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的理论基础，围绕受精（包括精子获能、卵子准备及受精阶段）和早期胚胎发育（卵裂、桑葚胚、囊胚、原肠胚）展开。通过奶牛繁育实际问题引入，结合克隆与体外受精的对比思考，搭建从无性生殖到有性生殖的知识支架，衔接前后知识点。 其亮点在于融合科技史案例（如1982年试管牛、张明觉精子获能发现）和实际问题，以生命观念中的结构与功能观（如精子结构与受精功能的关联）、科学思维的证据分析（如防止多精入卵机制的逻辑推理）为核心。设置自主阅读问题、阶段特征对比等探究实践环节，帮助学生深化理解，教师可借助清晰的知识脉络和互动设计提升教学效果。

我国奶牛的单产水平无法满足国民对牛奶的需求。拥有人气明星“黑白花”奶牛之称的美国荷斯坦奶牛泌乳量高居各乳用牛之冠，母牛一般产乳量高达7000kg（305天）。引进一头成年荷斯坦奶牛奶牛往往需要数万元；同时，牛的生育率很低，一生约生育四五次。你有什么方案可以实现荷斯坦奶牛的快速大量繁殖呢？ 模拟有性生殖，进行体外受精，培育试管动物。 核移植技术进行克隆 思考1：克隆荷斯坦奶牛可以达到快速繁育的目的。如果繁育成功，这样的种群在遗传多样性上与自然种群有何区别？ “克隆”属于无性生殖 思考2：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？ 受体母牛 (代孕) 精子 卵子 受精卵 早期胚胎 试管牛 胚胎移植 体外受精 体外胚胎培养 有性生殖 生殖方式？ 1982年世界首例“试管牛” 犊问世 背景资料： 1988年3月10日，当张丽珠教授手托婴儿头、取出婴儿时，一阵清脆的婴儿啼哭声把医护人员震得心花怒放。 张丽珠和长大后的郑萌珠合影 试管婴儿 2.3 胚胎工程 1.概念： 2、常用技术： 3、实质： 对 、 或 进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎 到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。 体外受精、胚胎移植、胚胎分割等 生殖细胞 受精卵 早期胚胎细胞 移植 在体外条件下，对动物____________和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。 自然受精 目录 一.受精 二.胚胎早期发育 5 一.受精 （一）受精： 受精 定义 阶段 指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。 受精前的准备阶段 受精阶段 准备阶段Ⅰ——精子获能 准备阶段Ⅱ——卵子的准备 场所 输卵管内 准备阶段1：精子获能 （1）概念： 刚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”。 （3）研究精子获能机制的意义： 实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能，为___ __________的建立奠定了基础。 体外受精技术 （2）获能方法： *获能液的成分因动物种类不同而有所差异； *获能液常见有效成分有肝素、Ca2+载体等； 直接利用 使精子获能； 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 张明觉，美籍华人，生殖生物学家、育种学家和避孕药的创始人。 1951年发现“精子获能”现象，被人们誉为“试管婴儿”的先驱。 注意 ①精子获能实质是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。 ②精子获能的场所：雌性动物的生殖道。 2. 什么是精子获能？精子获能是指精子获得能量吗？精子获能的方法？ 准备阶段1：精子获能 头 颈 线粒体鞘 尾 *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 （4）成熟精子结构 （细胞核） （中心体） 顶体（高尔基体） 思考：精子的结构特性与其功能有什么相关性？ 精子运动提供能量 遗传物质储存场所 （一）受精： 2.准备阶段Ⅱ——卵子的准备 卵子一般在排出______后才能被精子穿入。一些实验证据表明，卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程。 2-3h 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 排出的卵子要在输卵管内发育到MⅡ(中)期时，才具备与精子受精的能力。 发育 思考：在进行体外受精操作时，需要对精子和卵子进行什么处理？ ①精子：获能处理；②卵子：成熟培养 受精阶段 自主阅读课本P57“受精阶段”文字部分，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？这有什么意义？ 3.入卵后，精子和卵子发生了哪些变化？ 4.卵细胞受精的标志是什么？受精完成的标志是什么？ 受精 一 精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带 释放出多种酶，以溶解这些结构 精子接触卵细胞膜 透明带反应 精子入卵 卵细胞膜反应 透明带反应：精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带 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 防止多精入卵的两个屏障 受精阶段 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？这有什么意义？ （维持每种生物前后代体细胞染色体数目的恒定） 借助自身运动 精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带 精子接触卵细胞膜 透明带反应 精子形成雄原核 精子入卵 卵细胞膜反应 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，叫做雄原核。 