2024-2025學(xué)年新教材高中生物第2章細(xì)胞工程第3節(jié)第1課時(shí)胚胎工程的理論基礎(chǔ)教案新人教版選擇性必修3

PAGE7-第1課時(shí)胚胎工程的理論基礎(chǔ)課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接簡述胚胎形成經(jīng)過了受精及早期發(fā)育的過程。1.生命觀念：以精子和卵細(xì)胞的結(jié)構(gòu)為例，闡述細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能的適應(yīng)。2．科學(xué)思維：以過程圖的形式表示受精作用和胚胎發(fā)育的過程。一、胚胎工程1．概念：對生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞進(jìn)行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿意人類的各種需求。2．主要技術(shù)：體外受精、胚胎移植和胚胎分割。二、受精1．概念：精子與卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程。2．場所：雌性動物的輸卵管內(nèi)。3．過程三、胚胎早期發(fā)育1．場所：輸卵管。2．過程受精卵↓卵裂期eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①細(xì)胞分裂方式：有絲分裂,②細(xì)胞數(shù)量不斷增加，胚胎總體積并不增加))↓桑葚胚：卵裂產(chǎn)生的子細(xì)胞漸漸形成致密的細(xì)胞團(tuán)形似桑葚↓孵化：囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大，會導(dǎo)致透亮帶裂開，胚胎從其中伸展出來↓原腸胚：形成外胚層、內(nèi)胚層和中胚層→各種組織、器官推斷對錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．剛排出的精子即能與卵子受精。 (×)提示：精子必需在生殖道中獲能后才能與卵子受精。2．精子和卵子相遇結(jié)合形成受精卵的部位是子宮。 (×)提示：精子和卵子相遇形成受精卵的部位是輸卵管。3．精子入卵后被激活的卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，排出其次極體，形成雌原核。 (√)4．囊胚期細(xì)胞還沒有分化。 (×)提示：囊胚期細(xì)胞已分化形成內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層細(xì)胞。5．原腸胚變大導(dǎo)致透亮帶裂開而孵化出來。 (×)提示：發(fā)生孵化的是囊胚。受精的打算及過程1．打算階段(1)精子獲能剛剛排出的精子，不能馬上與卵子受精，必需在雌性動物生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變更后，才能獲得受精實(shí)力。(2)卵子的打算卵子要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，到減數(shù)其次次分裂中期時(shí)，才具備與精子受精的實(shí)力。2．受精過程3．防止多精入卵的兩道屏障(1)透亮帶反應(yīng)：精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間，會產(chǎn)生阻擋后來的精子進(jìn)入透亮帶的生理反應(yīng)，稱作透亮帶反應(yīng)，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。(2)卵細(xì)胞膜反應(yīng)：精子入卵后，卵細(xì)胞膜會馬上發(fā)生一種生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)，稱為卵細(xì)胞膜反應(yīng)，這是防止多精入卵受精的其次道屏障。合作探究：(1)兩道屏障防止多精入卵，其意義是什么？提示：兩道屏障防止多精入卵，保證受精卵中遺傳物質(zhì)與親代體細(xì)胞一樣，從而保證遺傳的穩(wěn)定性。(2)受精的標(biāo)記和受精完成的標(biāo)記分別是什么？提示：受精的標(biāo)記是其次極體的形成，受精完成的標(biāo)記是雌、雄原核融合成合子。1．下列關(guān)于受精過程的敘述，錯(cuò)誤的是()A．獲能后的精子與卵子相遇后，釋放多種酶溶解卵細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu)B．卵細(xì)胞膜反應(yīng)是防止多精入卵的第一道屏障C．精子與卵細(xì)胞膜相互融合，精子入卵D．雄原核形成的同時(shí)，卵子完成減數(shù)其次次分裂B[精子受精過程主要包括：精子穿越放射冠和透亮帶、進(jìn)入卵細(xì)胞膜、原核形成和融合等過程。獲能的精子與卵細(xì)胞相遇后，發(fā)生頂體反應(yīng)，釋放頂體酶穿過放射冠進(jìn)入透亮帶，接觸透亮帶并發(fā)生透亮帶反應(yīng)，這是第一道屏障，隨后入卵與卵細(xì)胞膜接觸，發(fā)生卵細(xì)胞膜反應(yīng)，這是其次道屏障。