1、1/9第第 3 节节胚胎工程胚胎工程第第 1 课时课时胚胎工程的理论基础胚胎工程的理论基础课标内容要求课标内容要求核心素养对接核心素养对接简述胚胎形成经过了受精及早期发育简述胚胎形成经过了受精及早期发育的过程。的过程。1.生命观念：以精子和卵细胞的结构为生命观念：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。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。精作用和胚胎发育的过程。一、胚胎工程一、胚胎工程1概念概念：对：对生殖细胞生殖细胞、受精卵受精卵或或早期胚胎细胞早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理进行多种显微操作和
2、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。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主要技术主要技术：体外受精体外受精、胚胎移植胚胎移植和和胚胎分割胚胎分割。二、受精二、受精1概念概念：精子精子与与卵子卵子结合形成结合形成合子合子(即受精卵即受精卵)的过程。的过程。2场所场所：雌性动物的：雌性动物的输卵管输卵管内。内。3过程过程2/9三、胚胎早期发育三、胚胎早期发育1场所场所：输卵管输卵管。2过程过程受精卵受精卵卵裂期卵裂期细胞分裂方式：细胞分裂方式：有丝分裂有丝分裂细胞数量细胞数量不断增加不断增加，胚胎总体积，胚胎总体积并不增加并不增加
3、桑葚胚：卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团形似桑葚胚：卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团形似桑葚桑葚孵化：囊胚进一步扩大，会导致孵化：囊胚进一步扩大，会导致透明带透明带破裂，胚胎从其中伸展出来破裂，胚胎从其中伸展出来原肠胚：形成原肠胚：形成外胚层、内胚层和中胚层外胚层、内胚层和中胚层各种组织、器官各种组织、器官3/9判断对错判断对错(正确的打正确的打“”“”，错误的打，错误的打“”“”)1刚排出的精子即能与卵子受精。刚排出的精子即能与卵子受精。()提示提示：精子必须在生殖道中获能后才能与卵子受精。精子必须在生殖道中获能后才能与卵子受精。2精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是子宫。精子和卵子
4、相遇结合形成受精卵的部位是子宫。()提示提示：精子和卵子相遇形成受精卵的部位是输卵管。精子和卵子相遇形成受精卵的部位是输卵管。3精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂，排出第二极体排出第二极体，形成雌原核形成雌原核。()4囊胚期细胞还没有分化。囊胚期细胞还没有分化。()提示提示：囊胚期细胞已分化形成内细胞团和滋养层细胞。囊胚期细胞已分化形成内细胞团和滋养层细胞。5原肠胚变大导致透明带破裂而孵化出来。原肠胚变大导致透明带破裂而孵化出来。()提示提示：发生孵化的是囊胚。发生孵化的是囊胚。受精的准备及过程受精的准备及过程1准备阶段准备阶段(1)精子获能精子获能刚刚排出的
5、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。的生理变化后，才能获得受精能力。(2)卵子的准备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。受精的能力。2受精过程受精过程4/93防止多精入卵的两道屏障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
6、多精入卵受精的第一道屏障。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。障。合作探究：合作探究：(1)两道屏障防止多精入卵，其意义是什么？两道屏障防止多精入卵，其意义是什么？提示提示：两道屏障防止多精入卵两道屏障防止多精入卵，保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗
7、传的稳定性。从而保证遗传的稳定性。(2)受精的标志和受精完成的标志分别是什么？受精的标志和受精完成的标志分别是什么？提示提示：受精的标志是第二极体的形成，受精完成的标志是雌、雄原核融合受精的标志是第二极体的形成，受精完成的标志是雌、雄原核融合成合子。成合子。1下列关于受精过程的叙述，错误的是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，精子入卵精子与卵细胞膜相互融合，精子入卵D雄原核形成的
