3.1-體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育-教學(xué)設(shè)計(jì)-教案

1、   教學(xué)準(zhǔn)備 1.   教學(xué)目標(biāo) 1.知識(shí)與技能:簡(jiǎn)述哺乳動(dòng)物精子和卵子的發(fā)生及哺乳動(dòng)物的受精過程2.過程與方法:簡(jiǎn)述哺乳動(dòng)物的胚胎發(fā)育過程及主要特點(diǎn)3.情感態(tài)度與價(jià)值觀:認(rèn)同胚胎工程建立及發(fā)展的意義2.   教學(xué)重點(diǎn)/難點(diǎn) 【教學(xué)重點(diǎn)】哺乳動(dòng)物精子和卵子的發(fā)生。哺乳動(dòng)物的受精過程。哺乳動(dòng)物的胚胎發(fā)育?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】哺乳動(dòng)物受精過程中精子的獲能、頂體反應(yīng)、透明帶反應(yīng)、卵黃膜封閉作用的概念和生理功能。哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育各階段的主要特點(diǎn)。3.   教學(xué)用具 4.   標(biāo)簽    教

2、學(xué)過程 【導(dǎo)入】通常情況下一只母羊一胎一胎只生1-2只羔羊,畜牧業(yè)生產(chǎn)上需要快速增加高產(chǎn)肉羊和奶羊的數(shù)量,現(xiàn)在可用生物工程技術(shù)之一的胚胎工程來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。一、胚胎工程胚胎工程指對(duì)動(dòng)物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù),如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎,還需要移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代,以滿足人類大各種需求。操作對(duì)象:早期胚胎和配子技術(shù)手段:胚胎移植、體外受精、  胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等理論基礎(chǔ):哺乳動(dòng)物的受精卵和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律二、精子和卵子的發(fā)生1.精子的發(fā)生(1)場(chǎng)所:精子的發(fā)生是在睪丸內(nèi)完成的。(2)時(shí)期:從初情期開始

3、直到生殖機(jī)能衰退。(3)過程:發(fā)生的過程大體可分三個(gè)階段。第一階段:初級(jí)精母細(xì)胞的形成:精原細(xì)胞經(jīng)過有絲分裂產(chǎn)生多個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞第二階段:精細(xì)胞的形成:初級(jí)精母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成含有染色體減半的精子細(xì)胞第三階段:變形: 細(xì)胞核變?yōu)榫宇^部的主要部分,高爾基體發(fā)育為頭部的頂體,中心體演變?yōu)榫拥奈?線粒體形成線粒體鞘膜,其他物質(zhì)濃縮成原生質(zhì)滴。          (4)精子的形態(tài).外形似蝌蚪,分頭、頸、尾三大部分。【討論P(yáng)62】(1)家畜每次射精排出的精子數(shù)以億計(jì),但是通常只有一個(gè)精子能夠與卵子結(jié)

4、合,這能說是一種浪費(fèi)嗎?怎樣理解著一現(xiàn)象?不是。可以從兩方面說明這一問題;其一,是動(dòng)物為繁殖后代,延續(xù)物種的一種生理保障機(jī)制;其二,在自然條件下,精子從射精部位運(yùn)行到受精部位,復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)和生理環(huán)境將對(duì)精子進(jìn)行篩選,造成精子大量損耗。最后到達(dá)受精部位(輸卵管)的精子只剩百余個(gè),與卵子完成受精的只有一個(gè)。(2)精子細(xì)胞變成精子的過程中,細(xì)胞中很多結(jié)構(gòu)會(huì)消失,而細(xì)胞核和線粒體都保留下來,對(duì)這一現(xiàn)象怎樣理解?為什么精子中的線粒體集中在尾的基部?細(xì)胞核和線粒體都是精子結(jié)構(gòu)中的重要部分。其中,細(xì)胞核是精子遺傳物質(zhì)貯存和復(fù)制的場(chǎng)所,也是參與精、卵結(jié)合和后代遺傳特性與細(xì)胞代謝活動(dòng)的控制中心。而線粒體則是精

