第3章 第4节 第1课时 早期胚胎的形成与体外受精-【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（浙科版）

第四节　对动物早期胚胎或配子进行处理可获得目标个体 |学|习|目|标| 1.了解人和高等动物的受精过程以及早期胚胎发育的过程。 2.概述胚胎工程技术的一般过程。 3.举例说明胚胎工程技术的应用价值。 第1课时　早期胚胎的形成与体外受精 [主干知识梳理] 一、胚胎的形成过程 1.受精作用 (1)含义：精子与卵细胞结合形成受精卵的过程。 (2)过程 (3)卵内活动：精子的头部进入卵细胞还会启动卵内一系列活动，如阻止后续精子入卵、激活受精卵的分裂等。 2.早期胚胎发育过程 二、体外受精 (1)含义：指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。 (2)体外受精的原理：人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使初级卵母细胞发育成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用，并有计划地保存胚胎等。 (3)体外受精的过程 [预习效果自评] 1.判断下列说法的正误 (1)精子细胞核进入卵细胞膜，标志着受精作用的完成。 (×) 提示：受精作用完成的标志是雄原核和雌原核彼此的染色体会合在一起，最终恢复体细胞染色体数目。 (2)精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是子宫。 (×) 提示：精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是输卵管。 (3)成熟的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。 (√) (4)卵子形成过程中，减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的。 (×) 提示：卵子形成时，减数第一次分裂是在卵巢内完成的，减数第二次分裂是在受精时完成的。 (5)卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大。 (×) 提示：卵裂过程所产生的细胞会越来越小，但卵裂球总体积基本不变。 2.下列能正确表示高等动物早期胚胎发育顺序的是 (　　) A.受精卵→卵裂期→原肠胚→囊胚→组织器官的分化 B.受精卵→卵裂期→原肠胚→组织器官的分化 C.受精卵→卵裂期→原肠胚→幼体 D.受精卵→卵裂期→囊胚→原肠胚→幼体 解析：选D　高等动物早期胚胎发育依次经过受精卵→卵裂期→囊胚→原肠胚→幼体。 3.思考题 (1)体外受精获得受精卵前，将优良公牛的精子收集后放在一定浓度的肝素溶液中进行培养，试分析此操作的目的。 提示：目的是诱导精子获能。 (2)请分析受精卵中的遗传物质的来源。 提示：细胞核中的遗传物质一半来自精子，一半来自卵细胞；细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。 (3)精子与卵细胞的结合，体现了细胞膜具有什么功能? 提示：体现了细胞膜具有进行细胞间的信息交流的功能。 [精要内容把握] 一、知识体系建一建 二、核心语句背一背 1.受精的标志：透明带和卵细胞膜之间有两个极体或雌、雄原核。因为多数哺乳动物的第一极体不进行减数第二次分裂，因而不会形成两个第二极体，观察到的两个极体为一个第一极体和一个第二极体。 2.受精卵的遗传物质中，核遗传物质一半来自精子(父本)，一半来自卵细胞(母本)，细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。 3.获能的精子和成熟后的卵细胞在体外合适的环境下共同培养一段时间，便可受精。 提能点(一)　受精作用与胚胎发育过程 [任务驱动] 　　某女士利用试管婴儿技术，成功生下一个男孩。12年后，该女士决定生育第二个孩子，医院找到当年为她冷冻的“胚胎”，经过检胎等程序，该女士成功怀孕。有意思的是，这个沉睡了12年的“冰宝宝”，跟自己11岁的亲哥哥其实是“同龄”。 (1)只有经过受精作用才可获得上述冷冻“胚胎”，请简述受精的过程。 