2.3.1胚胎工程的理论基础教学设计-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

优秀教案系列 第3节　胚胎工程 一　胚胎工程的理论基础 教学分析 · 教学目标 1.简述受精前精子获能和卵子的准备以及受精的过程。 2.简述胚胎早期发育的过程及其主要特点。 · 评价目标 1.科学思维:理解受精的过程。 2.生命观念: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。 · 教学重难点 重点:1.受精的基本过程。 2.胚胎早期发育的基本过程。 难点:受精过程中精子和卵子的生理变化。 · 教学方法 小组合作探究、讨论法。 · 课时安排 1课时 · 教学准备 学案,多媒体课件等。 教学设计 导入新课 请大家回顾前面学习的减数分裂的内容,画出并展示精子的形成过程示意图和卵细胞的形成过程示意图。 教师评价学生所画的精子形成过程示意图和卵细胞形成过程示意图。 讲授新课 一、受精 【师】什么叫受精?与卵子相遇时,精子会发生哪些变化?受精卵的遗传物质来自什么?哺乳动物受精的场所在哪里? 【生】受精:精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程,包括受精前的准备阶段和受精阶段。 精卵相遇时,精子释放多种酶,溶解卵细胞膜外的一些结构,同时借助自身的运动接触卵细胞膜。精子入卵后,尾部脱离,原有的核膜破裂并形成新的核膜,最后形成雄原核。 受精卵细胞核中的遗传物质一半来自精子,一半来自卵子;但其细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵子。 哺乳动物的受精过程一般在输卵管中进行。 【师】受精时精子和卵子是否都完成了减数分裂? 【生】受精时,精子已经完成减数分裂,并经过复杂的变形,呈蝌蚪状,如右图,分为头部(含细胞核)、颈部、线粒体鞘、尾部。 受精时,动物排出的卵子成熟程度不同,有的可能是初级卵母细胞,有的可能是次级卵母细胞,但它们都必须在输卵管中进一步成熟,到MⅡ期时,才具备与精子受精的能力。 【师】受精的具体过程如何进行?包括几个阶段? 【生】受精包括受精前的准备阶段和受精阶段。 准备阶段主要指精子获能和卵子的准备。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,才获得受精能力,这一生理现象称为“精子获能”;卵子的准备指卵子必须在输卵管中进一步成熟,到MⅡ期时,才具备与精子受精的能力。 受精具体过程: 精子穿越卵细胞膜外的结构(如透明带等)→精子接触卵细胞膜→雌、雄原核形成→雌、雄原核靠近→核膜消失,第一次卵裂开始。 【师】受精时如何防止多精入卵?受精的标志是什么? 【生】精子接触卵细胞膜时透明带发生的阻止其他精子进入的生理反应,即透明带反应;精子进入卵细胞时卵细胞膜发生的阻止其他精子进入的生理反应,即卵细胞膜反应。 受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体。 二、胚胎早期发育 【师】体内受精以后,受精卵继续发育,经过卵裂、桑葚胚、囊胚、原肠胚阶段,最终发育为个体。从受精卵到原肠胚的几个阶段,生物学上叫胚胎早期发育。它们有何特点? 【生】1.受精卵:胚胎发育的起点。 2.卵裂: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。 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。 4.囊胚:(1)胚胎早期发育过程中,囊胚期开始出现细胞分化,形成了滋养层和内细胞团。内细胞团位于囊胚的一端,将来发育成胎儿的各种组织;滋养层细胞沿透明带内壁扩展和排列,将来发育成胎盘和胎膜。(2)囊胚期出现的囊胚腔,并非一个真正意义的空腔,内含大量液体。(3)囊胚后期,透明带破裂,胚胎孵化出来,发育场所渐渐由输卵管转入子宫。 5.原肠胚:囊胚孵化后发育形成原肠胚,具有外胚层、内胚层和中胚层三个胚层,这三个胚层将逐渐分化形成各种组织和器官。 评价反馈 学生能够叙述受精的基本过程和胚胎早期发育的基本过程,可以播放受精过程和胚胎发育视频,降低学生学习和理解的难度。 课堂小结 布置作业 完成学案中的核心素养专练。 教学反思 教师可以借助教材插图、文本等素材,遵循由简单到复杂的教学顺序,引导学生先观察结构,然后标注生理反应,再合作建构受精的流程,从而达成教学目标。 板书设计 第3节　胚胎工程 一　胚胎工程的理论基础 一、受精 1.概念 2.过程 二、胚胎早期发育 卵裂→桑葚胚→囊胚→原肠胚 备课资源 一、胚胎工程的理论基础 1.精子获能现象的发现及其意义 1951年,美籍华人生殖生物学家张明觉和澳大利亚生物学家奥斯汀(C.R.Austin)在研究哺乳动物体外受精时,分别发现兔和大鼠刚刚排出的精子或由附睾取出的精子,都不能立即与卵子受精,必须在雌性生殖道内停留一段时间后才具备受精能力。这一现象说明,哺乳动物的精子在离开雄性生殖道时,尚不具备受精的能力,必须在雌性生殖道内进行某种生理上的准备,发生系列的生理变化后,才能获得受精能力,此现象称为精子获能。精子获能现象的发现为哺乳动物体外受精奠定了理论基础,使科学家很快弄清了精子获能的机制,并且找到了使精子在体外获能的物质,实现了各种哺乳动物精子在体外条件下的获能。 2.细胞全能性与早期胚胎发育各阶段的关系 (1)桑葚胚期以前的细胞具有全能性,即每一个细胞都有发育成完整胚胎的潜能。(2)囊胚开始出现细胞分化,其中内细胞团细胞具有全能性。(3)原肠胚中出现胚层分化,全能性降低。 3.在精子入卵前发生的生理变化 获能后的精子与卵子相遇时,首先发生顶体反应。