2.3.1胚胎工程的理论基础课件-2026-2027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，涵盖受精过程和早期胚胎发育。课堂导入以奶牛繁殖实际问题引发思考，通过核移植、体外受精等技术引出概念，再系统讲解受精准备阶段、受精阶段及早期胚胎发育过程，构建从问题到理论的学习支架。 其亮点在于融合生命观念与科学思维，如通过精子变形结构保留分析结构与功能观，对比不同动物胚胎发育数据培养科学思维。采用问题驱动和图表结合的教学方法，习题巩固与课堂小结帮助学生构建知识体系，既提升学生探究能力，也为教师提供详实教学资源。

一、胚胎工程的理论基础 本节聚焦: 胚胎形成经过了哪些过程？ 受精和早期胚胎发育的基本过程是什么？ 第3节 胚胎工程 我国对奶类的总需求量很大，但我国奶牛的单产水平并不高。而引进一头外国高产成年奶牛往往需要数万元。 牛的生育率很低！一头母牛一胎一般只产一头犊牛，一生约生育四五次。 课堂导入 思考：你有什么方案可以实现荷斯坦奶牛的快速大量繁殖呢？ ①核移植技术 ②可以通过体外受精、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。 什么是胚胎工程呢 操作对象 操作水平 技术手段 工程实质 理论基础 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。P56 胚胎工程 概念 动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞 主要集中在细胞水平上 体外受精、胚胎移植、胚胎分割等 在体外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 一、受精 【受精】指精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。 1.概念： 识别：细胞膜进行细胞间信息交流 细胞膜具有一定的流动性 2.场所： 输卵管 3.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 哺乳动物的输卵管内。 准备阶段1：精子获能 注意：不是获得能量 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生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为精子获能。 ①精子获能： Ⅰ. 直接利用雌性动物的生殖道让精子获能。 Ⅱ. 将精子培养在人工配制的获能液中使其获能。 （常见的有效成分有：肝素、Ca2+载体等） ②获能方法： 一、受精 ③意义： 实现了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重要基础。 精原细胞 大量精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 精子 有丝分裂 染色体复制 变形 第一阶段 第二阶段 第三阶段 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ 线粒体鞘 头 颈 尾巴 细胞核 线粒体 一、受精 大鼠的精子190μm长而大象的精子却只有50μm长。 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 思考：精细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？(P59) ③精子头出现 ④细胞质浓缩 ①顶体的发生 ②尾的发育 ⑤精子形成 精子的变形过程 1.细胞核是精子储存遗传物质的场所，决定后代的遗传特性，它参与受精过程。 2.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。 准备阶段2：卵子的准备 一、受精 （1）卵子一般在排出______后才能被精子穿入。 （2）动物排出的卵子成熟程度不同： 有的可能是______________，如马、犬等； 有的可能是______________，如猪、羊等； 2-3h 初级卵母细胞 次级卵母细胞 卵原细胞 初级卵母细胞 次级卵母细胞 马、犬排卵 猪、羊排卵 发育 准备阶段2：卵子的准备 透明带 卵细胞膜 核 （纺锤体—染色体复合物） 第一极体 一、受精 排出的卵子都要在__________进一步成熟。 （4）卵子具备与精子受精能力的时期： ________ 输卵管内 MⅡ期 自然状态下，“排卵”其实排出的是 （“卵母细胞”或“卵细胞”），并在输卵管中成熟（时期： ），等待受精...若不能受精，则保留此状态约48小时后死亡。 MⅡ期 （3）卵子成熟的场所： 卵子的发生 1、形成场所： 在雌性动物的 内完成。 卵巢 不连续 两 2、特点： 卵细胞的形成是一个 的过程，有 次暂停 卵泡中的卵母细胞在排卵前都是减数分裂Ⅰ前期 性成熟后，受性激素刺激继续分裂 一、受精 受精阶段 ① 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 ②精子细胞膜与卵细胞膜融合 透明带反应 ③雌、雄原核形成 精子入卵 卵细胞膜反应 精子细胞膜与卵细胞膜融合，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 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 受精阶段 卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核 雌、雄原核靠近 核膜消失，形成受精卵。 