高中人教版 (2019)一 胚胎工程的理论基础第1课时导学案

这是一份高中人教版 (2019)一 胚胎工程的理论基础第1课时导学案，共10页。学案主要包含了胚胎工程，受精，胚胎早期发育等内容，欢迎下载使用。


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．准备阶段
(1)精子的结构：
基于精子的结构，完成下图的填写：
(2)精子获能：
①原因：刚排出的精子不能(填“能”或“不能”)立即与卵子受精。
②场所：雌性动物的生殖道。
(3)卵子的结构：
基于卵子的结构，完成下图的填写：
(4)卵子的准备：
①原因：动物排出的卵子成熟程度不同，可能是初级卵母细胞(如马、犬)，可能是次级卵母细胞(如猪、羊)。
②成熟场所：输卵管。
③成熟时期：MⅡ期。
4．受精阶段
基于受精作用的过程，完成下列问题：
(1)过程A为精子与卵子相遇，精子释放多种酶，溶解卵细胞膜外的结构，穿越透明带。
(2)过程B为精子触及卵细胞膜，透明带发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。
(3)过程C为精子进入卵细胞膜，卵细胞膜发生生理反应，拒绝其他精子进入卵内。
基于C细胞发生的变化，完成以下问题：
①精子变化：精子的核膜破裂形成新的核膜，比原来的精子的核大(填“大”“相等”或“小”)，称为[①]雄原核。
②卵子变化：卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成[②]雌原核。
(4)过程D为雌雄原核相向移动，核膜消失，这个含有两个染色体组的合子为受精卵。
(5)过程E受精结束，受精卵开始发育。
三、胚胎早期发育
1．场所：输卵管。
2．过程
受精卵
↓
卵裂期 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(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
↓
eq \a\vs4\al(囊胚：细胞,逐渐分化) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(胚胎一端的细胞→内细胞团→胎儿的各种组织,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
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．刚排出的精子即能与卵子受精。(×)
提示：精子必须在生殖道中获能后才能与卵子受精。
2．精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是子宫。(×)
提示：精子和卵子相遇形成受精卵的部位是输卵管。
3．精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核。(√)
4．囊胚期细胞还没有分化。(×)
提示：囊胚期细胞已分化形成内细胞团和滋养层细胞。
5．原肠胚变大导致透明带破裂而孵化出来。(×)
提示：发生孵化的是囊胚。
受精作用
1．受精前的准备
(1)精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。
(2)卵子的准备：卵子一般在排出2～3 h后才能被精子穿入，动物排出的卵子成熟程度不同，都要在输卵管内进一步成熟，当达到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。
2．受精阶段
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，受精完成的标志是雌、雄原核融合成合子。
1．下列有关哺乳动物受精作用的叙述错误的是( )
A．刚刚排出的精子要在雌性动物生殖道内发生相应生理变化才能获得受精的能力
B．精子变形过程中线粒体聚集到尾的基部，精子穿越透明带等结构需要多种酶
C．卵子在输卵管内发育到MⅡ期时才具备受精的能力
D．精子触及卵细胞膜的瞬间卵细胞膜发生生理反应
D [刚刚排出的精子要在雌性动物生殖道内发生相应生理变化才能获得受精的能力即精子获能，A正确；精子变形过程中线粒体聚集到尾的基部，精子穿越透明带等结构需要多种酶，B正确；卵子在输卵管内发育到MⅡ期时才具备受精的能力，C正确；精子触及卵细胞膜的瞬间透明带发生生理反应，D错误。]
2．下图表示精卵相遇时的卵子示意图。回答下列问题：
(1)写出各部分名称：①________；②________；③________。
(2)当精子穿越________，进入透明带，即发生________反应，这是防止多精入卵受精的第________道屏障。
(3)精子入卵细胞膜后，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__________反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。
(4)精子入卵后，形成一个新的核即________。与此同时，被激活的卵子完成减数第二次分裂，排出________后形成________。
[解析] (1)据图分析可知：图中①为放射冠，②为透明带，③为第一极体。
(2)当精子穿越放射冠，进入透明带，即发生透明带反应，这是防止多精入卵受精的第一道屏障。
(3)精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，即卵细胞膜反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。
(4)精子入卵后，形成一个新的核即雄原核。与此同时，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。
[答案] (1)放射冠 透明带 第一极体
(2)放射冠 透明带 一
(3)卵细胞膜 (4)雄原核 第二极体 雌原核
胚胎早期发育
1．早期胚胎发育的过程
(1)胚胎发育的起点是受精卵，受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，此时胚胎开始发育，即胚胎发育的最初场所是输卵管，以后逐步向子宫移动，最后在子宫内着床，直至发育成为成熟的胎儿。
(2)桑葚胚阶段细胞均未分化，细胞具有全能性，是胚胎分割的最佳时期。
(3)囊胚阶段开始出现细胞分化，但内细胞团细胞仍具有全能性，可用于胚胎分割。
(4)原肠胚阶段细胞进一步分化，已分化形成外、中、内三个胚层。
