第2章 第3节 第1课时 胚胎工程的理论基础（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中生物学选择性必修第三册（人教版2024）

第3节　胚胎工程 第1课时　胚胎工程的理论基础 [课标要求] 1.理解受精的过程(生命观念、科学思维)。　2.根据哺乳动物胚胎早期发育过程图，理解胚胎发育过程及各时期的特点(生命观念、科学思维)。 知识点1　受精1.胚胎工程及胚胎工程技术 (1)胚胎工程的概念 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。 (2)胚胎工程技术内容 胚胎工程技术包括__体外受精__、胚胎移植和__胚胎分割__等。 2．胚胎工程的理论基础 (1)受精 ①概念：受精是__精子__与__卵子__结合形成__合子__(即受精卵)的过程。 ②场所：在自然条件下，哺乳动物的受精在__输卵管__内完成。 (2)受精前的准备阶段 ①准备阶段1——精子获能 刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在__雌性动物的生殖道__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”。 ②准备阶段2——卵子的准备 动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是__初级卵母细胞__，如马、犬等；有的可能是__次级卵母细胞__，如猪、羊等。但它们都要在__输卵管__内进一步成熟，到__MⅡ__期时，才具备与精子受精的能力。 (3)受精阶段 ①精子穿越卵细胞膜外的结构(如透明带等)：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其中。 ②精子入卵：__卵细胞膜__会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。 ③雌、雄原核形成：精子入卵后形成雄原核，同时卵子完成__减数分裂Ⅱ__，排出第二极体后，形成__雌原核__。如图所示(请填出各部分名称)。 ④合子形成：雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，__核膜__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。 【辨正误】 (1)胚胎工程可将获得的胚胎移植到代孕母体中生产后代。(　√　) (2)哺乳动物的受精过程在子宫内进行。(　×　) 受精过程在输卵管中进行。 (3)刚刚排出的精子必须在雌性动物的生殖道内发生相应生理变化后才能获得受精能力。(　√　) (4)精子触及卵细胞膜及精子入卵后均可发生拒绝或阻止其他精子入卵的生理反应。(　√　) 知识点2　胚胎早期发育1.开始发育场所：__输卵管__。 2．分裂方式：__有丝分裂__。 3．卵裂 受精卵形成后即在__输卵管__内进行__有丝__分裂，开始发育。卵裂时细胞的数量不断增加，但胚胎的__总体积__并不增加。 4．主要阶段及特点 (1)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__。 (2)囊胚 ①胚胎进一步发育，细胞逐渐__分化__。 ②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__。 ③滋养层细胞将来发育成__胎膜和胎盘__。 ④胚胎的内部出现了含有液体的腔——__囊胚腔__。 ⑤孵化：囊胚进一步扩大，会导致__透明带__破裂，胚胎从其中伸展出来。 (3)原肠胚 形成外胚层、中胚层、内胚层三个胚层，这三个胚层将逐渐分化形成__各种组织、器官__等。 【辨正误】 (1)受精卵最初的有丝分裂发生于输卵管中。(　√　) (2)卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量增多，细胞体积增大。(　×　) 该阶段细胞体积不增大，胚胎的总体积也不增加。 (3)囊胚内部含囊胚腔，并具三个胚层。(　×　) 囊胚不具备三个胚层。 (4)胎膜、胎盘由囊胚的内细胞团发育而来。(　×　) 胎膜、胎盘由囊胚的滋养层细胞发育而来。 1．(教材P58“图2－21”拓展)如图为囊胚结构示意图，请填写①②处的名称。在囊胚之前和之后的胚胎发育阶段分别是什么？ 提示　①——内细胞团，②——滋养层；囊胚之前为“桑葚胚”，之后为“原肠胚”。 2．(教材P59“思考·讨论”改编)不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异。请分析下表，思考相关问题： 几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间表 动物 种类 受精卵发育的时间/h 进入子宫时受精卵的发育天数和发育阶段 2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑葚胚 天 发育阶段 小鼠 24～38 38～50 50～60 60～70 68～80 3 桑葚胚 绵羊 36～38 42 48 67～72 96 3～4 16细胞 猪 21～51 51～66 66～72 90～110 110～114 2～2.5 4～6细胞 马 24 30～36 50～60 72 98～106 6 囊胚 牛 27～42 44～65 46～90 96～120 120～144 4～5 8～16 细胞 注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间 (1)受精卵最初的分裂场所是__输卵管__，表中动物的胚胎进入子宫时发育程度最高的是__马__，其次是__小鼠__，最低的是__猪__。 (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　(2)小鼠应选择至少发育到囊胚阶段的胚胎。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。 探究点1　受精过程及其准备 根据哺乳动物受精过程请思考下列问题： (1)在精卵相遇之前，精子需进行一系列的“获能过程”，这种获能是指__________，而卵子一般也要进行一系列准备过程，即______________________。 (2)受精的标志是_________________________________________。 (3)请分析受精卵中的遗传物质的来源。 (4)精子与卵细胞的结合，体现了细胞膜具有什么功能？ (5)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什么？ 提示　(1)精子在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力的过程　卵子在输卵管内进一步成熟到MⅡ期，才具备与精子受精的能力 (2)观察到两个极体或雌、雄原核 (3)细胞核中的遗传物质一半来自精子，一半来自卵细胞；细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。 (4)体现了细胞膜具有进行细胞间的信息交流的功能。 (5)在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。然后，精子入卵。精子入卵后，卵细胞膜也会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。以上保障了合子只由一个精子和卵子结合构成。 1．图解受精过程 2．防止多精入卵 (1)获能后的精子与卵子相遇时：精子首先释放出多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构。 (2)在精子触及卵细胞膜的瞬间：透明带会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应。 (3)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。 点悟：使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。获能液的成分因动物种类不同而有所差异，常见的有效成分有肝素、Ca2＋载体等。 【例1】 受精过程的顺序为(　　) ①第一次卵裂开始　②释放第二极体　③精子释放多种酶　④穿越透明带　⑤雌、雄原核的形成　⑥核膜消失，雌、雄原核融合 A．①②③④⑤⑥ B．③②④⑥⑤① C．④⑤②①③⑥ D．③④②⑤⑥① 答案　D 解析　结合以上分析可知，受精阶段主要包括：精子穿越细胞膜外的结构(如透明带等)，进入卵黄膜，原核形成和配子结合，其过程为：③精子释放多种酶→④穿越透明带(透明带发生生理反应)→卵细胞膜发生生理反应→②卵子完成减数分裂Ⅱ并释放第二极体→⑤雌雄原核形成、⑥核膜消失，雌、雄原核融合形成合子→①第一次卵裂开始。 (1)卵子减数分裂Ⅱ是在精子和卵子结合的过程中完成的。 (2)多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因此第一极体不会形成两个第二极体。在胚胎工程的实际操作中，常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志。 (3)受精完成的标志是雌、雄原核相向移动，彼此靠近，核膜消失，融合形成合子。 (4)雄原核不是原来精子的核，而是原有的核膜破裂后形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核。 (5)受精卵的遗传物质中，核遗传物质一半来自精子(父本)，一半来自卵子(母本)，细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵子。 探究点2　胚胎早期发育 1．下图表示胚胎发育部分过程，图中e表示__桑葚胚__，f表示__囊胚__，①部位是__内细胞团__，将来发育成__胎儿的各种组织__；②部位是__滋养层__。 1．胚胎早期发育的场所 哺乳动物的输卵管和子宫(最初的卵裂在输卵管中)。 2．胚胎早期发育的过程归纳 受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。发育过程如下： 注：胚胎的早期发育虽然是在输卵管和子宫中进行的，但不同动物受精卵进入子宫时的发育天数和发育阶段有明显的差异。 胚胎早期发育过程 【例2】 下列有关早期胚胎发育过程中各阶段的叙述，错误的是(　　) A．滋养层细胞将发育为胎膜和胎盘 B．内细胞团可发育成胎儿的各种组织 C．高等哺乳动物细胞的分化开始于桑葚胚阶段 D．