提示：主要包括以下几个阶段，①精子与卵细胞识别；②精膜与卵细胞膜融合，精子形成雄原核，卵细胞继续发育成熟，形成雌原核；③雄原核与雌原核融合，融合后的细胞形成受精卵。 (2)冷冻“胚胎”移植到子宫中可继续发育，完成胚胎发育，试分析胚胎发育的完整过程。 提示：受精卵→卵裂球→桑葚胚→囊胚→原肠胚→幼体。 (3)胚胎发育过程中，哪个时间细胞开始出现分化? 提示：囊胚期。 (4)若进行试管婴儿的某夫妇，其中妻子患有线粒体疾病(线粒体DNA缺陷)，则子女患病的情况如何?该疾病的遗传是否遵循孟德尔遗传定律?尝试分析。 提示：线粒体疾病的遗传方式是细胞质遗传，具有母系遗传的特点，即母亲患病子女全患病，这种遗传病不遵循孟德尔遗传定律。 [生成认知] 一、受精作用 1.受精的准备阶段 (1)精子获能 刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。 (2)卵子的准备 卵子要在输卵管内进一步成熟，到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。 2.受精过程 二、胚胎早期发育的过程 1.图解胚胎早期发育的过程 (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，是胚胎分割的最佳时期。 (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，可用于胚胎分割。 (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.卵裂过程中细胞或物质的变化规律 项目 变化 细胞数目、DNA总量 增多 每个细胞体积 减少 每个细胞内的DNA总量 不变 有机物总量及所含能量 减少 营养物质种类 增多 　　[例1]　(2025·金兰合作组织联考)下列有关受精作用的叙述，错误的是 (　　) A.受精卵中全部的遗传物质，一半来自父方，一半来自母方 B.受精时，精子和卵细胞的染色体会合在一起 C.受精卵中的染色体数与本物种体细胞中的染色体数相同 D.受精卵中的染色体，一半来自父方，一半来自母方 　　[解析]　受精卵的核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方，A错误；受精时，精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面，不久精子的细胞核就和卵细胞的细胞核融合，使受精卵中染色体的数目又恢复到体细胞的数目，B、C正确；受精卵中的染色体一半来自精子(父方)，一半来自卵细胞(母方)，D正确。 　　[答案]　A 　　[例2]　如图为哺乳动物早期胚胎发育的过程，下列有关叙述错误的是 (　　) A.Ⅰ时期为桑葚胚，该时期的细胞具有发育的全能性 B.过程a和b与卵裂期胚胎相比，细胞数目增多，有机物的含量增多 C.胚胎移植选择处于Ⅰ或Ⅱ时期的胚胎最易成功 D.细胞分化从 Ⅱ 时期开始贯穿于动物的整个生命历程 [解析]　Ⅰ时期为桑葚胚，含有的所有细胞都是全能细胞，该时期的细胞具有发育的全能性，A正确；过程a表示卵裂形成桑葚胚，过程b表示桑葚胚形成囊胚，这两个过程细胞均需要消耗早期胚胎营养物质产生的能量，故胚胎中有机物的含量均减少，B错误；胚胎移植选择处于Ⅰ(桑葚胚)或Ⅱ(囊胚)时期的胚胎最易成功，C正确；细胞分化从Ⅱ(囊胚)时期开始贯穿于动物的整个生命历程，D正确。 [答案]　B [易错提醒] 理解胚胎发育过程的易错点 (1)卵细胞形成过程，其中减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成，场所在卵巢；减数第二次分裂是在受精过程中完成的，场所在输卵管中。 (2)受精卵卵裂至2~8细胞时，每个细胞均具有全能性，可独立发育成一个个体。 (3)桑葚胚细胞仍未发生分化，细胞分化始于囊胚期，滋养层细胞是已经发生分化的细胞，内细胞团细胞也就是胚胎干细胞。 (4)内细胞团单个细胞不能发育成一个个体，只是具有发育的全能性，但是聚集的内细胞团细胞可以发育成个体。 [跟踪训练] 1.(2025·教育绿色评价联盟)下列关于体内受精过程的排序，正确的是 (　　) ①受精卵第一次分裂开始 ②释放第二极体 ③获能后的精子与卵子相遇并释放多种酶 ④精子穿越卵细胞膜外的结构 ⑤雌、雄原核的形成 ⑥两个原核靠近，核膜消失 A.