第2章 细胞工程 第3节 1 胚胎工程的理论基础(共70张PPT)

(共70张PPT)
第2章　细胞工程
第3节　胚胎工程
一　胚胎工程的理论基础
课标要点 学法指导
1．阐述哺乳动物的受精过程 2．简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点 3．认同胚胎工程建立及发展的意义 1．结合教材哺乳动物受精过程示意图，理解受精过程 (科学思维)
2．结合哺乳动物早期胚胎的发育过程图，理解胚胎发育过程及各时期的特点 (科学思维)
3．结合受精过程和胚胎发育过程，理解胚胎工程的建立及其意义(社会责任)
知识导图


　　　　　胚胎工程的概念
1．胚胎工程的概念：指对____________、__________或早期胚胎细胞进行的多种__________和处理，然后将获得的__________移植到__________动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。
2．胚胎工程技术包括____________、____________和胚胎分割等。
生殖细胞　
受精卵　
显微操作　
胚胎　
雌性　
体外受精　
胚胎移植　
胚胎工程操作的对象是什么？
微思考
【答案】生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞。
　　　胚胎工程的技术有 (　　)
①胚胎移植　②核移植　③胚胎分割　④体外受精
A．①②③　　　　 B．②③④
C．①③④ D．①②④
【答案】C
【解析】胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割等技术，核移植技术属于动物细胞工程技术，C正确。
　　　　　受精过程
1．概念
指精子和卵子结合形成__________(即受精卵)的过程。包括___________________和______________。
合子　
受精前的准备阶段　
受精阶段　
2．受精过程
(1)精子获能：刚排出的精子，不能立即与__________结合，必须在____________________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，有的可能是初级卵母细胞，有的可能是________________，它们都要在________内达到________时，才具备受精的能力。
卵子　
雌性动物的生殖道　
次级卵母细胞　
输卵管　
MⅡ期　
(3)受精阶段：
①精子穿越透明带：获能后的精子与卵子相遇时，首先释放出________，溶解卵细胞膜外的一些结构，同时借助自身的运动接触______________。
②透明带反应：精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的________会迅速发生生理反应，阻止______________进入透明带。
③卵细胞膜反应：精子入卵后，____________也会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入________。
多种酶　
卵细胞膜　
透明带　
后来的精子　
卵细胞膜　
卵内　
④原核形成和融合：精子入卵后，尾部脱落，原有__________破裂，随后形成一个新的__________，最后形成__________，与此同时，被激活的卵子完成________________，排出第二极体后，形成__________。两核充分发育后，相向移动，彼此接触，体积缩小、合并，形成一个含两个染色体组的__________，也就是受精卵，受精过程到此结束。
核膜　
核膜　
雄原核　
减数分裂Ⅱ　
雌原核　
合子　
受精过程中防止多精入卵的屏障有哪些呢？
微思考
【答案】防止多精入卵的屏障有两个：透明带反应、卵细胞膜反应。
　　　下列关于体内受精过程的顺序，正确的是 (　　)
①核膜消失，雌、雄原核融合　②释放第二极体　③穿越透明带　④雌、雄原核的形成
A．①②③④ B．③②①④
C．④②①③ D．③②④①
【答案】D
　　　　　胚胎早期发育
1．卵裂期
胚胎发育的早期有一段时间是在________内进行的，这一时期称为卵裂期。
(1)场所：最初在__________，后移入__________。
(2)分裂方式：_____________。
(3)特点：细胞________不断增加，每个细胞体积越来越________，胚胎的总体积________________________。
透明带　
