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第3节
胚胎工程
一
胚胎工程的理论基础
人教版
高中生物
学习目标
阐述受精和胚胎早期发育的基本过程。
1.文化基础：哺乳动物受精和胚胎早期的规律。
2.自主发展：理解和掌握胚胎工程最基本的原理和基础
3.社会参与：以过程图的形式表示受精作用和胚胎发育的过程。
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。能不能让引进的良种奶牛快速、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?
提示：可以通过体外受精、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛的胚胎，
然后移植给代孕母牛生下后代。
一、胚胎工程
1．概念：对_________________、_______________或___________________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。
生殖细胞
受精卵
早期胚胎细胞
2．主要技术：_______________、_________________和胚胎分割。
体外受精
胚胎移植
阅读P56—57页
1.胚胎形成经过了哪些过程？
2.受精和早期胚胎发育的基本过程是怎样的？
二、受精
1．概念：___________与_____________结合形成合子(即受精卵)的过程。
精子
卵子
2．场所：雌性动物的_________________内。
输卵管
3．过程
精子的发生是在______________完成的
（1）
准备阶段
①精子发生的位置和时期
睾丸
雄性动物从初情期至生殖机能衰退，睾丸曲细精管不断进行生殖
细胞的增殖
准备阶段1：精子的准备阶段
第一阶段：精原细胞______________________产生新的精原细胞，部分经过染色体复制和其他物质合成形成初级精母细胞
第三阶段：精细胞变形形成精子
②精子发生的阶段
第二阶段：初级精母细胞___________次分裂形成精细胞（单倍体）
有丝分裂
两
③精子的结构
（3）曲细精管为高度弯曲的上皮状管道，每个睾丸小叶中含有1-4条
细胞核______________高度浓缩，核变长并移向细胞
一侧，构成___________________高尔基体形成顶体泡，凹陷为双层帽状，覆盖细胞核头端，构成顶体中心体迁移到顶体相对侧，发出轴丝形成尾部_____________聚集在尾的基部形成线粒体鞘细胞其他物质形成原生质滴并最终脱落
染色质
精子头部
线粒体
刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物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
④精子获能
准备阶段2：卵子的准备
⑤卵子发生的位置和时期
卵子发生在________________完成，胚胎性别分化后，雌性胎儿卵巢内____________________通过有丝分裂增加数量；初级卵母细胞被卵泡细胞包围形成卵泡；哺乳动物卵泡的形成与在卵巢内储备在出生前完成，与精子形成不同
卵巢
卵原细胞
卵子要在___________________内进一步成熟，到___________________分裂中期时，才具备与精子受精的能力。
输卵管
减数第二次
比较精子和卵子的发生及受精作用
项目
精子发生
卵子发生
区别
场所
时间
睾丸的曲细精管(场所唯一)
卵巢(MⅠ)、输卵管(MⅡ)(场所不唯一)
初情期后，直到生殖机能衰退
性别分化后开始，卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前(胎儿时期)完成的，减Ⅱ是在精子和卵子的结合过程(即受精过程)中完成的
过程特点
核物质含量
是否变形
结果
相同点
①MⅠ和MⅡ是连续的，需变形②细胞质均等分配
①MⅠ和MⅡ是不连续的，不需要变形②细胞质不均等分配
减半（n）
减半（n）
是
否
形成4个精子细胞
形成1个卵细胞和3个极体
①原始生殖细胞的增殖为有丝分裂②生殖细胞的成熟为减数分裂③成熟过程均经一次复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半
（2）受精阶段
①获能后的________________与_______________相遇时，首先它释放出多种酶，以溶解______________________的一些结构，同时借助自身的运动接触卵细胞膜。
精子
卵子
卵细胞膜外
精子穿越卵细
胞膜外的结构
②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________________。然后，精子入卵。精子入卵后，__________________也会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。
透明带
透明带
卵细胞膜
精子接触
卵细胞膜
③精子入卵后，______________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，叫作________________。与此同时，精子入卵后被激活的卵子完成____________________，排出第二极体后，形成____________________。
尾部
雄原核
减数分裂Ⅱ
雌原核
④雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，_______________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
核膜
精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，称为卵细胞膜反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。
⑤防止多精入卵的两道屏障
透明带反应：
精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，称作透明带反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。
卵细胞膜反应：
二、胚胎早期发育
1．场所：_________________。
输卵管
2．过程
①卵裂：受精卵形成后即在输卵管内进行________________，开始发育。胚胎发育早期，有段时间是在____________内进行分裂，细胞的数量不断_________，但胚胎的总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。
有丝分裂
透明带
增加
②桑葚胚：当_________________产生的_________________逐渐形成致密的____________________，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。
卵裂
子细胞
细胞团
③纛胚：胚胎进一步发育，细胞逐渐分化。聚集在胚胎一端的细胞形成_______________，将來发育成胎儿的各种组织;而沿透明带内壁扩展和排列的细胞，称为__________________，它们将来发育成胎膜和胎盘。随着胚胎的进一步发育，
胚胎的内部出现了含有液体的腔叫_______________，
这个时期的胚胎叫作囊胚。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_________________。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
内细胞团
滋养层细胞
囊胚腔
孵化
④原肠胚：形成_____________________、内胚层和中胚层
→各种组织、器官
外胚层
⑤卵裂期细胞或物质的变化规律
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
增多
减小
增多
不变
减少
增多
1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高?
