以過程圖的形式表示受精作用和胚胎發(fā)育的過程。(科學(xué)思維)
哺乳動(dòng)物在自然條件下受精和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律是胚胎工程重要的理論基礎(chǔ)。闡述細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能的適應(yīng)。(生命觀念)
牛的生育率很低。一頭母牛每年只能產(chǎn)一胎,每胎生一個(gè)牛仔,每胎產(chǎn)2個(gè)牛仔的情況比較少見(一般占懷孕總數(shù)的1~2.3%),一頭母牛一生大約生育四五次。
我國奶牛單產(chǎn)水平低。高產(chǎn)奶牛的引進(jìn)價(jià)格昂貴,靠大量引進(jìn)優(yōu)良品種來提高產(chǎn)量不太可行
問題1:你有什么方案可以實(shí)現(xiàn)荷斯坦奶牛的快速大量繁殖呢?
②可以通過體外受精、胚胎分割等胚胎工程技術(shù)獲得多個(gè)良種奶牛胚胎,然后移植給代孕母牛生下后代。
大國崛起之國家級(jí)奶牛種子庫(視頻)
生產(chǎn)后代,以滿足人類的各種需求。
體外受精、胚胎移植、胚胎分割等
哺乳動(dòng)物受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律
生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞
在體外條件下, 對(duì)動(dòng)物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進(jìn)行的模擬操作
指對(duì)生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞進(jìn)行多種顯微操作和處理,然后將獲得的胚胎移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代,以滿足人類的各種需求。胚胎工程技術(shù)包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
一、胚胎工程的理論基礎(chǔ)
受精的場(chǎng)所?包括幾個(gè)階段?
防止多精入卵的屏障有哪些?受精的標(biāo)志?受精完成的標(biāo)志?
合作探究一:請(qǐng)同學(xué)們自主閱讀教材P56-57,小組合作思考討論完成問題。
排出的卵子是成熟的卵細(xì)胞嗎?卵子成熟的場(chǎng)所?卵子發(fā)育至哪個(gè)時(shí)期才具備受精的能力?
什么是精子獲能?精子獲能是指精子獲得能量嗎?獲能的方法?
指精子和卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程。
準(zhǔn)備階段Ⅰ——精子獲能
準(zhǔn)備階段Ⅱ——卵子的準(zhǔn)備
1.準(zhǔn)備階段Ⅰ——精子獲能
科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),剛剛排出的精子不能立即與卵子受精,必須在雌性動(dòng)物的生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后,才能獲得受精能力,這一生理現(xiàn)象稱為“精子獲能”
①直接利用雌性動(dòng)物的生殖道
②培養(yǎng)在人工培植的獲能液
問題2:精子細(xì)胞變成精子的過程中,細(xì)胞中很多結(jié)構(gòu)會(huì)消失,為什么細(xì)胞核和線粒體都保留下來?
細(xì)胞核——精子儲(chǔ)存遺傳物質(zhì)的場(chǎng)所,決定后代的遺傳特性,參與受精過程。 線粒體——精子進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所,為精子的生存和運(yùn)動(dòng)提供能量。
卵子一般排出2-3小時(shí)后才能被精子穿入,不同動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同
馬、犬等少數(shù)哺乳動(dòng)物排出的卵子是初級(jí)卵母細(xì)胞
豬、羊等多數(shù)哺乳動(dòng)物排出的卵子是次級(jí)卵母細(xì)胞
2.準(zhǔn)備階段Ⅱ——卵子的準(zhǔn)備
排出的卵子要在輸卵管內(nèi)發(fā)育到MⅡ(中)期時(shí),才具備與精子受精的能力。
精子穿越卵細(xì)胞膜外的結(jié)構(gòu),如透明帶
精子形成雄原核、卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ,釋放第二極體,形成雌原核
防止多精入卵的兩個(gè)屏障
受精過程結(jié)束后,受精卵的分裂也就開始了
核膜消失,形成含有兩個(gè)染色體組的合子,受精卵形成
受精的標(biāo)志:觀察到兩個(gè)極體或雌雄原核
受精完成的標(biāo)志:雌雄原核的融合
剛排出的精子必需在雌性動(dòng)物的生殖道發(fā)生相應(yīng)生理變化后,才能獲得受精能力,這一現(xiàn)象稱為“精子獲能”
卵子排出后需要在輸卵管中進(jìn)一步成熟,到MⅡ期,才具備與精子受精的能力
