2.3胚胎工程(第1课时）2025-2026学年高二生物同步备课优质课件（人教版2019选择性必修3）

该高中生物学课件聚焦胚胎工程，系统阐述受精（精子获能、卵子准备及受精阶段）和胚胎早期发育（卵裂、桑葚胚、囊胚、原肠胚）的核心知识，通过“良种牛繁殖”情境导入，从克隆技术局限过渡到胚胎工程，以问题链搭建学习支架，衔接前后知识。 其亮点在于融合情境创设与问题驱动，如“精子为何保留细胞核和线粒体”等问题培养科学思维，不同动物胚胎发育表格对比强化生命观念，习题巩固提升探究实践能力。学生能构建知识体系，教师可依托结构化资源高效教学。

第3节 胚胎工程 第2章 细胞工程 1 教学目标 TEACHING OBJECTIVES 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。 重难点： 受精及其胚胎早期发育的基本过程。 胚胎工程技术及其应用 2 胚胎工程的理论基础 1 目录 CONTENT 指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行显微操作和处理，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。 【情境】如果你花几万元买了一公一母两头良种牛，如何实现大量繁殖？ 通过动物细胞核移植技术克隆 问：克隆技术不够成熟，克隆动物可能存在健康问题，哺乳动物自身繁殖率低，怎么解决？ 可通过体外受精、胚胎分割等胚胎工程技术获得多个良种奶牛胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代。 胚胎工程： 操作对象 主要集中在细胞水平上 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。 哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律 操作水平： 工程实质： 理论基础： （1）场所： 在雄性动物的 内完成。 从 开始到 衰退。 （2）时期： 场所：__________ 1 胚胎工程的理论基础——受精 受精：指精子和卵子结合形成合子(受精卵)的过程。 输卵管内 受精前的准备阶段： 受精阶段 阶段： 精卵相互识别体现了细胞膜： 的功能。 精卵融合的结构基础： 。 进行细胞间信息交流 精子获能和卵子的准备 细胞膜的流动性 1.精子的形成： 睾丸 初情期 生殖机能 大鼠的精子190μm长而大象的精子却只有50μm长。 注：不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关 ②尾的发育 精子 变形 染色体复制及相关蛋白质合成 同源染色体分离、非同源染色体自由组合 姐妹染色单体分离 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ 分裂间期 精子变形的过程： ①顶体的发生 ③精子头出现 ④细胞质浓缩 颈（有中心粒） 线粒体鞘 顶体 头 尾 (高尔基体) (主要是细胞核) （供能） (中心体) 问：精子形成过程中很多细胞结构会消失，为什么细胞核和线粒体都保留？ 细胞核是精子储存遗传物质的场所，决定后代的遗传特性，参与受精过程。 线粒体是精子进行有氧呼吸的主要场所，为精子的生存和运动提供能量。 2.为什么受精前的精子要“获能”，是指让精子获得能量吗？ 精子获能的原因：精液由精子和精浆组成，精浆中含有抑制精子获能的物质，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生理变化后才能获得受精能力。 精子获能实质：精子获得受精“能力”，而不是获得能量。 ①直接利用雌性动物的生殖道 ②培养在人工培植的获能液（肝素、Ca2＋载体 精子获能的方法？ 间期 减数分裂Ⅰ 2.卵子的准备： （1）场所： （2）时期： 在雌性动物的 内完成。 动物的胚胎在 以后。 卵巢 性别分化 原始卵泡 成熟卵泡 黄体 次级卵母细胞 正常情况下， 1个卵泡只能形成1个成熟的卵子； 排卵是指卵子从卵泡中排出。 注：不同动物排出的卵子成熟程度不同： 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。 间期 减数分裂Ⅰ （3）排出的卵子要在输卵管内发育到 成熟时，才具备与精子受精的能力。 MⅡ期 （4）卵子一般在排出 后才能被精子穿入。 2-3h 成熟的（MⅡ期）卵母细胞 在输卵管内发育到减数分裂Ⅱ（中期） ①获能后的精子与卵子在 相遇，精子释放多种酶（ ）溶解卵细胞膜外结构（ ） ②精子接触卵细胞膜; ③卵细胞膜外的 迅速发生生理反应，阻止其他精子再进入卵内（ ） ⑥雄原核的形成：精子尾部脱离,原有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。 雌原核的形成：激活的卵子完成 ，排出第二极体，形成雌原核。 输卵管 顶体酶 透明带 透明带 透明带反应 ④精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵；⑤入卵后，_________迅速发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内 卵细胞膜 卵细胞膜反应 减数分裂Ⅱ 雄原核 雌原核 第一极体 第二极体 卵细胞膜 透明带 细胞核 第一极体 ⑦雄、雌原核充分发育后，彼此靠近， 消失，形成含有两个染色体组的合子（受精卵）。 核膜 两个极体 雌雄原核 受精的标志：观察到两个极体或者雌、雄原核。 注：核膜消失，第一次卵裂即将开始 受精完成的标志：雌、雄原核融合形成合子 第一极体 第二极体 多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ 习题巩固 1.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指卵子的减数分裂Ⅱ 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 B 12 (1)写出图中字母表示的结构名称。 a.　　　 , b.　　　, c.　　 。 1.下图为哺乳动物受精过程示意图,回答下列问题。 (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。 透明带 雄原核 雌原核 输卵管 ④ (3)在精卵相遇之前,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　　　 。卵子一般排出后都要在_______中进一步成熟,当达到　 　　　　　　 时,才具备与精子受精的能力。 精子获能　 输卵管 减数分裂Ⅱ中期(或MⅡ期) (1)图中a、b、c表示细胞分裂，依次为 ，在精子与卵子结合过程中完成的分裂是 (填“a”“b”或“c”)。图中的p、q表示的结构依次是 。c过程发生的场所为 。 有丝分裂、减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ c 透明带、卵细胞膜 输卵管 (2)卵子成熟后，即可进行受精，判断卵子受精的标志是______________ _________________________。 可以观察到两个 极体(或观察到雌、雄原核) 2.观察某哺乳动物卵子的发生和成熟示意图，回答问题： 场所：_________，分裂方式：__________， 时期：_______________， 特点： 1.受精卵的早期分裂有什么特点？在哪里进行？ 2 胚胎早期发育 胚胎发育早期一段时间在透明带内进行，细胞数量增加，但胚胎的总体积不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂（卵裂期）。 输卵管 有丝分裂 原肠胚 受精卵 2细胚 4细胞 8细胞 桑葚胚 囊胚 受精卵→桑葚胚 卵裂 项目 变化 细胞数目 胚胎的总体积 每个细胞体积 DNA总量 每个细胞内的DNA总量 有机物总量 增加 减小 增多 不变 减少 不增加 原肠胚 受精卵 2细胚 4细胞 8细胞 桑葚胚 囊胚 卵裂产生的子细胞数目达到32个，逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚。 2.桑葚胚有什么特点？ 卵裂 桑椹胚阶段及之前的每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能性细胞。 3.囊胚有什么特点？ 细胞开始分化（细胞的结构、功能出现差别） 胎盘和胎膜 发育 （含液体） （沿透明带内壁扩展和排列的细胞） 发育 胎儿的各种组织 滋养层细胞已分化。 内细胞团的细胞未分化，具有全能性，可作为胚胎干细胞的来源。 囊胚腔 透明带 滋养层 内细胞团 囊胚扩大→孵化 囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。 次级卵母细胞 受精 2细胞期 4细胞期 8细胞期 受精卵 桑葚胚 囊胚 着床→ 原肠胚 胚胎早期发育的场所：_______________ 输卵管、子宫 囊胚腔 透明带 滋养层 内细胞团 滋养层 内胚层: 外胚层： 原肠腔 表面的细胞层 向内迁移的细胞 囊胚孵化 原肠胚的特点：出现胚层分化 ·三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。 外胚层 内胚层 中胚层 （1）外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官。 （2）中胚层：皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统。 （3）内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体。 幼体 性成熟个体 继续分化 出生发育 原肠胚→ 受精卵→ 2细胚→ 4细胞→ 8细胞→ 桑葚胚→ 囊胚→ 胚胎发育 胚后发育 内细胞团 滋养层细胞 囊胚腔 外胚层 中胚层 内胚层 个体发育 起点是受精卵， 终点是成熟的胎儿 因此，高等动物个体发育的起点是受精卵，终点是性成熟的个体。 全能细胞 细胞分化 孵化 【易错提醒】 1. 误认为子宫是唯一的发育场所。 受精卵形成后即在输卵管内开始进行有丝分裂，输卵管为受精卵发育的 最初场所。 2. 误认为胚胎发育过程中胚胎体积一直在增大。 卵裂时期胚胎总体积基本不变，每个细胞的体积在减小。 3. 误认为胚胎发育过程中有机物总量在增加。 早期胚胎发育消耗卵细胞提供的营养物质，有机物总量减少， 但有机物种类增加。 4. 卵裂期和桑葚胚时期，只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，胚胎发育所需营养主要来自卵黄。 5. 囊胚期细胞开始分化，透明带破裂，滋养层细胞（以后发育成胎盘、胎膜，与母体建立联系）从外界吸收营养物质，使胚胎继续发育。 思考·讨论 不同动物受精卵发育的比较 动物 种类 受精卵发育/h 进入子宫时发育 天数和发育阶段 2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑葚胚 天 发育阶段 小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑葚胚 山羊 24~38 48~60 72 72~96 96~120 4 10~16细胞 绵羊 36~38 42 48 67~72 96 3~4 16细胞 猪 21~51 51~66 66~72 90~110 110~114 2~2.5 4~6细胞 马 24 30~36 50~60 72 98~106 6 囊胚 牛 27~42 44~65 46~90 96~120 120~144 4~5 8~16细胞 讨论2:将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时，应选择至少发育到什么阶段的胚胎? 若换成牛又该怎样处理? 牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8~16细胞阶段进入子宫，但为提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，实践中通常用囊胚阶段的胚胎进行移植。 思考·讨论 不同动物受精卵发育的比较 动物 种类 受精卵发育/h 进入子宫时发育 天数和发育阶段 2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑葚胚 天 发育阶段 小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑葚胚 山羊 24~38 48~60 72 72~96 96~120 4 10~16细胞 绵羊 36~38 42 48 67~72 96 3~4 16细胞 猪 21~51 51~66 66~72 90~110 110~114 2~2.5 4~6细胞 马 24 30~36 50~60 72 98~106 6 囊胚 牛 27~42 44~65 46~90 96~120 120~144 4~5 8~16细胞 讨论3:为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础? 胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物在自然条件下受精和胚胎早期发育规律的基础上实现的。如体外模拟使卵母细胞在体外成熟，精子在体外完成获能，获能的精子和培养成熟的卵子在试管内完成受精，获得的受精卵在人工培养条件下继续发育等。 1.下列关于蛙胚胎发育过程的叙述，正确的是（ ） A.通过细胞分裂不断增加细胞数量，并在一定时期发生细胞分化 B.胚胎发育过程中细胞不断分裂，但不发生凋亡 C.随着细胞分裂次数的增加，蛙胚的有机物总量不断增加 D.发育过程中蛙胚从环境中获得的氧气和营养物质逐渐增加 A 习题巩固 2.(2023·山东潍坊模拟)斑马鱼和人类基因有着87%的相似性， 每条雌鱼每次排卵300枚左右，体外受精后胚胎发育同步性好，胚体透明且发育速度快，是科研上常用的模式脊椎动物之一。 下列说法错误的是(　　) A.用胶原蛋白酶处理斑马鱼胚胎的滋养层， 可获得大量胚胎干细胞 B.利用斑马鱼进行实验获得的结论大多数情况下也适用于人类 C.斑马鱼的透明胚胎有利于观察药物对其体内器官发育的影响 D.胚胎数量多、体外发育都是斑马鱼作为模式脊椎动物的优点 A 24 感谢观看! 2019人教版·生物·选择性必修3 25 Lavf58.33.100 $