課題
胚胎工程
一 胚胎工程的理論基礎
單元
第二章
學科
生物
年級
高二
學習目標
與
核心素養(yǎng)
闡述受精和胚胎早期發(fā)育的基本過程。
1.文化基礎：哺乳動物受精和胚胎早期的規(guī)律。
2.自主發(fā)展：理解和掌握胚胎工程最基本的原理和基礎
3.社會參與：以過程圖的形式表示受精作用和胚胎發(fā)育的過程。
重點
哺乳動物受精和胚胎早期的規(guī)律
難點
受精的過程和早期胚胎發(fā)育過程
教學過程
教學環(huán)節(jié)
教師活動
學生活動
設計意圖
導入新課
從社會中來
我國對奶類的總需求量很大，但與奶業(yè)發(fā)達的國家相比，我國奶牛的單產(chǎn)水平還存在一定差距。奶牛品種是影響產(chǎn)奶量的主要因素之一，而引進一頭成年奶牛往往需要數(shù)萬元，高昂的價格使得靠大量引進優(yōu)良品種來提高產(chǎn)量不太可行。能不能讓引進的良種奶?？焖佟⒋罅糠敝衬?遺憾的是，牛的生育率很低，一頭母牛一胎一般只產(chǎn)一頭犢牛，一生約生育四五次。如何解決這個難題呢?
提示：可以通過體外受精、胚胎分割等技術獲得多個良種奶牛的胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代。
觀看圖片和資料，結合剛學過的動物細胞工程相關知識，思考問題，解決問題。
創(chuàng)設情境，讓學生利用所學知識，提出解決問題方法，引導學生思考，激發(fā)他們的社會責任感。
講授新課
一、胚胎工程
1．概念：對生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞進行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。
2．主要技術：體外受精、胚胎移植和胚胎分割。
閱讀P56—57頁，分析下列問題：
胚胎形成經(jīng)過了哪些過程？
受精和早期胚胎發(fā)育的基本過程是怎樣的？
二、受精
1．概念：精子與卵子結合形成合子(即受精卵）的過程。
2．場所：雌性動物的輸卵管內(nèi)。
3.精子發(fā)生的位置和時期
（1）精子的發(fā)生是在睪丸完成的
（2）雄性動物從初情期至生殖機能衰退，睪丸曲細精管不斷進行生殖細胞的增殖
（3）曲細精管為高度彎曲的上皮狀管道，每個睪丸小葉中含有1-4條
4.精子發(fā)生的階段
第一階段：精原細胞有絲分裂產(chǎn)生新的精原細胞，部分經(jīng)過染色體復制和其他物質(zhì)合成形成初級精母細胞
第二階段：初級精母細胞兩次減數(shù)分裂形成精細胞（單倍體）
第三階段：精細胞變形形成精子
5.精子的結構
細胞核染色質(zhì)高度濃縮，核變長并移向細胞一側(cè)，構成精子頭部高爾基體形成頂體泡，凹陷為雙層帽狀，覆蓋細胞核頭端，構成頂體中心體遷移到頂體相對側(cè)，發(fā)出軸絲形成尾部線粒體聚集在尾的基部形成線粒體鞘細胞其他物質(zhì)形成原生質(zhì)滴并最終脫落。
6.精子獲能
剛剛排出的精子，不能立即與卵子受精，必須在雌性動物生殖道發(fā)生相應的生理變化后，才能獲得受精能力。
7.卵子的準備
卵子要在輸卵管內(nèi)進一步成熟，到減數(shù)第二次分裂中期時，才具備與精子受精的能力。
8.防止多精入卵的兩道屏障
(1）透明帶反應：精子觸及卵細胞膜的瞬間，會產(chǎn)生阻止后來的精子進入透明帶的生理反應，稱作透明帶反應，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。
(2）卵細胞膜反應：精子入卵后，卵細胞膜會立即發(fā)生一種生理反應，拒絕其他精子再進入卵內(nèi)，稱為卵細胞膜反應，這是防止多精入卵受精的第二道屏障。

