资源简介

2.3.1 胚胎工程的理论基础 导学案
一、核心素养
1.生命观念：通过学习胚胎工程的理论基础，理解胚胎发育过程中细胞的分裂、分化及胚胎构建的规律，从细胞和个体水平认识生命的延续和发展，形成结构与功能相适应、生命活动对立统一的生命观念。
2.科学思维：分析体内受精和胚胎发育的过程，归纳总结各阶段的特点和变化，培养归纳与概括的思维能力。对比不同动物胚胎发育的差异，运用比较与分类的科学思维方法。构建胚胎发育过程的模型，提升模型与建模的思维能力，如绘制早期胚胎发育过程示意图。
3.科学探究：以胚胎工程相关实验为背景，如探究体外受精的最佳条件、研究胚胎发育过程中某些因素的影响等，培养学生提出问题、作出假设、设计实验、实施实验、分析结果并得出结论的科学探究能力。
4.社会责任：关注胚胎工程在畜牧业、医学等领域的应用，如胚胎移植技术提高家畜繁殖效率、胚胎干细胞研究为治疗某些疑难病症带来希望等，认识其对社会发展的重要意义。同时，思考胚胎工程技术应用中可能涉及的伦理道德问题，如胚胎干细胞研究中对胚胎的处理等，培养学生正确看待生物技术发展的态度，增强社会责任感。
二、教学重难点
1.教学重点
体内受精的过程，包括精子获能、卵子的准备、受精阶段等。
早期胚胎发育的过程，从受精卵到囊胚、原肠胚等阶段的特点和变化。
1.教学难点
理解受精过程中精子和卵子的相互作用机制，以及防止多精入卵的两道屏障。
分析早期胚胎发育过程中细胞分化的机制和胚胎各部分结构的形成。
三、自主预习
（一）胚胎工程的概念
胚胎工程是指对动物______或______所进行的多种显微操作和处理技术，如______、、、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需移植到______动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。
参考答案：早期胚胎；配子；体外受精；胚胎移植；胚胎分割；雌性
（二）体内受精
1.精子的发生
场所：哺乳动物精子的发生是在______内完成的。
时期：从______开始，直到生殖机能衰退。
过程：
第一阶段：位于曲细精管管壁的精原细胞进行______分裂，产生大量精原细胞。部分精原细胞经过染色体复制和其他物质的合成，进一步形成______。
第二阶段：初级精母细胞连续进行两次分裂（即减数分裂）。第一次分裂产生两个______，减数第二次分裂共产生______个含______染色体的精子细胞。
第三阶段：精子细胞变形为精子。细胞核变为精子头部的主要部分，发育为头部的顶体，中心体演变为精子的，线粒体聚集在尾的基部形成______。同时，细胞内的其他物质浓缩为球状，叫做______，最后脱落。
参考答案：
睾丸
初情期
有丝；初级精母细胞
次级精母细胞；四；单倍体
高尔基体；尾；线粒体鞘；原生质滴
2.卵子的发生
场所：卵子的发生是在______内完成的。
时期：胎儿期性别分化后，雌性胎儿卵巢内的______，通过有丝分裂增加其数量，演变为______，被卵泡细胞包围，形成卵泡。减数第一次分裂是在雌性动物______完成的，结果产生一个______和一个______。减数第二次分裂是在______过程中完成的，当在______的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。
参考答案：
卵巢
卵原细胞；初级卵母细胞；排卵前后；次级卵母细胞；第一极体；受精；卵细胞膜和透明带
3.受精
概念：受精是精子和卵子结合形成______（即受精卵）的过程。
场所：受精的场所是在雌性动物的______内。
过程：
准备阶段：
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内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______。
卵子的准备：卵子要在输卵管内进一步成熟，到______期时，才具备与精子受精的能力。
受精阶段：
精子穿越放射冠和透明带：获能后的精子与卵子相遇时，首先释放______，溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路。穿过放射冠的精子立即与透明带接触，顶体酶随后将透明带溶出一条孔道，精子借自身运动穿越透明带，并接触卵细胞膜。在精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，这个反应称做______。它是防止多精入卵受精的第一道屏障。
精子进入卵细胞膜：精子入卵后，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，这种生理反应称做______。这是防止多精入卵受精的第二道屏障。
原核形成和配子结合：精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子核还大的核，叫做______。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______。雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失，两者的染色体合在一起，完成了受精过程。
