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

该高中生物学课件聚焦胚胎工程的理论基础，系统讲解受精的准备阶段（精子获能、卵子成熟至MⅡ期）、受精阶段（阻止多精入卵机制等）及胚胎早期发育（桑葚胚至囊胚阶段特征），以北方白犀牛濒危案例导入，通过“问题链-资料分析-实践应用”支架衔接知识点，引导学生构建完整知识体系。 其亮点在于以真实情境（北方白犀牛繁育）贯穿教学，任务驱动式设计（小组绘制胚胎发育图、迁移应用人工受精操作）融合生命观念（精子线粒体鞘功能与能量供应）、科学思维（不同动物获能液成分的进化适应性分析）与态度责任（濒危保护社会责任感），学生通过探究提升解决实际问题能力，教师可直接利用案例与训练题高效开展教学。

第3节　胚胎工程 第2章 细胞工程 生物 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） 学习重难点 重点： 1.掌握受精的基本过程，理解胚胎早期发育的基本阶段及其特征。 2.胚胎早期发育的基本过程。 难点： 分析受精过程中精子和卵子的生理变化，理解这些变化对胚胎发育的影响。 导入新课 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。 我们如何防止北方白犀牛的灭绝？ 头脑风暴 解决方案？ 导入新课 问题思考 胚胎工程的迅速发展让人们繁殖濒危物种的愿望，正在成为现实。 什么是胚胎工程？ 导入新课 胚胎工程：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。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。 ①操作对象： ②技术手段： ③理论基础： ④实质： 生殖细胞、受精卵或早期胚胎 体外受精、胚胎分割、胚胎移植等 哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律 在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作 新课讲授 什么是受精作用？ 场所在哪？ 有哪些阶段？ 受精： 精子和卵子相互识别，融合成合子（受精卵）的过程。 场所： 阶段： 输卵管 准备阶段 受精阶段 精子获能 卵子的准备 受精——准备阶段 新课讲授 任务一 新课讲授 [任务一]受精——准备阶段 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？     提示：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”。 精子获能的方法： 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 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 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。 新课讲授 [任务一]受精——准备阶段 【思考】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？ 头（细胞核） 颈 线粒体鞘 尾 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 有氧呼吸的主要场所，为精子的生存和运动提供能量 新课讲授 [任务一]受精——准备阶段 【思考】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？ 提示：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。 为什么不同动物的获能液成分不同？这些成分如何影响精子的获能效率？ 新课讲授 [任务一]受精——准备阶段 拓展延伸：1.不同动物的获能液成分不同的原因 生理特性差异 不同动物的生殖系统结构、生殖激素水平以及精子和卵子的生理特性存在差异。例如，哺乳动物中，牛、羊等反刍动物的精子在获能过程中对某些离子和营养物质的需求与猪、马等单胃动物有所不同。 精子与卵子相互作用的物种特异性 精子与卵子的识别和结合具有物种特异性，获能液成分需要支持这种特异性相互作用。 进化过程中的适应性 在长期的进化过程中，动物适应了各自的生存环境和生殖策略，这也反映在获能液成分上。以水生动物和陆生动物为例，水生动物的精子通常在水环境中获能，其获能液成分可能更侧重于维持精子的渗透压平衡和提供简单的营养物质。而陆生动物的精子则需要适应生殖道内相对复杂的环境，获能液成分也相应地更加复杂，包含多种蛋白质、激素和营养物质，以满足精子在生殖道内的存活和获能需求。 新课讲授 [任务一]受精——准备阶段 拓展延伸：2.获能液成分如何影响精子的获能效率？ 能源物质 葡萄糖是精子获能的重要能源物质，可为精子运动和获能过程中的生化反应提供能量。合适浓度的葡萄糖能维持精子的活力和代谢，从而提高获能效率。 离子成分 钙离子在精子获能中起着关键作用，它可通过与钙调蛋白结合，激活一系列信号通路，使精子细胞膜发生变化，促进精子顶体反应，从而提高获能效率。 其他成分 肝素是一种常用的获能液成分，它可与精子表面的蛋白结合，激活精子内的信号通路，促进精子获能，提高获能效率。 新课讲授 [任务一]受精——准备阶段 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？ 提示：不同动物排出的卵子成熟程度不同。排出的卵子要在输卵管内发育到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。 第一极体 透明带 卵细胞膜 细胞核 马、犬等少数哺乳动物排出的卵子是初级卵母细胞 猪、羊等多数哺乳动物排出的卵子是次级卵母细胞 新课讲授 [任务一]受精——准备阶段 【迁移应用】人工繁育白犀牛，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？ 