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

《胚胎工程的理论基础》教学设计 课题 第3节 胚胎工程 一 、 胚胎工程的理论基础 单元：第二章 学科：生物 年级：高二 教学目标 1、简述精子和卵子受精前需要具备的条件。 2、描述受精过程。 3、简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。 4、认同胚胎工程建立及发展的意义。 教学重点 （1）精子和卵子受精前需要具备的条件 （2）哺乳动物的受精过程。 （3）哺乳动物的胚胎发育过程。 教学难点 （1）哺乳动物受精过程中雌雄原核的形成。 （2）哺乳动物胚胎发育各阶段的主要特点。 教学过程及内容 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 从社会中来 我国是人口大国，对奶类的总需求量很大，但受限于奶牛品种的影响，产奶量低，科学家引进了优良奶牛品种，但生育率低依旧难以解决供需不平衡的问题，随着胚胎工程的迅猛发展，人们通过提高奶牛的生育率快速繁殖优良家畜，该难题得以解决,那么到底什么是胚胎工程呢？请同学们认真阅读教材56页的黑体字，对胚胎工程的概念进行分析。 观看图片和文字资料，结合刚学过的动物细胞工程相关知识，思考问题，解决问题。 创设情境，让学生利用所学知识，提出解决问题方法，引导学生思考，激发他们的社会责任感。 讲授新课 一、胚胎工程 1．概念：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。 概念解读： 通过对概念的解读分析得知胚胎工程操作的对象是生殖细胞、受精卵和早期胚胎细胞，因此操作水平属于细胞水平。而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，则是胚胎工程的目的，胚胎工程的技术种类包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等,而胚胎工程的许多技术操作实际上是在体外条件下进行的，因此胚胎工程的实质就是对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行模拟操作,所以胚胎工程的理论基础包括受精和胚胎早期发育这两大过程，这也是本节课学习的重难点内容。 那么什么是受精作用呢？请同学们阅读教材56~57相关内容，思考下列问题； 1、胚胎工程的操作对象是什么？ 2、胚胎工程的操作水平是什么？ 3、胚胎工程的操作目的是什么？ 4、胚胎工程的操作技术包括哪些？ 通过阅读分析教材，我们得知精子和卵子结合形成合子的过程，也就是受精作用的过程，该过程中精、卵识别体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能，同时也体现了细胞膜具有一定的流动性的结构特点。在自然条件下，受精作用的过程发生在哺乳动的输卵管内，这一过程包括了准备阶段和受精阶段，准备阶段又包括了精子获能和卵子的准备两大阶段。首先，我们来一起认识一下成熟精子的示意图，由图可见，完整的精子结构包括头、颈、线粒体鞘和尾巴，头部主要是细胞核及遗传物质的储存场所，线粒体为精子提供能量，尾部是精子代谢和运动的场所。科学家经过大量观察和研究发现不同动物的精子形态相似，大小只是略有不同。例如如图所示的牛，猪，绵羊和马这四种动物的精子大小差异并不明显，因此精子的大小与动物体型的大小并无直接关联； 并且研究还发现，刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化才能获得受精能力，这一现象称之为精子的获能。该现象的发现是生殖生物学家张明觉进行了相关动物实验研究发现的，他的科学研究解决了不孕不育和人类自身发展的许多问题，因此被人们誉为试管婴儿的先驱。同学们如果感兴趣，课后可查阅相关资料进一步学习。 张明觉等科学家研究发现，在自然条件下精子可以在雌性生殖道内，获得受精能力，也可以在体外在人工配置的获能液中获能，而动物种类的不同，获能液的成分有所差异，但一般常见的有效成分有肝素，钙离子载体等。 精子获能做好准备以后，卵子也需要进行准备，在正常情况下，一个卵巢中有许多卵泡，但一个卵泡只能形成一个卵子并进行排卵，那么排卵是指排出什么呢？科学研究发现，排卵是指卵子从卵泡中排出，而卵子排出后剩余的结构称之为黄体，排卵后的女性将进入黄体期，黄体期过后月经来潮，进入月经期。 而女性排卵后排出来的卵子并不能直接被精子穿入，卵子一般在排出2-3小时后才可以与精子进行结合，而不同的动物排出来的卵子，它的成熟度也不同。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。但他们都需要在输卵管内进一步成熟，发育到减数第二次分裂时，即细胞中出现第一个极体时，卵子才具备了与精子进行受精的能力 那么在精子和卵子结合发生受精中的过程当中，到底发生了哪些变化呢？请同学们认真观看视频资料进行学习。 二、受精 1．