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受精及胚胎早期发育过程，以“良种奶牛繁殖”社会问题导入，通过任务单引导自主学习，结合思考讨论构建学习支架，衔接胚胎工程理论与实践应用。 其亮点在于采用问题驱动与对比分析培养科学思维，通过不同动物胚胎发育数据比较提升探究实践能力，课堂小结与小测强化生命观念。助力学生深化理解，教师可高效实施教学。

第2章 第3节 （一）胚胎工程的理论基础 学习目标 01 简述受精和胚胎早期发育的基本过程 02 说明胚胎的形成经过了受精及早期发育等过程 01 问题探讨 01 从社会中来 我国对奶类的总需求量很大，但与奶业发达的国家相比，我国奶牛的单产水平还存在一定差距。奶牛品种是影响产奶的主要因素之一，而引进一头成年奶牛往往需要数万元，高昂的价格使得靠大量引进优良品种来提高产量不太可行。能不能让引进的良种奶牛快速、大量繁殖呢? 遗憾的是，牛的生育率很低！而克隆技术又不够成熟，克隆动物可能存在健康问题，并且克隆属于无性繁殖，遗传特性和供体基本相同。 讨论： 要想获得在遗传多样性上具有更大优势的后代，你能想出哪些繁育方法？ 进行体外受精（有性生殖），培育试管动物。 胚胎工程技术！ 良种荷斯坦奶牛 01 从社会中来 02 胚胎工程的概念和实质 胚胎工程是指对生殖细胞、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。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。 操作对象 目的 技术种类 工程实质 在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。 理论基础 哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律 自主学习 任务单（一） 请同学们阅读教材P56~57的内容，思考讨论并回答下列问题： 1. 什么是受精？受精的场所在哪？受精包括几个阶段？ 2.刚刚排出的精子能立即与卵子受精吗？什么是精子获能？精子获能是指精子获得能量吗？获能的方法？ 3. 排出的卵子是成熟的卵细胞吗？卵子成熟的场所？卵子发育至哪个时期才具备受精的能力？ 4. 受精时，多个精子能同时进入同一个卵细胞吗？为什么？ 这有什么意义？ 5. 受精的标志和受精完成的标志分别是什么？ 03 受精 概念： 精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。 过程 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 哺乳动物的输卵管内。 细胞膜的功能：进行细胞间信息交流 细胞膜具有：一定的流动性 03 受精 准备阶段1——精子获能 张明觉 1951年，他发现“精子获能”的生理现象。同年，澳大利亚学者奥斯汀博士也在实验中发现相同现象。国际生理学界把他们俩的研究成果命名为“张—奥原理”。这一现象的发现解开了精卵受精之谜，为哺乳类卵子体外受精的成功，奠定了理论基础。 1959年，他首次成功地把兔子的精子和卵子在体外结合，再放回到兔子子宫里，体外受精的卵子发育正常，文章发表在1959年的《自然》杂志上。正是他的研究，促成了第一个试管婴儿的诞生，因此，张明觉博士也被誉为“试管婴儿的先驱”。 03 受精 准备阶段1——精子获能 精子获能的概念? 怎么让精子获能? 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。这一生理现象称为“精子获能”。 ①直接利用 使精子获能； ②将精子培养在 中使其获能； 雌性动物生殖道 人工配制的获能液 肝素 Ca2＋载体 03 受精 ①不同动物排出的卵子成熟程度不同 卵原细胞 初级卵母细胞 次级卵母细胞 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 马、犬排卵 猪、羊排卵 准备阶段——卵子的准备 03 受精 ②卵子的成熟 卵子要在 内进一步成熟，达到 时，才具备与精子受精的能力。 输卵管 具备受精能力的卵子结构 透明带 卵细胞膜 核 (纺锤体—染色体复合物) 第一极体 减数第二次分裂时期（MⅡ期） 准备阶段——卵子的准备 03 受精 03 受精 受精阶段 精子接触卵细胞膜 透明带 卵细胞膜 核 第一极体 精子穿越卵细胞膜外的结构（透明带） 透明带反应 释放出多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构 雄原核 第二极体 雌原核 第一极体 精子入卵后，尾部脱离，核膜破裂，形成雄原核；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核。 卵细胞膜反应 防止多精入卵的两个屏障 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。 精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。 透明带反应： 卵细胞膜反应： 03 受精 受精阶段 精子接触卵细胞膜 透明带 卵细胞膜 核 第一极体 精子穿越卵细胞膜外的结构（透明带） 透明带反应 释放出多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构 雄原核 第二极体 雌原核 第一极体 精子入卵后，尾部脱离，核膜破裂，形成雄原核；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核。 卵细胞膜反应 防止多精入卵的两个屏障 雌、雄原核靠近 雌雄原核融合，形成合子 透明带和卵细胞膜的间隙有两个极体或者雌、雄原核 受精的标志： 受精完成的标志： 03 受精 受精 精子获能 受精前的准备 卵子准备 刚排出的精子必需在雌性动物的生殖道发生相应生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为“精子获能” 卵子排出后需要在输卵管中进一步成熟，到MⅡ中期，才具备与精子受精的能力 精子获能的方法：①利用雌性动物的生殖道；②将精子培养到获能液(Ca2+载体、肝素等) 中使其获能 精子穿过卵细胞外结构 精子接触卵细胞膜 精子入卵后，尾部脱离，核膜破裂，形成雄原核；卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核。 雌雄原核靠近 核膜消失，雌雄原核融合，形成合子 自主学习 任务单（二） 请同学们阅读教材P58~59受精阶段的内容，思考讨论并回答下列问题： 1.胚胎发育的场所在哪里？ 2.胚胎发育过程主要包括哪几个阶段？ 3.发育的每个阶段各有何特征？ 4.什么是桑葚胚？ 