第一次卵裂即将开始 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雌雄原核融合，形成合子(受精卵) 受精阶段 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； 13 受精完成的标志： 雌雄原核融合形成合子 受精的标志： 观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间）或者雌雄原核 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 已受精 已完成受精 受精卵中的染色体(核基因）：父母双方各提供一半 受精卵中的DNA（质基因）： 母方提供更多一些 受精阶段 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； 14 准备阶段 准备阶段1：精子获能 准备阶段2：卵子的准备： 精子穿越卵细胞膜外的结构（放射冠和透明层） 透明带反应(阻止多精入卵的第一道屏障) 精子细胞膜与卵细胞膜融合 精子入卵(进入卵细胞膜) 卵细胞膜反应(阻止多精入卵的第二道屏障) 雄、雌原核形成 雌、雄原核融合形成合子 受精阶段 (受精的标志：观察到两个极体或雌、雄原核) ——受精完成的标志 雌性动物生殖道 人工配制的获能液 在输卵管内发育到MⅡ期 保证受精卵中的遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证了遗传的稳定性。 受精作用小结 15 1.下列有关胚胎工程理论基础的叙述，正确的是（　　） A．在自然条件下，哺乳动物的受精作用在子宫内完成 B．常以观察到两个极体作为受精的标志 C．囊胚期的细胞开始出现了分化，透明带发育成胎盘和胎膜 D．精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带发生生理反应，阻止后来精子进入 B 输卵管壶腹部 滋养层 习题巩固 【详解】A、哺乳动物的受精作用在输卵管壶腹部完成，而非子宫，A错误； B、受精时，次级卵母细胞完成减数第二次分裂，排出第二极体，故观察到两个极体（第一极体和第二极体）可作为受精完成的标志，B正确； C、囊胚期细胞分化为滋养层（发育为胎盘和胎膜）和内细胞团（发育为胎儿），透明带是包裹在卵母细胞外的糖蛋白结构，并非细胞，C错误； D、精子触及卵细胞膜时，触发卵细胞膜反应（阻止多精入卵的第二道屏障），而透明带反应发生在精子接触透明带时（第一道屏障），D错误。 故选B。 (1)写出图中字母表示的结构名称。 a.　　　 , b.　　　, c.　　 。 3.下图为哺乳动物受精过程示意图,请据图回答下列问题。 (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) 习题巩固 17 人卵细胞受精到受精卵卵裂后植入的过程 二、胚胎早期发育 一、场所： 输卵管和子宫 二、过程： 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 1.卵裂 受精卵 2细胞 4细胞 8细胞 桑葚胚 ①细胞分裂方式是__________ ②场所__________ ③特点： 有丝分裂 透明带内 细胞数量不断增加，胚胎总体积不增加 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 物质种类 增加 减小 增多 不变 减少 不增加 增加 细胞进行代谢分解有机物 二、胚胎早期发育 2.桑葚胚： ①概念：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。 ②特点： （一般32个细胞） 桑葚 桑葚胚 桑葚胚及以前的细胞均未分化，细胞全能性高，是胚胎分割的最佳时期。 这一阶段及之前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。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 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 内细胞团的细胞未分化，具有全能性。胚胎干细胞的主要来源。 滋养层细胞已经分化，将来只能分化为胎盘和胎膜。 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。 透明带 二、胚胎早期发育 细胞开始出现分化 3.囊胚： 孵化： 囊胚进一步扩大，导致 破裂，胚胎从其中伸展出来，叫做 。 透明带 孵化 如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育，所以胚胎移植应选择在孵化前。 桑葚胚→囊胚形成 囊胚扩大→孵化 二、胚胎早期发育 开始从外界获取营养物质。 4.