体或者雌雄原核多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂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，因而不会形成两个第二极体。二极体。(P58(P58相关信息）相关信息）一、受精一、受精受精阶段细胞数目达到32个，排列紧密，形似桑葚桑葚。每个细胞具有全能性，属于全能性
8、细胞。卵裂期受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚胚胎早期发育二细胞细胞的的数量不断增加数量不断增加，但胚胎的，但胚胎的总体积不增加总体积不增加。项目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卵裂期卵裂期场所：输卵管输卵管分裂方式：有丝分裂有丝分裂受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚囊胚原肠胚卵裂期囊胚：细胞开始出现分化滋养层将来发育成胎盘和胎膜内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。囊胚进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的囊腔囊胚腔。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。胚胎早期发育二受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑葚胚囊胚原肠胚
9、卵裂期原肠胚囊胚孵化后，内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，出现由内胚层包围的空腔叫做原肠腔。由原肠胚的三个胚层进一步发育为不同的组织、器官、系统孵化：（1 1）概念：）概念：（2 2）特点：）特点：囊胚进一步扩大，会导囊胚进一步扩大，会导致致透明透明带带破裂破裂，胚胎从其中，胚胎从其中伸展出来伸展出来这一过程这一过程称为孵化称为孵化孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。胚胎早期发育二动物 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细胞桑装胚天发育阶段小鼠243838 5
10、050 6060 7068 803桑建胚绵羊3638424867 72963416细胞猪21 5151-66667290-110110-11422.546细胞马2430 3650 607298-1066囊胚牛274244 6546 9096-120120-144458 16细胞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，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表。不同动物受精卵发育的比较注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间。二讨论1.表中哪种动
11、物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？胚胎工程的许多技术都是在了解了哺乳动物在自然条件下胚胎工程的许多技术都是在了解了哺乳动物在自然条件下受精和胚胎早受精和胚胎早期发育规律期发育规律的基础上实现的。人们正是在认识了这些自然规律的基础上，的基础上实现的。人们正是在认识了这些自然规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞卵母细胞能在能在体外成熟体外成熟，精子精子能在体外完能在体外完成成获能获能，获能的精子和培养成熟的卵子能在试管内完成，获能的精子和培养成熟的卵子能在试管内完成受精受精，获得的受，获得的受精卵能在人工培养条件下精卵能在人工培养条件下继续发育继续发育等。等。
12、比较而言，比较而言，马马的胚胎进入子宫时，的胚胎进入子宫时，发育程度最高发育程度最高，它处于，它处于囊胚囊胚阶段。阶段。小鼠小鼠应选择至少发育到应选择至少发育到桑葚胚阶段桑葚胚阶段的胚胎进行移植。的胚胎进行移植。牛牛在自然情况下，在自然情况下，胚胎虽然最早可在胚胎虽然最早可在8 81616细胞阶段细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发进入子宫，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育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段囊胚阶段的胚胎进行移植。的胚胎进行移植。讨论3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础?请结合所学习的内容举例说明。讨论
13、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？受精精子获能受精前的准备卵子准备M期具备受精能力雌性动物的生殖道或培养到获能液(肝素或Ca2+载体)中精子穿过卵细胞外结构精子接触卵细胞膜精子入卵称为雄原核；卵子释放第二极体，形成雌原核雌雄原核靠近核膜消失桑葚胚受精卵每个细胞能发育成组成个体的任何细胞类型及胚外组织囊胚原肠胚卵裂细胞在透明带内分裂，胚胎总体积并不增加孵化内细胞团滋养层组成个体的各种组织细胞胎盘、胎膜等胚外组织细胞外胚层内胚层中胚层【课堂小结课堂小结】练习与应用1.判断下列有关哺乳动物受精的表述是否正确。（1）在自然条件下，受精在子
14、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.在桑葚胚阶段，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.桑葚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概念检测概念检测练习与应用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。2.精子在雌性动物的
15、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：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。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。拓展应用拓展应用