输卵管　
子宫　
有丝分裂　
数量　
小　
基本不变(或并不增加)　
2．桑葚胚
当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的_________，形似________，叫作桑葚胚。
3．囊胚
(1)桑葚胚进一步发育，细胞逐渐__________。
①内细胞团：聚集在胚胎一端，个体较大的细胞，将来发育成胎儿的________________。
②滋养层细胞：沿透明带内壁扩展和排列、个体较小的细胞，将来发育成________和_________。
细胞团　
桑葚　
分化　
各种组织　
胎膜　
胎盘　
(2)随着胚胎进一步发育，胚胎内部出现了含有液体的腔——________，此时的胚胎叫囊胚。
(3)囊胚进一步扩大，导致__________破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫作__________。
囊胚腔　
透明带　
孵化　
4．原肠胚
(1)外胚层：原肠胚__________的细胞层。
(2)内胚层：原肠胚__________的细胞层。
(3)中胚层：原肠胚__________和__________之间的部分形成的。
表面　
向内迁移　
内胚层　
外胚层　
胚胎发育的起点是什么？胚胎发育的早期在哪里进行？
微思考
【答案】受精卵　输卵管
　　　下列关于哺乳动物胚胎发育顺序排列正确的是 (　　)
A．卵裂→囊胚→桑葚胚→原肠胚
B．卵裂→受精卵→囊胚→桑葚胚→原肠胚
C．受精卵→卵裂→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
胚胎工程的概念分析及受精
[知识归纳]
1．胚胎工程概念分析
操作对象 生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
操作水平 主要是细胞水平
技术手段 体外受精、胚胎移植、胚胎分割等
实质 体外条件下，对动物体内受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作
结果 将获得的胚胎移植到雌性动物体内产生后代，满足人类的各种需求
理论基础 哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律
②受精阶段
过程 主要变化
精子穿越卵细胞膜外的结构 获能后的精子与卵子相遇时，精子释放出多种酶，溶解卵细膜外的一些结构(如透明带等)，同时借助自身的运动接触卵细胞膜
透明带反应 透明带反应(防止多精入卵的第一道屏障)：精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带
过程 主要变化
精子进入卵细胞膜 卵细胞膜反应(防止多精入卵的第二道屏障)：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，阻止其他精子再进入卵内
雌雄原核形成 雄原核形成：精子入卵，尾部脱落，原有的核膜破裂，形成新的核膜，形成雄原核。
雌原核形成：被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核
雌雄原核融合 雌雄原核充分发育后，相向移动，彼此接触融合，形成一个含两个染色体组的合子(即受精卵)
1．某同学认为：陆生生物起源于水生生物，只要将哺乳动物的卵子和精子同时放入水溶液中，自然会受精融合形成受精卵。你认为这句话对吗？为什么？
提示：不对。精子必须首先获能，卵细胞也必须在输卵管内发育成熟，然后才能发生受精作用。
2．下图是哺乳动物受精过程示意图，请结合此图探究下列问题：
(1)哺乳动物受精的过程是怎样的？
(2)卵细胞防止多精入卵受精有哪些生理反应？其意义是什么？
(3)在实际胚胎工程操作中，受精的标志是什么？
提示：(1)精子穿越细胞膜外的结构，精子进入卵细胞膜，雌雄原核形成，雌雄原核融合。
(2)透明带反应，卵细胞膜反应。其意义是保证子代细胞中染色体数目正常。
(3)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。
【技巧归纳】受精过程的整体认识
素养达成：本重难点通过学习胚胎工程的概念和受精，培养“生命观念”“科学思维”素养。
[对点精练]
1．下列关于胚胎工程的叙述，错误的是 (　　)
A．胚胎工程技术离不开动物细胞培养技术
B．胚胎工程中的胚胎可来自自然受精或人工授精等
C．胚胎工程的许多技术实际上是在体外完成的
D．动物细胞培养技术属于胚胎工程技术
