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

第2章 细胞工程 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. 通过引导学生对受精过程的探究，使学生能够运用结构和功能相适应的观点分析受精过程中透明带反应、卵细胞膜反应等生理变化的具体机制，及其防止多精入卵的意义。（生命观念） 2. 通过指导学生观察胚胎早期发育的过程，使学生能够辨析胚胎发育的不同阶段并描述其变化特征。（生命观念、科学思维） 3. 通过本节课的学习，使学生能够结合畜牧业或医学中的实际案例，分析胚胎工程的应用价值，并讨论该技术对社会发展的影响。（科学思维、社会责任） 教学重难点 重点:1.受精过程中精子和卵子的相互作用及生理变化。 2.胚胎早期发育的关键阶段（桑葚胚期、囊胚期和原肠胚期）的结构特点及其生物学意义。 难点: 受精过程中透明带反应和卵细胞膜反应的发生机制及其作用。 2.教学方法 采用讲授法、案例分析法、讨论法、问题引导法，结合视频演示和显微观察模型，帮助学生直观理解胚胎发育过程。 1课时 · 教学准备 1多媒体，学案，PPT等。 教学设计 导入新课 牛的生育率很低，一头母牛一胎一般只产一头犊牛，一生约生育四五次。引进一头成年奶牛往往需要数万元，我们能否利用现代生物技术（如胚胎移植、体外受精等）来提高良种奶牛的繁殖率？这些技术的原理是什么？ 教师引导学生分析可提出不同方案并给予评价：如动物体细胞核移植，这种方法可以保留母牛的优良遗传特性，但核移植过程非常繁琐，产生的克隆动物还有可能出现免疫力低，早衰等问题，从而引入解决方案——胚胎工程，教师引导学生回顾预习内容：胚胎工程的概念、理论基础及实质。 (设计意图：引导学生关注生产实际，能利用所学知识提出解决问题的方案，提升学生的思辨能力，激发学生解决问题的兴趣。) 探究一、受精过程中精子和卵子的准备及生理变化 教学任务：分析精子和卵细胞的准备阶段，受精阶段精子和卵子的生理变化。 教学活动实施：教师指导学生阅读教材P56～57“受精前的准备阶段”相关内容。 学生回答下列问题： 1.根据精子和卵细胞的结构示意图，分析二者在受精时如何体现结构与功能的适应性。 2.受精阶段前为什么精子和卵细胞存在准备阶段？ 学生独立思考后回答，同学之间相互补充，最后得出答案： 1. 哺乳动物的精子由头部、颈部、尾部组成，其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。 2. 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内发生相应的生理变化，才能获得受精能力；哺乳动物体内受精时，动物排出的卵子成熟程度不同，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。 教师过渡：据统计，公牛平均每次射精5ml，精子数50亿，但最终与卵子结合的一般只有一个，其中的生理机制是什么呢？ 教师指导学生观看受精相关视频并阅读教材P57“受精阶段”内容， 教师展示课内阅读资料和相应图片，让学生进一步明确受精阶段透明带和卵细胞膜发生变化的机制，然后引导学生思考： 1.受精过程中卵子的哪些结构发生生理反应可以防止多精入卵？这有什么意义？ 2.怎么判断卵子是否受精？为什么？受精完成的标志是什么？ 3.精母细胞在变成精子的过程中，很多结构会消失，而细胞核与线粒体都保留了下来，请尝试用你所了解的哺乳动物受精的相关知识来解释这一现象。 学生经过讨论，师生共同总结答案，教师引导学生注意区分受精和受精完成的标志，并引导学生关注教材旁栏信息。除此之外，教师提醒学生关注以下易错点： (1)精子获能是指精子获得受精的能力，而不是获得能量。 （2）受精卵遗传物质的来源是少部分来自父方，大部分来自母方。 评价设计： 设计跟踪训练，对相关知识进行反馈，学生独立完成，教师公布答案，统计正答率，反馈做题效果并对班级同学做出评价。 【跟踪训练】下列有关受精的说法错误的是(　　) A．可直接利用雌性动物的生殖道使精子获能 B．精子入卵后有核膜破裂和再生的现象 C．精子能释放多种酶以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 D．受精的实质是精子的头部进入卵子 (设计意图：通过观察视频，让学生直观感受受精作用的过程，学会用结构与功能相适应的观点解释相关问题，有利于提升学生的生命观念和归纳概括能力。) 探究二、胚胎早期发育的过程及特点 教学任务：胚胎早期发育的过程及特点分析 教师指导学生观看胚胎发育的视频，随后分组绘制胚胎从桑葚胚至囊胚的模式图，并尝试表述其特征。 