参考答案：
合子
输卵管
精子获能；减数第二次分裂中（MⅡ）
顶体酶；透明带反应；卵细胞膜反应；雄原核；雌原核
（三）早期胚胎发育
1.卵裂期：受精卵形成后，在输卵管内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积______或略有______。该时期的细胞分裂方式为______，细胞的全能性______（填 “高” 或 “低”）。
参考答案：并不增加；缩小；有丝分裂；高
2.桑椹胚：当胚胎细胞数目达到 32 个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹，叫做桑椹胚。这一阶段前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于______细胞。
参考答案：全能
3.囊胚：桑椹胚进一步发育，细胞开始出现分化。聚集在胚胎一端，个体较大的细胞，称为______，将来发育成胎儿的各种组织；而沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，称为______，它们将来发育成胎膜和胎盘。随着胚胎的进一步发育，胚胎内部出现含有液体的囊腔______，此时的胚胎叫做囊胚。囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做______。
参考答案：内细胞团；滋养层细胞；囊胚腔；孵化
4.原肠胚：囊胚孵化后，再进一步发育，内细胞团表层的细胞形成______，下方的细胞形成______。这时的胚胎称为原肠胚，由内胚层包围的囊腔叫______。滋养层细胞发育为胎儿的______和其他结构。
参考答案：外胚层；内胚层；原肠腔；胎膜
四、习题巩固
1.下列关于精子发生的叙述，错误的是（ ）
A. 哺乳动物精子的发生是在睾丸内完成的
B. 精子的发生从初情期开始，直到生殖机能衰退
C. 精原细胞通过减数分裂产生初级精母细胞
D. 精子细胞变形为精子时，线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘
2.卵子的发生过程中，减数第一次分裂和减数第二次分裂的时间分别是（ ）
A. 均在排卵前后完成
B. 均在受精过程中完成
C. 减数第一次分裂在排卵前后完成，减数第二次分裂在受精过程中完成
D. 减数第一次分裂在受精过程中完成，减数第二次分裂在排卵前后完成
3.受精过程中，防止多精入卵的两道屏障依次是（ ）
A. 透明带反应、卵细胞膜反应
B. 卵细胞膜反应、透明带反应
C. 顶体反应、透明带反应
D. 顶体反应、卵细胞膜反应
4.下列关于早期胚胎发育的叙述，正确的是（ ）
A. 卵裂期细胞的体积随分裂次数增加而不断增大
B. 桑椹胚阶段，胚胎的细胞出现了分化
C. 囊胚阶段的内细胞团将来发育成胎膜和胎盘
D. 原肠胚阶段出现了外胚层、内胚层和原肠腔等结构
5.下列关于胚胎工程的叙述，错误的是（ ）
A. 胚胎工程的许多技术实际上是在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作
B. 体外受精、胚胎移植、胚胎分割等都属于胚胎工程技术
C. 胚胎工程技术只能应用于哺乳动物
D. 胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道 “工序”
6.下列有关精子获能的叙述，错误的是（ ）
A. 精子获能是指精子获得受精能力的过程
B. 精子获能必须在雌性动物生殖道内进行
C. 获能后的精子与卵子相遇时，首先发生顶体反应
D. 精子获能后，其活力增强，形态发生明显变化
7.下列关于卵子准备的叙述，正确的是（ ）
A. 卵子都要在输卵管内进一步成熟，到减数第一次分裂中期时，才具备与精子受精的能力
B. 卵子从卵巢排出后，需要在输卵管内发育到减数第二次分裂中期才具备受精能力
C. 采集到的卵母细胞可直接与获能的精子受精
D. 卵子的准备是指卵子在受精前要进行减数分裂
8.下列关于桑椹胚的叙述，错误的是（ ）
A. 桑椹胚的细胞数目达到 32 个左右
B. 桑椹胚阶段的细胞都具有全能性
C. 桑椹胚进一步发育，细胞开始出现分化
D. 桑椹胚的形成在输卵管内完成
9.下列关于囊胚的叙述，错误的是（ ）
A. 囊胚的细胞出现了明显的分化
B. 囊胚的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织
C. 囊胚的滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘
D. 囊胚的透明带破裂后，胚胎从其中伸展出来的过程叫做孵化，孵化发生在囊胚形成之前
10.下列关于原肠胚的叙述，正确的是（ ）
A. 原肠胚的内细胞团表层细胞形成内胚层，下方细胞形成外胚层
B. 原肠胚阶段的细胞已经完全分化
C. 原肠胚由内胚层包围的囊腔叫囊胚腔
