乙 体内受精和早期胚胎发育(高中生物选修三教案系列).doc

3.1 体内受精和早期胚胎发育一、教学目标1.简述哺乳动物的受精过程。2.简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。3.认同胚胎工程建立及发展的意义。二、教学重点和难点1.教学重点：1）哺乳动物的受精过程。（2）哺乳动物的胚胎发育。2.教学难点：（1）哺乳动物受精过程中精子的获能、顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用的概念和生理功能。（2）哺乳动物胚胎发育各阶段的主要特点。三、教学过程设计第二课时：学生活动教师组织与引导教学意图复习回顾：略师：我们已经了解了精子和卵子的发生。在条件适宜时，精子与卵子结合形成合子的过程，叫做受精。在自然条件下，受精是在雌性的输卵管内完成的。师：受精的过程是怎样的？受精前要做哪些准备呢？-引导学生阅读教材P63-66，观察图3-6，思考并解决这些问题。师：受精的过程包括哪几个阶段？精、卵细胞在受精前要做哪些准备呢？生答：准备阶段和受精阶段；精子获能和卵子的准备。师：我们知道，精子从射精部位运行到受精部位，要经过一段很长的距离。因此，精子要有充足的能量储备。我们把这一现象叫精子获能。师：什么是精子获能？精子获能现象是怎样发现的？有何意义？生答：精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后,才获得受精能力的生理现象，称为精子获能现象。师讲述：美籍华人张明觉在做兔的体外受精试验时发现：取自附睾的精子不能在体外完成受精；只有从母兔生殖道内取出的精子才能在体外与卵子受精，说明精子在受精前需先在母兔生殖道内发生相应的生理变化，称为精子获能现象。意义：这一现象使人们很快弄清了精子获能的机理，并找到了精子在体外获能的物质，为改善体外受精的培养条件找到了理论依据，实现了体外受精。因此，张明觉被誉为“试管婴儿”之父也是当之无愧的。（情感、态度、价值观目标）师总结：精子的准备阶段，是指精子获能。师：受精前卵子需要做哪些准备呢？生答：在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期,具有与精子受精的能力。师总结：由卵泡排出的卵子可能是初级卵母细胞，也可能是次级卵母细胞，都要在输卵管内进一步发育到减数第二次分裂中期，才具备与精子受精的能力。因此，卵子的准备主要是继续进行减数分裂，形成成熟卵子的过程。师：哺乳动物的受精过程主要包括哪些过程？生答：哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，原核形成和配子结合。师：精子穿越放射冠和透明带是通过什么反应实现的？顶体反应的过程是怎样的？生答：顶体反应。顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路；当精子与透明带接触时，顶体酶将透明带溶出一条孔道，借自身运动穿越透明带，并接触卵黄膜。师介绍：顶体反应的机制是什么呢？（如图3-7所示）（自答）获能以后的精子，在雌性动物生殖道与卵子相遇时，会出现精子顶体膨大（如图3-7顶体反应前），精子质膜（外膜）和顶体外膜破裂，造成精子顶体外膜出现孔洞，使顶体内储存的与受精有关的酶释放出来（如图3-7顶体反应中），参与精子和卵子的受精过程。这种生理现象叫做顶体反应。（说明：许多个精子同时与卵子接触，顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质，分解透明带，故所示细胞的放射冠消失）师：当精子接触卵黄膜时，会发生什么反应？机制是什么呢？有何意义？生答：透明带反应。机制：在精子和卵子受精过程中，当精子越过放射冠，进入透明带并接触卵黄膜时，卵子发出指令（信号），阻止后续的精子进入透明带的一种生理反应，叫透明带反应。（如图3-6）意义：透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障师：精子是怎样进入卵黄膜的？什么是卵黄膜封闭作用？卵黄膜封闭作用有何意义？生答：当精子与卵黄膜接触时，由于卵黄膜表面有大量的微绒毛，精子立即被微绒毛抱合，随后精子外膜和卵黄膜相互融合，精子入卵；精子入卵后，卵黄膜会立即发生一种生理反应（精子入卵后，立即引起卵黄膜的紧缩、增厚，阻止其他精子进入卵内与卵子结合受精，也叫做多精子入卵阻滞），拒绝其他精子再进入卵内，这种生理反应称做卵黄膜封闭作用；卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障。（否则，精子入卵的结果将形成多个雄原核与一个雌原核融合完成受精，产生多倍体受精卵，属异常受精现象，意味着受精的失败，不能继续发育和产生后代。）随堂练习：师：会不会有几个都很有活力的精子同时与一个卵子结合呢？为什么？生：不会。受精过程中有防止多精入卵的两道屏障。第一道是透明带反应。第二道是卵黄膜封闭作用。师：精子入卵后，发生哪些变化？生答：精子入卵后，精子尾部脱离，原有的核膜破裂，形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子核还大的核，叫做雄原核；精子入卵后被激活的卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后，形成雌原核；雌、雄原核彼此融合，形成一个含二倍染色体的合子，形成受精卵（如图3-6）师：受精完成的标志是什么（或哪一过程实现表明受精完成了呢？）？受精的标志是什么？