二、胚胎早期發(fā)育
1．場所：輸卵管。
2．過程
①卵裂：受精卵形成后即在輸卵管內(nèi)進行有絲分裂，開始發(fā)育。胚胎發(fā)育早期，有段時間是在透明帶內(nèi)進行分裂，細胞的數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體積并不增加，這種受精卵的早期分裂稱為卵裂。
②桑葚胚：當卵裂產(chǎn)生的子細胞逐漸形成致密的細胞團，形似桑葚時，這時的胚胎稱為桑葚胚。
③纛胚：胚胎進一步發(fā)育，細胞逐漸分化。聚集在胚胎一端的細胞形成內(nèi)細胞團，將來發(fā)育成胎兒的各種組織；而沿透明帶內(nèi)壁擴展和排列的細胞，稱為滋養(yǎng)層細胞，它們將來發(fā)育成胎膜和胎盤。隨著胚胎的進一步發(fā)育， 胚胎的內(nèi)部出現(xiàn)了含有液體的腔叫囊胚腔， 這個時期的胚胎叫作囊胚。囊胚進一步擴大，會導致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫作孵化。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。
三、思考與討論
1.表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發(fā)育程度最高?
提示：比較而言馬的際臉進入于官時，發(fā)有程度最高，它處于囊胚階段。
2.將體外培養(yǎng)的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時，應選擇至少發(fā)育到什么階段的胚胎?如果換成牛又該怎樣處理?
提示：小銀應選擇至少發(fā)育到桑找胚階段的胚胎進行移植。牛在自然情況下，胚胎雖然一平可在8-16細胞階段進入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實踐中通常用發(fā)有到囊胚階段的胚胎進行移植。
3.為什么說關于動物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會為胚胎工程提供理論基礎?請結合所學習的內(nèi)容舉例說明。
提示：胚胎工程的許多技術都是在了解了哺乳動物在自然條件下受精和胚胎早期發(fā)有規(guī)律的基礎上實現(xiàn)的。人們正是在認識了這些自然規(guī)律的基礎上，在體外進行有效的模擬，才使郭母細胞能在體外成熟，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。
四、總結與練習
1．下列關于受精過程的敘述，錯誤的是( B ）
A．獲能后的精子與卵子相遇后，釋放多種酶溶解卵細胞膜外的結構
B．卵細胞膜反應是防止多精入卵的第一道屏障
C．精子與卵細胞膜相互融合，精子入卵
D．雄原核形成的同時，卵子完成減數(shù)第二次分裂
提示：精子受精過程主要包括：精子穿越放射冠和透明帶、進入卵細胞膜、原核形成和融合等過程。獲能的精子與卵細胞相遇后，發(fā)生頂體反應，釋放頂體酶穿過放射冠進入透明帶，接觸透明帶并發(fā)生透明帶反應，這是第一道屏障，隨后入卵與卵細胞膜接觸，發(fā)生卵細胞膜反應，這是第二道屏障。在精子形成雄原核時，卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體，形成雌原核，雌、雄原核結合，完成受精作用。]
2．根據(jù)哺乳動物受精過程示意圖，回答下面的問題：
(1）圖中字母表示的結構名稱分別是[a]_____________、[b]____________。
(2）圖中數(shù)字表示的過程分別是①___________、②___________、③___________。
(3）在精卵相遇之前，精子在雌性動物生殖道發(fā)生相應的生理變化，具有了受精能力，這個過程叫作________。卵子一般在排出后都要在________中進一步成熟，當達到__________________時，才具備與精子受精的能力。
(4）動物胚胎是由合子經(jīng)有絲分裂形成的，合子只由一個精子和卵子結合的生理基礎是___________。
[答案] (1）雄原核 雌原核 (2）精子穿過透明帶 精子進入卵細胞膜 雌、雄原核融合 (3）精子獲能 輸卵管 MⅡ期 (4）透明帶反應和卵細胞膜反應
提示： (1）據(jù)圖可知a是雄原核，b是雌原核。(2）據(jù)圖可判斷①是精子穿過透明帶，②是精子進入卵細胞膜，③是雌、雄原核融合。(3）精卵相遇之前，精子在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應的生理變化，具備了受精能力，這個過程叫作精子獲能。卵子在排出后一般都要在輸卵管中進一步成熟，達到減數(shù)第二次分裂中期時，才具備與精子受精的能力。(4）受精時的透明帶反應和卵細胞膜反應是防止多精入卵受精的兩道屏障。
分析及概括胚胎工程概念。
【學習活動一】
學生閱讀課本P56—57，聯(lián)系實際，思考以下問題，闡述相關概念。
胚胎形成經(jīng)過了哪些過程？2.受精和早期胚胎發(fā)育的基本過程是怎樣的？
分析圖解：哺乳動物受精過程
【學習活動二】
學生閱讀課本P58，聯(lián)系實際，思考以下問題，闡述相關概念。
分析圖解：哺乳動物早期胚胎發(fā)育過程。
閱讀P59資料，小組討論，思考和解決相關問題。
根據(jù)所學，完成相關練習
讓學生通過導入新課分析，概括胚胎工程的概念，培養(yǎng)學生概括能力。
通過閱讀，培養(yǎng)學生獲取信息的能力，加深學生對概念的認識，激發(fā)學生的科學研究的興趣。
讓學生了解精子和卵子的結構以及這些結構具有的功能，可以幫助他們形成結構與功能觀。
通過閱讀，培養(yǎng)學生獲取信息的能力，加深學生對概念的認識，激發(fā)學生的科學研究的興趣。
利用教材圖片，深化學生對胚胎早期發(fā)育過程的理解和認識。
提出問題，解決問題，此環(huán)節(jié)可以讓學生思考真正發(fā)生，讓更多的學生參與到課堂中，把握重難點。
回顧舊知，鞏固和應用所學知識。
課堂小結
板書
胚胎工程的理論基礎
1.受精
準備階段、受精階段
2.胚胎早期發(fā)育
卵裂、桑葚胚、囊胚、原腸腔

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一 胚胎工程的理論基礎

版本： 人教版 (2019)

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