精子獲能的方法:利用雌性動(dòng)物的生殖道;將精子培養(yǎng)到獲能液(Ca2+載體、肝素等)中使其獲能
精子入卵稱為雄原核;卵子釋放第二極體,形成雌原核
1.下列有關(guān)哺乳動(dòng)物受精的表述,正確的是(  ) A.在自然條件下,受精在子宮中完成 B.精子需要獲能才能與卵子結(jié)合,而卵子一經(jīng)排出就具備受精能力 C.精子入卵后,卵細(xì)胞膜會(huì)發(fā)生反應(yīng)阻止其他精子入卵 D.精子入卵后,精卵立即融合形成受精卵
2.受精過程的順序?yàn)?  )①第一次卵裂開始?、诖?、雄原核相向移動(dòng),彼此靠近,核膜消失,形成受精卵  ③精子釋放出多種酶,溶解卵細(xì)胞膜外的一些結(jié)構(gòu)?、苈鸭?xì)胞膜外的透明帶發(fā)生反應(yīng),阻止后來的精子進(jìn)入透明帶?、荽啤⑿墼说男纬葾.①③④⑤② B.③④②⑤① C.④⑤①③② D.③④⑤②①
3.下列過程發(fā)生在受精過程中的是(  )①精子與卵子接觸,釋放多種酶②精子釋放的酶可使精子穿過透明帶、卵細(xì)胞膜③卵子恢復(fù)分裂并很快完成了減數(shù)分裂Ⅰ④精子和卵子的細(xì)胞核分別形成雄原核和雌原核⑤透明帶反應(yīng)可以防止多精入卵的發(fā)生A.①②⑤   B.①④⑤ C.②③④ D.②④⑤
4.下列有關(guān)哺乳動(dòng)物體內(nèi)受精表達(dá)正確的是(  )A.動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同,只有部分具備與精子受精的能力B.卵子形成過程中,減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂是連續(xù)的C.透明帶和卵細(xì)胞膜發(fā)生相應(yīng)反應(yīng)來防止多精子入卵D.精子無需穿過透明帶也可以與卵細(xì)胞膜接觸
5.以下與受精作用有關(guān)的說法中,不正確的是(  ) A.受精作用的實(shí)質(zhì)是精子的核和卵細(xì)胞的核融合 B.受精后的卵細(xì)胞能阻止其他精子的進(jìn)入 C.受精作用前后卵細(xì)胞的活躍狀態(tài)不同 D.受精卵中的染色體和DNA均由精子和卵細(xì)胞各提供一半
6.下列細(xì)胞,哪一個(gè)代表已經(jīng)完成受精的卵子(   )
早期胚胎發(fā)育的場(chǎng)所?胚胎發(fā)育過程主要包括哪幾個(gè)階段?
什么是孵化? 孵化的意義?
合作探究二:請(qǐng)同學(xué)們自主閱讀教材P58,小組合作思考討論完成問題。
囊胚階段內(nèi)細(xì)胞團(tuán)會(huì)發(fā)育成什么?滋養(yǎng)層呢?
卵裂期胚胎總體積變化?有機(jī)物總量變化?有機(jī)物種類的變化?
在透明帶內(nèi)進(jìn)行分裂,細(xì)胞數(shù)量不斷增加,胚胎總體積不增加,這種受精卵的早期分裂稱為卵裂。
7.如圖表示人的受精卵在卵裂期過程中,DNA總量、每個(gè)細(xì)胞體積、所有細(xì)胞體積之和、細(xì)胞數(shù)量的變化趨勢(shì)(橫坐標(biāo)為發(fā)育時(shí)間)。其中正確的是( )
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
當(dāng)卵裂產(chǎn)生的子細(xì)胞數(shù)目達(dá)到32個(gè),逐漸形成致密的細(xì)胞團(tuán),形似桑葚時(shí),這時(shí)的胚胎稱為桑葚胚。
這一階段及之前的每個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能,屬于全能細(xì)胞。
聚集在胚胎一端,將來發(fā)育成胎兒的各種組織。
沿透明帶內(nèi)壁擴(kuò)展和排列,將來發(fā)育成胎膜和胎盤
胚胎內(nèi)部含有液體的腔。
孵化:囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致透明帶破裂破裂,胚胎從其中伸展出來,這一過程叫做孵化。孵化非常重要,如果不能正常孵化,胚胎就無法繼續(xù)發(fā)育。
內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞具有全能性
逐漸分化形成各種組織、器官等。
每個(gè)細(xì)胞具有全能性,能發(fā)育成組成個(gè)體的任何細(xì)胞類型及胚外組織
細(xì)胞在透明帶內(nèi)分裂,胚胎總體積并不增加
8. 下列有關(guān)哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育的敘述,錯(cuò)誤的是 ( )A.在桑椹胚階段,胚胎的內(nèi)部開始出現(xiàn)含有液體的腔B.胚胎干細(xì)胞是一類未分化的細(xì)胞,可以從早期胚胎中分離獲得C.桑椹胚的細(xì)胞一般都具有全能性,囊胚的細(xì)胞逐漸分化D. 受精卵早期分裂時(shí),胚胎中細(xì)胞數(shù)目不斷增加,但胚胎的總體積并不增加
9.右圖是胚胎發(fā)育過程中某階段示意圖,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(  )A.圖中②將發(fā)育為胎膜和胎盤等結(jié)構(gòu) B.圖中③可發(fā)育成胎兒的各種組織C.高等哺乳動(dòng)物細(xì)胞分化開始于桑葚胚期 D.胚胎從①中伸展出來的過程叫做孵化