生：雌雄原核融合成合子；卵子释放出第二极体或在卵黄膜和透明带之间看到两个极体时。师：将从卵巢中取出的卵子用于体外受精时，应作何处理（或细胞核移植时为何要将从卵巢取出的卵子体外培养到减数第二次分裂中期）？生答：略师总结：应在体外人工模拟的输卵管环境中进行培养，使其继续进行减数分裂到减数第二次分裂中期，达到受精前的成熟阶段。师：受精的意义是什么？生答：维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定；对于生物的遗传和变异十分重要师：受精卵形成以后，一个新生命的人生之旅就开始了。在母体内新生命称为胚胎。胚胎是怎样发育的呢？-引导学生阅读教材P66-67胚胎的发育师：早期胚胎发育包括哪几个阶段？划分的依据是什么？生答：略师板书：受精卵桑葚胚囊胚原肠胚生答师板书如下图解所示：（个体发育包括胚胎发育和胚后发育两个阶段。胚胎发育是指受精卵发育成为幼体；胚后发育是指幼体从卵膜孵化出来或从母体内生出来以后发育成为性成熟个体。）依据：根据胚胎形态的变化。师：早期胚胎发育是从受精卵开始的；最初的发育在输卵管中通过有丝分裂实现，并在透明带内进行。称为卵裂期（从受精卵桑葚胚期）（引导学生观察图3-8哺乳动物受精卵的发育）。师：卵裂期有何特点？生答：细胞分裂方式为有丝分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积不增加，或略有缩小。胚胎细胞随着分裂次数的增加而越来越小师；为什么胚胎的总体积不增加，或略有缩小。生答：在胚胎的早期发育过程中，受精卵不从外界吸收营养物质，同时进行新陈代谢消耗营养物质，有机物总量略有下降，总体积略有缩小。（只靠受精卵提供的物质和能量完成早期胚胎发育，不能从外界获取物质和能量。）下图表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中，DNA总量，每个细胞体积，所有细胞体积之和，有机物总量的变化趋势（横坐标为发育时间）。其中正确的是 A B C D解析 蛙的受精卵发育至囊胚过程是受精卵持续进行有丝分裂分裂的过程，其间DNA不断复制，总含量必然增加；这一过程中虽然细胞数量不断增多，但细胞生长却并不明显，因此随着细胞的分裂，每个细胞的体积却在下降；由于蛙的胚胎发育是在水中，该阶段还无法摄取环境中的有机物，胚内有机物却随呼吸作用等生理过程不断消耗。由此，4个坐标图中，DNA总量和每个细胞体积的的表示正确。答案 A师：桑葚胚的细胞有何特点？生答：胚胎细胞数目达到32个左右，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹，叫做桑椹胚。桑葚胚前的每个一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能干细胞。师：囊胚细胞分化成哪几种细胞？各有何作用？囊胚有何特点？什么叫做孵化？生答：分化成内细胞团和滋养层细胞。内细胞团将来发育成胎儿的各种组织；滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘；出现了含有液体的囊腔-囊胚腔。囊胚进一步扩大，导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。师：原肠胚有何特点？生答：略师总结：具有三个胚层（内细胞团表层细胞形成外胚层；下方的细胞形成内胚层；一段时间后内、外胚层间出现中胚层）：出现原肠腔（内胚层包围）师：原肠胚的三个胚层继续发育形成什么呢？生答：略师总结：外胚层发育形成表皮及附属结构，感觉器官和神经系统等，（口诀：外表感神仙）；内胚层发育形成消化道、呼吸道、肝脏、胰腺等。（口诀：内消呼肝胰）；中胚层发育成脊索；真皮；肌肉；内脏器官的外膜；循环、排泄和生殖系统等。小结：个体发育起点是受精卵的分裂；终点是性成熟个体；发育中的细胞分裂均为有丝分裂产生的体细胞；细胞分化贯穿整个个体发育过程中，原肠胚阶段的分化程度达到最大限度受精卵是新生命的第一个细胞，其全能性最高，细胞全能性随发育的深化而降低。板书设计：略达标测评：略-引导学生分析资料分析1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？答：马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。2.将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应选择什么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？为什么？答：马应选择囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在816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。如P66图3-8所示：囊胚期透明带破裂，早期胚胎容易着床。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？请结合本节内容举例说明。生答：略师总结：本节涉及的哺乳动物体内受精和胚胎发育都是在自然条件下的特点和规律，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；获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精；体外受精卵能在人工培养条件下继续发育等，这些都有赖于体内自然条件下的基础