2.3.1胚胎工程的理论基础的学案

2.3.1胚胎工程的理论基础的学案
【学习目标】
1.简述受精和胚胎早期发育的基本过程。
2.简述体外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步骤和应用价值。
3.运用胚胎工程的基本概念和原理,对生产、生活中的相关问题进行分析和判断。
【学习重难点】
【教学重点】
1.受精的基本过程。
2.胚胎早期发育的基本过程。
3.胚胎工程的主要技术及其原理。
4.胚胎工程在生产实践中的应用。
【教学难点】
1.受精过程中精子和卵子的生理变化。
2.胚胎工程中胚胎移植的生理学基础和基本操作步骤。
【预习新知】
受精
1.概念：是 与 结合形成合子(即受精卵)的过程。
2.场所：哺乳动物的 内。
3.过程
(1)准备阶段
①精子获能:
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 。
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，动物排出的卵子都要在 内进一步成熟,到 期时,才具备与精子受精的能力。
(2)受精阶段
①精卵接触
a.精子释放多种 ，以溶解卵细胞膜外的一些结构。
b.精子借助自身的运动接触 膜。
c.在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，阻止后来的精子进入透明带。
②精子入卵
精子入卵后， 会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。
③雌、雄原核的形成
a.精子入卵后，尾部脱离，原有的 破裂并形成一个新的 ，最后形成一个比原来精子的核还大的核,叫做雌原核。
b.精子入卵后，被激活的卵子完成 ,排出 后，形成雌原核。
④合子形成
雌、雄原核充分发育后，相向移动。彼此靠近，核膜消失，这个含有两个染色体组的合子就是 。
4.阻止多精入卵有两道屏障：
第一道屏障是 发生生理反应，第二道屏障是 发生生理反应；其意义是保证受精卵中 与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。
5.受精的标志是观察到 或 ，受精完成的标志是 。
胚胎早期发育
1.场所: 。
2.方式: 。
卵裂的特点：胚胎发育早期，在 内进行 ；细胞数量不断 ，但胚胎总体积 。
3.起点： 。
4.阶段：
(1) ：致密的细胞团，形似桑葚。
(2) ：细胞逐渐分化。
① ：将来发育成胎儿的各种组织。
② 细胞：将来发育成胎膜和胎盘。
③ ：胚胎的内部出现了含有液体的腔。
④ ：囊胚进一步扩大导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来。
(3) ：形成外胚层、中胚层、内胚层三个胚层，这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。
5.(1)胚胎早期发育过程中， 期开始出现细胞分化。
(2) 期及其以前的细胞，和囊胚中的 细胞，都属于胚胎干细胞，具有发育形成一个完整动物个体的潜能。　
(3)不同动物的胚胎在进入子宫时发育程度 相同。
【易错提示】
对早期胚胎发育认识的三个误区
(1)误认为子宫是唯一的发育场所。受精卵形成后即在输卵管内开始进行有丝分裂，输卵管为受精卵发育的最初场所。
(2)误认为胚胎发育过程中胚胎体积一直在增大。卵裂时期胚胎总体积基本不变，每个细胞的体积在减小。
(3)误认为胚胎发育过程中有机物总量在增加。早期胚胎发育消耗卵细胞提供的营养物质，有机物总量减少，但有机物种类增加。
【深化探究】
【合作探究】-受精过程
受精时卵子和精子融合为一个合子的过程。胚胎工程中的体外受精技术实际上是在体外条件下，对动物自然受精进行的模拟操作。因此，了解哺乳动物受精过程的规律十分重要。请结合教科书第56-57页“受精”的相关内容，回答下列问题
1. 精细胞变形成为精子过程有哪些变化
提示:精细胞经过变形成为精子:细胞核→精子头的主要部分;高尔基体→头部的顶体;中心体→精子的尾;线粒体→线粒体鞘(尾的基部);细胞内其他物质→原生质滴(最后脱落)。
2. 精子和卵子的细胞核与雌雄原核是否相同 为什么
提示:不相同。雌雄原核是在原来细胞核的基础上形成的新核,原核膜已破裂。
3.受精卵中遗传物质的来源于哪里？
提示：受精卵的遗传物质中,核遗传物质(染色体中的DNA)一半来自精子,一半来自卵子,细胞质中的遗传物质(线粒体中的DNA)几乎全部来自卵子。
4.卵细胞受精的标志是什么？受精完成的标志是什么？
提示：出现雌雄原核或者两个极体；受精完成的标志是形成合子。
【合作探究】-胚胎早期发育
受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。请结合教科书第58页图2-21“哺乳动物胚胎的早期发育示意图”和教科书第59页思考*讨论“不同动物受精卵发育的比较”，回答下列问题。
1.什么是卵裂？正在进行卵裂的胚胎有什么特点？
提示：受精卵的早期分裂称为卵裂。卵裂胚胎特点是总体积不变或略有减小,但细胞数目增多,所以每个细胞体积减小，卵裂胚胎的没有和母体建立联系,没有从母体获取有机物,而一直呼吸消耗,有机物总量减少。
2.从胚胎的早期发育过程中，从那个阶段出现细胞分化？