D. 原肠胚阶段出现了外胚层、内胚层和中胚层三个胚层
习题巩固参考答案和解析
1.答案：C
解析：
A 项：哺乳动物精子的发生场所是睾丸，A 正确。
B 项：精子发生从初情期开始，到生殖机能衰退，B 正确。
C 项：精原细胞通过有丝分裂产生大量精原细胞，部分精原细胞再经染色体复制等形成初级精母细胞，不是通过减数分裂产生初级精母细胞，C 错误。
D 项：精子细胞变形时，线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘，为精子运动供能，D 正确。
2.答案：C
解析：
卵子的减数第一次分裂在排卵前后完成，形成一个次级卵母细胞和一个第一极体。减数第二次分裂是在受精过程中完成的，当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已完成受精，C 正确，A、B、D 错误。
3.答案：A
解析：
在受精阶段，精子穿越放射冠和透明带后，在精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生透明带反应，阻止后来精子进入透明带，这是防止多精入卵的第一道屏障；精子入卵后，卵细胞膜会立即发生卵细胞膜反应，拒绝其他精子再进入卵内，这是第二道屏障，A 正确，B 错误。
顶体反应是精子获能后与卵子相遇时，释放顶体酶溶解卵丘细胞之间物质的过程，不是防止多精入卵的屏障，C、D 错误。
4.答案：D
解析：
A 项：卵裂期细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加或略有缩小，细胞体积随分裂次数增加而减小，A 错误。
B 项：桑椹胚阶段，胚胎的细胞未出现分化，细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，B 错误。
C 项：囊胚阶段的滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，C 错误。
D 项：原肠胚阶段出现了外胚层、内胚层和原肠腔等结构，D 正确。
5.答案：C
解析：
A 项：胚胎工程很多技术是对动物自然受精和早期胚胎发育条件的体外模拟操作，A 正确。
B 项：体外受精、胚胎移植、胚胎分割等都属于胚胎工程技术范畴，B 正确。
C 项：胚胎工程技术不仅应用于哺乳动物，在一些其他动物如鱼类等方面也有研究和应用，C 错误。
D 项：胚胎移植是胚胎工程其他技术如体外受精、胚胎分割等得到的胚胎发育成个体的关键环节，是最后一道 “工序”，D 正确。
6.答案：D
解析：
A 项：精子获能就是精子获得受精能力的过程，A 正确。
B 项：精子获能必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后才能实现，B 正确。
C 项：获能后的精子与卵子相遇时，首先发生顶体反应，释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质，C 正确。
D 项：精子获能后，活力增强，但形态无明显变化，D 错误。
7.答案：B
解析：
A 项：卵子要在输卵管内进一步成熟，到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力，不是减数第一次分裂中期，A 错误。
B 项：卵子从卵巢排出后，在输卵管内发育到减数第二次分裂中期才具备受精能力，B 正确。
C 项：采集到的卵母细胞需在体外培养到减数第二次分裂中期才能与获能的精子受精，不能直接受精，C 错误。
D 项：卵子的准备是指在输卵管内发育到减数第二次分裂中期具备受精能力，不是单纯进行减数分裂，D 错误。
8.答案：C
解析：
A 项：桑椹胚的细胞数目大约达到 32 个左右，形似桑椹，A 正确。
B 项：桑椹胚阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，即都具有全能性，B 正确。
C 项：桑椹胚进一步发育，到囊胚阶段细胞才开始出现分化，C 错误。
D 项：桑椹胚的形成在输卵管内完成，之后进入子宫，D 正确。
9.答案：D
解析：
A 项：囊胚阶段细胞开始出现明显分化，形成内细胞团和滋养层细胞等，A 正确。
B 项：囊胚的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，B 正确。
C 项：囊胚的滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，C 正确。
D 项：囊胚的透明带破裂后，胚胎从其中伸展出来的过程叫做孵化，孵化发生在囊胚形成之后，D 错误。
10.答案：D
解析：
A 项：原肠胚的内细胞团表层细胞形成外胚层，下方细胞形成内胚层，A 错误。
B 项：原肠胚阶段细胞处于分化过程中，并非完全分化，B 错误。
C 项：原肠胚由内胚层包围的囊腔叫原肠腔，囊胚腔是囊胚阶段的结构，C 错误。
D 项：原肠胚阶段出现了外胚层、内胚层和中胚层三个胚层，D 正确。

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