概念：精子与卵子结合形成合子(即受精卵）的过程。 2．场所：雌性动物的输卵管内。 通过视频资料，我们发现在受精作用阶段，精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带，该过程中会释放多种酶以溶解卵细胞膜外的一些结构，称之为顶体反应。穿越了透明带后，精子可以接触到卵细胞膜，在接触卵细胞膜的瞬间，透明带会发生生理反应以阻止后来精子进入透明带，称为透明带反应，在精子入卵后，卵细胞膜也会发生一系列的反应拒绝其他精子进入卵细胞内，该过程称为卵细胞膜反应。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，叫雄原核。随着精子入卵，卵子接受刺激后将继续完成减数第二次分裂，释放出第二极体，形成雌原核，此时也代表着卵原细胞彻底完成了减数分裂的过程，对比精子和卵细胞完成的减数分裂的过程，我们发现精子的形成过程是连续的，场所是唯一的，而卵细胞的减数分裂过程是不连续的，场所也并不唯一； 随着卵原细胞完成减数分裂过程形成雌原核，雄原核与雌原核将逐渐靠近，核膜消失形成含有两个染色体组的合子，这就是受精卵。以上过程当中，当观察到两个极体或雌雄原核时，意味着受精，而受精完成的标志则是雌雄原核融合形成合子，即受精卵。 受精卵的出现意味第一次卵裂即将开始，也就开始了胚胎早期发育的过程，那么胚胎早期发育是如何进行的呢？请同学们认真阅读教材58页相关内容，思考下列问题。 1、胚胎早期发育的场所在哪里？ 2、胚胎早期发育的过程是主要包括哪几个阶段？ 3、胚胎早期发育过程中细胞分裂方式是什么？ 4、胚胎早期发育的各个阶段有何特征？ 阅读完教材后，相信大家对胚胎早期发育过程有了一定的了解，接下来请大家继续观看视频资料，进一步学习胚胎早期发育的过程并直观感受其中的变化 通过视频资料的学习，引出胚胎早期发育的学习内容 二、胚胎早期发育 1．场所：输卵管。 2．过程 ①卵裂：受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。胚胎发育早期，有段时间是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，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。 ②桑葚胚：当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。 ③纛胚：胚胎进一步发育，细胞逐渐分化。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；而沿透明带内壁扩展和排列的细胞，称为滋养层细胞，它们将来发育成胎膜和胎盘。随着胚胎的进一步发育， 胚胎的内部出现了含有液体的腔叫囊胚腔， 这个时期的胚胎叫作囊胚。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。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。 3、 课堂小结： 经过本节课的学习，我们了解到精、卵结合后形成受精卵，受精卵发育形成桑葚胚，这一过程称之为卵裂，卵裂期间的细胞具有全能性，而囊胚期细胞开始出现分化，进一步发育最终形成成熟的个体。这个过程当中由受精卵到幼体称之为胚胎发育，幼体出生并继续发育形成性成熟个体，该过程称为胚后发育，胚胎发育和胚后发育共同构成了生物个体的发育过程，大家如果对生物个体的发育过程想要更详细的进行了解，课后可以查阅相关资料深入学习。 4、 作业布置 同学们，通过本节课的学习，大家对于胚胎工程的理论基础有了一定的了解，接下来请大家结合所学内容，并查阅资料，完成教材59页的思考讨论和练习应用当中的相关习题，对本节课的学习内容进行巩固和拓展。 分析及概括胚胎工程概念。 【阅读学习活动】 学生阅读课本P56—57，联系实际，思考以下问题，阐述相关概念。 分析图解：认识精子的结构 科学家人物故事介绍 与社会联系 分析图解：认识卵巢的结构和排卵 联系生活 月经期科普 【学习活动】 学生阅读课本并学习视频资料，学习精子的获能和卵细胞的准备 通过视频资料学习，对学习内容进行分析归纳 阅读活动 思考问题 阅读活动配合视频资料进行多样化学习活动 对视频资料进行分析和归纳 整理笔记 课堂小结 讲练结合 巩固提升 让学生通过导入新课分析，概括胚胎工程的概念，培养学生分析、概括能力。 通过阅读，培养学生获取信息的能力，加深学生对概念的认识，激发学生的科学研究的兴趣。 让学生了解精子的结构以及这些结构具有的功能，可以帮助他们形成结构与功能观。 学科素养和兴趣爱好培养 与社会联系 通过阅读教材，培养学生获取信息的能力，加深学生对概念的认识，激发学生的科学研究的兴趣。 通过阅读教材，培养学生获取信息的能力，加深学生的认识，激发学生的科学研究的兴趣。 丰富教学活动和教学形式 培养总结归纳提升的能力 归纳提升 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $