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

第2章 细胞工程 第3节 胚胎工程 一 胚胎工程的理论基础 学习目标 1. 分析受精的具体过程，掌握精子和卵子的准备过程，探讨生物技术在濒危物种保护中的应用，增强社会责任感。（生命观念、社会责任） 2. 分析胚胎早期发育的过程及特点，探讨生物体发育的基本规律，增强对生命的尊重。（生命观念、科学思维） 自主预习 1、 胚胎工程 1.胚胎工程概念：对 、 或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的 移植到 ，以满足人类的各种需求。 2.胚胎工程操作对象：生殖细胞、 或早期胚胎细胞。 3.胚胎工程技术： 、 和 等。 4.胚胎工程的理论基础：哺乳动物 和 的规律。 二、受精 1.写出受精的定义、场所及阶段。什么是“精子获能”？ 2.卵子在哪里成熟？到什么时期卵子具备受精能力？ 3.卵细胞如何阻止其他精子进入卵内？ 4.雌、雄原核如何形成？ 三、胚胎早期发育 用文字与箭头的形式写出胚胎早期发育的过程。 课堂探究 情境：北方白犀牛曾广泛分布在非洲中部等地，但由于猖獗的盗猎和自然栖息地的丧失，2018年3月，世界上最后一头雄性北方白犀牛死亡，该物种仅剩下两头雌性，难以通过自然繁育产生后代。 任务一、受精——准备阶段 资料1：研究人员在雄性北方白犀牛死亡之前设法保存了北方白犀牛的精子。 资料2：哺乳动物精子细长的尾部保证了其在女性生殖道内的快速游动，而卵子则以其庞大的体积储存着丰富的营养物质，为早期胚胎发育提供必需的支持。 阅读材料，结合教材P56～57受精前的准备阶段1.2,完成以下问题。 1. 刚排出的精子能立即与卵子受精吗？精子如何具备受精能力呢？精子可通过哪些方式获得受精能力？ 【思考】（1）精母细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，怎样理解这一现象？ （2）不同动物的获能机制是否完全相同？如果在体外完成获能，需要具备哪些条件？ 2.不同动物排出的卵子的成熟程度是否相同？排出的卵子需要发育到什么时期才具备受精能力？ 【迁移应用】人工繁育北美白犀牛，在进行体外受精操作时，需要对白犀牛的精子和卵母细胞进行怎样的处理呢？ 任务二、受精——受精阶段 资料3：受精过程的视频。 1.结合视频内容及教材P57“受精阶段”，回答以下问题。 （1）阻止多精入卵的机制有哪些？ （2）①精子进入卵母细胞后，精子的细胞核、线粒体分别发生了什么变化？ ②精子进入卵细胞后，卵子如何变化？ （3）精子和卵细胞受精的标志以及受精完成的标志是什么？ 2.根据受精过程的分析，思考以下问题。 （1）为什么要阻止多精入卵？ 思考：如果受精过程中透明带反应未能及时发生，会导致什么问题？ （2）理论上卵母细胞减数分裂完成会产生三个极体，而受精时观察到透明带与卵黄膜之间为什么是两个极体？ （3）受精卵中DNA 的来源是怎样的？ 【归纳总结】尝试用你擅长的方式概括受精的两个阶段。   任务三、胚胎早期发育 资料4：胚胎早期发育视频 【小组活动】结合教材内容，分组绘制胚胎从受精卵至桑葚胚、再至囊胚各个阶段的转变图，并分享各阶段的特征。回答以下问题。 1.胚胎发育的场所在哪里？受精卵早期分裂的方式为？其变化有什么特点？ 项目 变化 细胞数目 胚胎总体积 每个细胞的体积 DNA总量 每个细胞内DNA总量 有机物总量 2.内细胞团和滋养层细胞分别发育成什么？ 3.什么是孵化？ 【归纳总结】试列表总结桑葚胚、囊胚、原肠胚时期的特点。 1.正常情况下，人受精和胚胎开始发育的场所分别是（ ） A.卵巢和输卵管 B.子宫和输卵管 C.输卵管和输卵管 D.卵巢和子宫 2.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、雄原核形成 ⑥雌、雄原核融合 A.③②④⑤⑥① B.③④②⑤⑥① C.③④②⑤①⑥ D.④③②⑤①⑥ 3.下列有关哺乳动物早期胚胎发育的叙述，错误的是（ ） A.在桑葚胚阶段，胚胎的内部开始出现含有液体的腔 B.胚胎干细胞是一类未分化的细胞，可以从早期胚胎中分离获得 C.桑葚胚的细胞一般都具有全能性，囊胚的细胞逐渐分化 D.受精卵早期分裂时，胚胎中的细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加 4．(不定项)下图为受精作用及早期胚胎发育示意图，下列叙述正确的是（ ） A.①过程需要依赖细胞表面糖蛋白的识别 B.②过程细胞的核质比逐渐变小 C.③过程通过有丝分裂的方式增殖 D.④过程细胞的基因表达发生了差异 5.下图为哺乳动物受精过程示意图,请据图回答下列问题。 (1)写出图中字母表示的结构名称。 a. ，b. ，c. 。   (2)该过程发生的场所是 ，能体现受精作用实质的是图中的 过程。  (3)在精子、卵细胞相遇之前，精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化，具有了受精能力，这个过程叫作 。卵子一般排出后都要在 中进一步成熟，当到 时，才具备与精子受精的能力。  【课堂小结】 为增加北方白犀牛的种群数量，请你简要设计培育“试管北方白犀牛”的方案。 参考答案 · 自主预习 一、胚胎工程 1.生殖细胞 受精卵 胚胎 雌性动物体内产生后代 2.受精卵 3.体外受精 胚胎移植 胚胎分割 4.受精 早期胚胎发育 二、受精 1.定义：精子与卵子结合形成合子的过程。场所：输卵管。阶段：准备阶段、受精阶段。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。 2.输卵管。MII期。 3.①透明带反应：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。②卵细胞膜反应：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。 4.雄原核：精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核。雌原核：精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂II，排出第二极体后，形成雌原核。 三、胚胎早期发育 受精卵 2细胞、4细胞、8细胞 桑葚胚 囊胚 原肠胚 · 课堂探究 任务一、受精——准备阶段 1.不能。精子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。获能方式：①直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；②将精子培养在人工配制的获能液中使其获能。 【思考】（1）细胞核是遗传物质储存的场所，决定后代的遗传特性，且参与受精过程。线粒体是精子进行有氧呼吸的主要场所，为精子的生存和运动提供能量。 （2）不完全相同。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。 2.不同。MII期。 【迁移应用】精子：在人工配制的获能液中获能；卵母细胞：在体外培养至MII期。 任务二、受精——受精阶段 1.（1）透明带反应；卵细胞膜反应。 （2）①精入卵后，精子的尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核——雄原核；精子的线粒体被包裹起来，在后续的胚胎发育过程中逐渐被降解消失。②精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂II，排出第二极体后，形成雌原核。 （3）受精的标志：观察到透明带和卵细胞膜之间有两个极体或雌、雄原核。受精完成的标志：雌雄原核融合，形成合子（受精卵）。 2.（1）保证受精卵中染色体数目与亲代体细胞的染色体数目相同，从而保证遗传的稳定性。 思考：多精受精，若透明带反应延迟或缺失，多个精子可进入卵细胞，形成多倍体合子，导致染色体数目异常。通常会导致胚胎无法正常发育。 （2）多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成三个极体。 （3）受精卵细胞核中的DNA是精子和卵子各占一半；受精卵细胞质中的DNA几乎全部来自卵子。 【归纳总结】略 任务三、胚胎早期发育 1.输卵管和子宫 有丝分裂 增加 不变 减小 增加 不变 减少 2.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。 3.孵化：囊胚进一步扩大，导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来的过程。 【归纳总结】 时期 特点 桑葚胚 细胞未分化，全能性最高 囊胚 开始分化，具内细胞团、滋养层细胞，出现孵化 原肠胚 出现三个胚层和原肠腔 · 当堂检测 1.C 2.B 3.A 【解析】在囊胚阶段，胚胎内部开始出现含有液体的腔；胚胎干细胞是一类未分化的细胞，可从早期胚胎或原始性腺中分离获得；桑葚胚细胞一般都具有全能性，囊胚的细胞逐渐分化；受精卵早期分裂时，胚胎中的细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加，甚至略微缩小。 4.ACD 【解析】细胞卵裂过程中，单个细胞体积减小，因此，单个细胞核质比增大，B错误。 5.(1)透明带　 雄原核 　雌原核　 (2)输卵管 　 ④ (3)精子获能　 输卵管 　减数分裂Ⅱ中期(或MⅡ期) 第 1 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 $$