顶体是精子头部顶端的帽状囊泡结构。顶体反应发生时,顶体会膨大,精子外膜与顶体外膜局部发生融合,并在融合处形成许多泡状物,随后脱落;顶体外膜出现孔洞,使顶体内储存的与受精有关的酶释放出来,这些酶统称为顶体酶。顶体酶可以直接溶解卵丘细胞之间的物质,形成精子穿越放射冠的通路(放射冠是包围在卵子透明带外面的卵丘细胞群)。 穿过放射冠的精子立即与透明带接触。透明带是围绕在卵子周围的一层透明的膜状保护层,上面含有特异性的精子受体,精子顶体上则含有结合蛋白,结合蛋白与精子受体的相互作用,使精子头部附着在透明带上,与透明带牢固结合。释放的顶体酶随后将透明带溶出一条孔道,精子借助自身运动穿越透明带,并接触卵细胞膜。此时,卵细胞被激活,停止于减数分裂Ⅱ的卵细胞重新启动,使减数分裂得以完成。卵细胞膜下的皮质颗粒经胞吐作用释放其内容物到卵周隙(卵细胞与透明带之间的间隙),这些物质可以改变透明带的结构,使精子受体失活和透明带硬化,从而引起透明带封闭以阻止后来的精子进入透明带,该生理反应称作透明带反应,它是防止多精入卵的第一道屏障。 只有穿过透明带的精子才能与卵细胞膜接触。由于卵细胞膜表面有大量的微绒毛,当精子与卵细胞膜接触时,会立即被微绒毛抱合,随后精子外膜与卵细胞膜相互融合,精子入卵。精卵融合也会引起卵细胞膜下的皮质颗粒与细胞膜融合,发生胞吐作用,释放内容物分布到卵细胞表面,并扩散至卵周隙。这些物质中含有许多种酶,释放到卵细胞膜外后,能使卵细胞膜硬化,从而引起卵细胞封闭,拒绝其他精子进入卵内,该生理反应称作卵细胞膜反应,这是防止多精入卵的第二道屏障。 4.认识受精过程的三个误区 (1)成熟的精子并不具有受精能力,必须获能后才具备受精能力。(2)受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体,而受精完成的标志为雌、雄原核的融合。(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核,而是在原来细胞核的基础上形成的新核,原核膜已破裂。 二、历年高考荟萃 1.精子内的顶体由溶酶体特化而来。精卵识别后,顶体膜与精子细胞膜融合,释放溶酶体酶使卵子外层形成孔洞,以利于精卵融合形成受精卵。下列叙述正确的是(　　) A.顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶酶体中合成的 B.精子游向卵子所需的能量来自线粒体和细胞质基质 C.顶体膜和精子细胞膜融合体现生物膜的选择透过性 D.受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方 2.哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程,只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成。下面为某哺乳动物卵细胞及早期胚胎的形成过程示意图(N表示染色体组)。　 据图分析,下列叙述错误的是(　　) A.次级卵母细胞形成的过程需要激素调节 B.细胞Ⅲ只有在精子的作用下才能形成成熟卵子 C.Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ细胞分裂后期染色体数目相同 D.培育转基因动物应选择细胞Ⅳ作为受体细胞 3.下列关于蛙胚胎发育过程的叙述,正确的是(　　) A.通过细胞分裂不断增加细胞数量,并在一定时期发生细胞分化 B.胚胎发育过程中细胞不断分裂,但不发生凋亡 C.随着细胞分裂次数的增加,蛙胚的有机物总量不断增加 D.发育过程中蛙胚从环境中获得的氧气和营养物质逐渐增加 4.下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述,正确的是(　　) A.绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性 B.卵裂期细胞的体积随分裂次数增加而不断增大 C.囊胚的滋养层细胞能发育成胎儿的各种组织 D.原肠胚发育分化形成内外两个胚层 参考答案 1.B 2.C　【解析】根据题图可知,初级卵母细胞形成次级卵母细胞的过程需要促性腺激素的调节,A项正确;细胞Ⅲ为次级卵母细胞,其减数第二次分裂是在输卵管中伴随着受精完成的,B项正确;Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分别为初级卵母细胞、次级卵母细胞和受精卵,它们在细胞分裂后期的染色体组数依次为2N、2N、4N,染色体数目不同,C项错误;动物细胞的受精卵全能性高,因此培育转基因动物常用受精卵作为受体细胞,D项正确。 3.A　【解析】蛙受精卵经过细胞分裂形成早期胚胎,在早期胚胎发育过程中从囊胚期就开始出现分化,A项正确。胚胎发育过程中细胞不断分裂,但是到一定时期部分细胞就不再分裂而分化为有特定形态、结构及功能的细胞,行使功能一段时间后就会衰老和凋亡,B项错误。在胚胎发育的早期,有机物在不断分解为细胞分裂供能,所以有机物总量减少,C项错误。蛙胚胎发育过程中始终由卵黄提供营养,D项错误。 4.A　【解析】同种动物精卵细胞表面有相互识别的特异性蛋白,所以能进行特异性识别,A项正确。卵裂期的细胞尚未着床,不能从母体获得营养物质,所以细胞的体积会随分裂次数增加而不断减小,B项错误。沿透明带内壁扩展和排列的细胞,称为滋养层细胞,将来发育成胎膜和胎盘,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,C项错误。原肠胚发育分化形成内、中、外三个胚层,D项错误。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $$