2.3.1胚胎工程的理论基础课件-2025-2026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理论基础，涵盖受精过程（精子获能、卵子准备及受精阶段）、胚胎早期发育（卵裂期至原肠胚）及试管婴儿应用。以李女士输卵管堵塞案例结合不孕不育数据导入，通过任务驱动衔接知识点，构建从理论到实践的学习支架。 其亮点在于情境真实且任务导向，以生命观念解析精子结构与功能（保留细胞核和线粒体），用科学思维设计问题链（如防止多精入卵机制），借探究实践引导自主阅读（任务一至三）。归纳小结与高考真题练习结合，助学生深化理解，教师使用可提升教学效率与学生探究能力。

2.3.1 胚胎工程的理论基础 国家统计局数据显示，我国结婚登记女性的年龄占比中，35岁及以上非最佳育龄妇女的占比正逐年增加。晚婚晚育与不孕不育增加的趋势也高度重合。目前，我国育龄夫妇的不孕不育率已经攀升至约12%-18%。 李女士结婚3年，但一直未孕，去医院检查，结果显示丈夫的精子正常，自己的卵子和子宫也正常，只是两侧输卵管堵塞。 夫妇特别想要一个自己的孩子，有什么好的方法能让他们实现心愿？ 情境导入 讲述：小生命是如何诞生的呢？ 01 指 和 结合形成合子（即 ）的过程。 1.概念： 3.过程: 2.场所： 精子 受精 P56 一 输卵管 卵子 受精卵 受精前的准备阶段 受精阶段 准备阶段 1 —精子获能 准备阶段 2 —卵子的准备 思考1：精卵的相互识别，体现细胞膜的什么功能? 思考2：精卵融合的结构基础是什么? 细胞间的信息交流 细胞膜具有一定的流动性 讲述：在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。 与细胞膜上糖蛋白的识别作用有关。 【任务一】请同学们自主阅读教材P56-57，思考并回答下列问题： 1.什么是精子获能？获能的方法有哪些？ 2.卵子成熟的场所在哪里？卵子发育至哪个时期才具备受精的能力？ 回顾精子的发生 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 精子 染色体复制 变形 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ （一）受精前的准备阶段 1.准备阶段Ⅰ——精子获能 头 颈 线粒体鞘 尾(中心体演变而来) 细胞核 精子的变形： *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 受精 一 场所：雄性动物的 内完成。 睾丸的曲细精管 讲述：精子的形成产所？（睾丸的曲细精管） 时期：从初情期开始到生殖机能衰退。 尾部由中心体演化而来。（了解顶体是覆盖于精子头部细胞核前方、介于核与质膜间的囊状细胞器,其本质是来源于高尔基体的小泡，内含多种水解酶，所以在受精阶段会释放水解酶溶解卵细胞的透明带，进一步运动接触卵细胞膜。 ） 思考3：精母细胞在变成精子的过程中，很多结构会消失，而细胞核与线粒体都保留了下来，请尝试用你所了解的哺乳动物受精的相关知识来解释这一现象。 细胞核是遗传物质储存的场所，决定后代的遗传特性。 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。 （一）受精前的准备阶段 1.准备阶段Ⅰ——精子获能 受精 一 讲述:细胞核和线粒体都是精子的重要结构。 科学研究发现，刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在 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” 怎么让精子获能? （一）受精前的准备阶段 1.准备阶段Ⅰ——精子获能 受精 一 雌性动物的生殖道 “精子获能”实质是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。 ①直接利用雌性动物的生殖道 ②培养在人工配制的获能液 肝素 Ca2＋载体 意义： 实现各种哺乳动物在体外条件下的获能，为体外受精技术的建立奠定了基础。 讲述：获能液的成分因动物种类不同而有差异， 获能液常见有效成分有肝素、Ca2+载体等； 回顾卵细胞的发生 卵原细胞 初级卵母细胞 次级卵母细胞 卵细胞 染色体复制 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ （一）受精前的准备阶段 受精 一 场所：雌性动物的 内完成。 卵巢、输卵管 2.准备阶段Ⅱ——卵子的准备 时期： 胎儿时期(性别分化以后)和初情期以后 （1）不同动物排出的卵子成熟程度不同 可能是 ，如马、犬等；可能是 ，如猪、羊等。 初级卵母细胞 次级卵母细胞 思考4：“排卵”其实是排出的什么细胞。 讲述：排卵：指的排出初级卵母细胞或者次级卵母细胞 （3）卵子一般排出2-3小时后才能被精子穿入 卵原细胞 初级卵母细胞 次级卵母细胞 马、犬排卵 猪、羊排卵 （2）排出的卵子要在内 发育到 时，才具备与精子受精的能力。 发育 （一）受精前的准备阶段 2.准备阶段Ⅱ——卵子的准备 受精 一 输卵管 MⅡ期 讲述：排出的卵子不是成熟的卵细胞， 【这里要注意的是：减数第一次分裂形成的第一极体排出次级卵母细胞膜外，但是在透明带内的，仔细看教材图解】 【任务二】阅读教材57页“受精阶段”部分的内容， 思考回答以下问题。 1.受精时，精子依次穿过了哪些结构? 2.防止多精入卵的机制有哪些? 3.精子入卵后，它的结构发生了哪些变化? 4.卵细胞受精的标志是什么？