①②③④⑤⑥ B.③②④⑤⑥① C.④⑤②①③⑥ D.③④②⑤⑥① 解析：选D　体内受精的具体过程为③获能后的精子与卵子相遇并释放多种酶→④精子穿越卵细胞膜外的结构→精子入卵→②卵子完成减数第二次分裂并释放第二极体→⑤雌、雄原核的形成→⑥雌、雄原核靠近，核膜消失→①受精卵第一次分裂开始，D正确。 2.下列关于哺乳动物胚胎早期发育的叙述，错误的是 (　　) A.胚胎发育至囊胚期即开始了细胞分化，细胞分化是基因选择性表达的结果 B.胚胎发育至原肠胚时期即开始了细胞分化，细胞分化是基因选择性表达的结果 C.原肠胚三个胚层的细胞与滋养层细胞相比，DNA相同，mRNA不完全相同 D.胚胎早期发育的过程为受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原肠胚 解析：选B　细胞分化出现在囊胚期，而细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，A正确，B错误；原肠胚的三个胚层和滋养层细胞都是由受精卵发育而来，所以其DNA相同，但由于基因的选择性表达，所以mRNA不完全相同，C正确；早期胚胎发育的过程为受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原肠胚，D正确。 3.(2025·余姚中学月考)如图为受精作用及早期胚胎发育示意图，下列叙述正确的是 (　　) 受精卵桑葚胚囊胚原肠胚幼体 A.①过程需要获能的精子与完成减数分裂后形成的卵细胞相互识别 B.②过程既可进行有丝分裂增殖，也能以减数分裂方式增殖 C.通过②③过程增殖后的细胞，都还具有全能性 D.③④过程发生细胞分化但细胞的基因型都相同 解析：选D　①过程需要获能的精子与减数第二次分裂中期的卵细胞相互识别，A错误；②过程只能进行有丝分裂增殖，B错误；通过②过程增殖后的细胞具有全能性，通过③过程增殖后的内细胞团细胞具有全能性，但滋养层细胞不具有全能性，C错误。 4.下图表示精子入卵后，发生(或引起)的一系列变化形成受精卵的过程，下列叙述错误的是 (　　) A.图中X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数第二次分裂 B.经图中Y过程只形成了雌原核 C.精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合 D.精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶 解析：选B　透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障，卵细胞膜反应形成第二道屏障。精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫作雄原核；与此同时，精子入卵后被激活的卵子完成减数第二次分裂，释放第二极体后，形成雌原核，故Y过程既形成了雌原核，又形成了第二极体。 提能点(二)　体外受精 [任务驱动] 一些不孕患者希望通过试管婴儿技术生育孩子。请回答以下相关问题： (1)“试管婴儿”是指精子和卵子在试管内进行结合的体外受精技术，受精前精子与卵子要进行何种处理? 提示：精子需要经过获能处理，卵子要培养成熟(减数第二次分裂中期)。 (2)精子与卵子在体外受精后，就将受精卵移入发育培养液进行培养，该培养液与一般的细胞培养液有什么不同? 提示：哺乳动物早期胚胎体外培养，需要配制一系列不同成分的培养液，以满足不同时期胚胎发育对营养物质的需求。哺乳动物的胚胎培养液成分一般都比较复杂，除一些无机盐和有机物外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。 [生成认知] 1.卵母细胞的采集和培养方法 (1)超数排卵技术 促性腺激素可作用于卵巢，促进雌激素的分泌，进而促进卵子的排出。 (2)从输卵管中采卵 从输卵管中冲取的卵子，已发育至MⅡ中期，可直接与获能的精子进行受精作用。 (3)从卵巢中采卵 卵巢中的卵母细胞为初级卵母细胞，采卵后需在体外培养至MⅡ中期，才能进行体外受精。 2.哺乳动物体外受精过程图解 　　[典例]　下图是利用体外受精技术培育试管动物的大致过程，下列叙述错误的是 (　　) A.受精可以在专用的受精溶液中完成 B.