【答案】D
【解析】胚胎工程技术离不开动物细胞培养技术，A正确；胚胎工程中的胚胎可来自自然受精、人工授精、核移植等，B正确；胚胎工程的许多技术实际上是在体外完成的，C正确；动物细胞培养技术属于动物细胞工程技术，D错误。
2．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，释放多种酶穿越卵细胞膜外的结构
B．透明带反应是防止多精子入卵的第一道屏障
C．精子与卵细胞膜相互融合，精子入卵
D．雄原核形成以后，卵子完成第二次减数分裂
【答案】D
【解析】精子获能后与卵子相遇，会释放出多种酶，溶解并穿越卵细胞膜外一些结构，A正确；透明带反应是阻止多精入卵的第一道屏障，卵细胞膜反应是阻止多精入卵的第二道屏障，B正确；精子与卵细胞膜接触，精子的头部即进入卵细胞中，C正确；雄原核形成的同时，卵子完成第二次减数分裂，D错误。
[知识归纳]
1．胚胎早期发育的场所
输卵管和子宫。
2．胚胎早期发育的过程
(1)卵裂期：
①发生场所：透明带内。
②分裂方式：有丝分裂。
胚胎早期发育
③细胞特点：都是全能细胞。
④细胞各种数量的变化分析。
a．细胞数目、DNA总量、有机物种类增多。
b．每个细胞体积、有机物总量减少。
c．整个胚胎体积、每个细胞中DNA含量基本不变。
(2)囊胚期(具有囊胚腔)：
①内细胞团：将来发育成胎儿的各种组织。
②滋养层：将来发育成胎膜和胎盘。
③孵化：透明带破裂，胚胎从其中伸展出来。
(3)原肠胚(具有缩小的囊胚腔和扩大的原肠腔)
①外胚层：内细胞团表层的细胞形成，将来分化成表皮、感觉器官、神经系统等器官。
②内胚层：内细胞团向内迁移的细胞形成，将来分化成消化系统、呼吸系统、胰脏、肝脏等器官。
③中胚层：内、外胚层之间的细胞形成，除内、外胚层分化方向外，其余的器官都由中胚层分化而来。
下图是胚胎早期发育的流程图，请据图回答下列问题：
(1)早期胚胎发育分为哪几个阶段？
(2)胚胎发育过程中全能性最高的阶段、开始分化的阶段分别是什么时期？
(3)胚胎发育的营养物质来自哪里？
(1)提示：卵裂期，桑葚胚，囊胚，原肠胚。
(2)提示：受精卵、囊胚。
(3)提示：早期胚胎发育的营养物质来自卵子，后期通过胎盘从母体吸收营养物质。
【方法技巧】生物个体发育小结
(1)生物个体发育的过程包括胚胎发育和胚后发育，胚胎发育的起点是受精卵，终点是成熟的胎儿；胎儿出生后的发育过程属于胚后发育。因此，个体发育的起点是受精卵，终点是性成熟的个体。
(2)受精卵是新生命的第一个细胞，其全能性最高。细胞全能性随发育的深化而降低。
(3)桑葚胚阶段前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。
(4)桑葚胚进一步发育，并逐渐形成囊胚，囊胚阶段细胞的全能性仍然很高。
素养达成：本重难点通过学习胚胎早期发育的过程，培养“科学思维”“社会责任”素养。
[对点精练]
1．下图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是 (　　)
A．图中①过程表示胚胎发育
B．受精卵形成囊胚的过程中进行卵裂，每个细胞的体积不断增大
C．高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束
D．原肠胚的细胞都是全能细胞
【答案】C
【解析】胚胎发育是指从受精卵发育成幼体的过程，A错误；受精卵形成囊胚的过程中进行卵裂，每个细胞的体积不断减小，B错误；囊胚期开始出现细胞分化形成滋养层和内细胞团的细胞，细胞分化具有持久性，C正确；桑葚胚的细胞全部是全能细胞，囊胚开始出现了细胞分化，原肠胚出现了明显的细胞分化，D错误。
2．如图是哺乳动物胚胎发育过程中的某种胚胎，下列说法正确的是 (　　)
A．此图表示原肠胚，胚胎内的细胞出现了分化
B．图中①②③依次表示透明带、滋养层、内细胞团
C．②处的细胞没有增殖、分化能力
D．胚胎从②中伸展出来的过程叫作孵化
【答案】B
【解析】图中表示囊胚，图中①②③依次表示透明带、滋养层、内细胞团，A错误、B正确；②将来发育成胎膜和胎盘，②处的细胞有增殖、分化能力，C错误；胚胎从①中伸展出来的过程叫作孵化，D错误。
易错易混1：受精卵中染色体和遗传物质的来源剖析
受精卵是由精子和卵子结合而形成的，其染色体和遗传物质分别来源于精子和卵子。染色体只分布于细胞核中，因此，受精卵中的染色体一半来自精子(父方)，一半来自卵子(母方)。遗传物质分为细胞核遗传物质和细胞质遗传物质，细胞核遗传物质一半来自精子(父方)，一半来自卵子(母方)；由于受精时，精子的头部插入了卵细胞内，尾部留在了外面，因此，细胞质遗传物质几乎全部来自卵子(母方)。其规律总结如下：