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：比较而言马的胚胎进入子官时，发有程度最高，它处于囊胚阶段。
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，胚胎虽然也可在8-16细胞阶段进入子官，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发有到囊胚阶段的胚胎进行移植。
三、思考与讨论
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，才使精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。
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。
四、总结与练习
1．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，释放多种酶溶解卵细胞膜外的结构
B．卵细胞膜反应是防止多精入卵的第一道屏障
C．精子与卵细胞膜相互融合，精子入卵
D．雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂
B
提示：精子受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带、进入卵细胞膜、原核形成和融合等过程。获能的精子与卵细胞相遇后，发生顶体反应，释放顶体酶穿过放射冠进入透明带，接触透明带并发生透明带反应，这是第一道屏障，随后入卵与卵细胞膜接触，发生卵细胞膜反应，这是第二道屏障。在精子形成雄原核时，卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体，形成雌原核，雌、雄原核结合，完成受精作用。
2．根据哺乳动物受精过程示意图，回答下面的问题：
(1)图中字母表示的结构名称分别是[a]_____________、[b]____________。
雄原核
雌原核
(2)图中数字表示的过程分别是①___________________________、
②___________________________、③_______________________。
精子穿过透明带
精子进入卵细胞膜
雌、雄原核融合
(3)在精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道发生
相应的生理变化，具有了受精能力，这个过程叫作_________________。卵子一般在排出后都要在____________中进一步成熟，当达到__________时，才具备与精子受精的能力。
(4)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只由一个精子和卵子结合的生理基础是_________________________________。
精子获能
输卵管
MⅡ期
透明带反应和卵细胞膜反应
提示：(1)据图可知a是雄原核，b是雌原核。(2)据图可判断①是精子穿过透明带，②是精子进入卵细胞膜，③是雌、雄原核融合。(3)精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化，具备了受精能力，这个过程叫作精子获能。卵子在排出后一般都要在输卵管中进一步成熟，达到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。(4)受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的两道屏障。
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《胚胎工程的理论基础》教学设计
课题
胚胎工程一
胚胎工程的理论基础
单元
第二章
学科
生物
年级
高二
学习目标与核心素养
阐述受精和胚胎早期发育的基本过程。1.文化基础：哺乳动物受精和胚胎早期的规律。2.自主发展：理解和掌握胚胎工程最基本的原理和基础3.社会参与：以过程图的形式表示受精作用和胚胎发育的过程。
重点
哺乳动物受精和胚胎早期的规律
难点
受精的过程和早期胚胎发育过程
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
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。能不能让引进的良种奶牛快速、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?提示：可以通过体外受精、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛的胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代。
观看图片和资料，结合刚学过的动物细胞工程相关知识，思考问题，解决问题。
创设情境，让学生利用所学知识，提出解决问题方法，引导学生思考，激发他们的社会责任感。
讲授新课
一、胚胎工程1．概念：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。2．主要技术：体外受精、胚胎移植和胚胎分割。阅读P56—57页，分析下列问题：胚胎形成经过了哪些过程？受精和早期胚胎发育的基本过程是怎样的？二、受精1．概念：精子与卵子结合形成合子(即受精卵）的过程。2．场所：雌性动物的输卵管内。3.精子发生的位置和时期（1）精子的发生是在睾丸完成的（2）雄性动物从初情期至生殖机能衰退，睾丸曲细精管不断进行生殖细胞的增殖（3）曲细精管为高度弯曲的上皮状管道，每个睾丸小叶中含有1-4条4.精子发生的阶段第一阶段：精原细胞有丝分裂产生新的精原细胞，部分经过染色体复制和其他物质合成形成初级精母细胞第二阶段：初级精母细胞两次减数分裂形成精细胞（单倍体）第三阶段：精细胞变形形成精子5.精子的结构细胞核染色质高度浓缩，核变长并移向细胞一侧，构成精子头部高尔基体形成顶体泡，凹陷为双层帽状，覆盖细胞核头端，构成顶体中心体迁移到顶体相对侧，发出轴丝形成尾部线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘细胞其他物质形成原生质滴并最终脱落。6.精子获能刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。7.卵子的准备卵子要在输卵管内进一步成熟，到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。8.防止多精入卵的两道屏障(1）透明带反应：精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，称作透明带反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。(2）卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，称为卵细胞膜反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。
