2.3胚胎工程的理论基础（课时一）课件-2026-2027学年高二下学期生物人教版选择性必修3

（一） 胚胎工程的理论基础 第2章 细胞工程 第三节 胚胎工程 高中生物学选择性必修3生物技术与工程（人教版） 概述胚胎形成经过的过程,构建胚胎发育的机制模型。 说出受精的含义及受精过程。 感受生命发生的珍贵,树立珍爱生命的意识。 学习目标 胚胎工程的概念 1.操作对象:动物　　 　　、受精卵或早期胚胎细胞。  2.技术基础:体外受精、胚胎移植、　　　　　　等。  3.特点:经过多种显微操作和处理后获得的胚胎,还需移植到雌性动物体内生产后代,以满足人类的各种需求。 4.理论基础:哺乳动物受精和　　 　　发育的规律。  5.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。 生殖细胞 胚胎分割 早期胚胎 受精 1.准备阶段 (1)精子获能:刚刚排出的精子不能立即与卵子受精,必须在雌性动物的 　　　　　　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”。  (2)卵子的准备:动物排出的卵子成熟程度不同,有的可能是初级卵母细胞,有的可能是次级卵母细胞。但它们都要在输卵管内进一步成熟,到______　　　　　期时,才具备与精子受精的能力。  生殖道 MⅡ 卵细胞膜 透明带 卵细胞膜 雄原核　 雌原核 胚胎早期发育 1.场所:　　　 　　　。  2.过程 (1)卵裂:受精卵形成后在　　　　　内进行的早期分裂。细胞的数量不断增加,但胚胎的　　　　　并不增加。  (2)桑葚胚:卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团,形似桑葚。 (3)囊胚:细胞逐渐分化,聚集在胚胎一端的细胞形成　　　　　,将来发育成胎儿的各种组织;而沿透明带内壁扩展和排列的细胞,称为　　　　　细胞,它们将来发育成胎膜和胎盘。随着胚胎的进一步发育,胚胎的内部出现了　　　　　。  细胞没有分化,具有全能性 输卵管和子宫 透明带 总体积 内细胞团 滋养层 囊胚腔 (4)孵化:囊胚进一步扩大,会导致　　 　破裂,胚胎从其中伸展出来。  (5)原肠胚:原肠胚表面的细胞层为　　　　　,向内迁移的细胞形成内胚层。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　　　　　。这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。  透明带 外胚层 中胚层 想一想 议一议 1.刚排出的精子不能立即与卵子受精,使精子获能的方法有哪些? 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? 提示 直接利用雌性动物的生殖道使精子获能;将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。获能液的成分因动物种类不同而有所差异,常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。 提示 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.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?请结合所学习的内容举例说明。 提示 胚胎工程的许多技术都是在了解了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。人们正是在认识了这些自然规律的基础上,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内完成受精,获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等。 4.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。 提示 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。 情境探究 主题一　受精 受精是精子与卵子结合形成合子(受精卵)的过程,包括受精前的准备阶段和受精阶段。下图表示精卵相遇的示意图,请回答下列问题。 1.写出图中各部分名称:①　　　　　　　　,②　　　　　　,④　　　　　。  透明带 卵细胞膜 第一极体 2.刚排出的卵子是成熟的卵子吗?它在母体的什么部位与精子受精? 3.受精过程中卵子的哪些结构发生生理反应可以防止多精入卵?这有什么意义? 提示 不同类型的动物排出的卵子成熟程度不同,有的可能是初级卵母细胞,有的可能是次级卵母细胞。但它们都要在输卵管内进一步成熟,到MⅡ期时,才具备与精子受精的能力。 提示 在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。精子入卵后,卵细胞膜也会立即发生生理反应,拒绝其他精子再进入卵内。其意义是保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致,从而保证遗传的稳定性。 4.判断卵子是否受精的重要标志是什么? 提示 观察到两个极体或者雌、雄原核。 1.受精过程 2.