雄原核 雌原核 放出第二极体 第一极体 防止多精入卵的两个屏障 卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核 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，观察到的两个极体为一个第一极体一个第二极体(P58相关信息) 3.入卵后，精子和卵子发生了哪些变化？ 雌、雄原核靠近 核膜消失，形成受精卵 第一次卵裂即将开始 受精的标志： 观察到两个极体或者雌、雄原核。 受精完成的标志： 雌雄原核形成合子（受精卵） 雌雄原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失。这个含有两个染色体组的合子就是受精卵。受精过程结束后，受精卵的发育也就开始了。 4.卵细胞受精的标志是什么？受精完成的标志是什么？ 受精的实质：两细胞核融合 受精卵遗传物质的来源： 核基因： 质基因： 精子和卵子各提供一半 几乎全部来自卵细胞 二.胚胎早期发育 二、胚胎早期发育 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？ 同学们认真阅读P56-57，思考下列问题： 二、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 二、胚胎早期发育 1.卵裂 桑葚胚 卵裂 (细胞未分化) 受精卵 2细胞胚 4细胞胚 8细胞胚 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卵裂。 二、胚胎早期发育 2.桑葚胚 当卵裂产生的子细胞数目达到32个，逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。 这一阶段及之前的每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。 (2)特点 (1)概念 二、胚胎早期发育 3.囊胚 内细胞团 滋养层 囊胚腔 发育 胎盘和胎膜 发育 胎儿的各种组织 聚集在胚胎一端 沿透明带内壁扩展和排列 胚胎内部含有液体的腔。 内细胞团的细胞未分化，可以作为胚胎干细胞的来源。 滋养层细胞已经分化，将来只能分化为胎盘和胎膜。 二、胚胎早期发育 3.囊胚 囊胚进一步_______，会导致____________，胚胎从_________中__________，这一过程叫做孵化。 扩大 透明带破裂 透明带 伸展出来 孵化 *孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育 二、胚胎早期发育 桑葚胚→囊胚形成 囊胚扩大→孵化 二、胚胎早期发育 4.原肠胚 内胚层 中胚层 外胚层 囊胚孵化后，将发育形成_______；原肠胚表面的细胞层为_________，向内迁移的细胞形成_______；随着发育的进行，一部分细胞还会在内外两个胚层之间形成______；这三个胚层将_____________________________； 原肠胚 外胚层 内胚层 中胚层 逐渐分化形成各种组织、器官等 二、胚胎早期发育 受精卵 ：最初在输卵管进行有丝分裂 卵裂期 ：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加。 桑葚胚 ：由全能细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑葚 囊胚（内含囊胚腔） 内细胞团：发育成胎儿各组织 滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘 原肠胚（内含原肠腔） 外胚层 中胚层 内胚层 胎儿形成 进一步发育为不同的组织、器官、系统 胚胎早期发育过程小结 二、胚胎早期发育 不同动物受精卵发育的比较 注：马、牛为排卵后时间，其他动物为交配后时间。 1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高? 表中马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。 二、胚胎早期发育 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? 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，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。 3.不同动物胚胎进入子宫所处的时期不同，这个胚胎工程提供了什么启示？ 体外受精形成的胚胎，发育到一定阶段方可移植到子宫中。 受精 早期胚胎发育 受精前的准备 精子和卵子的结构 受精的过程 精子穿越透明带 囊胚 原肠胚 精子进入细胞膜 雌雄原核的形成 核膜重构成受精卵 卵裂 桑葚胚 胚胎工程的理论基础 小结 一、概念检测 1.判断下列有关哺乳动物受精的表述是否正确。 （1）在自然条件下，受精在子宫中完成。（ ） （2）精子需要获能才能与卵子结合，而卵子一经排出就具备受精能力。（ ） （3）精子入卵后，卵细胞膜会发生反应阻止其他精子入卵。（ ） × √ × 2.下列有关哺乳动物早期胚胎发育的叙述，错误的是（ ） A.在桑葚胚阶段，胚胎的内部开始出现含有液体的腔 B.胚胎干细胞是一类未分化的细胞，可以从早期胚胎中分离获得 C.桑葚胚的细胞一般都具有全能性，囊胚的细胞逐渐分化 D.受精卵早期分裂时，胚胎中细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加 A 二、扩展应用 1. 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。 细胞核和线粒体都是精子的重要结构。其中，细胞核是遗传物质储存的场所，决定后代的遗传特性，它参与受精过程。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。 $