提示：从囊胚阶段开始出现细胞分化，细胞分化为内细胞团和滋养层细胞。
【巩固训练】
（一）巩固训练
1.一对姐弟被确认为全球第二对半同卵双胞胎，该对半同卵双胞胎的受精及胚胎发育过程如图所示。一般情况下，图2受精卵无法发育，但该受精卵能有丝分裂，如图3；染色单体分离后分别移向细胞的三个不同方向，从而分裂成三个细胞，如图4,其中两个细胞发育成姐弟二人。下列说法正确的是( )
A.图1表示该异常胚胎的受精过程，此时的卵子为初级卵母细胞
B.该卵子与2个精子受精，表明透明带和卵细胞膜在阻止多精入卵的过程中不起作用
C.这对姐弟来源于母亲的染色体一般相同，来源于父亲的染色体不同
D.若图4细胞A包含父系和母系染色体组各1个，则细胞C含2个母系染色体组
2.我国科学家成功构建了具有高比例胚胎干细胞的活产嵌合体猴。如图所示，研究人员将4CL体系下培育的、可表达绿色荧光蛋白的供体猕猴的胚胎干细胞（简称4CL干细胞）注射至与其遗传信息不同的猕猴胚胎中，并最终得到嵌合体猴。下列叙述正确的是( )
A.体外培养至原肠胚阶段再进行移植可能更利于产生嵌合体猴
B.桑葚胚阶段注入的4CL干细胞会与其他胚胎细胞发生融合
C.嵌合囊胚中的滋养层细胞将发育为嵌合体猴的各种组织
D.嵌合体猴中仅部分位置能发出绿色荧光是基因重组的结果
3.高等哺乳动物受精后不久,受精卵开始进行细胞分裂。经桑椹胚、囊胚、原肠胚和组织器官的分化,最后发育成一个完整的幼体,完成胚胎发育的全过程。如图为该过程中的某一时期示意图,下列有关叙述错误的是( )
A.图中①②③依次为透明带、滋养层、内细胞团
B.高等哺乳动物的细胞分化开始于图示时期,终止于生命结束
C.胚胎从①中伸展出来的过程叫做孵化
D.进行胚胎分割时,应选择图示时期之后的胚胎进行
4.认识动物的胚胎发育是实施胚胎工程的基础。下列关于动物胚胎发育过程的叙述，正确的是( )
A.卵裂期进行有丝分裂，细胞的数量不断增加
B.细胞开始分化的胚胎时期是原肠胚阶段
C.内细胞团将来可发育成胎膜和胎盘
D.滋养层细胞发育成胎儿的各种组织
5.下图1为某高等动物生活史示意图，图2为图1中某阶段部分过程，请据图回答：
(1)图1中A过程表示________过程，若A过程能使生物产生正常变异，则原因之一是该过程的四分体时期同源染色体中非姐妹染色单体发生了___________，出现基因重组的结果。
(2)图2是图1中___________(填字母)阶段部分过程，该过程表示________。
(3)在图2中，F表示____________，数字①部位是___________，该部位细胞在功能上具有__________。②部位是_____________。
参考答案
1.答案：C
解析：图1表示该异常胚胎的受精过程，有2个精子同时与卵细胞接触，此时的卵子为减数第二次分裂中期的次级卵母细胞，A错误；该卵子与2个精子受精，是异常受精，透明带和卵细胞膜在阻止多精入卵的过程中仍起作用，B错误；图4中细胞A、C能正常发育，其染色体都是来自精子的1个父系染色体组和卵细胞的1个母系染色体组，而细胞B不能正常发育，其两个染色体组都来自父系，这对姐弟来源于母亲的染色体一般相同（来自同一个雌原核），来源于父亲的染色体不同（分别来自两个不同的雄原核，且分别含X、Y染色体），C正确，D错误。
2.答案：A
解析：4CL干细胞不会与其他胚胎细胞发生细胞融合，B错误；囊胚中的内细胞团细胞会发育成个体的各种组织，C错误；嵌合体猴中，由4CL干细胞增殖分化形成的组织可发出绿色荧光，D错误。
3.答案：D
解析：D项，进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，而图示时期为囊胚期，故D项叙述错误。
A项，①为透明带，在囊胚期后期会破裂；②为滋养层，将来发育成胎膜和胎盘；③为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织，故A项叙述正确。
B项，图示时期为囊胚期，而哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于该时期，终止于生命结束，故B项叙述正确。
C项，胚胎从透明带中伸展出来的过程叫做孵化，故C项叙述正确。
4.答案：A
解析：A、卵裂期细胞在进行有丝分裂，因此细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积不变甚至略微减小，A正确；B、囊胚期细胞开始分化，其中的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盘和胎膜，B错误；C、囊胚期的滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，C错误；D、囊胚期的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，D错误。故选A。
5.答案：(1)减数分裂；交叉互换
(2)C；胚胎发育
(3)囊胚；内细胞团；全能性；滋养层
解析：(1)A是由原始生殖细胞变为成熟生殖细胞的过程,为减数分裂过程,A过程可以使生物产生变异,其中一个原因是四分体时期,同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换,出现了基因重组。
(2)图2是受精卵发育成胚胎的过程，是图1中的C过程，称为胚胎发育。