二、胚胎早期发育1．场所：输卵管。2．过程①卵裂：受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。胚胎发育早期，有段时间是在透明带内进行分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。②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。③纛胚：胚胎进一步发育，细胞逐渐分化。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；而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。随着胚胎的进一步发育，
胚胎的内部出现了含有液体的腔叫囊胚腔，
这个时期的胚胎叫作囊胚。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。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。三、思考与讨论1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高?提示：比较而言马的际脸进入于官时，发有程度最高，它处于囊胚阶段。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：小银应选择至少发育到桑找胚阶段的胚胎进行移植。牛在自然情况下，胚胎虽然一平可在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，在实践中通常用发有到囊胚阶段的胚胎进行移植。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有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，才使郭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。四、总结与练习1．下列关于受精过程的叙述，错误的是( B ）A．获能后的精子与卵子相遇后，释放多种酶溶解卵细胞膜外的结构B．卵细胞膜反应是防止多精入卵的第一道屏障C．精子与卵细胞膜相互融合，精子入卵D．雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂 提示：精子受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带、进入卵细胞膜、原核形成和融合等过程。获能的精子与卵细胞相遇后，发生顶体反应，释放顶体酶穿过放射冠进入透明带，接触透明带并发生透明带反应，这是第一道屏障，随后入卵与卵细胞膜接触，发生卵细胞膜反应，这是第二道屏障。在精子形成雄原核时，卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体，形成雌原核，雌、雄原核结合，完成受精作用。]2．根据哺乳动物受精过程示意图，回答下面的问题：(1）图中字母表示的结构名称分别是[a]_____________、[b]____________。(2）图中数字表示的过程分别是①___________、②___________、③___________。(3）在精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化，具有了受精能力，这个过程叫作________。卵子一般在排出后都要在________中进一步成熟，当达到__________________时，才具备与精子受精的能力。(4）动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只由一个精子和卵子结合的生理基础是___________。[答案] (1）雄原核 雌原核 (2）精子穿过透明带 精子进入卵细胞膜 雌、雄原核融合 (3）精子获能 输卵管 MⅡ期 (4）透明带反应和卵细胞膜反应提示： (1）据图可知a是雄原核，b是雌原核。(2）据图可判断①是精子穿过透明带，②是精子进入卵细胞膜，③是雌、雄原核融合。(3）精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化，具备了受精能力，这个过程叫作精子获能。卵子在排出后一般都要在输卵管中进一步成熟，达到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。(4）受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的两道屏障。
分析及概括胚胎工程概念。【学习活动一】学生阅读课本P56—57，联系实际，思考以下问题，阐述相关概念。胚胎形成经过了哪些过程？2.受精和早期胚胎发育的基本过程是怎样的？分析图解：哺乳动物受精过程【学习活动二】学生阅读课本P58，联系实际，思考以下问题，阐述相关概念。分析图解：哺乳动物早期胚胎发育过程。阅读P59资料，小组讨论，思考和解决相关问题。根据所学，完成相关练习
让学生通过导入新课分析，概括胚胎工程的概念，培养学生概括能力。通过阅读，培养学生获取信息的能力，加深学生对概念的认识，激发学生的科学研究的兴趣。让学生了解精子和卵子的结构以及这些结构具有的功能，可以帮助他们形成结构与功能观。通过阅读，培养学生获取信息的能力，加深学生对概念的认识，激发学生的科学研究的兴趣。利用教材图片，深化学生对胚胎早期发育过程的理解和认识。提出问题，解决问题，此环节可以让学生思考真正发生，让更多的学生参与到课堂中，把握重难点。回顾旧知，巩固和应用所学知识。
课堂小结
板书
胚胎工程的理论基础1.受精准备阶段、受精阶段2.胚胎早期发育卵裂、桑葚胚、囊胚、原肠腔
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精品试卷·第
2
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（共
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