在精子形成雄原核時(shí)，卵子完成減數(shù)其次次分裂，排出其次極體，形成雌原核，雌、雄原核結(jié)合，完成受精作用。]2．依據(jù)哺乳動物受精過程示意圖，回答下面的問題：(1)圖中字母表示的結(jié)構(gòu)名稱分別是[a]_____________、[b]____________。(2)圖中數(shù)字表示的過程分別是①___________、②___________、③___________。(3)在精卵相遇之前，精子在雌性動物生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變更，具有了受精實(shí)力，這個(gè)過程叫作________。卵子一般在排出后都要在________中進(jìn)一步成熟，當(dāng)達(dá)到__________________時(shí)，才具備與精子受精的實(shí)力。(4)動物胚胎是由合子經(jīng)有絲分裂形成的，合子只由一個(gè)精子和卵子結(jié)合的生理基礎(chǔ)是_________________________________。[解析](1)據(jù)圖可知a是雄原核，b是雌原核。(2)據(jù)圖可推斷①是精子穿過透亮帶，②是精子進(jìn)入卵細(xì)胞膜，③是雌、雄原核融合。(3)精卵相遇之前，精子在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)的生理變更，具備了受精實(shí)力，這個(gè)過程叫作精子獲能。卵子在排出后一般都要在輸卵管中進(jìn)一步成熟，達(dá)到減數(shù)其次次分裂中期時(shí)，才具備與精子受精的實(shí)力。(4)受精時(shí)的透亮帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)是防止多精入卵受精的兩道屏障。[答案](1)雄原核雌原核(2)精子穿過透亮帶精子進(jìn)入卵細(xì)胞膜雌、雄原核融合(3)精子獲能輸卵管MⅡ期(4)透亮帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)早期胚胎發(fā)育1．早期胚胎發(fā)育的過程(1)胚胎發(fā)育的起點(diǎn)是受精卵，受精卵形成后即在輸卵管內(nèi)進(jìn)行有絲分裂，此時(shí)胚胎起先發(fā)育，即胚胎發(fā)育的最初場所是輸卵管，以后逐步向子宮移動，最終在子宮內(nèi)著床，直至發(fā)育成為成熟的胎兒。(2)桑葚胚階段細(xì)胞均未分化，細(xì)胞具有全能性，是胚胎分割的最佳時(shí)期。(3)囊胚階段起先出現(xiàn)細(xì)胞分化，但內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞仍具有全能性，可用于胚胎分割。(4)原腸胚階段細(xì)胞進(jìn)一步分化，已分化形成外、中、內(nèi)三個(gè)胚層。(5)早期胚胎發(fā)育的養(yǎng)分物質(zhì)來自卵黃，后期通過胎盤從母體汲取養(yǎng)分物質(zhì)。2．卵裂期細(xì)胞或物質(zhì)的變更規(guī)律項(xiàng)目變更項(xiàng)目變更細(xì)胞數(shù)目增多每個(gè)細(xì)胞內(nèi)的DNA總量不變每個(gè)細(xì)胞體積減小有機(jī)物總量削減DNA總量增多物質(zhì)種類增多合作探究：1.胚胎發(fā)育過程中起先出現(xiàn)細(xì)胞分化的階段和細(xì)胞分化最顯著的階段分別是哪些時(shí)期？細(xì)胞分化的緣由是什么？提示：起先出現(xiàn)細(xì)胞分化的階段是囊胚期。細(xì)胞分化最顯著的階段是原腸胚的三個(gè)胚層分化形成各種組織、器官。細(xì)胞分化的緣由是細(xì)胞內(nèi)基因的選擇性表達(dá)。2．胚胎發(fā)育卵裂期細(xì)胞中有機(jī)物、DNA的含量和細(xì)胞體積有什么特點(diǎn)？為什么？提示：卵裂期細(xì)胞中有機(jī)物削減、每個(gè)細(xì)胞中DNA的含量基本不變，細(xì)胞體積減小。從受精卵到囊胚階段總體積不變，但細(xì)胞數(shù)目增多，所以每個(gè)細(xì)胞體積減小；伴隨細(xì)胞分裂，細(xì)胞數(shù)目增多，總DNA含量增多，但每個(gè)細(xì)胞中DNA含量保持相對穩(wěn)定；該過程中有機(jī)物總量削減，因?yàn)榧?xì)胞始終通過呼吸消耗有機(jī)物但不從外界汲取。1．關(guān)于桑葚胚和囊胚的比較，以下說法不正確的是()A．細(xì)胞分化起先于桑葚胚B．桑葚胚的各細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能基本相同C．囊胚期細(xì)胞出現(xiàn)了細(xì)胞分化，但遺傳物質(zhì)未發(fā)生變更D．