染色体的来源 一半来自精子(父方)，一半来自卵子(母方)
遗传物质 的来源 细胞核遗传物质 一半来自精子(父方)，一半来自卵子(母方)
细胞质遗传物质 几乎全部来自卵子(母方)
例1　下列有关受精作用的叙述错误的是 (　　)
A．合子中全部的遗传物质一半来自父方，一半来自母方
B．受精时，精子和卵细胞的染色体会合在一起
C．合子中的染色体一半来自父方，一半来自母方
D．合子中的染色体数与本物种体细胞的染色体数相同
【答案】A
【解析】由于受精卵中的细胞质基质主要来自卵细胞，所以细胞质中的遗传物质主要来自卵细胞，A错误；受精时，精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面，不久精子的细胞核就和卵细胞的细胞核融合，B正确；受精卵中染色体的数目一半来自精子，一半来自卵，C正确；受精时，精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面，不久精子的细胞核就和卵细胞的细胞核融合，使受精卵中染色体的数目又恢复到体细胞的数目，D正确。
错因分析：此题做错的原因有以下几个方面：一是对受精过程不清楚，在受精的过程中，只是精子的头部插入到卵子的细胞膜内，尾部留在了外面；二是对染色体的分布位置没有掌握，染色体只分布在细胞核中，细胞质中没有分布；三是对遗传物质的分布认识不到位，遗传物质主要分布在细胞核中，少量的分布在细胞质中。
易错易混2：卵裂期胚胎内细胞或物质的变化规律
卵裂期细胞的分裂方式是有丝分裂，其细胞的数目和体积、细胞内各种物质的含量会发生一些变化，变化规律总结如下：
项目 变化规律
细胞数目 增多
每个细胞的体积 减小
DNA的总量 增多
项目 变化规律
每个细胞内的DNA总量 不变
有机物的总量 减少
有机物的种类 增多
细胞所含的能量 减少
例2　如图表示某哺乳动物的受精卵发育至桑葚胚过程中，DNA总量、每个细胞体积、物质种类、有机物总量、所有细胞体积之和的变化趋势，其中正确的是 (　　)
A．①②③　　　 B．①③④
C．①②④⑤ D．②③④⑤
【答案】A
【解析】受精卵发育至桑葚胚的过程中，主要是通过卵裂(有丝分裂)实现的，每一次分裂都发生染色体的复制，从分子水平看，它包括DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，所以随细胞数目的呈指数增长，DNA分子的总量也呈指数增长，①正确；
在卵裂过程中，细胞的数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略有缩小，所以每个细胞的体积在逐步变小，②正确，⑤错误；从受精卵发育至桑葚胚的过程中，由于细胞通过细胞呼吸消耗有机物，而且不能从外界吸收有机物，因此胚胎中有机物的总量减少，但种类增加，③正确，④错误，A符合题意。
错因分析：此题考查胚胎早期发育过程细胞数目、体积，细胞内各种物质的含量变化规律。此题做错的原因：一是对卵裂期细胞的分裂方式识记不清，对细胞分裂过程中细胞中DNA的含量变化掌握不准确；二是对卵裂期胚胎的体积变化记忆不清，对细胞的体积变化无法判断；三是对卵裂期细胞分裂过程需要消耗有机物供给能量认识不清。
解题技巧：图像分析题的解题方法
例3　下图表示哺乳动物胚胎发育过程的两个阶段，请据图回答问题：
(1)写出这两个阶段的名称：
A：____________，B：________________________。
(2)写出图中各标号的名称：
[1]________，[2]________，[3]________，[4]___________。
(3)A时期的细胞具有发育上的________性，B时期开始出现________，[1]将来发育成________，[2]将来发育成____________。
(4)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只能由一个精子和卵子结合的生理基础是________________________________。
【答案】(1)桑葚胚　囊胚
(2)滋养层　内细胞团　透明带　囊胚腔
(3)全能　细胞分化　胎膜和胎盘　胎儿的各种组织
(4)透明带反应和卵细胞膜反应
审题流程：
第一步　阅读题干，提取信息
题干“图示表示哺乳动物胚胎发育过程的两个阶段”，从胚胎工程的理论基础分析，表示的是胚胎发育两个阶段。
第二步　观察图像，对接教材
根据图像特点，弄清考查知识点，对接教材知识。
