人教版选修三 3.1 体内受精和早期胚胎发育 学案.doc

生物选修3 专题三 胚胎工程 31体内受精和早期胚胎发育 教材预览导言胚胎工程是指_ _ 。 如_ _等技术。思考：胚胎工程的基础和理论是什么？提示：1.生殖细胞的形成：生殖细胞分别由原始性细胞经过减数分裂而成的。2.胚胎的发育：精子和软细胞受精合成的受精软是下一代新生命的开始。1.精子和卵子的发生1精子的发生（1）场所：精子的发生是在 内完成的。（2）时期：从 开始直到。（3）过程：发生的过程大体可分 个阶段。第一阶段： 细胞的形成：精原细胞经过_分裂产生多 个 _细胞第二阶段： 细胞的形成：初级精母细胞经 分裂形成含有染色体的 细胞第三阶段：变形： 变为精子头部的主要部分， 发育为头部的顶体，_演变为精子的尾， _形成线粒体鞘膜，其他物质浓缩成_。 (4)精子的形态外形似 ，分、 、 三大部分。2卵子的发生(1)场所：卵子的发生是在 内完成的。(2)过程：雌性胎儿卵巢内的 ，通过 增加其数量，演变为 ，被 包围形成卵泡。初级卵母细胞经过 分裂变为成熟的卵子。减数第一次分裂时间是在 完成的，结果是产生 。减数第二次分裂时间是在 的过程中，结果是产生 。思考：1)家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通常只有一个精子和卵子结合，这能说是一种浪费？怎样理解这一现象？2)精子细胞变成精子过程中，细胞核和线粒体都保留，如何理解此现象？为何精子中的线粒体集中在尾的基部？提示：1)不是。其一，在自然繁殖的条件下，可以说是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制；其二，在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部位，将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到达受精部位（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。 2)细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体则是有氧呼吸产生运动能量的场所。精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。2.受精1卵子受精的标志：在 的间隙可以观察到 时。2场所：受精是在 内完成的。3过程：包括 阶段和 阶段。准备阶段1： ，即精子必须在 内发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。准备阶段2：卵子的准备，即卵子在 内达到减数第二次分裂 时，才具备受精能力。受精阶段一包括精子穿越 和 ，进入 ， 形成和 结合。卵子受精的标志：在 的间隙可以观察到 时。思考：防止多精入卵的措施是什么？透明带应：精子接触卵黄膜的瞬间提示：防止多精入卵的两道屏障 卵黄膜的封闭作用：精子入卵后3胚胎发育1卵裂期的特点 分裂，细胞数目 ，胚胎总体积 或 。2早期胚胎发育的几个阶段 ：该时期细胞属于 细胞。 囊胚：细胞开始出现 ， 将来发育成各种组织， 将 来发育成胎膜、胎盘，出现 腔后，进一步扩大会导致 。原肠胚：内细胞团 的细胞形成外胚层， 的细胞形成内胚层，出现 腔。 思考：思考胚胎发育的阶段，及每个阶段的特点。提示：胚胎发育的过程阶段主要特点卵裂期有丝分裂；细胞数量增多，但胚胎的总体积不增加；细胞具有全能性桑椹胚胚胎细胞数目达到32个时，属于全能细胞囊胚开始出现细胞分化，出现内细胞团和滋养层，透明带破裂（孵化）。原肠胚进一步发育，具有三个胚层，原肠腔和缩小的囊胚腔预览答案睾丸 初情期 生殖机能衰退 三 初级精母 有丝 初级精母 次级精母 减数减半 精子 细胞核 高尔基体 中心体 线粒体 原生质滴 蝌蚪 头 颈 尾卵巢 卵原细胞 有丝分裂 初级卵母细胞 卵泡细胞 减数 雌性动物排卵前后 一个次级卵母细胞和第一极体 精子和卵子结合 1个成熟的卵子和第二极体 卵黄膜和透明带 两个极体 输卵管 受精前准备 受精 精子获能 雌性动物生殖道 输卵管 中期 卵黄膜 原核 配子 有丝 不断增加 并不增加 略有缩小 桑椹期 全能 分化 内细胞团 滋养层细胞 囊胚 透明带破裂 表层 下方 原肠问题探讨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。提示：胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。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研究成果。本节聚焦本节内容在课标里是属于了解层次，要求不高，但完成学习要求却是十分的困难，主要是概念多，专业性知识强。有些知识和前面所学表述不同如精原细胞到初级精母细胞等内容，这给完成学习带来了一些麻烦。本节内容是胚胎工程的基础，只有突破学习的重、难点后，才能为后面的继续学习奠定基础。因此采取自主探究学习法，其目的是发挥学生学习的主观能动性。结合多媒体课件主要是提高学生学习的积极性。及时的巩固练习有助于提高学习效率。学习过程知识点观察与思考归纳与结论教学手段和方法预期目标胚胎工程仔细观察p59图，思考：1、胚胎工程的概念。思考关键词2、胚胎工程的建立大致分为几个阶段？各有什么重大突破?这些重大突破对推动生产力的发展有什么 用？ 1、胚胎工程是指动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术。 如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养的等技术。经过处理后获得的胚胎，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。 2、(1)胚胎工程建立的胚胎移植技术阶段，突破是证明了同种动物的胚胎在异体动物体内发育。奠定了胚胎工程的基础。 (2)体外受精技术阶段，突破是揭示了精子获能的机理，改进了卵母细胞体外培养的条件。为胚胎工程提供丰富的实验材料和必要的研究手段。 (3)20世纪至今，胚胎分割、性别鉴定、体细胞克隆、转基因胚胎、胚胎干细胞培养等技术突破。挖掘动物的繁殖潜力，在畜牧业和制药业等领域发挥主要作用。师生讨论回答材料问题，学生自学和教师指导相结合完成学习目标1 、2和6培养获取信息的能力一、精子和卵子的发生回忆减数分裂：1、精子的发生阅读p61，观察图31和图32，讨论回答有关问题：（1）哺乳动物精子的发生场所？（2）各种家畜精子发生的过程如何？观察图3-3（3）精子的形态特点？并进行下面的讨论：1)家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通常只有一个精子和卵子结合，这能说是一种浪费？怎样理解这一现象？2)精子细胞变成精子过程中，细胞核和线粒体都保留，如何理解此现象？为何精子中的线粒体集中在尾的基部？ 进行_有性生殖_的生物，在_原始_的生殖细胞发展为_成熟_的生殖细胞的过程中，要经过减数分裂。其结果是：新产生的生殖细胞中的染色体数目，比_原始_的生殖细胞的减少了_一半_。 （1）哺乳动物精子的发生是在_睾丸_内完成的。雄性动物从_初情 _期开始，直到_生殖机能_衰退。 （2）第一阶段：精原细胞的增殖到初级精母细胞。 位于_曲细精管管壁的精原细胞_先分裂为两个细胞，然后进行数次_有丝分裂_，产生多个_初级精母细胞（已经经过减数分裂第一次分裂间期_）。 第二阶段：精子细胞的形成。_初级精母细胞_连续进行两次分裂（即_减数分裂_）：m产生两个_次级精母细胞_，m共产生_4_个含_单倍染色体_的_精子_细胞。 第三阶段：精子的形成。_ 圆形的精子 _经过变形，细胞核变为_精子头 的主要部分， _高尔基体_发育为头部的_顶体 ，中心体演变为_精子的尾_，_线粒体_聚集在_尾 基部形成_线粒体鞘_。同时，其它物质浓缩为球状，叫_原生质滴_。（3）外形似蝌蚪，分头颈尾三部分。 