受精阶段主要变化 过程 主要变化 第一步:精卵相遇 精子释放多种酶,溶解卵细胞膜外的结构 第二步:精子接触卵细胞膜 透明带发生生理反应 第三步:精子入卵 卵细胞膜发生生理反应,雌、雄原核形成 第四步:受精卵形成 雌、雄原核靠近,核膜消失,形成合子 方法突破 主题二　胚胎早期发育 下图表示哺乳动物胚胎早期发育过程的几个阶段,请据图回答问题。 1.写出图中各标号的名称:A.　　　　　　;B.　　　　　; [①]　　　　　　　　;[②]　　　　　　　　　; [③]　　　　　　　　　;[④]　　　　　　。  桑葚胚 囊胚 滋养层 内细胞团 透明带 囊胚腔 2.什么是孵化?孵化之前和孵化之后分别是哪种胚胎? 3.胚胎发育过程中,开始出现细胞分化的阶段和细胞分化最显著的阶段分别是哪些时期?细胞分化的原因是什么? 提示 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。孵化之前是桑葚胚和囊胚,在透明带中发育,孵化之后将发育成原肠胚。 提示 胚胎发育过程中,开始出现细胞分化的阶段是囊胚,细胞分化最显著的阶段是原肠胚的三个胚层分化形成各种组织、器官。细胞分化的原因是细胞内基因的选择性表达。 4.受精卵的早期分裂称为卵裂。卵裂期细胞中有机物、DNA的含量和细胞体积有什么特点? 提示 卵裂期细胞中有机物减少,每个细胞中DNA的含量基本不变,细胞体积减小。从受精卵到囊胚阶段总体积不变,但细胞数目增多,所以每个细胞体积减小;伴随细胞分裂,细胞数目增多,总DNA含量增多,但每个细胞中DNA含量保持相对稳定;该过程中有机物总量减少,因为细胞一直通过细胞呼吸消耗有机物但不从外界吸收。 1.胚胎早期发育过程 发育过程 特点 受精卵 受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂,开始发育 卵裂期 细胞在透明带中进行有丝分裂,细胞数量不断增加,胚胎的总体积不增加 桑葚胚 卵裂产生的子细胞形成致密的细胞团,形似桑葚 囊胚 ①细胞开始出现分化(内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,滋养层将来发育为胎膜和胎盘) ②出现囊胚腔 ③透明带破裂,胚胎从中伸展出来(即孵化) 方法突破 发育过程 特点 原肠胚 分化为内胚层、中胚层和外胚层三个胚层 发育过 程图示 2.卵裂期胚胎内细胞或物质的变化规律 项目 变化 细胞数目 增多 每个细胞体积 减小 DNA总量 增多 每个细胞内的DNA总量 不变 有机物总量 减少 物质种类 增多 所含能量 减少 网络构建 哺乳动物胚胎的早期发育示意图 经典图示 在线检测 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子细胞膜融合 D.精子入卵后精子的尾部留在外面,最后被分解吸收 B 解析 透明带发生反应后,卵细胞膜也会立即发生生理反应,防止多精入卵,然后卵子完成减数分裂Ⅱ并释放第二极体,形成雌原核,A项正确,B项错误;精子入卵主要指精子的头部外膜与卵子细胞膜融合,C项正确;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,最后被分解吸收,D项正确。 2.下列有关高等动物受精作用的叙述,正确的是(　　) A.在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体时说明卵子已受精 B.精子与卵子结合过程中,卵子完成减数分裂Ⅰ C.精子细胞膜与卵子细胞膜的融合依靠细胞膜的功能特点 D.获能的精子与卵子相遇后,会释放出多种酶,防止多精入卵 A 解析 在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体时说明卵子已受精,A项正确;精子与卵子结合过程中,卵子完成减数分裂Ⅱ,B项错误;精子细胞膜与卵子细胞膜的融合依靠细胞膜的结构特点——具有一定的流动性,C项错误;透明带和卵细胞膜分别发生相应反应,从而防止多精入卵,D项错误。 3.下图为哺乳动物早期胚胎发育的过程,下列有关叙述错误的是(　　) A.Ⅰ时期为桑葚胚,该时期的细胞具有发育的全能性 B.过程a和b细胞数目和有机物的含量都不断增多 C.Ⅱ时期胚胎会进一步扩大,导致透明带破裂,胚胎从其中伸展出来 D.细胞分化从Ⅱ时期开始贯穿于动物的整个生命历程 B 解析 Ⅰ时期为桑葚胚,含有的所有细胞都是全能细胞,该时期的细胞具有发育的全能性,A项正确;过程a表示卵裂形成桑葚胚,过程b表示桑葚胚形成囊胚,这两个过程细胞均需要消耗能量,故胚胎中有机物的含量均减少,B项错误;Ⅱ时期为囊胚,囊胚进一步扩大,会导致透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,C项正确;细胞分化从Ⅱ囊胚时期开始贯穿于动物的整个生命历程,D项正确。 4.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.桑葚胚之前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,胚胎的总体积并不增加 A 解析 桑葚胚是32个细胞左右的胚胎,胚胎的内部无含有液体的腔,A项错误;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,B项正确;桑葚胚之前的细胞一般都具有全能性,囊胚的细胞逐渐分化,C项正确;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,甚至略微缩小,D项正确。 本 课 结 束 精子卵细胞膜外的结构卵细胞雌、雄原核受精卵。 $