10.下列關(guān)于哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育的敘述,正確的是 ( ) A.合子形成后立即進(jìn)入子宮內(nèi)進(jìn)行有絲分裂 B.卵裂時(shí)隨著細(xì)胞數(shù)目的增加,胚胎總體積增大 C.桑葚胚階段前的每個(gè)細(xì)胞都屬于全能細(xì)胞 D.內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來發(fā)育成胎盤和胎膜
11.下圖為哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育的過程示意圖,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 ( ) A.過程a和b使胚胎中有機(jī)物的含量減少B.Ⅰ時(shí)期胚胎中的細(xì)胞具有全能性C.細(xì)胞分化開始于Ⅲ時(shí)期D.圖示過程中,部分細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)可能發(fā)生改變
12.下列有關(guān)動(dòng)物早期胚胎發(fā)育過程的說法,錯(cuò)誤的是(  )A.卵裂過程中細(xì)胞體積增大,有機(jī)物的總量不斷下降B.桑葚胚期,細(xì)胞暫未分化,此時(shí)的細(xì)胞具有發(fā)育的全能性C.卵裂過程是在透明帶內(nèi)完成的,進(jìn)行的是有絲分裂D.內(nèi)、外兩個(gè)胚層在原腸胚期形成
13.圖2-3-6表示的是哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育過程的幾個(gè)階段,請(qǐng)據(jù)圖回答問題:(1)寫出各個(gè)階段的名稱:A:     ,B:     ,C:      。?
(2)寫出圖中各標(biāo)號(hào)的名稱:②      ,④       ,⑤       ,⑧      。?(3)A時(shí)期的細(xì)胞具有     性,B時(shí)期開始出現(xiàn)      ,C時(shí)期開始出現(xiàn)      。?(4)②將來發(fā)育成            。?
不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較
不同動(dòng)物受精卵發(fā)育及其進(jìn)入子宮的時(shí)間有明顯的差異。請(qǐng)分析下表,討論相關(guān)問題(注:馬牛為排卵后時(shí)間,其他動(dòng)物為交配后時(shí)間)
問題3:表中哪種動(dòng)物的胚胎在進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高?
馬的胚胎進(jìn)入子宮時(shí),發(fā)育程度最高,它處于囊胚階段
問題4:將體外培養(yǎng)的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時(shí),應(yīng)選擇至少發(fā)育到什么階段的胚胎?如果換成牛又該怎樣處理?
小鼠應(yīng)選擇至少發(fā)育到桑葚胚階段的胚胎進(jìn)行移植。牛在自然情況下,胚胎雖然最早可在8~16細(xì)胞階段進(jìn)入子宮,但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率,在實(shí)踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。
問題5:為什么說關(guān)于動(dòng)物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究,會(huì)為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)?請(qǐng)結(jié)合所學(xué)習(xí)的內(nèi)容舉例說明。
胚胎工程的許多技術(shù)都是在了解了哺乳動(dòng)物在自然條件下受精和胚胎早期發(fā)育規(guī)律的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。人們正是在認(rèn)識(shí)了這些自然規(guī)律的基礎(chǔ)上,在體外進(jìn)行有效的模擬,才使卵母細(xì)胞能在體外成熟,精子能在體外完成獲能,獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子能在試管內(nèi)完成受精,獲得的受精卵能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等。
雌性動(dòng)物的生殖道或培養(yǎng)到獲能液(肝素或Ca2+載體)中
每個(gè)細(xì)胞能發(fā)育成組成個(gè)體的任何細(xì)胞類型及胚外組織

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