原肠胚： 出现胚层分化 二、胚胎早期发育 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 逐渐分化形成各种组织、器官等 内胚层 中胚层 外胚层 原肠胚三胚层的发育 外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官 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 内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体 总结：早期胚胎的发育过程 2细胞 4细胞 8细胞 桑葚胚 原肠胚 受精卵 囊胚 桑葚胚及之前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。 细胞开始出现分化 内细胞团： 滋养层： 囊胚腔： 将来发育成胎儿的各种组织 将来发育成胎膜和胎盘 囊胚 拓展了解——胚胎发育和个体发育 二、胚胎早期发育 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 时间/d 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 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。 二、胚胎早期发育 马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段。 讨论1：表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？ 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？如果换成牛又该怎样处理？ 桑葚胚阶段;牛在自然条件下，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桑葚胚或囊胚阶段的胚胎进行移植。 讨论3：不同动物胚胎进入子宫所处的时期不同，这给胚胎工程提供了什么启示？ 体外受精形成的胚胎，发育到一定阶段才可移植到子宫中。 1.如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 习题巩固 D 减少 细胞分化 部分 【详解】过程①中，细胞中的有机物总量减少，A错误; 过程③中，细胞形成不同胚层，是细胞分化引起的，遗传物质并没有改变，B错误; 过程②进行时，细胞中部分有机物的含量减少,C错误; 过程④中，各个胚层逐渐分化形成各种组织、器官等，这是细胞分化的结果，D正确 2.下图是胚胎发育过程中某阶段图，下列有关叙述错误 的是(　　) A．图中②将发育为胎膜和胎盘等结构 B．图中③可发育成胎儿的各种组织 C．高等哺乳动物细胞分化开始于桑葚胚期 D．胚胎从①中伸展出来的过程叫作孵化 习题巩固 C 囊胚期 【详解】图中②是滋养层，将发育为胎膜和胎盘，A正确； 图中③处的细胞为内细胞团细胞，可发育成胎儿的各种组织，B正确； 高等哺乳动物细胞分化开始于囊胚期，C错误； 胚胎从①透明带中伸展出来的过程叫作孵化，D正确。 3.如图表示哺乳动物胚胎发育过 程的几个阶段，请据图回答问题： (1)写出各个阶段的名称。 A：________，B：________。 (2)B时期开始出现___________。 (3)[④]将来发育成_________________。 (4)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只由一个精子和卵子结合，防止多精入卵受精的两道屏障分别是_____________、_______________。 桑葚胚 囊胚 细胞分化 胎儿的各种组织 透明带反应 卵细胞膜反应 习题巩固 受精 胚胎早期发育 场所 输卵管和子宫 过程 桑葚胚 胎儿形成 囊胚 （内含囊胚腔） 原肠胚 （内含原肠腔） 受精卵 场所 过程 准备阶段 精子获能 卵子的准备 受精阶段 精卵接触 精子入卵 原核形成 合子形成 课堂小结 胚胎工程的理论基础 输卵管 穿越透明带 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)精子人卵后，卵细胞膜会发生反应阻止其他精子人卵。( ) 教材P59 练习与应用 × × √ 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.囊胚由内细胞团、滋养层和囊胚腔构成 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 教材P59 练习与应用 A 2.精子在雌性动物的生殖道内是如何获能的?除了教材中介绍的，防止多精入卵的机制还有哪些?感兴趣的话，请通过查阅相关资料或请教专家来进行了解。关于受精作用，你还能提出其他问题吗? 教材P59 练习与应用 精液由精子和精浆两部分组成。精浆中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进人雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一些物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。 不同动物的精子在雌性动物生殖道内获能的部位可能会所有差异，但主要是在子宫和输卵管中。精子的获能涉及以下变化:雌性动物生殖道分泌的一些物质使精子表面的物质发生变化(如某些酶将顶体表面的糖蛋白降解);精子表面结构一些物质的比例发生变化;膜的通透性发生变化等。这些变化可以暴露出精子表面与卵细胞相识别的受体，改变精子的活力，为后续受精做准备。 Lavf58.20.100 $