2.3胚胎工程（第1课时）

第二章细胞工程第3节第1课时胚胎工程的理论基础（课前+课中+课后，三案一体）课前案【预习新知】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雄动物体内产生后代，以满足人类的各种需求。2.技术操作体外受精、胚胎移植和胚胎分割。二、胚胎工程的理论基础1.受精（1）概念：精子与卵子结合形成合子的过程。（2）场所：哺乳动物的受精在输卵管内完成。（3）过程2.胚胎早期发育Ⅰ.卵裂期的特点（1）场所：输卵管内。（2）特点①分裂方式：有丝分裂。②细胞数量变化：不断增加。③胚胎总体积：不增加。Ⅱ.早期胚胎发育的阶段【预习自测】1.精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是输卵管。（√）2.卵裂阶段的细胞分裂方式包括有丝分裂和减数分裂。（X）3.动物的受精过程包括下列基本步骤，其受精作用的实质是（D）A.精子和卵子相互识别B.镜子头部进入卵细胞内C.精子和卵子结合D.雌原核和雄原核相互融合4.次级卵母细胞的减数分裂Ⅱ完成于（D）A.排卵前，在卵巢内B.受精前，在输卵管内C.排卵后，在腹腔内D.受精时，在输卵管内5.下列说法正确的是（C）A.卵裂期细胞经过了细胞分裂，不再分化B.原肠胚细胞属于全能细胞C.囊胚先于原肠胚出现D.桑葚胚开始进行分化第1课时胚胎工程的理论基础课中案【导】我国对奶类的总需求量很大，但与奶业发达的国家相比，我国奶牛的单产水平还存在一定差距，奶牛品种是影响产奶量的主要因素，而引进一头成年奶牛往往需要数万元，能不能让引进的良种奶牛快速、大量繁殖呢？遗憾的是，牛的生育率很低，一头母牛一胎一般只产一头犊牛，一生约生育四五次，如何解决这个难题呢？可以通过体外受精、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛的胚胎，然后胚胎移植给其他品种代孕母牛生下后代。【思】1.胚胎形成经历了哪些过程？2.受精和早期胚胎发育的基本过程是怎样的？【议】1.防止多精入卵受精的生理反应有哪些？有什么意义？透明带反应和卵细胞膜反应；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.胚胎发育过程中全能性最高的阶段、开始分化的阶段分别是什么时期？受精卵；囊胚3.胚胎发育卵裂阶段细胞中有机物、DNA含量和细胞体积有什么变化特点？为什么？卵裂阶段细胞中有机物减少、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增加，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DNA含量保持相对稳定；该过程中有机物总量减少，因为一直呼吸消耗但不从外界吸收。4.将体外培养的小鼠胚胎移植到母鼠子宫时，应选择至少发育到什么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？小鼠应选择至少发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移植。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8~16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。5.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？请结合所学习的内容举例说明。胚胎工程的许多技术都是在了解了哺乳动物在自然条件下受精和胚胎早期发育规律的基础上实现的。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，获能的精子和培养成熟的卵子能在试管内完成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等。【展】学生展示讨论结果【评】胚胎早期发育过程发育过程胚胎特点受精卵受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育卵裂期细胞在透明带中进行有丝分裂，细胞数目不断增加，胚胎总体积并不增加桑葚胚细胞数目约为32个，每个细胞都具有全能性囊胚①细胞开始出现分化（内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层将来发育成胎膜和胎盘）；②出现囊胚腔；③透明带破裂，胚胎从中伸展出来（即孵化）原肠胚①分为内胚层、中胚层和外胚层三个胚层；②出现原肠腔【检】引导学生总结本节课内容【练】完成课后案第1课时胚胎工程的理论基础课后案1．以下叙述正确的是（）A．刚刚排出的精子能立即与卵子受精B．不同种动物的精子的形态相似，大小略有不同，体型越大的动物精子越大C．孵化是指桑椹胚进一步扩大，导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来的过程D．成熟卵子成熟的场所是输卵管【答案】D【分析】1、受精是精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段。在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。科学研究发现，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发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能”。卵子一般在排出2~3h后才能被精子穿入。动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等;有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等。但它们都要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。2、随着胚胎的进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的腔囊胚腔，这个时期的胚胎叫作囊胚。囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫作孵化。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。【详解】A、刚刚排出的精子需要“获能”后，才能与卵子受精，A错误；B、动物精子的大小与动物的体型大小无关，如大鼠的精子为190μm，而大象的精子只有50μm，B错误；C、孵化是囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来的过程，C错误；D、动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等；有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等，但它们都要在输卵管内进一步成熟，D正确。故选D。2．胚胎干细胞在无血清培养液中悬浮培养可形成类胚体，类胚体由来自三个胚层（内胚层、中胚层和外胚层）的细胞组成，排列杂乱，哺乳动物的神经细胞由外胚层细胞发育而来。小分子化合物a能阻滞内胚层和中胚层细胞的形成，而有利于外胚层细胞的形成。下列相关叙述错误的是（

