第2章 第3节 第1课时 胚胎工程的理论基础-【新课程学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程教师用书word（人教版 单选版）

第3节　胚胎工程 【学习目标】 1.简述受精和胚胎早期发育的基本过程。 2.简述体外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步骤和应用价值。 3.运用胚胎工程的基本概念和原理,对生产、生活中的相关问题进行分析与判断。 第1课时　胚胎工程的理论基础 聚焦·学案一　受精的基本过程 [学案设计] 1.胚胎工程的概念 操作对象 生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞 技术手段 体外受精、胚胎移植和胚胎分割等 目的 将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代,满足人类的各种需求 实质 在体外条件下,对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行模拟操作 2.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:在自然条件下,哺乳动物的受精在输卵管内完成。 (3)过程 |情|境|探|究|思|考| 　　大千世界,无奇不有,澳大利亚布里斯班一对小姐弟,被确认为全球第二对半同卵双胞胎。该对半同卵双胞胎的受精及胚胎发育过程如图所示。 (1)图1表示该异常胚胎的受精过程,此时卵母细胞发育到哪一个阶段?　　　　　　　　　　　。该卵母细胞与2个精子受精,这种情况极其罕见,因为机体具有两道防止多精入卵受精的屏障,包括　　　　　　　　　 　　　　　　　　。 (2)图2细胞中包含3个原核,为　　　　　　　　　　　　　　(填原核数量和名称),正常情况下,这种受精卵无法正常发育。但是,该受精卵在母体内神奇的恢复了正常分裂,如图3所示。此时受精卵形成了3极纺锤体,并最终分裂成3个合子(图4)。其中一个合子由1个父系染色体组和1个母系染色体组组成,则另外两个合子的染色体组为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 从染色体组成角度推测这3个合子的发育结果:包含1个父系染色体组和1个母系染色体组的两个合子正常发育,而仅包含两个父系染色体组的合子发育失败。最终该名母亲成功诞下两名性别不同的婴儿,这两名婴儿的染色体组中,来源于母系的染色体　　　　　　,来源于父系的染色体　　　　。(均填“相同”“不相同”或“无法确定”)  答案:(1)减数分裂Ⅱ的后期　透明带反应和卵细胞膜反应　(2)1个雌原核和2个雄原核　1个父系染色体组和1个母系染色体组,以及两个父系染色体组　相同　不相同 　　[归纳拓展] 1.受精过程中的两大反应、两道屏障 2.受精过程认识的“三个误区” (1)成熟的精子并不代表具有受精能力,必须获能后才具备受精能力。 (2)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。 (3)受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核,受精完成的标志是雌、雄原核的融合。 [迁移训练] 1.判断下列叙述的正误 (1)精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是输卵管。 (√) (2)精子和卵子都需要经过获能才能进行受精作用。 (×) (3)受精的标志是观察到两个极体;受精完成的标志是雌、雄原核融合形成合子。 (√) (4)动物排出的卵子成熟程度不同,都要在卵巢中进一步发育到MⅡ期才具备受精能力。 (×) 2.下列有关受精过程的说法,正确的是 (　　) A.精子的细胞膜和卵细胞膜相互融合依赖于生物膜的流动性 B.精子在雌性动物的子宫中获能后才能够参与受精 C.精子的细胞膜与卵细胞膜融合,会迅速发生卵细胞膜反应 D.精子入卵后,保留原有的核膜,细胞核体积增大称为雄原核 解析:选A　精子的细胞膜和卵细胞膜相互融合依赖于生物膜的流动性,A正确;精子在雌性动物的生殖道中获能后才能够参与受精,B错误;精子的细胞膜与卵细胞膜融合,会迅速发生透明带反应,C错误;精子入卵后,原有核膜破裂并形成一个新的核膜,细胞核体积增大称为雄原核,D错误。 3.如图表示精子入卵后,发生(或引起)的一系列变化及形成受精卵的过程,下列相关叙述错误的是 (　　) A.图中X指卵细胞膜反应,Y指卵子完成减数分裂Ⅱ B.精子的细胞膜与卵细胞膜融合便发生了X,防止多精入卵 C.精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合 D.雌、雄原核充分发育后相向移动,继而合并成一个细胞核 解析:选B　精子的细胞膜与卵细胞膜融合便发生了透明带反应,防止多精入卵,而图中X指卵细胞膜反应,B错误。 