1、第1课时胚胎工程的理论基础课堂互动探究案课程标准简述胚胎形成经过了受精及早期发育的过程。素养达成1.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。(生命观念)2以过程图的形式表示受精作用和胚胎发育的过程。(科学思维)2016年，我国科学家通过“实践十号”卫星将多枚小鼠早期胚胎带上了太空，利用特殊显微镜成功观测到小鼠受精卵发育成胚胎的过程(如图)，这也是世界上首次证明哺乳动物胚胎细胞可在太空高辐射条件下分裂发育。从两性生殖细胞结合到形成完整的胚胎，生命经过了哪些神秘的历程？人们可否在体外对胚胎进行干预和改造，从而获得所需要的优良个体？探究点一受精的准备及过程【师问导学】1刚采集到的精子是
2、否能与卵子立即结合完成受精作用？为什么？2刚排出的卵子具有受精能力吗？为什么？3顶体反应的意义是什么？4防止多精入卵的生理反应有哪些？有什么意义？5受精的标志和受精完成的标志一样吗？6受精前的准备(1)精清中含有一种能抑制精卵结合的物质，只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除精清对精子获能的抑制，才能完成受精，这个过程叫作_。(2)卵子一般排出后都要在_中进一步成熟，当达到_时，才具备与精子受精的能力。【智涂笔记】易错警示受精过程的三个误区(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。精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。(2)受精的
3、标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体，而受精完成的标志为雌、雄原核的融合。(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。【师说核心】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发生相应的生理变化后，才获得受精能力的生理现象。精液由精子和精清(精浆)两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能，只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除精清对精子获能的抑制，才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管。(2)卵子的
4、准备：不同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减数第二次分裂的中期，才具有与精子受精的能力。2受精阶段(1)具体过程哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，原核形成和融合。具体过程如下：过程主要变化获能后的精子穿越放射冠精子获能后，与卵子相遇时发生顶体反应，使顶体内的酶释放出来，精子所释放的顶体酶可直接溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路穿越透明带精子与透明带接触，顶体酶将透明带溶出一条孔道，精子借自身运动穿越透明带进入卵细胞膜精子与卵细胞膜接触，立即被卵细胞膜表面的微绒毛抱合，精子外膜和卵细胞膜相互融合，精子入卵形成原核精子入卵后，尾部脱
5、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第二次分裂，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，彼此接触，二者体积缩小、合并，两组核染色体合为一组，形成一个含二倍染色体的合子(受精卵)(2)受精的标志和受精完成的标志受精的标志：在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体。受精完成的标志：雌、雄原核的融合。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。4区分“顶体反应”“透明带反应”“卵细胞膜反应”的方法(1)从发生时间看顶体反应发生在精子与卵子相遇时。透明带反应发生在精子触及卵细胞膜的瞬间。卵细胞膜
6、反应发生在精子入卵后。(2)从生理作用看顶体反应是顶体内释放的酶直接溶解卵丘细胞间的物质，使精子穿越放射冠。透明带反应是防止多个精子穿越透明带，是防止多精入卵的第一道屏障。卵细胞膜反应也是防止其他精子入卵，是防止多精入卵的第二道屏障。【检测反馈】1受精过程的顺序为()第一次卵裂开始释放第二极体顶体反应穿越透明带雌、雄原核的形成核膜消失，雌、雄原核融合A BC D2下列关于受精过程的叙述，错误的是()A获能后的精子与卵子相遇后，释放顶体酶穿过放射冠进入透明带B卵细胞膜反应是防止多精入卵的第一道屏障C精子与卵细胞膜相互融合，精子入卵D雄原核形成的同时，卵子完成第二次减数分裂3如图表示精子入卵后，发
7、生(或引起的)一系列变化而形成受精卵的过程，下列叙述错误的是()A图中X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数第二次分裂B经图中Y过程只形成了雌原核C精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合D精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶4精卵识别后，顶体膜与精子细胞膜融合，释放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顶体内储存的顶体酶是在精子的溶酶体中合成的B精子游向卵子所需的能量来自线粒体和细胞质基质C顶体膜和精子细胞膜融合体现生物膜的选择透过性D受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方探究点二胚胎早期发育【师问导学】1胚胎发育过程中全能性最高的阶段、