受精完成的标志是什么？ 精子释放多种酶溶解膜外结构 精子接触卵细胞膜 透明带反应 精子触及卵细胞的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带 精子入卵 精子形成雄原核、卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核 卵细胞膜反应 精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内 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——雄原核 防止多精入卵的两个屏障 雄原核 雌原核 第一极体 第二极体 （二）受精阶段 受精 一 精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带 讲述：1.受精时，精子依次穿过了哪些结构? 2.防止多精入卵的机制有哪些? 核膜消失，形成含有两个染色体组的合子，受精卵形成 雌、雄原核靠近 受精的标志： 观察到两个极体或雌、雄原核。 受精完成的标志： 雌、雄原核融合形成合子 （二）受精阶段 受精 一 雄原核 雌原核 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，因而不会形成两个第二极体，因此观察到的两个极体为一个第一极体，一个第二极体； 讲述：受精卵中的遗传物质一半来自精子一般来自卵细胞吗？ 透明带反应 精子获能 受精前的准备阶段 卵子的准备： 精子穿过卵细胞膜外的结构 精子接触卵细胞膜 精子入卵 雌、雄原核形成、相互靠近 【归纳小结】 受精作用 受精阶段 ①直接利用雌性动物的生殖道 ②培养在人工配制的获能液 在输卵管内发育到MⅡ期 卵细胞膜反应 雌、雄原核融合，形成合子 （受精完成的标志） （受精的标志） 保证受精卵中的遗传物质与亲代细胞一致，从而保证了遗传的稳定性 受精作用 1.下列有关哺乳动物精子、卵子的发生及受精作用的叙述，正确的是(　　) A．人体卵子成熟及形成受精卵的场所均为输卵管 B．获能后的精子和卵子相遇时，会释放多种水解酶，以防止其他精子入卵 C．精子入卵后会立即与卵细胞核发生融合 D．卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体是受精的唯一标志 A 观察到雌、雄原核也可以作为受精的标志。 以便精子穿越卵细胞膜外的结构（如透明带等） 精子入卵后先形成雄原核，然后才能与雌原核融合。 随堂练习 1/4 完成 1．下列关于精子和卵子结合成受精卵的过程的叙述中，不正确的是( ) A．阻止多精入卵的屏障有透明带发生的生理反应和卵细胞膜发生的生理反应 B．卵子在减数分裂Ⅱ时才具备受精能力 C．受精卵中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方 D．受精的实质是雌原核和雄原核的融合 C 随堂练习 核遗传物质 【任务三】阅读课本58页，回答以下问题： 1.胚胎发育的场所在哪里？胚胎发育过程主要包括哪几个阶段？ 2.卵裂期胚胎总体积变化？有机物总量变化？有机物种类的变化？ 3.发育的每个阶段各有何特征？ 4.什么是孵化？孵化的意义是什么？ 讲述:受精卵形成后即开始发育 1、场所： 输卵管、子宫 02 2、过程： 胚胎早期发育 二 受精卵形成后，第一次卵裂即将开始 受精卵 2细胞胚 4细胞胚 8细胞胚 桑葚胚 囊胚 原肠胚 卵裂期 在透明带内进行分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。 项目 变化 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 有机物种类 增加 减小 增多 不变 减少 不增加 02 ① 场所： 透明带内 ②分裂方式： 有丝分裂 2、过程： 胚胎早期发育 二 (1)卵裂期 ③特点： 受精卵 2细胞胚 4细胞胚 8细胞胚 桑葚胚 囊胚 原肠胚 卵裂期 02 2、过程： 胚胎早期发育 二 (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。 ① 概念： 桑葚胚通常有32个细胞左右。 每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。 桑葚胚 桑葚 ② 特点： 细胞未分化，可作为胚胎干细胞的来源 桑葚胚 受精卵 2细胞胚 4细胞胚 8细胞胚 桑葚胚 囊胚 原肠胚 卵裂期 02 2、过程： 胚胎早期发育 二 (3)囊胚 ① 特点： ② 结构： 细胞开始出现分化 内细胞团 滋养层 囊胚腔 发育 胎儿的各种组织 沿透明带内壁扩展和排列 发育 胎盘和胎膜 胚胎内部含有液体的腔。 孵化：囊胚进一步扩大会导致透明带破裂破裂， 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。 讲述:胚胎进一步发育，细胞逐渐分化 ①聚集在胚胎一端的细胞形成内细胞团。。。。 ②沿透明带内壁扩展和排列的细胞。。。 ③随着胚胎的进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的腔 这个时期的胚胎叫作囊胚。 孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。 