4.有性生殖过程中,一个卵细胞与一个精子成功融合后,通常不再与其他精子融合。我国科学家研究发现,当卵细胞与精子融合后,卵细胞会特异性表达和分泌BF1和BF2这两种蛋白质,这两种蛋白质能避免受精卵再度与精子融合。下列叙述正确的是 (　　) A.精子与卵细胞的识别和融合,与细胞膜的选择透过性有关 B.受精过程中,精子和卵细胞的随机结合会导致基因重组 C.刚排出的精子能够立即与卵子受精 D.BF1和BF2有利于维持受精卵中染色体数目的稳定 解析:选D　细胞膜上有特异性受体,精子与卵细胞的识别与细胞膜的信息交流功能有关,精子与卵细胞的融合与细胞膜的流动性有关,A错误;受精过程中精子和卵细胞的随机结合不是基因重组,基因重组发生在减数分裂过程中,B错误;刚排出的精子必须在雌性动物的生殖道内发生相应的生理变化后,才能获得受精能力,C错误;BF1和BF2能避免受精卵再度与精子融合,有利于维持受精卵中染色体数目的稳定,D正确。 聚焦·学案二　早期胚胎发育的过程 [学案设计] 1.卵裂 (1)受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂,开始发育。 (2)胚胎发育早期,有一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.早期胚胎发育 根据胚胎形态的变化,将早期发育的胚胎分为以下几个阶段。 桑葚胚 ①卵裂产生的子细胞形成致密的细胞团; ②细胞都具有全能性 囊胚 ①内细胞团:发育为胎儿的各种组织; ②滋养层:发育成胎膜和胎盘的一部分; ③囊胚腔:内含液体的腔 原肠胚 ①外胚层:原肠胚表面的细胞层; ②内胚层:由向内迁移的细胞形成; ③中胚层:在内、外胚层之间 3.孵化 概念 囊胚进一步扩大,透明带破裂,胚胎从其中伸展出来的过程 意义 如果不能正常孵化,胚胎就无法继续发育 |情|境|探|究|思|考| 　　据下面哺乳动物发育过程的两个阶段的图示回答问题: (1)A、B分别处于什么阶段? 提示:A处于桑葚胚阶段,B处于囊胚阶段。 (2)①部分的细胞将来形成什么结构? 提示:①部分的细胞将来形成胎膜和胎盘的一部分。 (3)受精卵早期分裂时胚胎中有机物的总量和种类是如何变化的? 提示:有机物的总量不断减少,但有机物的种类增加。 (4)受精卵早期分裂时胚胎中DNA总量和每个细胞中DNA含量有何变化? 提示:胚胎中DNA总量逐渐增多,但每个细胞中DNA含量保持相对稳定。 　　[归纳拓展] 1.胚胎早期发育的特点归纳 (1)胚胎发育的起点是受精卵,受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂,此时胚胎开始发育,即胚胎发育的最初场所是输卵管,以后逐步向子宫移动,最后在子宫内着床,直至发育成为成熟的胎儿。 (2)桑葚胚阶段细胞均未分化,细胞具有全能性。 (3)囊胚阶段开始出现细胞分化,但内细胞团细胞仍具有全能性。 (4)原肠胚阶段细胞进一步分化,已分化形成外、中、内三个胚层。 (5)胚胎早期发育的营养物质来自卵黄,后期通过胎盘从母体吸收营养物质。 2.卵裂期细胞或物质的变化规律 项目 变化 项目 变化 细胞数目 增多 每个细胞内的 DNA总量 不变 每个细胞体积 减小 有机物总量 减少 DNA总量 增多 物质种类 增多 [迁移训练] 1.判断下列叙述的正误 (1)卵裂阶段的细胞分裂方式包括有丝分裂和减数分裂。 (×) (2)胚胎发育过程中细胞开始出现分化的阶段是原肠胚期。 (×) (3)卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量增多,细胞体积增大。 (×) 2.下图中a、b表示胚胎发育的两个不同时期,下列有关叙述错误的是 (　　) A.a为囊胚,该时期可分离得到胚胎干细胞 B.b为原肠胚,该时期会分化成三个胚层 C.①过程不发生同源染色体的分离和自由组合 D.②③④过程代表胚胎发育的全过程 解析:选D　a时期为囊胚,其中的内细胞团具有全能性,因此可分离得到胚胎干细胞,A正确;b为原肠胚,会分化成外胚层、中胚层和内胚层三个胚层,B正确;同源染色体的分离和自由组合发生在减数分裂Ⅰ后期,①是受精作用,该过程中不会发生同源染色体的分离和自由组合,C正确;②③④过程仅代表早期胚胎发育,不能代表胚胎发育全过程,D错误。 3.下图表示某哺乳动物的受精卵在卵裂期的几项指标的变化趋势,其中正确的是 (　　) A.①③ B.①④ C.③④ D.②④ 解析:选B　卵裂过程中，受精卵进行有丝分裂，会导致细胞总数增加，由于细胞每分裂一次，核DNA就会复制一次，因此DNA总量随时间的推移而增多，①正确；卵裂过程中，细胞不断分裂，导致细胞数目增加，但胚胎的总体积并不增加，所以所有细胞的体积之和并没有增大，每个细胞的体积随时间的推移而减小，即所有细胞的核质比逐渐增大，②③错误；受精卵在卵裂期有机物总量逐渐减少，④正确。故选B。 一、建构概念体系 二、融通科学思维 1.