8、同时，卵子完成减数第二次分裂雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂B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、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5/9体酶穿过放射冠进入透明带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接触透明带并发生透明带反应，这是第一道屏障这是第一道屏障，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
9、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。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：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 是图 中 数 字 表 示 的 过 程 分 别 是 _ 、 _ 、_。(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
10、能力受精能力， 这个过程叫作这个过程叫作_。 卵子一般在排出后都要在卵子一般在排出后都要在_中进一步中进一步成熟，当达到成熟，当达到_时，才具备与精子受精的能力。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生理基础是_。解析解析(1)据图可知据图可知 a 是雄原核是雄原核，b 是雌原核是雌原核。(2)据图可判断据图可判断是精子穿过是精子穿过透明带，透明带，是精子进入卵细胞膜，是精子进入卵细胞膜，是雌、雄原核融合。是雌、雄原核融合。(3)精卵相遇之前，精精卵相遇之前，精子在
11、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。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。是防止多精入卵受精的两道屏障。答案答案(1)雄原核雄原核雌原核雌原核(2)精子穿过透明带精子穿过透明带精子进入卵细胞膜精子进入卵细胞膜雌、雄原核融合雌、雄原核融合(
12、3)精子获能精子获能输卵管输卵管M期期(4)透明带反应和卵细胞膜反透明带反应和卵细胞膜反应应早期胚胎发育早期胚胎发育1早期胚胎发育的过程早期胚胎发育的过程6/9(1)胚胎发育的起点是受精卵，受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，胚胎发育的起点是受精卵，受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，此时胚胎开始发育，即胚胎发育的最初场所是输卵管，以后逐步向子宫移动，此时胚胎开始发育，即胚胎发育的最初场所是输卵管，以后逐步向子宫移动，最后在子宫内着床，直至发育成为成熟的胎儿。最后在子宫内着床，直至发育成为成熟的胎儿。(2)桑葚胚阶段细胞均未分化，细胞具有全能性，是胚胎分割的最佳时期。桑葚胚阶段细胞均未分化
13、，细胞具有全能性，是胚胎分割的最佳时期。(3)囊胚阶段开始出现细胞分化，但内细胞团细胞仍具有全能性，可用于胚囊胚阶段开始出现细胞分化，但内细胞团细胞仍具有全能性，可用于胚胎分割。胎分割。(4)原肠胚阶段细胞进一步分化，已分化形成外、中、内三个胚层。原肠胚阶段细胞进一步分化，已分化形成外、中、内三个胚层。(5)早期胚胎发育的营养物质来自卵黄早期胚胎发育的营养物质来自卵黄，后期通过胎盘从母体吸收营养物质后期通过胎盘从母体吸收营养物质。2卵裂期细胞或物质的变化规律卵裂期细胞或物质的变化规律项目项目变化变化项目项目变化变化细胞数目细胞数目增多增多每个细胞内的每个细胞内的 DNA 总量总量不变不变每个细
14、胞体积每个细胞体积减小减小有机物总量有机物总量减少减少DNA 总量总量增多增多物质种类物质种类增多增多合作探究合作探究： 1.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些时期？细胞分化的原因是什么？阶段分别是哪些时期？细胞分化的原因是什么？提示提示：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的三个胚层分化形成各种组织胚的三个胚层分化形成各种组织、器官。细胞分化的原因是细胞内基因的选择器官。细胞分化的原因是细胞内基因的选择性表达。性表达。2胚胎