）A．外胚层细胞发育成神经细胞的过程中有细胞的增殖和分化B．胚胎干细胞形成类胚体的过程中，会发生基因的选择性表达C．向培养液中添加小分子化合物a不利于类胚体细胞分化为神经细胞D．题中所述的胚胎干细胞和外胚层细胞的遗传物质相同【答案】C【分析】胚胎发育过程：（1）卵裂期：细胞进行有丝分裂，数量增加，胚胎总体积不增加。（2）桑葚胚（桑椹胚）：32个细胞左右的胚胎，之前所有细胞都有发育成完整胚胎的潜能，属全能细胞。（3）囊胚：细胞开始分化，其中个体较大的细胞叫内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织；而滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘；（4）原肠胚：内细胞团表层形成外胚层，下方细胞形成内胚层，由内胚层包围的囊腔叫原肠腔。此时细胞分化在胚胎期达到最大限度。【详解】A、外胚层细胞发育成神经细胞的过程中有细胞数目和种类的增多，即有细胞的增殖和分化，A正确；B、胚胎干细胞形成类胚体的过程中，会发生分化，分化过程会发生基因的选择性表达，B正确；C、分析题意，小分子化合物a能阻滞内胚层和中胚层细胞的形成，有利于外胚层细胞的形成，而哺乳动物的神经细胞由外胚层细胞发育而来，故向培养液中添加小分子化合物a有利于类胚体细胞分化为神经细胞，C错误；D、题中所述的胚胎干细胞和外胚层细胞来源于同一细胞，故遗传物质相同，D正确。故选C。3．如图为受精作用及胚胎发育示意图，a、b代表两个发育时期。下列叙述错误的是（

）A．①过程发生了非同源染色体自由组合B．②过程通过有丝分裂增殖C．胚胎发育到③过程开始发生分化D．处于a时期的胚胎中具有囊胚腔【答案】A【分析】分析题图：图为受精作用和胚胎发育过程，图中①为受精作用，②③④为早期胚胎发育过程，a为囊胚，b为原肠胚。【详解】A、①是受精作用，该过程中不会发生非同源染色体自由组合，A错误；B、受精卵经过有丝分裂增殖，B正确；C、①～④过程中，③④过程都会发生细胞分化，③过程开始发生分化，C正确；D、囊胚具有囊胚腔，原肠腔的内胚层包围的囊腔叫原肠腔，D正确。故选A。4．列有关哺乳动物早期胚胎发育的叙述正确的是（

）A．受精完成并开始发育的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体B．受精卵在输卵管内进行卵裂时，细胞数量增加但胚胎总体积并不增加C．受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的，孵化后进入囊胚期D．胚胎发育至原肠胚时期即开始了细胞分化，随后发育形成三个胚层【答案】B【分析】1、卵细胞形成过程，其中减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，场所在卵巢；减数第二次分裂是在受精过程中完成的，场所在输卵管中。2、受精作用的标志：在卵黄膜和透明带之间的间隙可以观察到两个极体（一个是第一极体，还有一个是第二极体）。【详解】A、在卵黄膜和透明带之间观察到两个极体，说明卵细胞已经完成了受精，这是判断卵细胞是否受精的重要标志，不是判断开始发育的标志，A错误；B、形成的受精卵在输卵管内开始进行卵裂，卵裂过程中，每个细胞的体积不断缩小，细胞的总体积基本不变或略有缩小，故卵裂过程中细胞数量增加但胚胎总体积基本不增加，B正确；C、孵化是指囊胚从透明带出来，孵化后进入原肠胚阶段，C错误；D、细胞分化开始于囊胚时期，D错误。故选B。5．精子内的顶体由来自高尔基体的溶酶体特化而来，精卵识别后，顶体膜与精子细胞膜融合，释放溶酶体酶（顶体酶）使卵子外层形成孔洞，以利于精卵融合形成受精卵，下列叙述正确的是（

）A．顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶酶体中合成的B．顶体膜和精子细胞膜融合体现生物膜的选择透过性C．受精过程中会发生两次拒绝其他精子入卵的生理反应D．受精卵中的遗传物质一半来自父方，另一半来自母方【答案】C【分析】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，该过程中精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面，不久精子的细胞核就和卵细胞的细胞核融合，使受精卵中染色体的数目又恢复到体细胞的数目，其中有一半来