图像A外层是透明带，内层是致密的细胞团，形似桑葚，表示桑葚胚；图像B外层的透明带断裂，出现了一个腔，表示囊胚；与教材第二章第三节胚胎工程密切联系。胚胎发育的阶段有受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚。每个阶段胚胎都有不同的特点，桑葚胚细胞具有全能性，囊胚出现了细胞的分化，其中内细胞团将来发育成各种组织，滋养层细胞发育成胎膜和胎盘，原肠胚有了三个胚层的分化，逐渐分化成各种组织、器官。
第三步　结合小题，逐个突破
逐个小题分析，结合教材知识进行解答。(1)图中A是桑葚胚，B是囊胚。(2)图B中1是滋养层，2是内细胞团，3是透明带，4是囊胚腔。(3)桑葚胚细胞具有全能性；囊胚期开始出现细胞分化，分化为滋养层细胞和内细胞团细胞；内细胞团将发育为胎儿的各种组织，滋养层细胞将发育为胎膜和胎盘。(4)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子之所以由一个精子和卵子结合而成，是因为精子和卵子结合时发生了两个生理反应，阻止了多个精子入卵，这两个反应是透明带反应和卵细胞膜反应。
小练·素养达成
1．关于哺乳动物体内受精过程的叙述正确的是 (　　)
A．哺乳动物体内受精的场所是雌性动物的卵巢
B．获能精子与卵子相遇后释放出多种酶，穿越卵细胞膜外的结构，防止多精入卵
C．精子接触透明带的瞬间，卵子发生透明带反应
D．精子入卵后，发生雌、雄原核的形成、发育和融合
【答案】D
【解析】哺乳动物体内受精的场所是雌性动物的输卵管，A错误；防止多精入卵的屏障是透明带反应和卵细胞膜反应，B错误；精子接触卵细胞膜的瞬间，卵子发生透明带反应，C错误；精子入卵后，发生雌、雄原核的形成、发育和融合，D正确。
2．关于体内受精和早期胚胎发育的叙述，错误的是 (　　)
A．囊胚腔先于原肠腔出现
B．精子入卵后会形成雄原核，雄原核一般略大于雌原核
C．透明带反应是防止多精入卵的第二道屏障
D．桑葚胚的细胞都具有全能性
【答案】C
【解析】早期胚胎发育阶段顺序是卵裂期后形成早期胚胎，桑葚胚→囊胚→原肠胚，桑葚胚前的细胞属于全能细胞，囊胚期细胞分化，出现囊胚腔，进一步发育而孵化，孵化后形成原肠胚，出现原肠腔，A正确；精子入卵后会形成雄原核，雄原核一般略大于雌原核，B正确；透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障，卵细胞膜反应是防止多精入卵的第二道屏障，C错误；桑葚胚的细胞还没有进行细胞的分化，每一个细胞都具有全能性，D正确。
3．下列描述中属于卵裂期特点的是 (　　)
A．细胞进行减数分裂 B．每个细胞体积减小
C．胚胎的总体积增加 D．胚胎有机物总量增加
【答案】B
【解析】细胞进行有丝分裂，A错误；每个细胞体积减小，B正确；胚胎的总体积基本不变，C错误；胚胎有机物总量减少，D错误。
4．以下关于桑葚胚的说法不正确的是 (　　)
A．胚胎细胞达到32个左右，形似桑葚
B．每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，即每个细胞都具有全能性
C．良种母牛体内此时的细胞都有可能克隆出基因型完全相同的小牛，性别一定为雌性
D．是由受精卵经有丝分裂产生的
【答案】C
【解析】当胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑葚，叫作桑葚胚，A正确；桑葚胚阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞，B正确；良种母牛体内桑葚胚是由受精卵发育而成，受精卵经有丝分裂形成的各细胞基因型相同，由它们克隆而成的小牛性别也相同，但不一定都是雌性，这要根据一开始此受精卵的情况而定，若受精卵为XY型，则全为雄性，若受精卵为XX型，则全为雌性，C错误；桑葚胚这些细胞都是由受精卵有丝分裂产生的，D正确。
5．下列关于哺乳动物早期胚胎发育过程的叙述，不正确的是(　　)
A．桑葚胚以前的细胞均未分化，都具有发育的全能性
B．卵裂期细胞数目增多，体积变小，有机物含量和种类不断减少
C．胚胎发育从完成受精作用时就已开始，直至发育成为成熟的胎儿
D．早期胚胎发育到一定程度会从透明带中孵化出来
【答案】B
【解析】桑葚胚以前的细胞均未分化，都是全能干细胞，A正确；卵裂期细胞数目增多，体积变小，有机物含量不断减少，但种类增多，B错误；胚胎发育从完成受精作用时就已开始，直至发育成为成熟的胎儿，C正确；早期胚胎发育到一定程度会从透明带中孵化出来，D正确。