2.3.1 胚胎工程的理论基础 教学设计（表格版）
文档属性
| 名称 | 2.3.1 胚胎工程的理论基础 教学设计（表格版） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-06-12 19:52:30 | ||
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文档简介
教学设计
课程基本信息
学科 生物学 年级 高二 学期 春季
课题 第2章 第3节 一、胚胎工程的理论基础
教学目标
1.生命观念:以精子和卵细胞的结构为例，阐述细胞的结构与功能的适应。 2.科学思维:以过程图的形式表示受精作用和胚胎发育的过程。
教学内容
教学重点： 1. 受精的基本过程。
2. 胚胎早期发育的基本过程。
教学难点： 1. 受精过程中精子和卵子的生理变化。
教学过程
【导入】从社会中来：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。能不能让引进的两种奶牛快速、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？ 【一、胚胎工程概述】 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。 操作对象：生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞 技术手段：体外受精、胚胎移植、胚胎分割等 理论基础：哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律 工程实质：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 【二、胚胎工程的理论基础——受精】 受精是精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段。在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。 受精前的准备 精子获能：刚排出的精子必需在雌性动物的生殖道发生相应生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为“精子获能”。 精子获能的方法：利用雌性动物的生殖道或将精子培养到获能液（Ca2+载体、肝素等）中使其获能。 注：不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关。 精子获能现象的发现： 1951年，张明觉发现“精子获能”的生理现象。同年，澳大利亚学者奥斯汀博士也在实验中发现相同现象。国际生理学界把他们俩的研究成果命名为“张—奥原理”。这一现象的发现解开了精卵受精之谜，为哺乳类卵子体外受精的成功，奠定了理论基础。 1959年，他首次成功地把兔子的精子和卵子在体外结合，再放回到兔子子宫里，体外受精的卵子发育正常，文章发表在1959年的《自然》杂志上。正是他的研究，促成了第一个试管婴儿的诞生，因此，张明觉博士也被誉为“试管婴儿的先驱”。 卵子准备：动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等；有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等。但他们都要在输卵管内进一步发育成熟，到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。 受精过程 1．精子穿过卵细胞膜外的结构（释放出多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构。）→2．精子接触卵细胞膜（精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。）→3．精子入卵形成雄原核；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核（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，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。）→4．雌雄原核靠近→5．核膜消失，第一次卵裂即将开始（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受精卵。受精过程结束后，受精卵的发育也就开始了。） 受精的标志：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Ⅱ，因而不会形成两个第二极体。 受精完成的标志：雌雄原核形成合子 视频演示：受精过程 【三、胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育】 胚胎发育的场所：输卵管和子宫 早期胚胎发育的起始场所在输卵管，在透明带内进行有丝分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积不增加。 桑葚胚：当卵裂产生的子细胞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。桑葚胚通常由32个细胞左右，每个细胞都能发育成组成个体的任何组织细胞或胎盘、胎膜等胚外组织细胞。 囊胚：胚胎进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的腔一囊胚腔，这个时期的胚胎叫作囊胚。 ①内细胞团：聚集在胚胎一端的细胞形成内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。 ②滋养层细胞：沿透明带内壁扩展和排列的细胞，称为滋养层细胞，它们将来发育成胎膜和胎盘。 原肠胚：囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫作孵化。囊胚孵化后，将发育形成原肠胚。原肠胚表面的细胞层为外胚层，向内迁移的细胞形成内胚层。随着发育的进行，一部分细胞还会在内、外两个胚层之间形成中胚层。这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。 {思考讨论：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。几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间表。（详见教材59页表格） 讨论1. 表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？ 提示：比较而言，马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段。 讨论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？ 提示：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，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。 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。 提示：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，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内完成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等。 【课堂小结】
课程基本信息
学科 生物学 年级 高二 学期 春季
课题 第2章 第3节 一、胚胎工程的理论基础
教学目标
1.生命观念:以精子和卵细胞的结构为例，阐述细胞的结构与功能的适应。 2.科学思维:以过程图的形式表示受精作用和胚胎发育的过程。
教学内容
教学重点： 1. 受精的基本过程。
2. 胚胎早期发育的基本过程。
教学难点： 1. 受精过程中精子和卵子的生理变化。
教学过程
【导入】从社会中来：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。能不能让引进的两种奶牛快速、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？ 【一、胚胎工程概述】 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。 操作对象：生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞 技术手段：体外受精、胚胎移植、胚胎分割等 理论基础：哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律 工程实质：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 【二、胚胎工程的理论基础——受精】 受精是精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段。在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。 受精前的准备 精子获能：刚排出的精子必需在雌性动物的生殖道发生相应生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为“精子获能”。 精子获能的方法：利用雌性动物的生殖道或将精子培养到获能液（Ca2+载体、肝素等）中使其获能。 注：不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关。 精子获能现象的发现： 1951年，张明觉发现“精子获能”的生理现象。同年，澳大利亚学者奥斯汀博士也在实验中发现相同现象。国际生理学界把他们俩的研究成果命名为“张—奥原理”。这一现象的发现解开了精卵受精之谜，为哺乳类卵子体外受精的成功，奠定了理论基础。 1959年，他首次成功地把兔子的精子和卵子在体外结合，再放回到兔子子宫里，体外受精的卵子发育正常，文章发表在1959年的《自然》杂志上。正是他的研究，促成了第一个试管婴儿的诞生，因此，张明觉博士也被誉为“试管婴儿的先驱”。 卵子准备：动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等；有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等。但他们都要在输卵管内进一步发育成熟，到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。 受精过程 1．精子穿过卵细胞膜外的结构（释放出多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构。）→2．精子接触卵细胞膜（精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。）→3．精子入卵形成雄原核；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核（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，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。）→4．雌雄原核靠近→5．核膜消失，第一次卵裂即将开始（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受精卵。受精过程结束后，受精卵的发育也就开始了。） 受精的标志：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Ⅱ，因而不会形成两个第二极体。 受精完成的标志：雌雄原核形成合子 视频演示：受精过程 【三、胚胎工程的理论基础——胚胎早期发育】 胚胎发育的场所：输卵管和子宫 早期胚胎发育的起始场所在输卵管，在透明带内进行有丝分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积不增加。 桑葚胚：当卵裂产生的子细胞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。桑葚胚通常由32个细胞左右，每个细胞都能发育成组成个体的任何组织细胞或胎盘、胎膜等胚外组织细胞。 囊胚：胚胎进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的腔一囊胚腔，这个时期的胚胎叫作囊胚。 ①内细胞团：聚集在胚胎一端的细胞形成内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。 ②滋养层细胞：沿透明带内壁扩展和排列的细胞，称为滋养层细胞，它们将来发育成胎膜和胎盘。 原肠胚：囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫作孵化。囊胚孵化后，将发育形成原肠胚。原肠胚表面的细胞层为外胚层，向内迁移的细胞形成内胚层。随着发育的进行，一部分细胞还会在内、外两个胚层之间形成中胚层。这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。 {思考讨论：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。几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间表。（详见教材59页表格） 讨论1. 表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？ 提示：比较而言，马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段。 讨论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？ 提示：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，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。 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。 提示：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，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内完成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等。 【课堂小结】