第2章 第3节一胚胎工程的理论基础 课件(共35张PPT3个视频)-2025-2026学年 高中生物 人教版 选择性必修 第三册

(共35张PPT)
第3节　胚胎工程
第2章 细胞工程
一 胚胎工程的理论基础
生物
学习目标
①通过对受精过程的探究，能够运用结构和功能相适应的观点分析受精过程中透明带反应、卵细胞膜反应等生理变化的具体机制，及其防止多精入卵的意义。（生命观念）
②通过观察胚胎早期发育的过程，能够辨析胚胎发育的不同阶段并描述其变化特征。（生命观念、科学思维）
③通过本节课的学习，能够结合畜牧业或医学中的实际案例，分析胚胎工程的应用价值，并讨论该技术对社会发展的影响。（科学思维、社会责任）
学习重难点
重点：
1.受精过程中精子和卵子的相互作用及生理变化。
2.胚胎早期发育的关键阶段（桑葚胚期、囊胚期和原肠胚期）的结构特点及其生物学意义。
难点：受精过程中透明带反应和卵细胞膜反应的发生机制及其作用。
导入新课
问题思考
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。引进一头成年奶牛往往需要数万元，能不能让引进的良种奶牛快速、大量繁殖呢？
提示:动物体细胞核移植。优点：能保留良种奶牛的优良遗传特性；
不足：核移植过程非常繁琐；产生的克隆动物遗传多样性降低；还有可能出现免疫力低，早衰等问题。
我们能否利用现代生物技术（如胚胎移植、体外受精等）来提高良种奶牛的繁殖率？这些技术的原理是什么？
导入新课
胚胎工程是指对生殖细胞、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。
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。
理论基础：哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
受精过程中精子和卵子的准备及生理变化
新课讲授
探究一
新课讲授
[探究一] 受精过程中精子和卵子的准备及生理变化
活动1：阅读教材P56-57“受精前的准备阶段”相关内容，结合示意图，回答下列问题：
1.根据精子和卵细胞的结构示意图，分析二者在受精时如何体现结构与功能的适应性。
2.受精阶段前为什么精子和卵细胞存在准备阶段？
头
颈
线粒体鞘
尾
透明带
卵细胞膜
核
第一极体
新课讲授
[探究一] 受精过程中精子和卵子的准备及生理变化
活动1：阅读教材P56～57“受精前的准备阶段”相关内容，回答下列问题：
1.根据精子和卵细胞的结构示意图，分析二者在受精时如何体现结构与功能的适应性。
2.受精阶段前为什么精子和卵细胞存在准备阶段？
哺乳动物的精子由头部、颈部、尾部组成，其细长的尾部保证了其在女性生殖道内的快速游动，而卵子则以其庞大的体积储存着丰富的营养物质，为早期胚胎发育提供必需的支持。
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内发生相应的生理变化，才能获得受精能力；哺乳动物体内受精时，动物排出的卵子成熟程度不同，都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。
新课讲授
[探究一]受精过程中精子和卵子的准备及生理变化
活动2：观看受精相关视频，阅读教材P57“受精阶段”内容，回答下列问题。
新课讲授
[探究一]受精过程中精子和卵子的准备及生理变化
活动2：观看受精相关视频，阅读教材P57“受精阶段”内容，并结合课内阅读资料回答下列问题。
1.受精过程中卵子的哪些结构发生生理反应可以防止多精入卵？这有什么意义？
透明带是围绕在卵子周围的一层透明的膜状保护层，上面含有特异性的精子受体，精子顶体上则含有结合蛋白，结合蛋白与精子受体的相互作用，使精子头部附着在透明带上，与透明带牢固结合。释放的顶体酶随后将透明带溶出一条孔道，精子借助自身运动穿越透明带，并接触卵细胞膜。此时，卵细胞被激活，使减数分裂得以完成。卵细胞膜下的皮质颗粒经胞吐作用释放其内容物到卵周隙(卵细胞与透明带之间的间隙)，这些物质可以改变透明带的结构，使精子受体失活和透明带硬化，从而引起透明带封闭以阻止后来的精子进入透明带，该生理反应称作透明带反应，它是防止多精入卵的第一道屏障。
受精过程模式图
受精过程模式图
只有穿过透明带的精子才能与卵细胞膜接触。由于卵细胞膜表面有大量的微绒毛，当精子与卵细胞膜接触时，会立即被微绒毛抱合，随后精子外膜与卵细胞膜相互融合，精子入卵。精卵融合也会引起卵细胞膜下的皮质颗粒与细胞膜融合，发生胞吐作用，释放内容物分布到卵细胞表面，并扩散至卵周隙。这些物质中含有许多种酶，释放到卵细胞膜外后，能使卵细胞膜硬化形成受精膜，从而引起卵细胞封闭，拒绝其他精子进入卵内，该生理反应称作卵细胞膜反应，这是防止多精入卵的第二道屏障。