(5)早期胚胎发育的营养物质来自卵黄，后期通过胎盘从母体吸收营养物质。
2．卵裂期细胞或物质的变化规律
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．胚胎发育卵裂期细胞中有机物、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，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，因为细胞一直通过呼吸消耗有机物但不从外界吸收。
1．(2020·海南海口期中)下列有关早期胚胎发育过程中各阶段的叙述，错误的是( )
A．滋养层细胞将发育为胎膜和胎盘
B．内细胞团可发育成胎儿的各种组织
C．高等哺乳动物细胞的分化开始于桑葚胚阶段
D．胚胎从透明带中伸展出来的过程发生于囊胚阶段
C [囊胚阶段沿透明带内壁扩展和排列的滋养层细胞将发育为胎膜和胎盘，A正确；囊胚阶段聚集在胚胎一端的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，B正确；高等哺乳动物细胞的分化开始于囊胚阶段，桑葚胚阶段还没有发生细胞分化，C错误；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，D正确。]
2．下图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是( )
eq \x(受精卵)→ eq \x(桑葚胚)→ eq \x(囊胚)→ eq \x(原肠胚)→ eq \x(幼体)→ eq \x(\a\al(性成熟,的个体))
A．受精卵卵裂形成囊胚的过程中，每个细胞体积不断增大
B．受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的
C．在胚胎发育过程中，幼体所需要的原料全部来自卵黄
D．原肠胚是进行胚胎移植的最好时期
B [受精卵形成囊胚的过程中，主要发生了卵裂，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，A错误；受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的，B正确；早期胚胎发育中所需原料来自卵黄，幼体所需原料主要来自母体，C错误；原肠胚时期细胞分化程度高，移植成功率很低，最好在此前进行移植，不同动物胚胎移植时间不同，如牛、羊一般在桑葚胚或囊胚阶段移植，小鼠、家兔等要在更早阶段进行，D错误。]
下表为不同动物受精卵发育成胚胎进入子宫的时间，依据下表分析回答
本案例考查学生的演绎与推理的科学思维能力和对实验结果的交流与讨论的能力。
(1)小鼠和牛的胚胎进入子宫时的时期分别是胚胎发育的什么时期？(科学思维)
(2)马的胚胎进入子宫的时期可能是胚胎发育的什么时期？(科学思维)
(3)三种动物胚胎进入子宫时发育程度最高的是哪种动物？(科学思维)
提示：(1)小鼠和牛的胚胎进入子宫时的时期分别是胚胎发育的桑葚胚时期和16细胞的卵裂期。
(2)马的胚胎进入子宫的时期可能是囊胚期。
(3)三种动物胚胎进入子宫时的发育程度最高的是马。
[课堂小结]
1．下列有关精子获能的说法，正确的是( )
A．精子获得受精的能量
B．精子获能是在雄性动物生殖道内完成的
C．精子获得受精的能力
D．精子获得尾部摆动所需的能量
C [精子获能是指精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化获得受精能力，而不是获得能量，A错误；精子获能是在雌性动物生殖道内完成的，B错误；精子获能是指精子获得受精的能力，而不是精子获得尾部摆动所需的能量，C正确、D错误。]
2．卵子的成熟部位和受精部位分别是( )
A．卵巢、卵巢 B．卵巢、输卵管
C．输卵管、输卵管 D．输卵管、子宫
C [卵子成熟和受精的部位均为输卵管。]
3．(2020·吉林白城期末改编)下列关于体内受精过程的排序，正确的是( )
①受精卵第一次分裂开始 ②释放第二极体 ③获能后的精子与卵子相遇并释放多种酶 ④精子穿越卵细胞膜外的结构 ⑤雌、雄原核的形成 ⑥两个原核靠近，核膜消失
A．①②③④⑤⑥ B．③②④⑤⑥①
C．④⑤②①③⑥ D．③④②⑤⑥①
D [体内受精的具体过程为③获能后的精子与卵子相遇并释放多种酶―→④精子穿越卵细胞膜外的结构―→精子入卵―→②卵子完成减数分裂Ⅱ并排出第二极体―→⑤雌、雄原核的形成―→⑥雌、雄原核靠近，核膜消失―→①受精卵第一次分裂开始，D正确。]
4．下列能正确表示高等动物早期胚胎发育顺序的是( )
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
D [高等动物早期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。]
5．胚胎工程应用前景广阔，请回答：
(1)胚胎工程是指对动物_____________所进行的多种显微操作和处理技术，该技术包括__________、________和________等。
(2)防止多个精子和卵子受精的生理机制包括_____________。
(3)受精卵在________内形成后，即开始发育。胚胎发育早期的一段时间是在透明带内进行的，这一时期称为________，其显著特点是胚胎的总体积________，发育到________时期，透明带破裂，这一过程叫________，之后经________时期后分化形成组织器官。
[答案] (1)生殖细胞、受精卵或早期胚胎 体外受精 胚胎移植 胚胎分割 (2)透明带反应和卵细胞膜反应 (3)输卵管 卵裂期 不增加 囊胚 孵化 原肠胚
课标内容要求
核心素养对接
简述胚胎形成经过了受精及早期发育的过程。
1．生命观念：以精子和卵细胞的结构为例，阐述细胞的结构与功能的适应。
2．科学思维：以过程图的形式表示受精作用和胚胎发育的过程。
过程
主要变化
第一步：精卵相遇
释放多种酶，溶解卵细胞膜外的结构
第二步：精子接触卵细胞膜
透明带发生生理反应(防止多精入卵的第一道屏障)
第三步：精子入卵
卵细胞膜发生生理反应(防止多精入卵的第二道屏障)，雌、雄原核形成
第四步：受精卵形成
雌雄原核靠近，核膜消失，形成合子
项目
变化
项目
变化
细胞数目
增多
每个细胞内的DNA总量
不变
每个细胞体积
减小
有机物总量
减少
DNA总量
增多
物质种类
增多
知 识 网 络 构 建
核 心 语 句 背 诵
1.精子获能后才有受精能力；卵子发育到MⅡ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。