15、发育卵裂胚胎发育卵裂期期细胞中有机物细胞中有机物、 DNA 的含量和细胞体积有什么特点？为的含量和细胞体积有什么特点？为什么？什么？提示提示：卵裂卵裂期期细胞中有机物减少细胞中有机物减少、每个细胞中每个细胞中 DNA 的含量基本不变的含量基本不变，细细胞体积减小。从受精卵到囊胚阶段总体积不变，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小。从受精卵到囊胚阶段总体积不变，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小胞体积减小；伴随细胞分裂伴随细胞分裂，细胞数目增多细胞数目增多，总总 DNA 含量增多含量增多，但每个细胞但每个细胞中中7/9DNA 含量保持相对稳定；该过程中有机物总量减少，因为细胞一直通过呼吸消含量
16、保持相对稳定；该过程中有机物总量减少，因为细胞一直通过呼吸消耗有机物但不从外界吸收。耗有机物但不从外界吸收。1关于桑葚胚和囊胚的比较，以下说法不正确的是关于桑葚胚和囊胚的比较，以下说法不正确的是()A细胞分化开始于桑葚胚细胞分化开始于桑葚胚B桑葚胚的各细胞结构功能基本相同桑葚胚的各细胞结构功能基本相同C囊胚期细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变囊胚期细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变D囊胚期内细胞团和滋养层细胞的差异是转录水平上的差异引起的囊胚期内细胞团和滋养层细胞的差异是转录水平上的差异引起的A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，属于全能桑葚胚阶段前的每一个细胞都具
17、有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞细胞，桑葚胚进一步发育桑葚胚进一步发育(即囊胚阶段即囊胚阶段)，细胞开始分化细胞开始分化，所以细胞分化开始于囊所以细胞分化开始于囊胚期胚期，A 错误错误；由于桑葚胚时细胞都属于全能细胞由于桑葚胚时细胞都属于全能细胞，所以各细胞结构所以各细胞结构、功能基本功能基本相同相同，B 正确正确；虽然囊胚期细胞出现了细胞分化虽然囊胚期细胞出现了细胞分化，存在基因的选择性表达存在基因的选择性表达，但遗但遗传物质未发生改变传物质未发生改变，都与受精卵一样都与受精卵一样，C 正确正确；囊胚期内细胞团和滋养层细胞的囊胚期内细胞团和滋养层细胞的差异是基因的选择性表达造成的差异是基
18、因的选择性表达造成的，差异的根本原因是差异的根本原因是 RNA 种类的不同种类的不同，这属于这属于转录水平上的差异，转录水平上的差异，D 正确。正确。2下图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是下图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是()A受精卵卵裂形成囊胚的过程中，每个细胞体积不断增大受精卵卵裂形成囊胚的过程中，每个细胞体积不断增大B受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的C在胚胎发育过程中，幼体所需要的原料全部来自卵黄在胚胎发育过程中，幼体所需要的原料全部来自卵黄D原肠胚是进行胚胎移植的最好时期原肠胚是进行胚胎移植的最好时期B受精卵
19、形成囊胚的过程中，主要发生了卵裂，卵裂过程中，每个细胞受精卵形成囊胚的过程中，主要发生了卵裂，卵裂过程中，每个细胞的体积不断缩小的体积不断缩小，细胞的总体积基本不变或略有缩小细胞的总体积基本不变或略有缩小，A 错误错误；受精卵发育为桑受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的，葚胚的过程是在透明带内完成的，B 正确；早期胚胎发育中所需原料来自卵黄正确；早期胚胎发育中所需原料来自卵黄，幼体所需原料主要来自母体幼体所需原料主要来自母体，C 错误错误；原肠胚时期细胞分化程度高原肠胚时期细胞分化程度高，移植成功率移植成功率很低，最好在此前进行移植，不同动物胚胎移植时间不同，如牛、羊一般在桑很低，最好在