8、开始分化的阶段分别是什么时期？2胚胎发育的营养物质来自哪里？3卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量和细胞体积有什么特点？为什么？4早期胚胎发育是指从受精卵开始到原肠胚阶段，结合下图探究以下问题：(1)早期胚胎发育的起点是_。(2)受精卵最初发育的场所是_。(3)桑葚胚以前的细胞均_，细胞都具有_。(4)_的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高。5胚胎发育过程中几个量的变化(1)细胞数量或DNA总量：胚胎发育过程是受精卵不断进行有丝分裂的过程，细胞数目_，DNA总量也会_。(2)有机物总量：早期胚胎发育过程消耗的营养主要来自受精卵内储存的有机物，因而有机物总量会_。(3)细胞体积：在由受精卵
9、发育至囊胚的过程，外面始终由透明带包裹，整个胚胎体积_，而细胞数目越来越多，所以每个细胞体积_。(4)细胞核质比：在由受精卵发育至囊胚的过程中，随着细胞分裂的进行，细胞核数目增多，而整个胚胎体积基本不变，所以细胞核与细胞质的比例会_。【智涂笔记】易错警示对早期胚胎发育认识的三个误区(1)误认为子宫是唯一的发育场所。受精卵形成后即在输卵管内开始进行有丝分裂，输卵管为受精卵发育的最初场所。(2)误认为胚胎发育过程中胚胎体积一直在增大。卵裂时期胚胎总体积基本不变，每个细胞的体积在减小。(3)误认为胚胎发育过程中有机物总量在增加。早期胚胎发育消耗卵细胞提供的营养物质，有机物总量减少，但有机物种类增加。
10、【师说核心】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，属于全能细胞；囊胚期细胞
11、开始出现分化，囊胚后期透明带破裂，开始从外界吸收营养物质；原肠胚时期出现胚层分化，并且出现原肠腔。3卵裂期细胞或物质变化规律项目变化细胞数目增多每个细胞体积减小总体积基本不变DNA总量增多每个细胞DNA基本不变有机物总量(能量)减少物质种类增多4.细胞全能性与早期胚胎发育各阶段的关系(1)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。(2)桑葚胚期以前的细胞具有全能性，即每一个细胞都有发育成完整胚胎的潜能。(3)囊胚期开始出现细胞分化，其中内细胞团细胞具有全能性，而滋养层细胞不具有全能性。(4)原肠胚中出现胚层分化，细胞不再具有全能性。【检测反馈】1关于桑
12、葚胚和囊胚的比较，以下说法不正确的是()A细胞分化开始于桑葚胚B桑葚胚的各细胞结构功能基本相同C囊胚期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的差异是转录水平上的差异引起的2关于原肠胚和囊胚的比较，以下说法正确的是()A原肠胚期细胞分化是由遗传物质突变引起的B囊胚期的细胞未出现细胞分化，故遗传物质未发生改变C囊胚期的各细胞结构、功能相同D原肠胚期内细胞的差异不是DNA复制水平上的差异，而是转录水平上的差异3下图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是()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
13、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佳时期4下列关于蛙胚胎发育过程的叙述，正确的是()A通过细胞分裂不断增加细胞数量，并在一定时期发生细胞分化B胚胎发育过程中细胞不断分裂，但不发生凋亡C随着细胞分裂次数的增加，蛙胚的有机物总量不断增加D发育过程中蛙胚从环境中获得的氧气和营养物质逐渐增加【网络建构】【主干落实】1精子获能后才有受精能力；卵子发育到M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，相互融合而形成受精卵。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
14、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2在牛的胚胎发育过程中，将来能发育成胎儿各种组织的是()A透明带 B囊胚的内细胞团C囊胚的滋养层 D原肠胚的内胚层3哺乳动物受精卵在卵裂期发生的变化是()A细胞的总面积与总体积的比值逐渐增大B细胞的数目增多，有机物含量大增C每个细胞的DNA含量不断增加，全能性增高D逐渐出现了原肠腔，并有了胚层的分化4(多选)下图为受精及早期胚胎发育示意图
15、，下列叙述正确的是()A过程需要依赖细胞表面糖蛋白的识别B过程通过有丝分裂方式增殖C过程细胞的“核/质”比逐渐变大D过程细胞的基因表达发生了差异5根据哺乳动物受精过程示意图，回答下面的问题：(1)图中字母表示的结构名称分别是a_、b_。(2)图中数字表示的过程分别是_、_、_。(3)在精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化，具有了受精能力，这个过程叫作_。卵子一般在排出后都要在_中进一步成熟，当达到_时，才具备与精子受精的能力。(4)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只由一个精子和卵子结合的生理基础是_。第1小节(一)从社会中来提示：借助胚胎移植技术充分发挥良种奶牛的繁殖潜力
16、。将良种奶牛产生的具有优良遗传特性的胚胎移植到我国奶牛的子宫中，使之发育为新个体。良种奶牛作“供体”，专门提供具有优良遗传特性的胚胎，我国奶牛作“受体”，负责妊娠和育仔，这就大大缩短了供体本身的繁殖周期。还可以对供体进行超数排卵处理以获得多枚胚胎，移植得到多个后代，使供体的后代数是自然繁殖的十几倍到几十倍。(二)思考讨论1比较而言，马的胚胎进入子宫时，发育程度最高，它处于囊胚阶段。2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。3提示：胚胎工程的许多技术都是
17、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。(三)练习与应用概念检测1(1)(2)(3)2A拓展应用1细胞核和线粒体都是精子的重要结构。其中，细胞核是遗传物质储存的场所，决定后代的遗传特性，它参与受精过程。线粒体是精子进行有氧呼吸的主要场所，为精子的生存和运动提供能量。2提示：精液由精子和精浆两部分组成。精浆中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般情况下，精液中的精子无法获能。