5、子分解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)能量的場(chǎng)所。線粒體在精子形成過程中,集中于尾的基部形成線粒體鞘膜,是精子維持生存和運(yùn)動(dòng)能量的“動(dòng)力工廠”。2.卵子的發(fā)生(1)場(chǎng)所:卵子的發(fā)生是在卵巢內(nèi)完成的。(2)過程:雌性胎兒卵巢內(nèi)的卵原細(xì)胞,通過有絲分裂增加其數(shù)量,演變?yōu)槌跫?jí)卵母細(xì)胞,被卵泡包圍形成卵泡。初級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂變?yōu)槌墒斓穆炎?。減數(shù)第一次分裂時(shí)間是在雌性動(dòng)物排卵前后完成的,結(jié)果是產(chǎn)生一個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體。減數(shù)第二次分裂時(shí)間是在精子和卵子結(jié)合的過程中完成的,結(jié)果是產(chǎn)生一個(gè)成熟的卵子和第二極體。(3)卵子受精的標(biāo)志:當(dāng)在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體時(shí),說明卵子已經(jīng)完成了受精?！居懻揚(yáng)63

6、】(1)一個(gè)卵泡中能形成幾個(gè)成熟的卵子?正常情況下,一個(gè)卵泡只能形成一個(gè)成熟的卵子。(2)排卵是指卵子從卵泡中排出,還是指卵泡從卵巢中排出?是指卵子從卵泡中排出。(3)剛排出的卵是成熟的卵子嗎?它在母體的 什么部位與精子受精?剛排出的卵子尚未完全成熟,僅完成第一次減數(shù)分裂,需要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟,直到第二次減數(shù)分裂的中期才能與精子結(jié)合完成受精過程。排出的卵子是在輸卵管內(nèi)與精子受精的。三、受精1、概念:是精子和卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程。2、場(chǎng)所:受精是在輸卵管內(nèi)完成的。3、時(shí)期:在胚胎性別分化后到生長(zhǎng)機(jī)能衰退;4、過程:(1)精子獲能:剛排出的精子,不能立即與卵子結(jié)合,而必須在雌性動(dòng)

7、物生殖道內(nèi)發(fā)生一定的生理反應(yīng),而獲得受精能力的生理現(xiàn)象。(2)卵子的準(zhǔn)備:動(dòng)物排除的卵子,有的可能是初級(jí)卵母細(xì)胞,有的可能是次級(jí)卵母細(xì)胞,它們都要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟達(dá)到減數(shù)第二次分裂的中期時(shí),才具備受精的能力。(3)受精階段:主要包括精子穿越放射冠和透明帶,進(jìn)入卵黃膜,原核形成和融合。      精子穿越放射冠和透明帶:頂體反應(yīng):精子獲能后與卵子相遇時(shí),精子頂體釋放頂體酶,溶解卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì),形成精子穿越放射冠的通道的過程。透明帶反應(yīng):頂體酶將透明帶溶出一條孔道,穿過放射冠的精子經(jīng)孔道穿越透明帶,接觸卵細(xì)胞膜,隨即產(chǎn)生阻止后來的精子進(jìn)入透

8、明帶的生理反應(yīng)。     精子進(jìn)入卵黃膜:卵黃膜封閉作用:當(dāng)精子與卵黃膜接觸后,立即被卵黃膜表面的微絨毛抱合,并發(fā)生精子外膜和卵細(xì)胞膜融合,精子入卵。此時(shí)卵黃膜立即發(fā)生一種生理反應(yīng)拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)的生理反應(yīng)。原核形成及配子結(jié)合:精子入卵后,尾部脫落,原有核膜破裂,隨后形成一個(gè)新的核膜,最后形成雄原核;與此同時(shí),被激活的卵子完成減數(shù)第二次分裂,排出第二極體后,形成雌原核。兩核充分發(fā)育后,相向移動(dòng),彼此接觸,體積縮小、合并,形成一個(gè)含二倍染色體的合子,也就是受精卵,受精過程到此結(jié)束。四、胚胎發(fā)育1.卵裂期的特點(diǎn):細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂,細(xì)胞數(shù)目不斷增加,胚胎