囊胚期內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層細(xì)胞的差異是轉(zhuǎn)錄水平上的差異引起的A[桑葚胚階段前的每一個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能細(xì)胞，桑葚胚進(jìn)一步發(fā)育(即囊胚階段)，細(xì)胞起先分化，所以細(xì)胞分化起先于囊胚期，A錯(cuò)誤；由于桑葚胚時(shí)細(xì)胞都屬于全能細(xì)胞，所以各細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能基本相同，B正確；雖然囊胚期細(xì)胞出現(xiàn)了細(xì)胞分化，存在基因的選擇性表達(dá)，但遺傳物質(zhì)未發(fā)生變更，都與受精卵一樣，C正確；囊胚期內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層細(xì)胞的差異是基因的選擇性表達(dá)造成的，差異的根本緣由是RNA種類的不同，這屬于轉(zhuǎn)錄水平上的差異，D正確。]2．下圖表示高等動物的個(gè)體發(fā)育過程，下列說法正確的是()A．受精卵卵裂形成囊胚的過程中，每個(gè)細(xì)胞體積不斷增大B．受精卵發(fā)育為桑葚胚的過程是在透亮帶內(nèi)完成的C．在胚胎發(fā)育過程中，幼體所須要的原料全部來自卵黃D．原腸胚是進(jìn)行胚胎移植的最好時(shí)期B[受精卵形成囊胚的過程中，主要發(fā)生了卵裂，卵裂過程中，每個(gè)細(xì)胞的體積不斷縮小，細(xì)胞的總體積基本不變或略有縮小，A錯(cuò)誤；受精卵發(fā)育為桑葚胚的過程是在透亮帶內(nèi)完成的，B正確；早期胚胎發(fā)育中所需原料來自卵黃，幼體所需原料主要來自母體，C錯(cuò)誤；原腸胚時(shí)期細(xì)胞分化程度高，移植勝利率很低，最好在此前進(jìn)行移植，不同動物胚胎移植時(shí)間不同，如牛、羊一般在桑葚胚或囊胚階段移植，小鼠、家兔等要在更早階段進(jìn)行，D錯(cuò)誤。][課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦1.精子獲能后才有受精實(shí)力；卵子發(fā)育到MⅡ期，才具備與精子受精的實(shí)力。2.受精過程在輸卵管內(nèi)完成。3.防止多精入卵的兩道屏障：(1)透亮帶反應(yīng)。(2)卵細(xì)胞膜反應(yīng)。4.雌、雄原核充分發(fā)育后，相互融合形成受精卵。5.囊胚細(xì)胞分化形成內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層。內(nèi)細(xì)胞團(tuán)發(fā)育成胎兒的各種組織，滋養(yǎng)層發(fā)育成胎膜和胎盤。6.囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大，導(dǎo)致透亮帶裂開而孵化出來。1．下列受精的過程，正確的依次為()①第一次卵裂起先②卵細(xì)胞膜反應(yīng)③精子釋放多種酶④透亮帶反應(yīng)⑤雌、雄原核的形成⑥雌、雄原核融合A．③④①②⑤⑥ B．③②④⑤⑥①C．④③②⑥⑤① D．③④②⑤⑥①D[在受精作用過程中，精子頭部的頂體首先釋放頂體酶，發(fā)生③頂體反應(yīng)；然后精子穿越放射冠和透亮帶，此時(shí)透亮帶發(fā)生④透亮帶反應(yīng)，這是防止多精入卵的第一道屏障；接著精子進(jìn)入卵黃膜，此時(shí)會發(fā)生②卵細(xì)胞膜反應(yīng)；精子的細(xì)胞核和卵細(xì)胞的細(xì)胞核分別形成雄原核和雌原核，即⑤雌、雄原核的形成；最終核膜消逝，發(fā)生⑥雌、雄原核融合，標(biāo)記著受精作用的完成；受精作用完成后，受精卵進(jìn)入卵裂期，即①第一次卵裂起先。因此，受精過程正確的依次為③④②⑤⑥①，故選D。]2．下列能正確表示高等動物早期胚胎發(fā)育依次的是()A．受精卵→卵裂期→原腸胚→囊胚→組織器官的分化B．受精卵→卵裂期→原腸胚→組織器官的分化C．受精卵→卵裂期→桑葚胚→原腸胚→幼體D．受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原腸胚→組織器官的分化D[高等動物早期胚胎發(fā)育依次經(jīng)過受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原腸胚→組織器官的分化。]3．在牛的胚胎發(fā)育過程中，將來能發(fā)育成胎兒各種組織的是()A．透亮帶B．囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)C．囊胚的滋養(yǎng)層D．原腸胚的內(nèi)胚層B[在胚胎發(fā)育過程中，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來發(fā)育成胎兒的各種組織，滋養(yǎng)層細(xì)胞將來發(fā)育成胎膜和胎盤。]4．胚胎工程應(yīng)用前景廣袤，請回答：(1)胚胎工程是指對動物______________________所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，該技術(shù)包括__________、________和________等。(2)防止多個(gè)精子和卵子受精的生理機(jī)制包括_________