新课讲授
[探究一]受精过程中精子和卵子的准备及生理变化
活动2：观看受精相关视频，阅读教材P57“受精阶段”内容，回答下列问题。
1.受精过程中卵子的哪些结构发生生理反应可以防止多精入卵？这有什么意义？
2.怎么判断卵子是否受精？为什么？受精完成的标志是什么？
在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——透明带反应；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——卵细胞膜反应。
意义：防止多个精子进入卵子，导致胚胎染色体数目变异，从而引起发育异常等现象。
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。因此在实际胚胎工程操作中，以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志。
受精完成的标志是雌、雄原核融合，形成合子。
新课讲授
[探究一]受精过程中精子和卵子的准备及生理变化
3.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。

【易错辨析】
(1)精子获能是指精子获得 ，而不是获得能量。
（2）受精卵遗传物质的来源是 来自父方， 来自母方。
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。
受精能力
少部分
大部分
新课讲授
[探究一]受精过程中精子和卵子的准备及生理变化
【跟踪训练】
下列有关受精的说法错误的是(　　)
A．可直接利用雌性动物的生殖道使精子获能
B．精子入卵后有核膜破裂和再生的现象
C．精子能释放多种酶以溶解卵细胞膜外的一些结构，同时借助自身的运动接触卵细胞膜
D．受精的实质是精子的头部进入卵子
D
胚胎早期发育的过程及特点
新课讲授
探究二
新课讲授
[探究二]胚胎早期发育的过程及特点
活动1：【小组合作】观看胚胎发育的视频，结合“现象观察→模型构建→规律提炼”路径，分组绘制胚胎从桑葚胚至囊胚的模式图，并尝试表述其特征。
步骤1.观看视频，分析胚胎发育过程中细胞形态的变化。
步骤2.模型构建：绘制胚胎发育的模式图，标注关键结构，并尝试表述其特征。
新课讲授
[探究二]胚胎早期发育的过程及特点
步骤3.阅读教材P58，结合视频，总结桑葚胚、囊胚、原肠胚的主要特点，并填写表格。
发育过程 特　点
受精卵 受精卵形成后即在输卵管内进行① ，开始发育。
桑葚胚 卵裂产生的子细胞形成的致密细胞团，形似桑葚。
囊胚 ②细胞开始出现分化： 将来发育成胎儿的各种组织， 将来发育为胎膜和胎盘，出现 腔。
③透明带破裂，胚胎从中伸展出来，称为 。
原肠胚 ④分化为内胚层、 和外胚层三个胚层，它们会逐渐分化成 。
有丝分裂
内细胞团
滋养层细胞
囊胚
中胚层
各种组织、器官等
孵化
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。
新课讲授
[探究二]胚胎早期发育的过程及特点
桑葚胚
特点：每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。
新课讲授
[探究二]胚胎早期发育的过程及特点
透明带
（聚集在胚胎一端的细胞）
（沿透明带内壁扩展和排列的细胞）
具有全能性
内细胞团
滋养层
囊胚腔
发育成
胎盘和胎膜
发育成
囊胚
孵化：囊胚进一步扩大，透明带破裂破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫作孵化。
特点：细胞开始分化
胎儿的各种组织
新课讲授
[探究二]胚胎早期发育的过程及特点
表面的细胞层
向内迁移的细胞
内外两个胚层之间
逐渐分化形成各种组织、器官等
中胚层：
外胚层：
内胚层：
原肠胚
原肠胚
囊胚腔
外胚层
内胚层
中胚层
原肠腔
表皮及其附属结构
神经系统和感官
循环系统
脊索
真皮
消化道上皮
呼吸道上皮
腺体
肌肉
内脏细胞外膜
泌尿系统
生殖系统
各种组织器官系统
个体
新课讲授
[探究二]胚胎早期发育的过程及特点
【进一步探究】
1.受精卵的早期分裂称为卵裂。根据卵裂期的特点，完成卵裂期细胞或物质的变化规律表格内容
项目 变化 项目 变化
细胞数目 每个细胞内的DNA总量
每个细胞体积 有机物总量
DNA总量 物质种类
新课讲授
[探究二]胚胎早期发育的过程及特点
项目 变化 项目 变化
细胞数目 增多 每个细胞内的DNA总量 不变
每个细胞体积 减小 有机物总量 减少
DNA总量 增多 物质种类 增多
【进一步探究】
1.受精卵的早期分裂称为卵裂。根据卵裂期的特点，完成卵裂期细胞或物质的变化规律表格内容
新课讲授
[探究二]胚胎早期发育的过程及特点
【进一步探究】