18、只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一些物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。不同动物的精子在雌性动物生殖道内获能的部位可能会所有差异，但主要是在子宫和输卵管中。动物进化出的皮层反应可阻止多精入卵。第1课时胚胎工程的理论基础互动探究智涂探究点一【师问导学】1提示：不能。刚采集到的精子还没有受精能力，必须先对精子进行获能处理，才能进一步受精。2提示：不具有。卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程，要在输卵管内进一步成熟，达到减数第二次分裂的中期才具备与精子受精的能力。3提示：形成精子穿越放射冠的通路。4提示：(1)两道屏障，一是透明带反应，二是卵细胞膜反应。(2)防止多
19、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。5提示：不一样。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。6(1)精子获能(2)输卵管减数第二次分裂中期【检测反馈】1解析：受精过程中，获能的精子与卵子相遇时即发生顶体反应；当精子穿越透明带触及卵细胞膜时，透明带立即封闭，以阻止其他精子进入，进而激活次级卵母细胞完成减数第二次分裂，释放第二极体；雌、雄原核形成后，核膜消失，雌、雄原核融合在一起，形成合子，开始第一次卵裂。答案：D2解析：精子受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带、进入卵细胞膜、原核形成和融合等过程。获能的精子与卵细胞相遇后，发生顶体反应
20、，释放顶体酶，穿过放射冠进入透明带，接触透明带并发生透明带反应，这是第一道屏障，随后入卵与卵细胞膜接触，卵细胞膜反应这是第二道屏障。在精子形成雄原核时，卵子完成减数第二次分裂，放出第二极体，形成雌原核，雌、雄原核结合，完成受精作用。答案：B3解析：X表示卵细胞膜反应，是防止多精入卵的第二道屏障，Y表示减数第二次分裂，在受精过程中卵子完成减数第二次分裂，A正确；经图中Y过程，除形成雌原核外，还形成极体，B错误；精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合，C正确；精子入卵后，尾部留在外面并在溶酶体的作用下自溶，D正确。答案：B4解析：顶体酶是在精子的核糖体上合成的；精子所需的能量由细胞呼吸提供，细
21、胞呼吸的场所为线粒体和细胞质基质；顶体膜与精子细胞膜融合体现生物膜的流动性；受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方，另一半来自母方，细胞质中的遗传物质几乎全来自母方。答案：B探究点二【师问导学】1提示：受精卵；囊胚。2提示：早期胚胎发育的营养物质来自卵子，后期通过胎盘从母体吸收营养物质。3提示：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。4(
22、1)受精卵(2)输卵管(3)未分化全能性(4)桑葚胚至囊胚5(1)越来越多越来越多(2)越来越少(3)基本不变减小(4)越来越大【检测反馈】1解析：桑葚胚阶段前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞，桑葚胚进一步发育(即囊胚阶段)，细胞开始分化，所以细胞分化开始于囊胚期，A错误；由于桑葚胚时细胞都属于全能细胞，所以各细胞结构、功能基本相同，B正确；虽然囊胚期细胞出现了细胞分化，存在基因的选择性表达，但遗传物质未发生改变，都与受精卵一样，C正确；囊胚期内细胞团和滋养层细胞的差异是基因的选择性表达造成的，差异的根本原因是RNA种类的不同，这属于转录水平上的差异，D正确。答案：A2解析
23、：细胞分化是基因选择性表达的结果；囊胚期的细胞出现了初步分化，形成了滋养层和内细胞团的细胞，二者的功能出现了差异。答案：D3解析：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。答案：B4解析：胚胎发育过程中通过细胞分裂不断增加其数量，囊胚期开始发生细
24、胞分化；细胞凋亡是细胞正常的生命活动，胚胎发育过程中也会发生细胞凋亡；胚胎发育过程中，随着分裂次数的增加，蛙胚从环境中获得氧气，但营养物质来自蛙胚，营养物质总量逐渐减少，种类逐渐增加。答案：A随堂巩固达标1解析：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。答案：D2解析：在胚胎发育过程中，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。答案：B3解析：细胞的总面积与总体积的比值逐渐增大，A正确；细胞的数目增多，有机物含量由于消耗而减少，B错误；每个细胞的核DNA含量不变，C错误；原肠胚阶段出现了原肠腔，并有了胚层的分化，D错误。答案：A4解析：为
25、受精过程，该过程需要依赖细胞表面糖蛋白识别，A正确；为卵裂过程，该过程通过有丝分裂方式增殖，B正确；细胞卵裂过程中，单个细胞体积减小，因此“核/质”比增大，C正确；过程中发生细胞分化，而细胞分化的实质是基因的选择性表达，D正确。答案：ABCD5解析：(1)据图可知a是雄原核，b是雌原核。(2)据图可判断是精子穿过透明带，是精子进入卵细胞膜，是雌、雄原核融合。(3)精卵细胞相遇之前，精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化，具备了受精能力，这个过程叫作精子获能。卵子在排出后一般都要在输卵管中进一步成熟，达到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。(4)受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的两道屏障。答案：(1)雄原核雌原核(2)精子穿过透明带精子进入卵细胞膜雌、雄原核融合(3)精子获能输卵管M期(4)透明带反应和卵细胞膜反应