04 胚胎早期发育 幼体 继续分化 出生发育 性成熟个体 卵裂期 胚胎发育 受精卵 2细胞胚 4细胞胚 8细胞胚 桑葚胚 囊胚 原肠胚 受精卵开始向子宫移动，受精卵在输卵管一边移行，一边进行有丝分裂，逐渐发育成胚胎。可分为以下几个阶段：桑椹胚、囊胚、原肠胚 04 胚胎早期发育 胚胎发育的场所： 人卵细胞受精到受精卵卵裂后植入的过程 胚胎早期发育的过程 输卵管和子宫 分裂方式： 有丝分裂 04 胚胎早期发育 受精卵 2细胞 8细胞 桑葚胚 4细胞 卵裂 项目 变化 细胞数目 胚胎总体积 每个细胞体积 DNA总量 每个细胞内的DNA总量 有机物总量 物质种类 增加 减小 增多 不变 减少 增多 不增加 胚胎早期发育的过程 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。 04 胚胎早期发育 受精卵 2细胞 8细胞 桑葚胚 4细胞 卵裂 胚胎早期发育的过程 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，这一过程叫作孵化。 透明带 内细胞团 囊胚腔 滋养层 囊胚 04 胚胎早期发育 囊胚：胚胎进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的腔 ——囊胚腔，这个时期的胚胎叫作囊胚。 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。 内细胞团： 滋养层细胞： 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。 透明带 内细胞团 囊胚腔 滋养层 囊胚 滋养层 内胚层 外胚层 原肠腔 结构 外胚层： 内胚层： 中胚层： 表面的细胞层 向内迁移的细胞 内外两个胚层之间的细胞 逐渐分化形成各种组织、器官等。 原肠胚：囊胚孵化后，将发育形成原肠胚。 04 胚胎早期发育 04 胚胎早期发育 桑葚胚 受精卵 排列紧密，形似桑葚。 每个细胞具有全能性，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 个体的各种组织细胞 胎盘、胎膜等胚外组织细胞 通常含有三个胚层：外胚层、内胚层、中胚层 思考·讨论 不同动物受精卵发育的比较 不同动物受精卵发育及其进入子宫的时间有明显的差异。请分析下表，讨论相关问题。几种动物受精卵发育及其进入子宫的时间表。 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 注：马牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间 思考·讨论 不同动物受精卵发育的比较 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 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？如果换成牛又该怎样处理？ 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。 3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的而研究，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 05 课堂小结 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 06 课堂小测 1.下列有关受精作用及胚胎发育的说法，正确的是( ) A.防止多精入卵的两道屏障是顶体反应和透明带反应 B.卵裂期胚胎中细胞数目增加了，有机物总量减少了 C.桑葚胚从透明带中伸展出来的过程称为“孵化” D.受精过程结束的标志是在卵细胞膜和透明带之间出现两个极体 B 解析：防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应，而非顶体反应。顶体反应是精子释放酶以穿透卵子外膜的过程，属于受精的步骤，A错误；卵裂期胚胎通过有丝分裂使细胞数目增加，但此时胚胎在透明带内发育，营养物质来自卵黄，有机物因细胞呼吸消耗而总量减少，B正确；“孵化”是指囊胚从透明带中伸展出来的过程，而桑葚胚尚未形成囊胚腔，仍处于透明带内，C错误；受精过程结束的标志是雌、雄原核融合形成合子，而非极体的出现。极体的形成（如第一极体、第二极体）是受精过程中的现象，D错误。 06 课堂小测 2.下列关于早期胚胎发育的叙述，正确的是( ) A.受精卵发育成桑椹胚的过程中，细胞数量增加，胚胎总体积也增加 B.囊胚期开始出现细胞分化，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织 C.原肠胚进一步发育，出现三胚层，其中外胚层发育成呼吸道上皮 D.桑椹胚的每个细胞都具有全能性，囊胚的细胞也逐渐失去了全能性 B 解析：受精卵发育成桑椹胚的过程中，细胞不断分裂，细胞数量增加，但胚胎总体积不增加或略有缩小，因为卵裂期细胞只分裂不生长，A错误；囊胚期开始出现细胞分化，形成内细胞团和滋养层细胞，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞发育成胎膜和胎盘，B正确；原肠胚出现三胚层，内胚层发育成呼吸道上皮、消化道上皮等，外胚层发育成皮肤表皮、神经系统等，C错误；桑椹胚的每个细胞都具有全能性，囊胚的内细胞团细胞仍具有全能性，并非逐渐失去全能性，D错误。 06 课堂小测 3.下图表示某哺乳动物胚胎的早期发育过程，a～c表示相关过程，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示相关阶段。下列相关叙述正确的是( ) A.胚胎发育的全过程均在透明带内完成 B.过程a表示卵裂，该时期细胞数量不断增加，有机物的含量减少 C.过程b细胞逐渐分化，Ⅱ阶段出现内胚层、中胚层和外胚层等结构 D.Ⅲ阶段，随着胚胎逐步扩大，透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，该过程叫作孵化 B 解析：胚胎发育过程中，孵化后胚胎发育不在透明带内进行，A错误；过程a表示卵裂，此时期细胞数量不断增加，但细胞进行呼吸作用消耗有机物，所以有机物的含量减少，B正确；过程b是桑葚胚形成囊胚的过程，出现内胚层、中胚层和外胚层等结构是在c过程（原肠胚形成过程），C错误；孵化发生在囊胚阶段：囊胚扩大，透明带破裂，胚胎从透明带中伸展出来；Ⅲ阶段已经是原肠胚，孵化在Ⅲ阶段之前完成，D错误。 感谢指正 Thanks To Correct Me Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf57.62.100 Lavf58.46.101 $