9、總體積并不增加或略有縮小。2.早期胚胎發(fā)育的幾個(gè)階段(1)桑椹胚:當(dāng)胚細(xì)胞達(dá)到32個(gè)左右時(shí),胚胎形成致密的細(xì)胞團(tuán),形似桑葚;該時(shí)期細(xì)胞屬于全能細(xì)胞。(2)囊胚:細(xì)胞開始出現(xiàn)分化,內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來發(fā)育成各種組織;滋養(yǎng)層細(xì)胞將來發(fā)育成胎膜、胎盤;胚胎內(nèi)出現(xiàn)了含有液體的囊腔囊胚腔孵化:囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致透明帶的破裂,胚胎從其中伸展出來的過程;(3)原腸胚:內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層的細(xì)胞形成外胚層,下方的細(xì)胞形成內(nèi)胚層,由內(nèi)胚層包圍的囊腔叫原腸腔?！居懻揚(yáng)67】(1)表中那種動(dòng)物的胚胎在進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高?比較而言,馬的胚胎進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高,其次是小鼠。(2)將體外培養(yǎng)的馬胚胎移植到母馬子宮時(shí),應(yīng)選擇什么

10、樣的胚胎?如果換成牛又該怎么樣處理?馬應(yīng)該選擇囊胚階段的胚胎。牛在自然情況下,胚胎雖然最早可在8-16細(xì)胞階段進(jìn)入子宮,但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率,在 實(shí)踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。(3)為什么說關(guān)于動(dòng)物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究,會(huì)為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)?請(qǐng)結(jié)合本節(jié)內(nèi)容舉例說明。胚胎工程的許多技術(shù)都是在了解哺乳動(dòng)物自然條件下受精和早期胚胎發(fā)育的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。本節(jié)涉及的哺乳動(dòng)物內(nèi)受精和胚胎發(fā)育都是在自然條件下的特點(diǎn)和規(guī)律,人們正是在認(rèn)識(shí)了這些自然規(guī)律的基礎(chǔ)上,在體外進(jìn)行有效的模擬,才使卵母細(xì)胞能在體外成熟;精子能在體外完成獲能;獲能精子和成熟卵母細(xì)胞能在試管內(nèi)完成受精;體

11、外受精精子能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等,這些都有賴于體內(nèi)自然條件下的基礎(chǔ)研究成果?！井?dāng)堂訓(xùn)練】   課后習(xí)題 【思考與探究】    1.以精子的運(yùn)行途徑為線索,設(shè)計(jì)一幅簡(jiǎn)圖,來說明哺乳動(dòng)物的受精過程。    哺乳動(dòng)物的受精過程主要包括精子穿越放射冠、透明帶、進(jìn)入卵黃膜、原核形成和配子融合等步驟(詳見教材中的受精過程)。    2.哺乳動(dòng)物精子和卵子的發(fā)生主要有哪些相似點(diǎn)或不同點(diǎn)?    相似之處:細(xì)胞分裂的1最初階段為有絲分裂,不斷增加生殖原細(xì)胞的數(shù)量;經(jīng)

12、過兩次減數(shù)分裂(MI和M II)才能形成精子或卵子。    不同之處:由一個(gè)精原細(xì)胞分裂最后可產(chǎn)生多個(gè)精子;一個(gè)卵原細(xì)胞最后只能生成一個(gè)卵子。精子的形狀為蝌蚪狀;卵子為球形。多數(shù)哺乳動(dòng)物卵子的形成和在卵巢內(nèi)的貯備是在胎兒出生前完成。    3.當(dāng)你了解到精子需要獲能,受精過程中有防止多精人卵的現(xiàn)象時(shí),你是否提出過這樣的問題:精子在雌性生殖道內(nèi)是如何獲能的?防止多精入卵的兩道防線的形成機(jī)制究竟是什么?    答:精液由精子和精清(精漿)兩部分組成。精清中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì),因此,在一般情況下,精液中的精子無法獲能。只有當(dāng)交配后精液進(jìn)入雌性動(dòng)物的生殖道時(shí),由生殖道分泌產(chǎn)生一種物質(zhì)解除對(duì)精子獲能的抑制,才能引起精子獲能。精子在雌性動(dòng)物