2.结合受精过程中精子和卵细胞的特点，分析早期胚胎发育过程中营养物质的来源是什么？
3.胚胎发育过程中，开始出现细胞分化的阶段和细胞分化最显著的阶段分别是哪个时期？细胞分化的原因是什么？
早期胚胎发育消耗卵细胞提供的营养物质，囊胚期细胞开始分化，分化出滋养层细胞，着床后，滋养层细胞分化形成胎盘结构，从母体吸收营养物质。
胚胎发育过程中，开始出现细胞分化的阶段是囊胚期，细胞分化最显著的阶段是原肠胚期。细胞分化的原因是细胞内基因的选择性表达。
新课讲授
[探究二]胚胎早期发育的过程及特点
活动2：不同动物受精卵的发育及其进入子宫的时间是有明显差异的。请结合教材P59“思考 讨论”，完成讨论题。
1.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。
2.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。
3.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。
新课讲授
[探究二]胚胎早期发育的过程及特点
【总结】
（1）胚胎早期发育的场所是 。
（2） 胚及以前阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能。
囊胚阶段细胞开始出现分化，囊胚阶段 的细胞具有发育的全能性。
（3）对多数动物而言，适宜进行胚胎移植的阶段是 。
输卵管和子宫
桑葚
内细胞团
桑葚胚或囊胚
新课讲授
[探究二]胚胎早期发育的过程及特点
【拓展应用】牛的生育率虽然很低，但是一头母牛一生排出的卵细胞约200个左右，卵巢中卵母细胞数量是它的1000倍（20万）；公牛平均每次射精5ml，精子数约50亿。母牛其实是有很强的生殖潜能的，只是没有激发出来。请结合本节课的内容，初步设计一个方案实现良种牛快速繁殖。在方案实施过程中，从胚胎工程的理论基础和实质角度分析，你认为应该注意哪几个方面的问题？
方案举例（合理即可）：
体外受精 → 受精卵 → 早期胚胎 → 胚胎移植（胚胎分割 ）→代孕个体
注意的问题：体外受精时，精子要进行获能处理，卵子要培养到减数分裂Ⅱ，
要注意胚胎移植（或胚胎分割）时所处的阶段等。
【练习1】
当堂训练
下图表示精子入卵后，发生(或引起)一系列变化形成受精卵的过程，下列叙述错误的是(　　)
A.图中X指的是卵细胞膜反应，Y指的是卵子的减数第二次分裂
B.经图中Y过程只形成了雌原核
C.精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合
D.精子入卵后，尾部脱离，并在溶酶体的作用下自溶
B
【练习2】
当堂训练
高等哺乳动物受精后不久，受精卵开始进行细胞分裂。经桑葚胚、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。下图为该过程中的某一时期的示意图。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.高等哺乳动物胚胎发育中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作孵化
D.图示胚胎发育时期为原肠胚期
D
【练习3】
当堂训练
下图为哺乳动物早期胚胎发育的过程，下列有关叙述正确的是(　　)
A.过程a和b不改变胚胎中有机物的含量
B.Ⅰ、Ⅱ时期的胚胎中都含有全能细胞
C.胚胎移植必须使用处于Ⅱ或Ⅲ时期的胚胎
D.在图示过程中，部分细胞中的遗传物质不可能发生改变
B
【练习4】
当堂训练
（不定项）下图是小鼠孤雌单倍体胚胎干细胞的获得过程，下列相关叙述正确的是（ ）
A．卵母细胞通常在受精后才能完成减数分裂
B．过程①中，精子需要在ATP培养液中获能，卵母细胞应处于MII期
C．过程②中，经历了有丝分裂和分化，不同阶段表达的基因存在差异
D．“早期胚胎”最可能是囊胚，其中的细胞都具有发育全能性
AC
【练习5】
当堂训练
受精卵的形成标志着受精过程圆满结束，新生命发育的历程由此开始。回答下列问题。
(1)自然孕育时，精子与卵子在__________(填器官名称)中完成受精过程，判断受精的标志是 。
(2)如下图所示，孵化是指[　　]__________从[　　]__________中伸展出来的过程。桑葚胚的所有细胞及囊胚的[　　]__________细胞都具有发育的全能性([　　]填字母或数字，横线上填名称)。
(3)胚胎发育后期所需要的营养都是通过胎盘从母体中获得的，胎盘由囊胚的 _________细胞发育而来， __________(填“属于”或“不属于”)全能性胚胎干细胞。
　观察到两个极体或雌、雄原核
输卵管
B
囊胚
③
透明带
②
内细胞团
滋养层
不属于
课堂小结
用概念图的形式总结本节课的内容。
谢谢大家