受精卵 2细胞胚 4细胞胚 8细胞胚 桑葚胚 囊胚 原肠胚 卵裂期 02 2、过程： 胚胎早期发育 二 (4)原肠胚 ① 特点： ② 结构： 出现胚层分化 外胚层： 内胚层： 中胚层： 表面的细胞层 向内迁移的细胞 内外两个胚层之间 逐渐分化形成各种组织、器官等 讲述:囊胚孵化后，将发育形成原肠胚。 出现由内胚层包围的空腔叫做原肠腔。 注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间 讨论： 1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？ 马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段 不同动物受精卵发育的比较 思考•讨论 不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异。 动物种类 受精卵发育的时间/h 进入子宫时受精卵的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 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 动物种类 进入子宫时发育的天数 进入子宫时的发育阶段 小鼠 3 桑葚胚 牛 4-5 8-16细胞 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？如果换成牛又该怎样处理？ 不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异。 不同动物受精卵发育的比较 思考•讨论 讨论： 小鼠应选择至少发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移植； 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， 但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常发育到囊胚阶段的胚胎进行移植； 出生发育 全能细胞 细胞分化 幼体 继续分化 性成熟个体 胚胎发育 胚后发育 个体发育 新生命诞生的过程： 李女士的疑问 检查结果：丈夫的精子正常，自己的卵子和子宫正常，只是两侧输卵管堵塞，为啥就不能怀孕？有什么好的方法能让他们实现心愿？ 回归情境 输卵管堵塞导致体内受精失败 讲述：小生命是如何诞生的呢？ “试管婴儿”并不是真正在试管里长大的婴儿，而是从卵巢内取出几个卵子，在实验室里让它们与男方的精子结合，形成胚胎，然后转移胚胎到子宫内，使之在母亲的子宫内着床，妊娠。 试管婴儿 胚胎工程指对生殖细胞、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。 2.常用技术： 体外受精、胚胎移植、胚胎分割 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。 1.工程实质： 【胚胎工程】 讲述：因此，有关动物体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础。 （3.为什么说有关动物体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础？ 人们正是在认识自然受精和早期胚胎发育的规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟，精子能在体外完成获能，获能的精子和培养成熟的卵子能在试管中完成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等） 受精 精子获能 受精前的准备 卵子准备 MⅡ期具备受精能力 雌性动物的生殖道或培养到获能液(肝素或Ca2+载体)中 精子穿过卵细胞外结构 精子接触卵细胞膜 精子入卵称为雄原核；卵子释放第二极体，形成雌原核 雌雄原核靠近 核膜消失 桑葚胚 受精卵 每个细胞能发育成组成个体的任何细胞类型及胚外组织 囊胚 原肠胚 卵裂 细胞在透明带内分裂，胚胎总体积并不增加 孵化 内细胞团 滋养层 组成个体的各种组织细胞 胎盘、胎膜等胚外组织细胞 外胚层内胚层中胚层 【课堂小结】 1.下图表示人的个体发育过程。下列说法正确的是(　　) A．过程①中，细胞中的有机物总量不变 B．过程③中，细胞形成不同胚层，是遗传物质改变引起的 C．过程②进行时，细胞中各种有机物的含量都减少 D．过程④中，各个胚层逐渐分化形成各种组织、器官等 D 随堂练习 （2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）研究显示，约70%的小鼠体细胞核移植胚胎未能成功发育至囊胚期，且仅有约2%的胚胎移植到代孕母鼠后可正常发育。下列叙述错误的是（    ） A．体细胞核进入去核的MⅡ期卵母细胞形成重构胚 B．移植前胚胎发育率低，可能是植入的体细胞核不能完全恢复分化前的功能状态 C．胚胎移植到代孕母鼠后成活率低，可能是早期胚胎未能及时从滋养层内孵化 D．为提高胚胎成活率，可用胚胎细胞核移植代替体细胞核移植 孵化是胚胎从透明带中伸展出来（不是滋养层） C 随堂练习 （2025·重庆·高考真题）为保护濒危哺乳动物甲，科研工作者将甲的近亲物种乙（种群数量多）进行了如图所示的研究，下列叙述正确的是（    ） A．克隆动物的核基因组来源于甲、乙 B．体外受精需用获能的精子与MI期的卵母细胞受精 C．囊胚①的内细胞团可发育为胎盘、个体 D．滋养层可影响内细胞团的发育 滋养层细胞分泌的某些物质可能会影响内细胞团细胞的分化 D $