提示：白犀牛的精子：在人工配制的获能液中获能； 白犀牛的卵母细胞：在体外培养至MII期。 精子获能、卵细胞发育到MII期后，如何完成受精？ 受精——受精阶段 新课讲授 任务二 新课讲授 新课讲授 [任务二]受精——受精阶段 （1）阻止多精入卵的机制有哪些？ 精子穿越透明带 精子接触卵细胞膜 精子进入卵细胞 透明带反应 （阻止多精入卵的第一道屏障） 卵细胞膜反应 （阻止多精入卵的第二道屏障） 1.结合视频内容及教材P57“受精阶段”，回答以下问题。 新课讲授 [任务二]受精——受精阶段 （2）① 精子入卵后，精子的细胞核、线粒体分别发生了什么变化？ 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。 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。 ②精子进入卵细胞后，卵子如何变化？ 思考：卵子发生这一变化有何意义？ 保证染色体数目稳定；激活卵细胞代谢。 新课讲授 [任务二]受精——受精阶段 （3）精子和卵细胞受精的标志以及受精完成的标志是什么？ 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）。 雄原核 雌原核 第一极体 放出的第二极体 雌雄原核靠近 核膜消失，卵裂开始 新课讲授 [任务二]受精——受精阶段 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？ 提示：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：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？ 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。 新课讲授 [任务二]受精——受精阶段 2.根据受精过程的分析，思考以下问题。 （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只有两个极体？ 提示：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）受精卵中DNA 的来源是怎样的？ 提示：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。 是哪两个极体？ 新课讲授 [任务二]受精——受精阶段 【归纳总结】尝试用你擅长的方式概括受精的两个阶段。 受精前的准备 精子获能 卵子的准备 （MII期） 受精 精子穿过卵细胞膜外结构 精子接触卵细胞膜（透明带反应） 阻止多精入卵的第一道屏障 精子进入卵细胞（卵细胞膜反应），精子尾部脱离，核膜破裂，形成雄原核；卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核。 阻止多精入卵的第二道屏障 雌雄原核靠近 核膜消失，雌雄原核融合，形成合子。 胚胎早期发育 新课讲授 任务三 新课讲授 新课讲授 [任务三]胚胎早期发育 【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。 2细胞 4细胞 8细胞 受精卵 桑葚胚 囊胚 新课讲授 [任务三]胚胎早期发育 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？ 2细胞 4细胞 8细胞 受精卵 桑葚胚 囊胚 输卵管和子宫 分裂方式：有丝分裂 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 增加 不变 减小 增加 不变 减少 新课讲授 [任务三]胚胎早期发育 桑葚胚 透明带 内细胞团 囊胚腔 滋养层 囊胚 2.内细胞团和滋养层细胞分别发育成什么？ 胚胎进一步发育，出现细胞分化 发育成胎儿的各种组织 发育成胎膜和胎盘 3.什么是孵化？ 孵化：囊胚进一步扩大，透明带破裂，胚胎从其中伸展出来的过程。 *孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育 新课讲授 [任务三]胚胎早期发育 新课讲授 [任务三]胚胎早期发育 囊胚孵化后，将发育形成原肠胚。原肠胚表面的细胞层为外胚层，向内迁移的细胞形成内胚层。随着发育的进行，一部分细胞还会在内外两个胚层之间形成中胚层。这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。 新课讲授 [任务三]胚胎早期发育 【归纳总结】列表总结桑葚胚、囊胚、原肠胚时期的特点。 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 【练习1】 当堂训练 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 C 【练习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 B 当堂训练 【练习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 A 当堂训练 当堂训练 【练习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 ACD (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。  当堂训练 【练习5】 下图为哺乳动物受精过程示意图，请据图回答下列问题。 透明带 雄原核 雌原核 输卵管 ④ 精子获能 输卵管 MⅡ期 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。 获取精子和卵子→分别处理精子和卵子，使精子获能、卵子成熟→让精子和卵子在体外受精→进行早期胚胎培养→将发育到一定阶段的胚胎移入代孕犀牛子宫继续发育→获得"试管北方白犀牛" 谢谢大家 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 $$