处于MⅡ中期的卵母细胞具有受精功能 C.哺乳动物体外受精后的早期胚胎体外培养不需要额外提供营养物质 D.进行胚胎体外培养的目的是检查受精状况和受精卵的发育能力 [解析]　MⅡ中期的卵母细胞和获能精子可在专用的受精溶液中完成受精，A正确；成熟卵细胞才有受精能力，所以用于受精的卵母细胞应发育到MⅡ中期，B正确；哺乳动物体外受精后的早期胚胎体外培养所需营养物质与体内基本相同，例如需要有激素、氨基酸、维生素、无机盐、核苷酸等，还需加入血清等天然成分，C错误；进行胚胎体外培养的目的是检查受精状况和受精卵的发育能力，D正确。 [答案]　C [跟踪训练] 1.下列有关试管婴儿、试管动物和体外受精的叙述，正确的是 (　　) A.通过试管婴儿繁育后代的过程属于有性生殖 B.试管牛所采用的技术中包含克隆技术和体外受精等 C.试管婴儿能使不能产生精子或卵子的夫妇得到自己的孩子 D.从雌性体内采集的卵子或卵母细胞均需体外培养后，才能与获能的精子受精 解析：选A　试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，属于有性生殖，A正确；试管牛所采用的技术中没有采用克隆技术，B错误；试管婴儿技术能解决部分不孕不育症，但不能使不能产生精子或卵子的夫妇得到自己的孩子，C错误；在输卵管获得的卵子有可能直接与获能的精子受精，在卵巢内采集的卵母细胞需体外培养至减数第二次分裂中期，才能与获能的精子受精，D错误。 2.嵌合体是指不同遗传性状嵌合或混杂表现的个体，构建嵌合体动物可用来研究胚胎发育、制备模型动物和畜牧生产等。如图是构建嵌合体小鼠的流程图，回答下列问题： (1)囊胚可以从小鼠母体获得，也能通过体外受精的途径获得。小鼠体外受精的主要步骤是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。体外受精后，应将受精卵转移至发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。  (2)图中过程②获取的小鼠胚胎干细胞是囊胚中的　　　　　　　　细胞，胚胎干细胞在功能上具有　　　　　　　　，从而能分化为小鼠的任何一种组织细胞。  答案：(1)卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精　(2)内细胞团　发育的全能性 科学思维——归纳比较自然受精、人工受精和体外受精 　　　　　项目 自然受精 人工受精 体外受精 不同点 过程 不同 雌雄动物 交配完成 用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内，完成受精 人工获取精子、卵子，在体外培养液中完成受精过程 场所不同 雌性动物输卵管中 体外培养液中 相同点 (1)精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程； (2)都是有性生殖 [素养评价] 1.下列有关人工受精、体外受精和自然受精的叙述，错误的是 (　　) A.人工受精能更有效地发挥公畜的优良特性 B.体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能 C.人工受精、体外受精的本质与自然受精不同 D.人工受精过程中的精、卵结合在母畜体内，而体外受精中这一过程发生在体外培养液中 解析：选C　在人工受精时，一般选择优良品种公畜的精液与多只母畜进行受精作用，因此人工受精能更有效地发挥公畜的优良特性，A正确；体外受精可以将优良品种母畜经超数排卵获取的多个卵子，在体外(培养皿中)使其受精，能更有效地发挥母畜的繁殖潜能，B正确；人工受精、体外受精的本质与自然受精相同，都是两性生殖细胞的结合，C错误；人工受精过程中的精、卵结合发生在母畜体内，而体外受精中这一过程发生在体外培养液中，D正确。 2.(2025·鄞州中学月考)如图是通过体外受精技术培育试管动物的大致流程示意图，下列叙述错误的是　 (　　) A.采集的精子不能直接与成熟的卵母细胞完成体外受精 B.①②过程分别为受精作用和减数分裂 C.自然孕育时，图中的①~④过程都是在输卵管中完成的 D.早期胚胎在生理状况相同的同种雌性动物体内可以继续发育 解析：选B　题图中①②过程分别为受精作用和有丝分裂，B错误。 学科网（北京）股份有限公司 $