小组合作：观看视频，尝试绘制桑葚胚和囊胚的模式图，并尝试表述其特征。 完成后小组展示绘图，并表述桑葚胚和囊胚的特征，在此过程中教师可多次播放视频，引导其他小组或小组内部成员进行补充和完善。 教师指导学生在观看视频的基础上，阅读教材P58后，结合视频，总结桑葚胚、囊胚、原肠胚的主要特点，并填写表格，以便更清晰地理解不同阶段的区别。 学生完成回答，在学生回答时教师结合课件，适时讲解和强调桑葚胚、囊胚和原肠胚的主要特点，并引导学生进一步思考如下问题： 1.受精卵的早期分裂称为卵裂。根据卵裂期的特点，完成卵裂期细胞或物质的变化规律表格内容。 2. 结合受精过程中精子和卵细胞的特点，分析早期胚胎发育过程中营养物质的来源是什么？ 3. 胚胎发育过程中，开始出现细胞分化的阶段和细胞分化最显著的阶段分别是哪个时期？细胞分化的原因是什么？ 过渡：不同动物受精卵的发育及其进入子宫的时间是有明显差异的。 总结： （1）胚胎早期发育的场所是输卵管和子宫。 （2）桑葚胚及以前阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能。 囊胚阶段细胞开始出现分化，囊胚阶段内细胞团的细胞具有发育的全能性。 （3）对多数动物而言，适宜进行胚胎移植的阶段是桑葚胚或囊胚。 教师引导学生阅读【拓展应用】相关背景资料，思考如下问题： 请结合本节课的内容，初步设计一个方案实现良种牛快速繁殖。在方案实施过程中，从胚胎工程的理论基础和实质角度分析，你认为应该注意哪几个方面的问题？ 小组评价设计： 评价内容及标准（0-10分） 小组1 小组2 小组3 小组4 图示是否表示出不同胚胎时期的典型特征 表述是否具有逻辑性，术语或专有名称是否准确无误 小组成员是否认真交流，协调配合 （设计意图：通过这两个活动，引导学生层层深入到学习过程中，观察视频并尝试描述早期胚胎发育的特征，能提高学生的观察能力和语言表达能力，通过阅读教材和总结，能提高学生的归纳概括能力，进一步提升学生思维。通过拓展实例，有助于提高学生的科学探究能力，引导学生关注科技发展和应用，有利于提升社会责任感。） 评价反馈 完成学案中的当堂训练 课堂小结 布置作业 完成课后作业（30分钟）。 教学反思 本节课内容抽象，学生的感性认识不足，在授课过程中通过播放视频结合观察图片的方式使抽象的内容形象化，能够较好的落实教学目标。利用结构与功能相适应的观点引导学生自主学习受精过程，结合播放视频，遵循了从抽象到直观，先结构后生理变化的教学顺序，使学生循序渐进，从而突破难点。通过课堂反馈，学生能够说出受精的过程、胚胎发育的基本过程，但是雌雄原核形成、融合的过程，以及防止多精入卵的两道屏障发生的时间，学生掌握还不够准确，可通过增加示意图分析或动画演示，帮助学生厘清过程细节。 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.受精前的准备 精子获能：雌性动物生殖道或获能液 卵子准备：MII期具备受精能力 2. 受精阶段 二、胚胎早期发育 卵裂：细胞在透明带内分裂，胚胎总体积不增加 桑葚胚：全能细胞 细胞分化：滋养层——发育为胎盘、胎膜等，内细胞团——分化为各种组织，属于全能细胞 囊胚 孵化：囊胚扩大，透明带破裂，胚胎从其中伸展出来 原肠胚：三个胚层 （细胞分化最显著） 备课资源 1.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，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，能使卵细胞膜硬化形成受精膜，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。 2.原肠胚 高等动物(包括人类)的胚胎发育都要经历桑葚胚期、囊胚期、原肠胚期等阶段，其中原肠胚期是一个重要的时期。当囊胚腔逐渐缩小并消失时，胚胎成为双胚层，外层为外胚层，内层为内胚层。由内、外胚层的接触而形成的空腔称为原肠腔，这是原始的肠道具有原肠腔的胚胎称为原肠胚，原肠腔的开口叫作原口或胚孔。当原肠胚逐渐延长的时候，胚孔逐渐缩小，最后成为留在胚胎尾端的一个小孔。随着胚胎发育的进行，原肠胚由两个胚层逐渐分化为三个胚层，即在外、内胚层之间还出现了中胚层。这三个胚层的细胞具有不同的发育潜能，外胚层细胞主要分化为表皮和神经系统，内胚层细胞主要分化为消化道上皮和消化腺，中胚层细胞产生心、肾、性腺、结缔组织及血细胞等。随后，各种器官原基相继形成，每种器官一般由一种以上的胚层细胞构成。 第 6 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 $$