胚胎从透明带中伸展出来的过程发生于囊胚阶段 答案　C 解析　囊胚阶段沿透明带内壁扩展和排列的滋养层细胞将发育为胎膜和胎盘，A项正确；囊胚阶段聚集在胚胎一端的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，B项正确；高等哺乳动物细胞的分化开始于囊胚阶段，桑葚胚阶段还没有发生细胞分化，C项错误；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，D项正确。 【例3】 下列关于哺乳动物胚胎发育的叙述，正确的是(　　) A．卵裂进行了细胞分裂和分化 B．卵裂胚胎的总体积不断增加 C．囊胚的滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，体现了其全能性 D．囊胚阶段基因开始进行选择性表达 答案　D 解析　卵裂进行了有丝分裂，但没有发生分化，A项错误；卵裂胚胎的总体积并不增加，B项错误；囊胚的滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，并未产生完整有机体或分化成其他各种细胞，不能体现其全能性，C项错误；囊胚阶段细胞开始出现分化，而细胞分化是基因选择性表达的结果，可见，囊胚阶段基因开始进行选择性表达，D项正确。 核心知识小结 [网络构建] [答题必备] 1．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。 2．胚胎工程的许多技术，实际上是在体外条件下，对动物自然受精和胚胎早期发育进行的模拟操作。 3．不同动物排出的卵子成熟程度不同，刚排出的卵子都尚未成熟，卵子要发育到MⅡ期时才具备受精的能力。 4．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。在实际胚胎工程操作中，常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志。 5．囊胚期细胞逐渐分化，其内细胞团发育成胎儿的各种组织，滋养层则发育成胎膜和胎盘。 1．下列关于精子、卵子的发生及受精作用的叙述，正确的是(　　) A．卵子一经排出就可以被精子穿入 B．排出的精子已经具有了受精能力 C．哺乳动物排出的卵子为次级卵母细胞 D．自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成 答案　D 解析　卵子一般在排出2～3 h后才能被精子穿入，A项错误；获能的精子才具有受精能力，B项错误；哺乳动物排出的卵子有可能为初级卵母细胞，也有可能为次级卵母细胞，C项错误。 2．下列有关精子获能的说法，正确的是(　　) A．精子获得受精的能量 B．精子获能是在雄性动物生殖道内完成的 C．精子获得受精的能力 D．精子获得尾部摆动所需的能量 答案　C 解析　精子获能是指精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化获得受精能力，而不是获得能量，A、B、D项错误，C项正确。 3．下列有关受精及胚胎发育的说法，正确的是(　　) A．精子游向卵子所需的能量来自线粒体和细胞质基质 B．桑葚胚从透明带中伸展出来的过程称为孵化 C．防止多精入卵的两道屏障是精子释放多种酶和透明带的生理反应 D．卵子受精前的准备阶段，MⅠ和MⅡ过程是不连续的，但细胞质均等分配 答案　A 解析　精子游向卵子所需的能量来自细胞呼吸，而细胞呼吸的场所是线粒体和细胞质基质，A项正确；囊胚从透明带中伸展出来的过程称为孵化，B项错误；防止多精入卵的两道屏障是透明带的生理反应和卵细胞膜的生理反应，C项错误；卵子受精前的准备阶段MⅠ和MⅡ是不连续的，初级卵母细胞和次级卵母细胞的分裂中细胞质都是不均等分配的，D项错误。 4．(2024·湖北)研究者探究不同浓度的雌激素甲对牛的卵母细胞和受精卵在体外发育的影响，实验结果如下表所示。根据实验数据，下列叙述错误的是(　　) 甲的浓度 (μg/mL) 卵母细 胞(个) 第一极体 排出(个) 成熟率 (%) 卵裂数 (个) 卵裂率 (%) 0 106 70 66.0 28 40.0 1 120 79 65.8 46 58.2 10 113 53 46.9 15 28.3 100 112 48 42.8 5 10.4 A．实验结果说明甲抑制卵裂过程 B．甲浓度过高抑制第一极体的排出 C．添加1μg/mL的甲可提高受精后胚胎发育能力 D．本实验中，以第一极体的排出作为卵母细胞成熟的判断标准 答案　A 解析　由表可知，甲低浓度时促进卵裂，高浓度时抑制卵裂，A项错误；对照组第一极体排出个数为70个，甲浓度过高(＞10μg/mL，第一极体排出个数＜70)抑制第一极体的排出，B项正确；添加1μg/mL的甲，卵裂数增大，即该条件可提高受精后胚胎发育能力，C项正确；卵母细胞成熟的判断标准是第一极体的排出，D项正确。 5．如图为受精作用及胚胎发育示意图，a、b、c代表三个发育时期，下列叙述不正确的是(　　) A．过程①发生非同源染色体自由组合 B．过程②通过有丝分裂增殖 C．b时期的早期胚胎内出现了含有液体的囊胚腔 D．过程①→④细胞分化程度逐渐增大 答案　A 解析　过程①是受精作用，非同源染色体的自由组合发生在减数分裂Ⅰ后期，A项错误；a时期为桑葚胚期，过程②通过有丝分裂增殖，B项正确；b时期为囊胚期，此时出现了含有液体的囊胚腔，C项正确；过程①→④随胚胎早期发育的进行，细胞分化程度逐渐增大，D项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$