20、此前进行移植，不同动物胚胎移植时间不同，如牛、羊一般在桑葚胚或囊胚阶段移植，小鼠、家兔等要在更早阶段进行，葚胚或囊胚阶段移植，小鼠、家兔等要在更早阶段进行，D 错误。错误。课堂小结课堂小结知知 识识 网网 络络 构构 建建核核 心心 语语 句句 背背 诵诵8/91.精子获能后才有受精能力；卵子发育精子获能后才有受精能力；卵子发育到到 M期，才具备与精子受精的能力期，才具备与精子受精的能力。2.受精过程在输卵管内完成。受精过程在输卵管内完成。3.防止多精入卵的两道屏障防止多精入卵的两道屏障：(1)透明带透明带反应。反应。(2)卵细胞膜反应。卵细胞膜反应。4.雌、雄原核充分发育后，相互融合形雌、雄
21、原核充分发育后，相互融合形成受精卵。成受精卵。5.囊胚细胞分化形成内细胞团和滋养囊胚细胞分化形成内细胞团和滋养层。内细胞团发育成胎儿的各种组织层。内细胞团发育成胎儿的各种组织，滋养层发育成胎膜和胎盘。滋养层发育成胎膜和胎盘。6.囊胚进一步扩大，导致透明带破裂而囊胚进一步扩大，导致透明带破裂而孵化出来。孵化出来。1下列受精的过程，正确的顺序为下列受精的过程，正确的顺序为()第一次卵裂开始第一次卵裂开始卵细胞膜反应卵细胞膜反应精子释放多种酶精子释放多种酶透明带反应透明带反应雌、雄原核的形成雌、雄原核的形成雌、雄原核融合雌、雄原核融合ABCDD在受精作用过程中，精子头部的顶体首先释放顶体酶，发生在受
22、精作用过程中，精子头部的顶体首先释放顶体酶，发生顶体反顶体反应；然后精子穿越放射冠和透明带，此时透明带发生应；然后精子穿越放射冠和透明带，此时透明带发生透明带反应，这是防止透明带反应，这是防止多精入卵的第一道屏障；接着精子进入卵黄膜，此时会发生多精入卵的第一道屏障；接着精子进入卵黄膜，此时会发生卵细胞膜反应；卵细胞膜反应；精子的细胞核和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核，即精子的细胞核和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核，即雌、雄原核的雌、雄原核的形成；最后核膜消失，发生形成；最后核膜消失，发生雌、雄原核融合，标志着受精作用的完成；受精雌、雄原核融合，标志着受精作用的完成；受精作用完成后，
23、受精卵进入卵裂期，即作用完成后，受精卵进入卵裂期，即第一次卵裂开始。因此，受精过程正确第一次卵裂开始。因此，受精过程正确的顺序为的顺序为，故选，故选 D。2下列能正确表示高等动物早期胚胎发育顺序的是下列能正确表示高等动物早期胚胎发育顺序的是()A受精卵受精卵卵裂期卵裂期原肠胚原肠胚囊胚囊胚组织器官的分化组织器官的分化B受精卵受精卵卵裂期卵裂期原肠胚原肠胚组织器官的分化组织器官的分化C受精卵受精卵卵裂期卵裂期桑葚胚桑葚胚原肠胚原肠胚幼体幼体9/9D受精卵受精卵卵裂期卵裂期桑葚胚桑葚胚囊胚囊胚原肠胚原肠胚组织器官的分化组织器官的分化D高等动物早期胚胎发育依次经过受精卵高等动物早期胚胎发育依次经过受
24、精卵卵裂期卵裂期桑葚胚桑葚胚囊胚囊胚原原肠胚肠胚组织器官的分化。组织器官的分化。3在牛的胚胎发育过程中，将来能发育成胎儿各种组织的是在牛的胚胎发育过程中，将来能发育成胎儿各种组织的是()A透明带透明带B囊胚的内细胞团囊胚的内细胞团C囊胚的滋养层囊胚的滋养层D原肠胚的内胚层原肠胚的内胚层B在胚胎发育过程中，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细在胚胎发育过程中，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膜和胎盘。胞将来发育成胎膜和胎盘。4胚胎工程应用前景广阔，请回答：胚胎工程应用前景广阔，请回答：(1)胚胎工程是指对动物胚胎工程是指对动物_所进行的多种显微操作和所进行的多种显微
25、操作和处理技术，该技术包括处理技术，该技术包括_、_和和_等。等。(2)防止多个精子和卵子受精的生理机制包括防止多个精子和卵子受精的生理机制包括_。(3)受精卵在受精卵在_内形成后，即开始发育。胚胎发育早期的一段时间是内形成后，即开始发育。胚胎发育早期的一段时间是在透明带内进行的，这一时期称为在透明带内进行的，这一时期称为_，其显著特点是胚胎的总体积，其显著特点是胚胎的总体积_，发育到，发育到_时期，透明带破裂，这一过程叫时期，透明带破裂，这一过程叫_，之后经，之后经_时期后分化形成组织器官。时期后分化形成组织器官。答案答案(1)生殖细胞生殖细胞、 受精卵或早期胚胎受精卵或早期胚胎体外受精体外受精胚胎移植胚胎移植胚胎分割胚胎分割(2)透明带反应和卵细胞膜反应透明带反应和卵细胞膜反应(3)输卵管输卵管卵裂卵裂不增加不增加囊胚囊胚孵化孵化原肠胚原肠胚
