新教材适用2023-2024学年高中生物第2章细胞工程第3节胚胎工程第1课时胚胎工程的理论基础学案新人教版选择性必修3

第3节胚胎工程课标要求1．简述受精和胚胎早期发育的基本过程。2．说明胚胎的形成经过了受精及早期发育等过程。3．简述体外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步骤和应用价值。4．运用胚胎工程的基本概念和原理，对生产、生活中的相关问题进行分析与判断。5．认同在胚胎工程技术的发展和应用中体现了科学、技术和社会的互动关系。核心素养1．生命观念——从精子和卵细胞的结构理解受精作用过程。2．科学思维——构建模型分析早期胚胎发育中相关物质和结构的变化。构建胚胎移植技术繁育良种种畜的流程图。3．社会责任——关注试管动物技术在促进家畜快速繁殖中的应用。关注胚胎工程与畜牧业发展。第1课时胚胎工程的理论基础知识点一胚胎工程的概念和受精过程基础知识·双基夯实一、胚胎工程1．概念：对_生殖细胞__、_受精卵__或_早期胚胎细胞__进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。2．主要技术：_体外受精__、_胚胎移植__和_胚胎分割__。二、受精1．概念：_精子__与_卵子__结合形成_合子__(即受精卵)的过程。2．场所：雌性动物的_输卵管__内。3．过程活|学|巧|练1.刚排出的精子即能与卵子受精。(×)2．精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是子宫。(×)3．受精卵中的细胞质主要由卵细胞提供。(√)合|作|探|究1.两道屏障防止多精入卵，其意义是什么？提示：两道屏障防止多精入卵，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。2．受精的标志和受精完成的标志分别是什么？提示：受精的标志是第二极体的形成(或：在透明带和卵细胞膜间出现两个极体)，受精完成的标志是雌、雄原核融合成合子。课内探究·名师点睛1．受精前的两个准备阶段(1)精子获能：精子必须在雌性动物的生殖道内发生相应的生理变化后，才获得受精能力的生理现象。(2)卵子的准备：动物排出的卵子成熟程度不同，但都必须在输卵管中发育到MⅡ(中)期时，才具有与精子受精的能力。2．受精阶段哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越卵细胞膜外的结构(如放射冠和透明带)，进入卵细胞膜，雌、雄原核形成和融合。过程主要变化精子穿越卵细胞膜外结构在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带发生透明带反应，为防止多精入卵的第一道屏障精子入卵卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，这种生理反应称为卵细胞膜反应。这是防止多精入卵的第二道屏障形成原核精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂，随后形成新的核膜，最后形成雄原核；精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体后，形成雌原核融合雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失，两组核染色体合为一组，形成一个含有两个染色体组的合子(受精卵)3.受精的意义：维持每种生物前后代体细胞染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异十分重要。(1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。(2)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，它们是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。典例1以下有关受精作用的说法中，不正确的是(C)A．受精作用的实质是精子的核和卵细胞的核融合B．受精过程中卵细胞能阻止其他精子进入C．卵子的发生是从胎儿时期性别分化之前开始的D．受精卵中的染色体均由精子和卵细胞各提供一半解析：受精作用是精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程，实质是精子的核和卵细胞的核融合，A正确；受精过程中，卵细胞会发生透明带反应和卵细胞膜反应，这是阻止多精入卵受精的两道屏障，一个卵细胞通常只能和一个精子受精，B正确；卵子的发生开始于胎儿时期性别分化之后，C错误；受精卵中的染色体由精子和卵细胞各提供一半，但DNA来自卵细胞的多于来自精子的，D正确。变式训练❶下列有关受精过程的说法，正确的是(A)A．精子的细胞膜和卵细胞膜相互融合依赖于生物膜的流动性B．精子在雌性动物的子宫中获能后才能参与受精C．精子在接触卵细胞膜的瞬间发生卵细胞膜反应D．精子入卵后，保留原有的核膜，细胞核体积增大称为雄原核解析：精子的细胞膜和卵细胞膜相互融合依赖于生物膜的流动性，A正确；精子在雌性动物的生殖道中获能后才能参与受精，B错误；精子在接触卵细胞膜的瞬间发生透明带反应，C错误；精子入卵后，原有核膜破裂并形成一个新的核膜，细胞核体积增大称为雄原核，D错误。知识点二胚胎早期发育基础知识·双基夯实受精卵↓卵裂期eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①细胞分裂方式：有丝分裂,②细胞数量不断增加，胚胎总体积,并不增加))↓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__↓囊胚：细胞逐渐分化eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(胚胎一端的细胞→内细胞团→胎儿,的各种组织，沿透明带内壁扩展和排列,的细胞→滋养层细胞→胎膜和胎盘,胚胎内部出现了含有液体的囊胚腔))↓孵化：囊胚进一步扩大，会导致_透明带__破裂，胚胎从其中伸展出来↓原肠胚：形成_外胚层、内胚层和中胚层__→各种组织、器官等活|学|巧|练1.受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。(√)2．卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量增多，细胞体积增大。(×)3．胚胎发育过程中开始分化的阶段是原肠胚期。(×)4．囊胚期细胞还没有分化。(×)5．原肠胚变大导致透明带破裂而孵化出来。(×)合|作|探|究1.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：开始出现细胞分化的阶段是囊胚期。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。2．胚胎发育的卵裂期细胞中有机物、(核)DNA的含量和细胞体积有什么特点？为什么？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或略有缩小，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(核)DNA含量保持相对稳定；该过程中有机物总量减少，因为细胞一直通过呼吸消耗有机物但不从外界吸收。课内探究·名师点睛1．胚胎早期发育的场所：输卵管、子宫2．胚胎早期发育过程(1)早期胚胎发育时各阶段的特点桑葚胚之前的胚胎细胞只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质；囊胚细胞开始出现分化，透明带破裂，开始从外界吸收营养物质，并且中间出现囊胚腔；原肠胚时期出现胚层分化，并且出现原肠腔。(2)受精卵是新生命的第一个细胞，其全能性最高。一般来说，细胞的全能性随发育的深化而降低。(3)早期胚胎发育过程中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(核)DNA总量不变有机物总量减小物质种类增多所含能量减小典例2关于胚胎发育的正确叙述是(C)A．胚胎发育早期随细胞不断分裂体积增大B．在桑葚胚阶段，胚胎内部出现空腔C．原肠胚阶段出现原肠腔D．原肠胚阶段的每一细胞属于全能细胞解析：胚胎发育早期，细胞不断分裂，每个细胞的体积减小，胚胎的总体积并不增加。在囊胚和原肠胚内部出现空腔。变式训练❷关于桑葚胚和囊胚的比较，以下说法错误的是(B)A．桑葚胚的各细胞结构、功能基本相同B．囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的C．囊胚期的细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变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的解析：桑葚胚的各细胞结构、功能基本相同，是全能细胞，A正确；囊胚期细胞分化是基因选择性表达的结果，B错误；囊胚期的细胞进行有丝分裂，遗传物质一般不变，C正确；内细胞团和滋养层细胞内遗传物质相同，蛋白质不同，这与转录有关，D正确。高等动物个体发育中的易错点1．高等动物的个体发育过程包括胚胎发育和胚后发育，胚胎发育的起点是受精卵，终点是成熟的胎儿；胎儿出生后的发育过程属于胚后发育。因此，高等动物个体发育的起点是受精卵，终点是成熟的个体。2．受精卵是新生命的起点，全能性最高。动物细胞全能性随分化程度的提高而逐渐受到限制。桑葚胚之前的每一个细胞都具有发育的全能性。3．卵裂期和桑葚胚时期，只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，胚胎发育所需营养主要来自卵黄。4．囊胚期细胞开始分化，透明带破裂，滋养层细胞(以后发育成胎盘、胎膜，与母体建立联系)从外界吸收营养物质，使胚胎继续发育。典例3高等哺乳动物受精后不久受精卵开始进行细胞分裂，经胚胎发育形成胎儿，下列有关叙述错误的是(C)A．受精卵的全能性比囊胚高B．高等哺乳动物囊胚开始出现内部含有液体的腔C．高等哺乳动物个体发育中的细胞分化开始于原肠胚期，终止于生命结束D．受精卵形成胎儿过程中必须发生正常孵化解析：高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。学|霸|记|忆1.精子获能后才有受精能力；卵子发育到MⅡ(中)期，才具备与精子受精的能力。2．受精过程在输卵管内完成。3．防止多精入卵的两道屏障：(1)透明带反应；(2)卵细胞膜反应。4．雌、雄原核充分发育后，相互融合形成受精卵。5．囊胚细胞分化形成内细胞团和滋养层。内细胞团发育成胎儿的各种组织，滋养层发育成胎膜和胎盘。6．囊胚进一步扩大，导致透明带破裂而孵化出来。1．下列能正确表示高等动物的胚胎发育顺序的是(D)A．受精卵→卵裂期→原肠胚→囊胚→组织器官的分化B．受精卵→卵裂期→原肠胚→组织器官的分化C．受精卵→卵裂期→桑葚胚→原肠胚→幼体D．受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原肠胚→组织器官的分化解析：高等动物的胚胎发育依次经过受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原肠胚→组织器官的分化。2．下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是(A)A．绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性B．卵裂期胚胎的体积随细胞分裂次数增加而不断增大C．囊胚的滋养层细胞分化发育形成内外两个胚层D．细胞开始发生分化的胚胎时期是原肠胚解析：细胞膜表面均有糖蛋白，糖蛋白具有细胞识别功能，不同物种的精子与卵细胞的糖蛋白不同，只有同种生物的精卵才能相互识别结合，A正确；受精卵在卵裂过程中，胚胎的总体积基本不变或略有减小，而单个细胞的体积不断减小，B错误；滋养层细胞将发育成胎盘和胎膜，C错误；在胚胎发育的过程中，细胞的分化出现在囊胚时期，D错误。3．下图为哺乳动物受精过程示意图，回答下面的问题：(1)写出图中字母表示的结构：a._放射冠__、b._雄原核__、c._雌原核__。(填名称)(2)写出图中数字表示的过程：①_精子穿越放射冠__、②_精子穿越透明带__、③_精子进入卵细胞膜__、④_雌、雄原核融合__。(3)在精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道发生相应的生