1)是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制。在自然条件下精子从射精部位运行到受精部位，在通过母畜的生殖道的过程中，复杂的组织和生理环境 将对精子进行筛选，并致使大量的精子死亡被排除，造成精子的大量损耗。最后到达受精部位的精子只有百余个。与卵子完成受精的只有一个。 2)细胞核和线粒体都是_精子结构_中的重要部分。其中，细胞核是_精子遗传物质储存和复制_的场所，也是参与_精子和卵子的结合和后代遗传特性与细胞代谢活动_的控制中心。而线粒体则是精子进行_有氧呼吸_的场所。精子中的线粒体集中在尾的基部形成_线粒体鞘膜_，是_精子维持生存和运动的能量“的动力工厂”_。学生回答多媒体显示精子和卵子结合的过程动画根据发的材料所提出的问题（并给与必要的提示横线上的空由学生通过自学和讨论解决）巩固减数分裂概念 巩固减数分裂的过程完成教学目标3贯彻结构和功能相统一的观点培养获取信息的能力2、卵子的发生阅读p6263，观察图34和35，讨论有关问题：（1）哺乳动物卵子的发生场所。（2）哺乳动物卵子的发生过程。三个阶段。（3）排卵是指卵子从卵泡排出，还是从卵泡从卵巢排出？（4）卵子和精子在发生上的重要区别是什么？即卵子的特点。（5）刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？（6）精子和卵子发生主要有哪些相似点或不同点？ （1）卵子的发生是在_雌性动物的卵巢_内完成的。动物的胚胎在性别分化以后，雌性胎儿的卵巢内的卵原细胞通过有丝分裂增加其数量，并进一步演变为初级卵母细胞，被卵泡细胞包围形成卵泡。 （2）第一阶段:卵原细胞的增殖到初级卵母细胞。卵原细胞通过_有丝分裂的方式增加数目 _，演变为_初级卵母细胞_，被_卵泡细胞_包围，形成卵泡。 第二阶段：排卵。m是在雌性动物_排卵前后_ 完成的，结果是产生_一个次级卵母细胞和_第一极体_进入输卵管。 第三阶段：受精作用中。m是在_精子和卵子结合的过程中_完成的，一个次级卵母细胞产生_一个成熟的卵子_和_第二极体_。 判断卵子是否受精的重要标志是_透明带_和卵黄膜观察到两个极体_。一个卵泡中能形成_1_成熟的卵子。 (3)排卵是指卵子从卵泡排出。 （4）哺乳动物_卵泡_的形成和在_卵巢_内的储备，是在_出生前_（即_胎儿时期_）完成的。 （5）尚未完全成熟，仅完成_减数分裂第一次分裂_，需要在_输卵管_内进一步成熟，直到减数第二次分裂的_中_期，才能与精子结合完成受精过程。 (6）相似之处：细胞分裂的最初阶段为_通过有丝分裂_不断增加原始生殖细胞的数量；经过_减数分裂_才能形成_成熟的生殖细胞_。 不同之处：l 由一个精原细胞分裂最后可产生多个_4个精子_；一个卵原细胞最后只能生成_卵子_。l _精子_的形状为蝌蚪状；_ 卵子_为球形。l 多数哺乳动物_ _卵泡_的形成和在_卵子在卵巢_的贮备是在胎儿出生前完成。根据发的材料所提出的问题（并给与必要的提示横线上的空由学生通过自学和讨论解决，也可以通过提问等形式）。继续完成教学目标3培养获取信息的能力突破教学重点、难点3、受精仔细阅读p6465，图36，思考讨论以下问题：（1）什么是受精？包括哪几个阶段？（2）受精的过程怎样？受精的场所如何？l 以精子的运行途径为线索，设计概念图说明哺乳动物的受精过程。 （1）受精是_精子和卵子结合成合子的过程_（即_受精卵_）的过程。它包括_受精前的准备阶段_和_受精阶段_ 。 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_雌性动物的生殖道内_发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。 准备阶段2_卵子的准备_。动物物排出的可能是_次级卵母细胞_也可能是_初级卵母细胞_，都要在_输卵管_ _内进一步成熟，达到_减数第二次分裂中期_时，才具备与精子受精的能力。 （2）受精阶段：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_。受精的场所是在输卵管中。l 精子与卵子相遇，首先发生_顶体反应_，精子穿入_放射冠 _，接触_透明带_，穿过_透明带_，接触_卵黄膜_，和 卵黄膜相互融合 精子入卵。l 多精入卵受精的第一道屏障是_透明带反应 ，第二道屏障是_卵黄膜封闭作用。l 精子入卵后另一变化：_尾部脱离， 核膜破裂_形成新的核膜最后形成雄原核_。_次级卵母细胞完成减数分裂第二次分裂排出极体后形成雌原核_，两组_ 核染色体 _合为一组，形成_一个含二倍染色体的合子_。根据发的材料所提出的问题（并给与必要的提示横线上的空由学生通过自学和讨论解决），也可以通过提问等形式。多媒体显示精子和卵子结合的过程录像提供文字的材料。要求学生上黑板板书构建模式图完成教学目标4培养获取信息的能力突破教学重点、难点 二、胚胎发育阅读p6667，和图38，思考讨论：1、卵裂期特点如何？2、早期发育的胚胎分为哪几个阶段？各有哪些变化？ 1、合子形成后即在输卵管内进行有丝分裂。这一时期称为卵裂 。卵裂期特点是_细胞分裂方式为有丝分裂，细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略有缩小_。 2、有以下阶段：l _桑椹胚_。这一阶段前每个细胞都属于_全能细胞_；l _囊胚。出现分化。个体较大者称为_内细胞团_，个体较小的细胞称为_滋养层_，将来发育成_胎膜和胎盘，胚胎内部出现_囊胚腔_；l _原肠胚_。囊胚孵化后，进一步发育形成_外胚层、_内胚层_、_原肠腔_、_胎膜和胎盘等结构_。根据发的材料所提出的问题横线上的空由学生通过自学和讨论解决，也可以通过提问等形式。多媒体显示人的胚胎发育过程图片完成教学目标5突破教学重点、难点例题分析14个精原细胞经过减数分裂形成( )a4个二倍体的精细胞 b8个单倍体的精细胞 c16个单倍体的精细胞 d4个单倍体的精细胞解析：精细胞是经过减数分裂形成的,染色体减半，一个精原细胞形成四个精细胞。 答案：c2. 良种畜的初级精母细胞是经过哪种细胞分裂方式产生的a有丝分裂 b减数分裂 c二分裂 d有丝分裂和减数分裂解析：正确区分初级精母细胞与精细胞形成过程的不同，前者是有丝分裂，后者是减数分裂。答案：a15关于桑椹胚和囊胚的比较，以下说法不正确的是( )a桑椹胚的各细胞结构功能基本相同b囊胚期细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变c囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的d囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起解析：胚胎发育过程进行旺盛的细胞分裂与细胞分化，细胞分化的本质是遗传物质的选择性表达，但并未改变。答案：c14有一个卵原细胞中含有a与a/、b与b/两对同源染色体，它形成的含ab的配子有( )a1个 b0或1个 c2个 d4个 解析：卵原细胞减数分裂同源染色体相互分离，菲同源染色体自由组合互不干扰。答案：b同步拓展1.胚胎工程(embryo biotechnolory)利用人工方法影响、改变动物胚胎品质发育和进程的一种生物技术。在低等生物,人们早已着手控制或改变其胚胎发育速度,研究各部分形成的机制,现在也应用于高等脊椎动物,特别是哺乳类动物中的家畜和野生动物。胚胎工程内容包括胚胎移植、胚胎培养、胚胎分割、性别鉴定、胚胎细胞嵌合、批细胞核移植、体外受精、基因导入等，所有这些都是在胚胎早期附植前进行的。2.“精子获能” 现象是如何发现的？ 有什么意义？ 美籍华人生殖生物学家张明觉在做兔的体外受精试验时，发现只有从母兔生殖道内取出的精子才能在体外与卵子受精，而取自附睾的精子不能在体外完成受精， 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。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，实现了体外受精。3.哺乳动物卵巢的结构和功能是怎样的？卵巢位于雌性动物的腹腔，左、右各有一个，多为椭圆或圆球状。其形状，大小和结构因种类、年龄和生理状态各异。卵巢由实质部和被膜构成。实质部又分为皮质部和髓质部。皮质部靠近被膜，其中储存大量的原始卵泡和处于不同发育阶段的卵泡和卵泡的续产物，主要包括：黄体、白体和闭锁卵泡等。卵巢的髓质部位于卵巢的中间部位，含有纤维结缔组织、血管和神经。需要弄清楚这几个结构关系：卵巢中有卵泡，每个卵泡中有一个卵母细胞。卵泡中的卵母细胞在排卵前都处于第一次减数分裂的前期。卵巢的主要功能有两个，其一是储备卵泡，排出卵子；其二是产生与生殖有关的激素，如雌激素和孕激素。4.什么是顶体反应？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，精子质膜（外膜）和顶体外膜局部融合，并在融合处形成一些泡状物，随后脱落，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，参与精子和卵子的受精过程。这种生理现象叫做顶体反应。5.哺乳动物桑椹胚和囊胚的主要特点是什么？桑椹胚的细胞数在32个左右，细胞排列致密，形似桑椹，由具有发育全能性的细胞构成。囊胚则出现细胞分化，聚集于一端个体较大的细胞为内细胞团（icm），将发育为胎儿本身；沿透明带内壁扩展和排列的个体小的细胞为滋养层细胞，将发育为胎膜和胎盘，为胎儿发育提供营养。 6.什么是透明带反应？ 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。它是受精过程中，防止多精入卵继而造成多精子受精的第一道屏障。7.什么是卵黄膜封闭作用？当第一个精子进入卵黄膜后，会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，是防止多精子受精的第二道屏障。多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。课堂练习1下列不属于胚胎工程技术的是（ ） a体外受精 b胚胎分割、胚胎移植 c胚胎干细胞培养 d转基因鲤鱼的培育2卵子的成熟部位和受精部位正确的是 （） a卵巢 卵巢 b卵巢 输卵管 c输卵管 输卵管 d输卵管 子宫3精子与卵子结合过程中穿越的两道屏障是（）顶体反应 透明带反应 卵黄膜封闭作用 精子穿越放射冠a b c d 4以下说法不正确的是 （）a 雄性动物从初情期开始产生精子 b 1个精原细胞可形成4个精子 c对多数家畜来说，精子在睾丸内形成时间为两个月左右 d动物体型大的产生的精子多且大 5桑椹胚是指 （）a 含有一个充满液体的腔 b总体积大于受精卵 c受精卵不断分裂后形成d外面无透明带6一个杂合体的雌豚鼠，基因型为ffee，其排出的一粒卵细胞基因为fe，则可推知其随之产生的极体基因为（ ） aa、b、b ba、b、c cc、d、d da、b、d7排卵是指( )a卵子从卵泡中排出 b卵泡从卵巢中排出c排出的卵子是成熟的卵细胞 d排出的卵子马上可以与精子结合8在受精过程中（） 精子必须发生顶体反应，释放顶体酶 顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带、卵细胞膜 卵细胞恢复并很快完成了第一次成熟分裂 精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核 透明带反应防止了多精入卵和多精受精的发生abcd9以下关于桑椹胚的说法不正确的是( )a胚胎细胞达到32个左右，形似桑椹b每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，即每个细胞都具有全能性c良种母牛体内此时的细胞都有可能克隆出基因型完全相同的小牛，性别一定为雌性d是由受精卵经有丝分裂产生的10据科学家研究证实，由精细胞变性为精子的过程中，细胞核变为精子的头部，部分细胞质变为精子的颈部和尾部，大部分细胞质及多数细胞器被丢弃，但全部的线粒体被保留下来，并集中在颈部。对这一现象的最好解释是：(1)细胞核内含有_，以便传给下一代。(2)丢弃大部分细胞质和细胞器，可使精