在胚胎工程中,常以观察到两个极体作为受精的标志之一,原因是多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ,不会形成两个第二极体;精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体。 2.精母细胞变成精子的过程中,很多结构会消失,而细胞核和线粒体保留下来的原因是细胞核内储存遗传物质,线粒体为精子运动提供能量。 3.若将外源基因导入小鼠受精卵,则外源基因可能随机插入小鼠受精卵DNA中。这种受精卵有的可发育成转基因小鼠,有的却死亡。请分析因外源基因插入导致受精卵死亡的可能的原因:外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达。 三、综合检测反馈 1.受精是精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。下列关于哺乳动物受精的叙述,正确的是 (　　) A.精子和卵子结合形成合子与细胞膜的选择透过性密切相关 B.初级卵母细胞与获能的精子在雌性动物的输卵管内完成受精 C.透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障 D.判断受精完成的标志是观察到两个极体或者雌、雄原核 解析:选C　精子和卵子结合形成合子与细胞膜的流动性密切相关,A错误;MⅡ期的次级卵母细胞与获能的精子在雌性动物的输卵管内完成受精,B错误;透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障,C正确;判断受精的标志是观察到两个极体或者雌、雄原核,受精完成的标志是雌、雄原核融合,D错误。 2.下列有关哺乳动物早期胚胎发育的叙述,正确的是 (　　) A.动物排出的卵子成熟程度都一样,都需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 B.受精卵在输卵管内进行卵裂时,细胞数量增加,但胚胎总体积并不增加 C.受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的,孵化后进入囊胚期 D.胚胎发育至原肠胚时期即开始了细胞分化,随后发育形成三个胚层 解析:选B　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,A错误;受精卵在输卵管内开始进行卵裂,卵裂过程中,细胞数量增加但胚胎总体积并不增加,B正确;孵化是指囊胚从透明带伸展出来,孵化后进入原肠胚阶段,C错误;在原肠胚时期之前,早期胚胎已经开始了细胞分化,D错误。 3.中国科学院研究人员将人的多能干细胞转化为全能性的8细胞期胚胎样细胞(8CLC),即相当于受精卵发育3天状态的全能干细胞。该研究成果可使个体化器官再生成为现实。下列叙述错误的是 (　　) A.8CLC与胚胎卵裂期细胞发育状态相似,体外培养发育至囊胚期开始分化 B.上述转化过程仅发生了细胞分化,但未表现出动物细胞的全能性 C.8CLC能够分裂分化形成将来发育为胎膜和胎盘的一部分的滋养层细胞 D.细胞具有全能性的根本原因是含有个体发育的全部或全套基因 解析:选B　8CLC与胚胎卵裂期细胞发育状态相似,体外培养发育至囊胚期开始分化,A正确;将人的多能干细胞转化为全能性的8细胞期胚胎样细胞(8CLC)的过程未表现出动物细胞的全能性,但发生了细胞分裂,B错误;8CLC相当于受精卵发育3天状态的全能干细胞,能够分裂分化形成将来发育为胎膜和胎盘的一部分的滋养层细胞,C正确;细胞内含有个体发育所需的全部或全套基因是细胞具有全能性的内在因素,D正确。 4.某实验室通过提高小鼠胚胎干细胞pSTAT3基因的表达水平,体外制备出桑葚胚样全潜能细胞(桑葚胚样细胞)。该细胞在分子水平及发育潜能上均具有自然胚胎桑葚胚期细胞特性,并在体外成功模拟了小鼠胚胎发育至原肠胚阶段。根据该研究,下列叙述错误的是 (　　) 注:pSTAT3基因是调控胚胎发育的关键基因。 A.桑葚胚样细胞可诱导发育至囊胚期 B.诱导桑葚胚样细胞时,基因的碱基序列和表达的情况都发生改变 C.囊胚期细胞重置至桑葚胚样细胞的过程类似于脱分化 D.据图推测,桑葚胚发育成囊胚的过程中,pSTAT3基因的表达水平下降 解析:选B　由题意可知,某实验室在体外成功模拟了小鼠胚胎发育至原肠胚阶段,而胚胎发育的过程为受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚→幼体,因此桑葚胚样细胞可诱导发育至囊胚期,A正确;诱导桑葚胚样细胞时,基因的碱基序列并未发生改变,B错误;囊胚期细胞重置至桑葚胚样细胞的过程类似于脱分化,C正确;由题图可知,提高囊胚内细胞团细胞的pSTAT3基因的表达后,细胞可重置至桑葚胚样细胞,因此推断桑葚胚发育成囊胚的过程中,pSTAT3基因的表达水平下降,D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $